Устройство для плавного пуска электроподвижного состава Советский патент 1978 года по МПК B60L15/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО ПУСКА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Изобретение относится к области автоматического широтно-импульсного регулирования двигателей постоянного тока и предназначено для плавного пуска электроподвижного состава по принципу поддержания постоянного пускового тока.

Известные устройства дпя пуска электроподвижиого состава содержат тяговые двигатели, импульсный прерыватель с силовым и гасящим тиристорами, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, н датчик тока якоря, соединенный с элементом сравнения истинного и заданного значений тока, подключенным к двухпозиционному переключателю. Для автоматизации процесса пуска гяговых двигателей при широтно-импульсном регулировании обычно используют замкнутые астатические системы авторегулирования, действующие по принципу сравнения фактического тока двигателя с заданным. В соответствии со знаком полученной разницы устройство так изменяет коэффициент заполнения, чтобы рассогласовагшё уменьшилось. Обычно указанные системы автоматического регулирования вьшолняют на аналоговых элементах, в связи с чем получаемая точность, как правило, оказывается недостаточной, особенно при работе со значениями коэффициента заполнения, близкими к

единице или к нулю. Кроме того, в таких аналоговых элементах выходная величина зависит от уровня питающего. напряже1шя и нестабильны характеристики во времени. Как показали испытания систем широтно-импульсного регулирювания тяговых электродвигателей, наибольшую сложность представляет именно создание системы автоматического регулирования режима пуска, надежно работающе в условиях подвижного состава.

Цель изобретения - повышение точности и надежности астатической системы автоматического управления режимом пуска тяговых двигателей при широтно-импульсном регулировании посредство импульсного прерывателя.

Это достигается тем, что выходы двухпозиционного переключателя соединены через ключн, выполненные в виде логических элементов И, с входами суммирования и вычитания реверсивного двоичного счетчика, выходы разрядов которого сое динены с блоком сравнения показаний указанного реверсивного счетчика и нереверсивного счетчика, а выход блока сравнения подключен к управляюще.му электроду гасяшего тиристора, причем вход нерев ерсивного счетчика соединен с генератором импульсов постоянной частоты, а выход его старшего разряда - с управляющим электродом силового тиристора и с ключами реверсивного счетчика Благодаря этому повышается точность регулирования, а коэффициент заполнения не зависит ни от колебаний напряжения питания, ни от допусков на элементы системы. На фиг. 1 показана принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - пусковая диаграмма электропоезда; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства. Силовая часть устройства (фиг. 1) содержит двигатель 1 с обмоткой 2 возбуждения, который зашунтирован буферным вентилем 3 и через сглаживающий реактор 4 и импульсный прерыватель подключен к источнику постоянного напряжения, т.е. к токоприемнику 5, Импульсньп прерыватель состоит из силового тиристора 6, конденсатора 7, заряжаемого от постороннего источника, jfe показанного на схеме, и тиристора 8 гашения. Схема управления импульсным прерывателем содержит трансформатор 9 постоянного тока, соединенный с элементом 0 сравнения, Выход которо го связан с входами двухпозиционных переключателей 11 и 12. Выходы последних соединены соответственно через ключи (логические элементы И) 13 и 14 с входами сложения и вычитания реверсив ного двичного счетчика 15. Кроме того, схема управления содержит двоичный нереверсивный счетчик 16, имеющий столько же разрядов, сколько счетшк 15. Вход младшего разряда счетадка 16 соединен с выходом генератора 17 импульсов постоянной частоты, а выход старшего разряда этого счетчик с управляющим электродом силового тиристора 6 и входами ключей 13 и 14. Выходы всех разрядов обоих счетчиков поданы на блок 18 сравнения, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора 8 гашения. Устройство работает следующим образом. При отпира1ши тиристора 6 путем подачи импульса на его управляющий электрод тяговый двигатель 1 подключается к источнику питания. Ток от контактного рельса или провода проходит через токоприемник 5, открытый силовой тиристор 6, сглаживающий реактор 4, обмотку 2 возбуждения, двигатель 1 и первичную обмотку трансформатора 9 постоянного тока. Запирая силовой тиристор, отклю чают нагрузку от источника. При этом ток, протекающий через двигатель 1, обмотку 2 возбуждения и реактор 4, под действием ЭДС самоиндукции, замкнется через буферный вентиль 3, а напряжение на двигателе будет равно нулю. Силовой тиристор запирают при помощи конденсатора 7, который предварительно заряжают от постороннего источник и затем, открывая вспомогательный тиристор 8, подалючают параллельно силовому тиристору 6. Та ким образом, к двигателю будет приложеноимпульсное напряжение Уд (фиг, 3, д), среднее значе ние которого пропорционально коэффидаенту запол нения (частоту следования импульсов выбирают обычно равной 100-800 Гц). При этом йульсация тока 1д двигателя будет незначительна (фиг. 3, е) Функ1шя устройства управлен1Ш состоит в том, чтобы при постоянном периоде Т следования импульсов, поступающих на управляющие электроды тиристоров 6 (фиг. 3, в) И 8 (фиг. 3, г), изменять промежуток времени Тц т.е. ширину импульса напряжения на двигателе в пределах от нуля до Т, чтобы по мере разгона поезда обеспечить постоянство пускового тока и, следовательно, силы тяги в области до выхода на естественную характеристи-v ку (см. фиг. 2, на которой п- число оборотов тягового двигателя). Таким образом, система автоматического регулирования должна по мере разгона поезда повыщать среднее значение Напряжения на двигателе так, чтобы тяговый ток 5а фи атом остайался постоянным и равным заданному току 3. Для этого в цепь тягового двигателя введен трансформатор 9 постоянного тока, с выхода которого сигнал, пропорциональный фактическому тяговому току , поступает на отрнцательньп вход элемента 10 сравнения, а на положительный вход этого же элемента поступает уставка системы регулирования, т.е. сигнал, пропорциональный заданному току З. Поэтому на выходе элемента 10 возникает рассогласование по току Д О, управляющее состоянием Двухпозиционных переключателей 11 и 12. Если Д D О, то разрешающий уровень формируется la выходе преключателя .12, а при Д tI40 -на выходе переключателя 11. Эти уровни управляют ключами 13 и 14, разрешая прохождение импульсов или на вход вычитания или на вход сложения соответственно реверсивного счетчика 15. Последний играет роль интегрирующего (аста;тического) звена. При отрицательном рассогласовании номер позиции уменьшается, а при положительном увеличивается, благодаря чему осуществляется стабилизация пускового тока 3 (фиг.2). Для этого номер позиции, т.е. содержимое счетчика 15, сравнивают с содержимым счетчика. 16 (содери имое обоих счетчиков показано на фиг. 3, б) при помощи сравнивающего блока 18. Счетчик 16 пересчитывает импульсы, поступающие на его вход с генератора 17, график которых представлен на фиг. 3, а. Импуз ьс переноса с выхода старшего разряда счетчика 16 управляет отпиранием силового тиристора 6. Этот импульс выдается в момент, когда счетчик 16 сбрасывается в нуль очередньм импульсом с генератора 17. Одновреме1шо импульс с выхода старщего разряда счетчика 16 поступает на входы ключей 13 и 14, проходя через тот из них, который открыт разрешающим уровнем с одного из переключателей 11 или 12. При этом содержимое счетчика 15 увеличивается или уменьшается на единицу.

разряжает конденсатор 7 на сшювон тиристор 6. Таким образом, промежуток времени от момента отпирания тиристора 6 до момента его запирания, т.е. ширина импульса напряжения на двигателе, пропорционален номеру позиции.

Количество разрядов счетчиков 15 и 16 выбирают из условия обеспечения необходимой плавности регулирования. Так, при семи разрядах будет позиций регулирования, что достаточно для плавного пуска. Если принять частоту следования импульсов на управляющих электродах тиристоров равной 400 Гц, то частота генератора 17 импульсов будет 2-400 51200 Гц. Генератор и счетчик на такую частоту можно выполнить на типовых элементах автоматики.

Формула изобретения

Устройство для плавного пуска электроподвиж- 20 ного состава постоянного тока, содержащее тяговые

двигатели, импульсный прерыватель с силовыми и гасящим тиристорами, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, и датчик тока якоря, соединенный с элементом сравнения истинного и заданного значений тока, подключенным к двухпозиционному переключателю, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности регулирования и помехоустойчивости, выходы двухиозиционного переключателя соединены через ключи, вьшолненные в виде логических элементов И, с вх дами суммирования и вычитания реверсивного двоичного счетчика, выходы разрядов которого среданены с блоком сравнения показаний указанного реверсивного счетчика и нереверсивного двоичного счетчика, а выход блока сравнения подключен к управляющему электроду гасящего тиристора, причем вход нереверсивного счетчика соединен с генератором импульсов постоянной частоты, а выход его старшего разряда - с управляющим электродом силового тиристора и с ключами реверсивного счетчика.

13

О Фиг: