Электрическое противоюзное устройство Советский патент 1976 года по МПК B60L3/10 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРОТИВОЮЗНОЕ УСТРОЙСТВО

Такое устройство предусматривает резкое уменьшение скорости вращения затормаживаемого колера при сксйьжвнии; так, что натфяжение генератора в начале скольжения спадает ниже напряжения разрядки конден саторй. При сравнительно медленном уменьшении скорости вращения колеса при проокальзывании напряжение генератора не снижается ниже напряжения на конденсаторе и известное противоюзное устройство не срабатывает,;

Целью изобретения является усовершенствование противоюзного устройства, срабатывающего и при сравнительно Медленном умешущении скорости вращения колеса, а также упрощение устройства.

Основная цель достигается тем, что устройство снабжено основнь1м переключающим каналом с конденсатором, разряжаемымсрав.нительнобыстро,который при быстром умёньшеНИИ скорости вращения колеса и уменьшении ге нераторного напряжения ниже разрядного напряжения конденсатора управляет тормозным приводом с помощью дифференцированного разрядного напряжения конденсатора, а также дополнительным переключающим каналом с конденса-т юм, разряжаемым сравнительно медленно, при отнооггельно медлен .ном уменьшении скорости вращения колеса и уменьшении генераторного напряжения до напряжения между кривыми разрядки обоих конденсатсфов управляет тормозным приводом посредством сравнения напряжений ра рядных напряжений кстденсатора. Основной переключающий канал снабжен общеизвестным дифференцирующим звеном для дифференцирования разряднскго конденсаторного напряжения, к которому подключен рещаюший усилитель с устанавливаемыми порогами выключения и включения. Дополнительный переключающий канал снабжен логическим элементом сравнения разрядных конденсаторных напряжений и решающим усилителем с устанавливаемыми порогами включения и выкпк чения.

Пороги включения i и выключения решак швго усилнтеля дополнительного переключа1ошего канала выполнены с возможностью кэменеивя в зависимости от числа оборотов во емя работы так, чтобы пороги переклк чения постоянно изменялись в зависимости от скорости. Помимо этого включения и выключения решающего усилителя до полнительно перекхиочающего канала могут быть выполнены с возможностью взаимной установки при определенном соотношении, Зависимое от числа оборотов изменение порог т включения и выключения достигнуто с помощью цепи разряда, воспроизводящей скорость вращения за-гормаживаемого. колеса и содержащей конденсатор, заряжао-f

мый генераторным напряжением и разряжаемый через постоянное сопротивление, причем кривая разряда конденсатора управляет по- , рогами включения и выключения усилителя дополнительного переключающего канала.

На фиг, 1 изображена принципиальная блок-схема электрического противоюзного устройства; на фиг, 2-5 показаны графики временных зависимостей, характеризующих различные режимы работы устройства; на фиг. 6 дана детальная электрическая схема описываемого противоюзного устройства.

Амплитуда и частота напряжения генератора 1 переменного тока, связанного с колесом экипажа, пропорциональна скорости I вращения колеса. Напряжение генератора выпрямляется выпрямителем 2, К выходу выпрямителя 2 подключены основной перек- лючaJoший канал (3, 4, 5) и дополн1гтель ный переключающий канал (6, 7, 8 и 9). Оба переключающих канала счоими выходамми присоединены к логическому элементу ИЛИ 10, который соединен с выходным каскадом 11,

Основной переключающий канал содержит блок быстрого разряда 3, дифференцирующее звено 4 и решающий усилитель 5, Дополни тельный переключающий канал содержит 7 блок медленного разряда 6, логический элей мет- сравнения 8, решающий усилитель 9 и разрядный блок 7 для воспроизведения скорости вращения колеса.

Сигнал генератора 1, соединенного с контролируемым колесом (фиг. 6), выпрямляете ся изображенным схематически диодным моотовым выпрямителем 2 и поступает через диоды 12-к конденсатору 13 блока быстрого разряда 3, через диод 14 к конденсатору 15 блока медаенного разряда 6 и через диод 16 к конденсатору 17 разрядного блока 7 для воспроизведения скорости вращения колеса. Параллельно мостовому выпрямителю 2 включен стабилитрон 18, Конденсаторы 13, 15 и 17 имеют одно подключение к нулевому. полюсу 19 источника питания. Конденсатор 13 разряжается согласно прямой К на фиг, 2 через транзистсф 2О,. коллектор которого соединен через диод 21 с конденсатором 13 и эмиттер которого

подключен через потенциометр 22 и сопрев тивление 23 к нулевому полюсу 19, Диод 21 используется для разряда конденсатора 13 не ниже напряжения, соответствующего определенной сксфости, например 3 км/час. База транзистора 2О соединена с потенциометрюм, находящимся между положительным полюсом 24 источника питания и нулевым полюссм 19 и состоящим из последовател ного включения сопротивлений 25, 26 и ди ода 27, Прнкладашаемое к TfvaFtsHCTopy 2О разрядное напряжение аиф({)еренш руется с помощью дифференцирующего звена 4, сосгоя шего из конденсатора 28 н сопротивления 29, Конденсатор 28 соединен с конденсато ром 13 и подключен через сопротивление 29 к опорному напряжению, кроме того он соединен с инвертирующим входом компара тора 30. Другой вход в компаратор 30 по ключен через сопротивление 31 к опорному напряжению и через сопротивление 32 и по тенциометр G3 к нулевому полюсу 19. При спадании дифференцировашюго напряжения конденсатора 13 ниже устанавливаемого по тенциометром 33 порогового значения срабатывает усилитель; при этом через диод 34, потенциометр 35 и сопротивление 36 образуется положительная обратная связь, величину которой можно регулировать потен циометром 35. С помощью э-гой обратной связи также определяется очка переключения компаратора ЗО. Выход компаратора 3 помимо alxiro соединен через конденсатор 37 с другим входом, еще один вход соединен с положительным полюсом 24, и еще один - с нулевым полюсом 19 источника пи тания. Переключение выхода компаратора 30 уд ваивает через транзистор 38 ток разряда конденса-тора 13. Транзистор 38 подключен коллекторорл к положительному полюсу 24 источника питания, а базой - к выходу KON парато а ЗО, а эмиттером, через сопротив- ;ление 39 - к базе транзистора 20. Кроме того, выход компаратора 30 подключен че- рез сопротивление 4О к положительному полкюу 24 источника питания. Выходной сигнал компараТОра 30 поступает через логический элемент ИЛИ 1О к выходному каскаду 11. Элемент ИЛИ состоит из двух диодов 41 и 42, из которых один относится к основному переключающе- му каналу, а другой - к дополнительному переключающему каналу. , Как в основном переключающем канале, :так и в дополнительном заряженный генера- :тором 1 конденсатор 15 разряжается через транзистор 43, база которого соединена с потенциометром, подключенным к источнику :питания. Потенциометр состоит из последовательно включенных сопротивления 44, диода 45 и сопротивления 46. Эмиттер тра зистора 43 соединен с потенциометром 47, с помоишю которого можно устанавливать разрядный ток конденсатора 15, Коллектор .транзистора 43 соединен с конденсатором 15 и с эм1ггтер цлм сопротивлением 48 тран зистора 49, база которого соединена с конденсатором 13. Коллектор транзистора 49 подключен через сопротивлемио J50, потекин Ометр-47 и сопротивление 51 к нулевому |полюсу 19, а также к базе транзнетора 52, коллектор KOTopoix) подключен также к нул« ;вому полюсу 19, а его эмиттер, че()ез ct противление 53 к положительному полюсу 124 источника питания, С эмиттером транзиотора 52 соединена база транзистора 54, коллектор которого подключен к одному оо{противлению ь эмиттер кото{юго подклк:)чен через другое сопротивление к нулевому по1люсу 19 источника питанин. I Логический элемент сравнения 8, содержащий транзисторы 49, 52, 54, работает таким образом, что ток, проходящий иэ-эа ;разности напряжения между конденсаторами il3 и 15 через сопротивление 48, уменьи1а- ет эмиттерный ток транзистора 43, Образу|ющаяся на сопротивлении 5О потенциометра ;47 и сопротивлении 51 разность потенциалов пропорциональна разности напряжений на конденсаторах 13 и 15. Транзисторы 52 и 54 служат в качестве усилительного и со- гласующего каскадов. Решающий усилитель 9 содержит компаратор 55. Входной сигнал компаратора 55 подается непосредственно с коллектора Tpai :зистора, соединенного с инвертирующим вхо- ДОМ компара-тора 55. К другому входу по; ключено сопротивление 56. Вьлход компара- (тора 55 соединен через конденсатор 57 с входом кроме -того, от выхода идет цепь обратной связи через диод 58 и сопротивление 59. Кроме того, один из входов соединен через сопротивление 60 и потенциометр 61 с нулевым полюсом 19 источника питания. Порог переключения, т.е. величина напря жения, ниже которого появляется напряжение у инвертируюи1его входа компаратора 55, определяется амплитудой напряжения генератора 1 и зарядом конденсатора 17 через диод 62. Таким образом ток базы и ток эмиттера |транзистора 63, база которого соединена с(Через сопротивление 64 с конденсаТО}к м |13, зависит от напряжения на конденсалхэре jlj, а также от положения движха-потенциометра 65; база транзистора 63 подключена через потенциометр 65 и диод 62 к нулевому полюсу 19. Эмиттер транзистора 05 подключен через два сопротивления 66 и 67 к нулевому полюсу 19, его коллектор сооди- нен с сопротивлением 60 и 59. Другой транзистор 68 соединен своим эмигтеЕЮм с точ- ой соединения сопротивлений 66 и 07 и о/дключен своим коллектором к нулевому олюсу 19, а базой - через со111К тинление 69 - к положительному полкюу 24 источпиа питания. Коллектор л у1Х1Г-о т днлисгора 70 сх) с базой транзистора 68; его эмиттер подключен к нулевому полюсу 19; его база подключена через сопротивление 71| к нулевому полюсу 19 и через сопротивление 72 к выходу компаратора 55 или входу Логического элемента ИЛИ 10. При нахождений омпарй гора 55 в соо тонкий покоя т-ранэистор 68 проводит ток так, что сопротивление эмиттерной цепи транзистора оЗ равно только сопротивленик 66, Благодаря этому /joGTftiaeTCfl независимость порога переключения компаратора при повьпиенных скоростях, который можно устанавливать с помощью потенциометра 61, В случае опрокидывания выхода компаратора 155 че,реэ транзистор 70 блокируется транзистор 68, вследствие чего удваивается сопротивление эмиттерной цепи транзистора 63 Иэ-за этого, а также иэ«за проходящего через сопротивление 59 тока образуется положительная обратная связь Точку обратного включения компаратора можно, например, у о танавливать на полвину значения включения, Величину зависимости от скорости можно J зтвкавли вать потенциометром 61, Выходные ритналы решающих усилителей Б и 9 управляют через логический элемент ИЛИ 10 вы.одным каскадом 11, содержащим три транзистора 73, 74, 75, База транзистора 73 соединена с вы содом элементе ИЛИ 10 и подключена через тивление 76 к нулевому полюсу 18, Коллек тор транзистора 73 подключен к положитель ному полюсу 24, его эмиттер соединен через сопротивление 77 с базой транзистора 74, который Тоже подключен к нулевому по люсу 19 через. сопротивление 78, через сопротивление 79 с нулевым полюсом 19 и, кроме того, с базой транзистора 75, эмиттер которого непосредственно подключен к нулевому полюсу 19 источника питйния, Кол лекторы транзисторов 74 и 75 образуют выход выходного каскада 11, Параллельно переходу коллектор-эмиттер транзистора 75 включен Ьтабилитрон ВО, Устройство работает следующим образом - Разрядные блоки 3, 6 и 7 содержат дый свой конденсатор, заряжаемый выпрями телем 2 напряжением, пропорциональным ск рости вращения колеса, к которому присоединен генератор 1. При резком уменьшении скорости вращения колеса из-за проскальзы вания выпрямленное напряжение генера-тора становится меныле, чом на ко1щенсато- pax разрядных блоков 3, 6 и 7, и конденсаторы разряжаются. Процесс уменьшения напряжения на конденсаторах показан на . фиг. 2 и 4 прямыми К для разрядного блока 3, К- для рлэридиого блока 6 и К для разрядного блока 7. Пар.чмегры блоков 3 и 6 выбраны глким oGiKiyoN, чго процесс азряда можно считать линейным. Прямая .( изоб1ажает уменьшение скорости затормеживаемого эки1ижа. Прямые Kg и К можно рассматривать как воспроизведенные кривые числа оборотов или скорости. Кривая К. изображает типичную характеристику числа оборотов или скорости затормаживаемого ; проскальзываюшегх) колеса и показьтает, что скорость вращения колеса уменьшается по сравнению со скоростью движения экипа жа, что приводит к юзу, поскольку передача энергии между колесом и, например, рельгсом становится все меньше. Поскольку фак- тнчески не существует возможности определения скольжения колеса путем сравнения скорости экипажа со скоростью вращения колеса, то измеряют за: 1едление вращения колеса, ; На фиг, 3 кривые Kg и Kl изображают первые производные кривой К и Kj по фиг. 2 и тем самым характеризуют замедление :вращения затормаживаемого колеса и характеристику движения, воспроизведенную прямой К , Дифференцирование кривой К в основном переключающем какале осуществляют с помощью дифференцирующего звена 4, I Взаимное расположение Kg к кривой , ; K|j определяет два момента времени, когда про:тивоюзное устройство должно срабатывать с помощь.о основного переключающего канала, а {именно в момент времени Т (точка касания прямой Kg и кривюй Kj,) и в момент времени Tj (точка пересечения К и К ), В моi мент времени Тц начинается скольжение затормаживаемого колеса. До этого момен та напряикение на конденсаторе разрядного блока 3 для быстрого разряда следовало за генераторным напряжением. Теперь же, как показьгеает кривая К4, скорость затормажи;ваемЬго колеса сильно спадает и, конденса- тор разрядного блока 3 разряжается по прямой Kg. Замедление колеса э момент времени Т на фиг, 3 обозначено бц (номинальное запаздывание срабатывания). Теоретически эта величина появляется и при дифференци- ровании конденсаторного напряжения, т,е, кривой Kg, поскольку кривая Kg касается кривой Кл в момент времени Т, Однако вследствие инерционного запаздывания при дифференцировании пропесса кривая К достигает значения 6, в более поздний момент времени. Поэтому применяют замедление uPff (эффективное замедление срлбаты- вания); появляющееся позже момента времени Т на Г , в целях приведения в действие решающего усилителя 5 главного переклк чающего канала в момент времени Т + Т , Порог переключения t решающего усилителя не создает трудностей в том случае,, |если крутизну прямой К выбрать такой, что она пересекает кривую К в диапазоне, 1 где в большинстве случаев снова происходит положительное ускорение, выражающеес в виде скачка (шпряження на входе диффере цирующего звена 4, вследствие чего решаю щий усилитель 5 мгновенно переключается обратно, регулируя привод тормоза через логический элемент ИЛИ 10 и выходной ;каскад 11 таким образом, что тормоз сно|ва вступает в действие. Для порога переключения 6). коммутационного усилителя целесообразно выбирать отрицательное значение так, чтобы обеспечить переключение и при низком положительном замедлении в мо менг времени Tj. Описанный режим предполагает ход числа оборотов затормаживаемого и скользящего колеса согласно кривой К, на (|жг. 2, Такой процесс хотя и типичен, как показала практика, однако, скорость вращения колеса может также следовать кривой J на фиг, 4 В этом случае выпрямленное напряжение генератора 1 уже не спадает ниже напряжения конденсатора разрядного блока 3 быстрого разряда. Вследствие ато1х конденсмчэрное :напряжение следует за напряжением генератора, так что необходимая для приведения в действие решающего усилктеля 5 величина не достигается и основной переключающий канал не срабатывает. Поэтому скорость врашения колеса посзтоянно контролируется посредством дополнительного переключающего канала 6, 8 и 9, Блок медленного разряда 6 также содер жит конденсатор, кривая разряда которого Кд изображена на фиг; 2 и 4. Если скорост вращения колеса изменяется соответственно кривой KS , выпрямленное напряжение генератора уменьшается существенно ниже напряжения конденсатора разрядного блока ;6, причем последний разряжается согласно Упрямой К|. Напряжение {эазряда разрячногЪ блока 6 сравнивается в логическом элеме те сравнения 8 с напряжением разрядного (блока 2. Разность обоих напряжений изобсражена на фиг. 5 кривой uU . Кривая Kg :изображает изменение генераторного напряжения и скорости врашения колеса. Как толь ,ко разность напряжений в компаратоое достигает определенного значения, приводится в действие решающий усилитель 9. Пороги ьключенип и выключения решающего .усилителя 9 можно )Рг-упировать в зависимости от числа оборотов. Для этого в разрядном блоке 7 образук1Г сог/юсио кривой напряжение, пропорциональное скорости вращения колеса, регулирующее пороги включе|ния решающего усипигеля 9 в делях обесп©(чепия надежного включения. )счлаюшего уси- |лителя и при низких скороогях,. т.е. при больших разностях напряжений. Таким o6i aзом получается изображенная и.ч фнг. 5 характеристика порогов переключения AU включено и й) - выключено. При скорости, равной нулю, пороги переключения ос-таюгся на неизменно включенном значении. Моменты времени Тц к Tj , при которых решающий усилитель 9 включен/выключен, О1федолян т« ся точками пересечения кривой U с порогами включения и выключения Л U -включено и Л) - выключено. Пороги включения и выключения можно регулировать относительно друг друга таким образом, что AU - выклю:чено вдвое меньше AU - включено. Вследствие зависимой от числа оборотов ;изменяемости порогов переключения решаю ще1ч усилителя 9 достигнутый с помощью дополнител1;ного переключаюи1его ка11ала ко троль числа оборотов становится более чув- (ствительным с понижением скорости враще{ния затормаживаемого колеса, что повыша|ет надежность защиты от юза. Как и главный переключающий канал 3, 4, 5, так и вспомогательный переклк5чак Ший канал 6, 8, 9 работают через логический элемент ИЛИ 1О на выходной каскад 11, управляющий приводом тормоза. Формула изобретения 1, Электрическое противоюзное уотроЛIcTBO ддя колес транспортных единиц преиму;щественно железнодорожного подвижного соj става, содержащее генера-тор, механически .связанный с затормаживаемым колесом и элек- |трически соединенный с конденсато юм, соединенным с блоком быстрого разряла конденсате- и выходным каскадом, подключенным к приводу тормоза, отличающееся тем, что, г целью расширения диапазона работы при медлен- |номумепьщении скорости пращения затормаживаемого колеса, оно снаСжоно ди4к11еронцирующим звеном, решающим усилителем и логи- ;ческим элементом ИЛИ, включенными меж |ду указанными блоком быстрого 1 азряяя и 1выходным каскадом, и блоком медленного разряда конденсатора, логическим элиме№|том сравнения и другим решающим усилителем, включенными последова голыю можду пы- )содом указанного генератора и oiuiiiM из ходов логического элемента ИЛМ, а так- |же разрядным блоком для воснрои ги;/д.-ния скорости вращения колеса, включонным выходом указанного lenopuroiia и K/I WHным другим peuiaioiuHM усилигг лим, )i)) КО входу логического эломонга CI,IUI( IIH«I подключен также выход блока быстрого ад.эряда конденсатора.

2, Устройство ю п. 1, отличающееся тем, что указанные решающие усилители выполнены с peiynHjjyeMbiMH порогами включения и выключения.

3 Устройство по пп, 1. и 2, о т л и - чаюшееся тем, что указанный блок

медленнохх) разряда конденсатора выполнен в виде грана ютора, коллектор которого соединен с конденсатором и с эмиттерным сопротивлением транзистора указанного логическохх) элемента сравнения, база которого соединена с конденсатором блока быстрого разряда конденсатора.

н 7 h-II

Vi If

Фмг. f

2

ь,и

АЦУ

иг J