Устройство для защиты от боксования транспортного средства с асинхронными двигателями Советский патент 1981 года по МПК B60L3/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ БОКСОВАНИЯ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам обнаружения и защиты от боксования локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями, питаемыми от тиристорных преобразователей частоты и напряжения. Известно устройство для защиты от боксования транспортного средства с асинхронными тяговыми двигателями, питаемыми от источника напряжения через тиристорный преобразователь, содержащее датчик боксования, соединенный через блок сравнения с блоком управления преобразователем 1. Недостатком данного устройства является его невысокая точность, так как сигнал о боксовании получают по разности частот вращения различных колес, которая может быть также обусловлена различием диаметров колес. Кроме того, по этой схеме невозможно обнаружить одновременное боксование всех колес. Известно также устройство для защиты от боксования транспортного средства с асинхронными двигателями питаемыми, от источника напряжения через тиристорный преобразователь, содержащее датчик боксования, соединенный через блок сравнения с блоком управления преобразователем 2. Недостатком этого устройства является его сложность, так как датчик боксования выполнен в виде блока измерения и сравнения линейной скорости поверхности качения ведущего колеса и скорости транспортного средства, основанного на доплеровском эффекте. Цель изобретения - упрощение устг ройства. Указанная цель достигается тем, что датчик боксования выполнен в виде датчиков мгновенных значений тока фаз статора двигателя. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы сил тяги, развиваемой асинхронным двигателем и реализуемой колесной парой с рельсами при различных условиях сцепления в функции скорости. Устройство (фиг. 1) для защиты от боксования транспортного средства с асинхронными двигателями 1 (изображен только один тяговый двигатель), питаемыми от источника 2 напряжения через тирисг торный преобразователь 3, содержит датчик 4 мгновенных значений тока, соединенный через блок 5 сравнения с блоком 6 управления преобразователей 3. К выходу блока 5 сравнения может быть также, подключен управляющий вход песочницы 7 и индикатор 8 боксования.

Кривая а (фиг. 2) представляет собой зависимость силы тяги F, развиваемой асинхронным двигателем от скорости скольжения ротора. Кривые бив представляют соответственно зависимости реализуемой силы тяги движущей оси локомотива от скорости V проскальзывания колес относительно рельс для нормальных и пониженном коэффициенте сцепления.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим процесс срыва сцепления колес с рельсами при движении локомотива со скоростью Уп (фиг. 2). Пересечение кривых а и б (точка А) показывает, что при нормальных условиях сцепления двигатель реализует силу тяги F) и при скорости скольжения ротора (относительно синхронной скорости УО ) равна Vi . Пересечение кривых айв (точка Б) показывает, что на рельсах с пониженными условиями сцепления асинхронный двигатель может реализовать силу тяги Fj F, и скорость скольжения ротора при этом составляет величину .

При наезде движущей оси локомотива на участок пути с пониженными ycлoвиям сцепления процесс перехода асинхронного двигателя из режима точки А в режим точки Б носит колебательный характер. Это обусловлено тем, что на локомотивах между валом двигателя и колесной парой всегда присутствуют упругие элементы: остов двигателя соединен с рамой тележки 1|ерез эластичные элементы, а рама тележки относительно колесных пар имеет гибкое рессорное подвещивание. Наличие указанных упругих элементов приводит к тому, что при срывах сцепления и пробоксовках статор двигателя колеблется относительно ротора, это вызывает колебания момента и тока асинхронного двигателя, причем амплитудное значение тока статора значительно превышает номинальную величину. Отметим также, что наличие реактивных элементов (дросселей и конденсаторов) в фильтре преобразователя частоты также способствует возникновению колебаний тока при резких изменениях режима работы двигателя. При испытаниях опытного электровоза с асинхронными двигателями отмечены колебания тока при пробоксовках с амплитудным значением до 3-кратного от номинала и с частотой 2-б Гц. Такие колебания тока опасны для электрооборудования локомотива, прежде всего для тиристорного преобразователя частоты. Поэтому для локомотива с асинхронными тяговыми

двигателями важно обнаружить начало процесса боксования и принять меры для ограничения амплитуды колебаний тока.

В предлагаемом устройстве принцип обнаружения начала боксования асинхронного тягового двигателя основан на фиксаo ции момента возрастания фазного тока двигателя сверх определенной величины в режимах, когда изменения тока наносят колебательный характер.

Ограничение амплитуды колебаний тока для обеспечения защиты электрооборудования достигается за счет уменьшения напряжения на выходе преобразователя 3 путем воздействия на его блок 6 управления. Повышение противобоксовочных свойств локомотива при срывах сцепления достигается автоматической подачей песка под буксующую ось в начальный момент возникновения боксования. Обнаружение начального момента боксования асинхронного тягового двигателя 1 (фиг. 1) производится с помощью датчика 4 тока, измеряющего мгновенные значения тока трех фаз статора двигателя, и сравнении этих величин с установкой в блоке 5, на выходе которого появляется сигнал в том случае, если мгновенное значение фазного тока двигателя превысит определенную величину (уставку срабатывания), которая обычно выбирается равной 1,5-1,7 по отношению к номинальному значению тока двигателя.

Выходной сигнал с блока 5 сравнения 5 путем воздействия на блок 6 управления производит изменение угла отпирания тиристоров преобразователя 3, в результате чего напряжение уменьщается (например, может производиться полное запирание выпрямителя за счет блокирования импульсов управления, поступающих к тиристорам). Снижение напряжения вызывает уменьшение фазного тока двигателя, после чего блок 5 сравнения возвращается в исходное состояние и восстанавливает прежнее значение угла отпирания тиристоров преобразователя 3. Помимо воздействия на блок 6 управления, блок 5 при срабатывании включает электропневматический клапан песочницы 7 и обеспечивает кратковременную (в течение 0,5-1 с) подачу песка под бук сующую ось в начальной стадии боксования, в результате чего улучшаются условия сцепления и повышаются противобоксовочные свойства локомотива. Кроме того, для сигнализации машинисту о начале боксования предусмотрено подключение к выходу блока 5 индикатора 8, выполняемого, например, в виде светового или звукового сигнального устройства.

Предлагаемое устройство защиты испытано на опытном электровозе с асинхронными тяговыми двигателями и показало высокую эффективность в режимах срыва сцепления и боксования. Использование изобретения позволит повысить точность обнаружения начала боксоваиия примерно в 2-3 раза (имеется в виду уровень скорости проскальзывания боксующей оси) обеспечить защиту электрооборудования (прежде всего тиристорного преобразователя частоты), повысить противобоксовочные свойства локомотива с асинхронными тяговыми двигателями и существенно упростить устройство защиты.

Формула изобретения

Устройство для защиты от боксования транспортного средства с асинхронными двигателями, питаемыми от источника напряжения через тиристорный преобразователь, содержащее датчик боксования, соединенный через блок сравнения с блоком управления преобразователем, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, датчик боксования выполнен в виде датчиков мгновенных значений тока фаз статора двигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3713504, кл. 180-65 R, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2555867/11,кл. В 60 h 3/10, 1979, (прототип).