Устройство для возбуждения главного генератора тепловоза Советский патент 1982 года по МПК B60L11/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЛАВНОГО ГЕНЕРАТОРА

ТЕПЛОВОЗА

Изобретение относитсгя к теплоэнергетическому транспорту, в частности к устройствам для возбуждения главного генератора тепловозов.

Известно устройство для возбуждения главного генератора тепловоза, содержащее регулятор возбуждения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения генератора, один из входов - с выходом возбудителя, а другой - с выходом магнитного усилителя, подключенного одним входом к выходу стабилизирующего блока, а другим к переменным резисторам обратной связи и переменным резистором задания, соединенньм между собой последовательно через разделительные диоды, при этом переменные резисторы обратной связи подключены к выходам датчиков тока и напряжения генератора через выпрямительные лосты, а переменйыё резисторы задания - к выходу блока задания,.состоящего из делителя напряжения, командных рел, формирователя, задающего сигнала и усилителя, и к выходу индуктивного датчика нагрузки дизеля, причем один из входов блока .задания подключен к стабилизированному источнику питания, а

Другой - к контролеру машиниста, а. вход индуктивного датчика нагрузки дизеля - к выходу тахометрического 5 блока 1.

Недостатком указанного устройства вследствие зависимости напряжения задания мощности от частоты вращения

10 вала дизеля являетсй нагружени.е дизеля одновременно с его разгоном в переходных режимах, за исключением режима трогания тепловоза. При этом в начальный период процесса разгона под нагр узкой, когда частота враще15ния ротора автономного .турбокомпрессора вследствие его инерционности недостаточна для увеличения давления наддува, условия для сгорания топлива неблагоприятны, рабочий процесс

20 характеризуется низкими значениями индикаторного КПД имеет место неполное сгорание топлива Такой переходной процесс сопровождается усиленным дЕлмлением и приводит к повышенному

25 нагароотложению в цилиндрах, засорению газотрубопроводов, преждевременному выходу из строя турбин, увеличенному износу деталей цилиндропо зшневой группы, снижает .экономичность

30 дизелей.

Целью изобретения является уменьшение расхода топлива при работе тепловоза в переходных режимах.

Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено нагрузочным резистором и КС-фильтром, подключенным к другому выходу тахометрического блока, при этом выход КС-фильтра присоединен к третьему входу блока задания, а блок задания снабжён втоР{лм делителем напряжения, элементом сравнения,запоминающим Элементом и инвертором и дополнительным усилителем, при этом входные клеммы дeли гелей являются первым входом блока задания, а клеммы включающих катушек командных реле - в.торым его входом, причем промежуточные выводы первого делителя соединены через контакты командных реле с одним из вхоДов з.апоминаюадего элемента и входом инвертора, а. промежуточные выводы, второго делителя через другие контакты указанных реле - с одним из входЬв элемента сравнения, другой вход которог является третьим входом блока задания, а выход подключен через дополнительный усилитель к другому входу запоминающего элемента, соединенного своим .выходом, объединенным с выходо инвертора через формирователь с входом усилителя, выход которого является выходом блока заданияw

На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема устройства возбуждения главного генератора тепловода; на фиг. 2 - принципиальная-электри-т ческая схема блока задания.

Устройство, для возбуждения главного генератора (по фиг, 1) содержит обмотку 1 возбуждения главного генератора (не показан), соединенную с выходом синхронного возбудителя 2 через регулятор 3 возбуждения. Блок 4 стабилизации подключен к одному из входов магнитного усилителя 5, выход которого соединен с входом регулятора 3 возбуждения. Ко второму входу магнитного усилителя 5 подключены потенциометры б .обр;атной связи и переменные резисторы 7 задания,соединенные между собой разделиХельными диодами 8. Датчики 9 тока и датчик 1 напряжения через выпрямительныё мосты 11 подключены к потенциометрам б обратной связи.

Индуктивный датчик 12 подключен на один из выходов тахометрического блока 13 измерения частоты вращения вала дизеля и через выпрямительный мост 14 соединяется с переменным рези.стором 7. Переменные резисторы 7 для обеспечения дополнительных требований к селективной характеристике генератора в некоторых рабочих режимах шунтированы стабилитронами 15, контактами 16 реле управления и выключателями 17. Вход тахометрического блока 13 измерения частоты вращения вала дизеля соединяется с распр еделительным трансформатором 18, .частота напряжения которого пропорциональна частоте вращения вала дизеля. Второй выход тахометрического блока 13 измерения частоты вращения вала Дизеля,нагруженный на резистор 19 нагрузки, соединен со входом фильтра 20. Выход фильтра 20, стабилиз рованный источник 21 питания и контроллер 22 машиниста соединяются с вх-одами блока 23 задания, а переменные резисторы 7 задания - с его выходом, причем вход стабилизированного источника 21 питания соединен также с контроллером 22 машиниста.

Блок задания (по фиг. 2), напр имер для восьмипозиционного контроллера машиниста содержит делитель 24 .напряжения, соединенный своим входом do стабилизированным источником 21 питания,, а своим выходом делитель 24 напряжения соединен через контакты командных реле 25 с одним входом запоминающего элемента 2.6, выход которого через формирователь 27 задающего сигнала, выполненный на резисторе и конденсаторе, соединяется с входом усилителя 28, выход, которого является выходом блока задания.Другой делитель 29 напряжения соединен своим входом со стабилизированным источником 21 питания, а своим выходом через другие контакты коммутирующих реле 25 - с входом элемента 30 сравнения, к другому входу которого присоединен выход фильтра. Выход элемента 30 сравнения соединен через . дополнительный усилитель 31 со вторым входом запоминающего элемента 26 Запоминающий элемент 26 собран на операционном усилителе 32, резисторах 33 и 34, конденсаторах 35 и 36 реле 37. Блок задания включает в себя инвертор, собранный на операционном усилителе 38 и резисторах 39 и 40. Обмо.тка реле 37 соединена с вы-ходом усилителя 31, собранного на транзисторе .41, и резисторе 42, вход ,которого соединен с выходом элемента ЗО сравнения частот, собранном на операционном усилителе 43, диоде 44 и резисторах 45, 46 и соединенном одним входом через контакты команд-ных реле 25 с выходом дополнител ного делителя 29 напряжения, а другой с выходом дополнительного фильтра 20

Устройство работает следующим образом.

До начала трогания тепловоза дизель запущен и работает без нагрузки с минимальной частотой вращения вала. На выходе стабилизированного источника 21 питания напряжение равно нулю. Включаются цепи управления

для трогания тепловоза и устанавли:вается требуемая из условий эксплуатации позиция контроллера 22 машиниста. На выходе стабилизированного источника 21 питания появляется напряжение питания. На выходе дополнительного делителя 29 напряжения контактами командных реле 25 устанавливается напряжение, пропорциональное частоте вращения вала дизеля, соответствующей установившемуся режимуна заданной позиции контроллера 22 машиниста, т.е. напряжение , пропорциональное заданной частоте вращения вала дизеля. На выходе дополнительного фильтра 20, подключенного к выходу тахометрического блока 13 для сглаживания пульсаций напряжения, напряжение пропорционально частоте вращения вала дизеля. Происходит разгон дизель-генератора до заданной частоты вращения. Напряжения, пропорциональные заданной часгтоте вращения и величине частоты вращения вала дизеля, подаются на входы элемента 30 сравнения. При разгоне дизель-генератора, когда частота вращения вала дизеля еще не до|Стигла заданной величины, напряжение на выходе элемента 30 сравнения открывает транзистор 41 и -срабатывает реле 37. При этом ко входу формирователя 27 задающего сигнала подключается выход запоминающего устройства. Напряжение на выходе запоминающего устройства равно напряжению на ылходе делителя 24 напряжения, коммутируемого контактами командных реле 25 в момент в емени, предшествующий моменту срабатывания реле 37. В случае трогания тепловоза это напряжение равно нулю. Следовательно разгон вала дизель-ге.нератора при трогании происходит без приема нагрузки как и в известном устройстве для возбуждения главного генератора. Как только частота вращения вала дизеля достигнет заданной величины транзистор 41 закрывается, обмотка реле 37 обесточивается, ко входу формирователя 27 задающего сигнала подключается выход инвертора, напряжение-на выходе которого по абсолютной величине равно напряжению на выходе стабилизированного делителя 24 напряжения, коммутируемого контактами командных реле 25 На входе усилителя 28 напряжение на- растает, с постоянной времени, определяемой элементами формирователя 27 задающего сигнала и с выхода усилителя 28 усиленный по току сигнгш поступает на переменные резисторы 7 згшания. При этом осуществляется нагруженйе дизель-генератора до величины мощности, определяемой позицией контроллера 22 машиниста,так же как и в известном устройстве.

Выход запоминающего элемента 26 отключен от входа формирователя 27 задающего сигнала замыкающим контактом реле 37, а напряжение на выходе запоминающего устройства равно напряжению на выходе инвертора. Если по условиям эксплуатации необходимо повысить мощность дизель-гене.ратора тепловоза, машинист переводит рукоятку контроллера 22 на более высокую

0 позицию, увеличивая тем самым задан ную частоту вращения вала дизеля. При этом происходит рассогласование в заданной и имеюще йся частотах вращения вала дизеля, срабатывает

5 реле 37 и ко входу формирователя 27 задающего сигнала подключается выход запоминающего элемента 26, напряжение на котором равно напряжению на выходе инвертора на предьадущей позиции контроллера 22 машиниста. В результате

0 напряжение, подаваемое на переменные резисторы 7 задания, не изменяется и разгон дизель-генератора происходит при постоянной нагрузке-, без повышения ее одновременно с разгоном. При

5 достижении частотог. вращения вала дизеля величины задания, обмотка реле 37 сравнения частот обесточивается, ко входу формирователя. 27 задающего сигнала подключается выход инвертора,

0 напряжение на котором соответствует новому, большему, заданию мощности и происходит нагружение дизель-генератора до величины мощности, соответствующей новой позиции контроллера

5 22 машиниста. При переходе с боЛее высокой позиции контроллера 22 машиниста на более низкую полярность напряжения рассогласования заданной и имеющейся частот вращения вала дизель-генератора меняется на противоположную, транзистор 41 закрыт,.реге 37 не срабатывает и снижение нагрузки происходит одновременно со снижением частоты вращения. . .

Предлагаемое .устройство может быть

5 применено на тепловозах с электрической передачей постоянного и переменно-постоянного тока, оборудованных системами- автоматического регулироваOния возбуждения главного генератора.

Раздельное регулирование нагрузочJHoro и частотного режимов дизель-генератора с опережением установления частотного режима при переходе с низ-,

5 ших на высшие позиции контроллера машиниста дает положительный экономический эффект. Повышение нагруз.ки . происходит после установления соответствующей частоты вращения вала дизельгенератора.. За время повышения часто0ты вращения вала давление газов перед турбиной -турбокомпрессора вследствие увеличения частоты выпусков и выпускной коллектор растет. Это приводит к разгону ротора турбокомпрессора, повы5

шению давления наддува, и последующее за разгоном дизеля повышение нагрузки на дизель происходит при достаточно высоком давлении наддува, вследствие чего , отсутствует повышенвое дымление на переходном режиме, повышается экономичность дизель-генератора .

Повышение экономичности дизельгенераторов тепловозов на переходных режимах имеет большое значение,.поскольку тепловозы работают на этих режимах более 20% общего времени их работы, расходуют 23% общего расхода топлива, и расход топлива при переходе с низких на более высокие позиции контроллера машиниста по сравнению с работой на установившихся режимах за счет неудовлетворительных показателей рабочего процесса дизеля увеличивается на-40-50%.

Формула изобретения

индуктивного датчика нагрузки дизеля, причем один из входов блока задания подключен к стабилизированному источнику питаний, а другой - к контроллеру машиниста, а вход индуктивного датчика нагрузки дизеля - к выходу тахометрического блока, отли чающееся тем, что, с целью уменьшения расхода топлива при работе тепловоза в переходных режимах, оно снабжено нагрузочным резистором и RC-фильтром, подключенным к другому выходу тахометрического блока,-лри. этом выход RC-фильтра присоединен к третьему входу блока задания,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Й/г./