Изобретение .цтноситея к алситрическпм моделям, вос1Ц)1)и: нодя1Ц1П1 режимы работы и тягоные процессы на элект1)лческих железных дорогах.
Известны ycTpoiicTBU для расчетов тяговых CeTeii, а также устройства для моделиравания тягн поездов, в кот1;|)ых применяются лсточннки литания для имитации THroBoii подстанции, контактной сети л обмоток двигателей нле ;тров(13ов, электрические дви ателп с фрикционами, коробками передач, центробежные регуляторы, реостаты с коиир:,.ми для пмиткции подьемов и уклонов.
Однако такие ycTpoiicTBa не позволяли точно устан()БИТ1 максимальную пропускную и сиссобностн электрическо желелноп дороги д.чя нормальных, а тем более особых 1)си;имов работы, что заставляло поэтому в ряде случаев идти га неправильное расходование и раснределенпе средств.
Описываемое ycTpoiicTBO, в отличие пт извсстньгх, нозволнет выявлять сложную взаимную зависимость 1)ежимов работы | олрл жно1о состава и энергоснабжения, дает визмоиспость комнлексно peHiaTb :адачи исследования нроцессов и режимов работ1Л всей элт-ктрифинпрованн ; игелезной дороги.
Оно имеет больнг(е зн;1чрпис для практики проекти|)овани;| и жсплуатацнн к
связи с возмо;кностью производить исследование самых разнообразных аварийных схем и схем, отличных от нормальных и расчетн,1х, быстро получить )езультаты для схем, 0зника1оии1х в связи с изменением 1) движения, введением новых типов подвижного состава и достижеП1;ями передовых людей траиотрта.
Особенность иредложеиного устройства заключается в том, что в не представляется возможность )ключать в изучаеMbiii комплекс элементы первичных нпта10И1ИХ систем, нанример линий электропередач, н в том, что в имитируемых частях схемы, в число которых входят тяговая подстанция, контактная сеть, нроФиль пути и дви;ку1цийся ноезд с электровозом, воспроизводятся наиболее характерные процессы заменяемых натуральных устройств, имекчцнх значение для расчета системы энергоснабжения.
На чертеже показана схема устройства.
Тяговая подстанция имитируется нрн ПОМОН1П пзк(1вольтпого источника энергии, состояи1;его и поипи;а1он|.его транс(юрматора (1), нптаемого ит сети промы1нле«ного напряжения и подключенного к селеновому в111Н1)я гительному мосту (2), в диагонали KoToiniro име1:тся сопротивление (3), напряя;ение ил котором г:мити11ует наиря кен и полетанцп :.
Внутреннее С нротинленис подстанции имитируется дроиорцнина.тьиым имическим соиротявлением (4), а наиряж-ение на шинах подстанции - иадением наиряжения на соиротивлеииях (li) и (4), причем IS диагонали ио стояаиного тока, моста устанавлнвается слулгеоньи тоК. Контактиая есть имит111)уется реоетатом (5) с соиротивлением, и; 1еняшщимея от нуля до уетаноБленнод максимальной величины (еоответствушще наибольии:му удалению ноеида их подстанции). При более сложных условиях иа соответствующих реостатов собирается схема, нодобиая но конфигурации 1)еально)1 схеме питания. Двнл;ои (6) реостата контактной сети, и; Обража10 ЦИ| 1 токоирием и ,:(вижуп1ег|)|СЯ ноезда, иередвигаетсл от механизма, унравляемого счетчиком jipiniденнрго пути. В устройстве вмитируштск: магиитш.и ноток тягового дййгАтеля элекпкгвоза, тяговое усилие, oMH4ecj;oe сопротивление тягового двигателя и всей силовой цеат алектривоза, а также нротивоэлектродвижущая сила двигaтeлeii электровоза. Магнитны ноток TiiroBiiro двигател5 И гитируется нронорциона.тьиым ему наир5Гж.еНИе1М нсременно-го тока, появляющимся на зажимах соиротивлении (7), иодключенного ко вто1)ично| 1 обмотке трансформатора (S). Для имитаа1,ин магнитного потока тятового двигателя в ycTpoOcTise Н1)именен1 т два дросселя насьпцен1гя (9) к (МО) с последовательно (:оедин1ины.ги обмотками и:ремениого тока, И1;следоиател,иа с K(TII1Л)1ми соединена не)иичная обмот ;а Т|)анс(1)ормг1Т()1)а (Н); во вторичняй ибмотК: ИТОГО трансформатора во: л1икает наиряжение, нроиорииоиальние имитируемому магнитному току. Обмот ;н у1гравлеиня дросселей (9) н (10) согДчИГНЫ моглеювательно н встречно н обтекаются пш НЫМ током, И1)1иИ)11Г; 11|1аЛЬНЫМ тнруемого двигате.тя. Для KOMiHHCaHini иан1)яження B;I рично обмотке трансфор51атора (8) отсутствии тока унравления носледовательио с Heii включена вторичная ooiroTка трансфо1)матора (11), 1герв1 чная; обмотка которого нятаетсн от сетн JtepeMeBHoro тока. Для имитации тягового усилия дви1ателя нримене1г магнитньп уси.гитель (12) дроссельного тина с обмотками неременното тока на крайних стержнях н двумя обмотками ностоян} ото тока (т(1Ка ун)авления и вспомогательного тока) на среднем стерл не. Обмотка переменного тока усилителя иитается ианряжеиием, иронордиональным магнитному потоку, обмотка унравления - током, нроно1)циональным тяговому току. Бынрямленный ток диагонали моста нредста1 ляет собою проязведенне этих переменных величин. Вторая обмотка ностояниого тока на среднем стерлсне нснолвууется для смещения криво в)ходного тока вдоль оси тока уиравлсния. Омическое соирот1 ление каждого тяговего двигателя соето гг из сопротивления обмот(1К якоря, сон1.41тивления обмоток доНОЛН ГТеЛЬН,Х и )ОТИВЛеНИЯ ценн . имнческое сонротивление двигателя устройстве им ггируется 1ронорн,нонал)НЫм ему со 1ротивлением (13). Для 1мита,ии 135 еиения со 1ротивления всей силовой i, электроj 03a нри переходе с одно11 схемы на в устройстве 1редусмотрен нерекл очател), не показаипы иа чертеасе. Для имитапии нротивоэлектродвнл;ущс11 силы двигателей злект1)овоза )рименен магнитны уСНЛИТеЛ) (14-), ()ДОбИ,1Й yCI лител 0 (12), восироизводя цему тяговие, усилие. Оомотка 1 еременного тока угиЛ теля нтаетгя , 1 рО ор 1Ионалъпым магнитпо у потоку , а обмотка У 1раВЛеН Я ; током, рОПОр 1ИОНаЛ|1)1М скорости. Вы11рямЛ1Ч,чый ГОК i диагонали моста представляет co6oii в некотором произведен е отока на скорость, т. е. 11)оти оэле;;трод иясущу1о силу двитателя н в - электров(-за. Вто1)ая обмотка )а: среднем етержне грает вс омогател1,иую рол,. П1)И подаче на нее ие зменя 0 ;егося во остоянного тоКа той 1ли иной вел 1чииы производ Г Чя (- леей ха актеристик ус 1лнте,1я нащьллельно. Д} Жу и1Й1-я 1ое:;д, а пменгш, масс;;. ((к-зда соирот ление двил; 11 о, ,()И;, одитсн В устр(111стве таклсе pj HOMoi U ;-)ле :тр ческих схем. Масса поезда (с уче1-() вра11;:п11 11 хся масс) М Т руется конденсато1)|1М (15). OcHiiBiToe С:1противлен е М1 тнруется частим. Постоянная часть, не :1авигя ;ая от скорости д 5Ижения, пм-ит ру| тся нри 1омои,и епзменяюп1;егося в нро(ессе движеипя ноезда остояпното тока от аккумулятор 1ой батареи (1G). Для того чтобы нредот П) поиадан е других схем))1 , эт.гг источн ге и образованно па1)азнт,х коптуро, пска.жа оHtrix 1родесс. ток от аккумуляторной батареи ро 1ускаетс1 черСз селеновый мост (17), котор 1Й в схемы оказывается не и 1 рям 1Т1 льным, а затрад тельным. Часть со 1роти), линейно затшсяИ1ая от скорост, 1 мит руется током, теу 11:им по сонротивлен 0 (18), шунтирую 1ему копденсатор. Проф(ль лутн также имитируется при йлектр ческой . Сопротив-ясния от подъемов, уклонов и кривых иуiiH iHMimipyjoTCH пршорциоиальными mi токами от аккумуляторно батареи, меHHionuiMii направление в зависимости от характера нрофиля. Регулирование силы тока осуществляется реостатом (19). Передвижение двп:кка реостата осун1,ест1 ляется механизмом, действующим от имнульсов, нодаваемых счетчиком пройденного нути (20).
Как и в предыдущем случае и с теми же |:елями, последовательно с этим источником и регули1)у1ощим реостатом включен заградительный селеновый мост (21).
Для учета гогатируелюго пройденного ноездом пути от начала движения в устройстве применен счетчик амнертасов (20), оомотка KOTOjioro обтекается током, пронорциональным cKOpccTir движения. Этот ток подается в счетчик с мостового усилителя, на (|Д которого подается ток, UpOHopuiroHaTbUbiii скористи движения, П)ичем имитируемый иройденный поездом путь нронорциона.чен количеству оборотов диска счетчика.
Все устройство действует следующим образом.
В То время, когд,1 имит1 руется пуск электровоза, движок (6), нредставляющий собою токонриемник электровоза, включает на реостате (5) между подстапиие и токоприемником сопротивление, соотвегCTByioniee сонротпидению контакттии сети до поезда.
В звено, имитирующее электровоз, включено сонротивленпе (22 соответст уюи1ее пусковому сопротивлению электровоза при пуске. Послед:1вател1 но с нпм включены сопротивления (13), соотвотс1вуюпии сонротивлению двигателя, обмотка управлеппя усилителя (12) тягово,го тока и соп1)отивление части ycTpoiiства, имитиру1он1ей иротивоэлектродвижузцую силу тяювого двигателя. В нервьп момент, ко1да скорость движения поезда раина нулю, будет равна нулю и противо.9лектродвиисуп(ая сила пеии двигателей электровоза. Ток. ноя1 лиюии йся в цепи сонротпвленин (4), (5) и (22), в обмотке унрав.чения усил1ггеля (12) и сопротивлениях (13) и (23) носле подачи напряжения от части устройс1ва, имит1фуюи1ей тяговую подстанцию, будет пропорционален этому напряжсппю и обратно пропОрционален сумме перечисленных сопротивленин. Этот ток, пмнтируюпип ток тягового двигателя, усиливается 5 агнитным усилителем (12) и поступает в обмотки унравления части устройства, воепроизВ( магпитный ноток (is обмотки управлентгя дросселей 9 и 10) и усилителя (14), воспроизводящего тяговое усилие.
Поямление тока в обмотках дросселей
(9) и (10) вызывает появление напряжения, пропорциопального магннтному потоку двпгателя, на зажимах сопротивления (7) в частп ycTpoiicTBa, воспропзводяп;еГ1 магнптпын ноток. Это напряжеппе подается на. обмотку пере.ченпого 1ока усилителя (14) тягового усилия. Ток в этой обмотке будет пропорцпонален тяговому усилию двигателя ) всего электровоза. Эт(,т ток на зажимы конденсатора (15). зап1уптпрованного сопротивлением (18). который начинает заряжат1)Ся. Когда кондепсато пачпЕт заряжаться, то па его обкладках появится растуи1ая разHocTii потенциалов, пропорцпопальпая скорости движения поезда. Вместе с появлением напря;кепня па копденсаторе появляется ток в Н1унтпруюп1ем сс-протпвлеппп (18). также пропорциональны ско110СТИ двпже пя. Этот ток, ус ленпьп в промежуточном успл 1теле (24), остуиает в обмотку у авления уснлителя (25) Гротив1Э.1ект),ей , к об5(отке еременного которого нодвод 1тся напряжение. 1 роиорциоиальное магнитному потоку дв 1гате;(я. Ток в этой обмотке будет ропорцно ален нро 1; ведени о тока, €ооткетстную цего скоростп. па нанряженне, нроп(1рц}п1нальное магн 1тному потоку двигателя, т. е. противоэлектродвижуП|;ей силе двигателя. Этот ток. усплепный в уснлителе (26). иодается иа сопротивление (23) узла 11рот во;-;лектр(дв жу1пей силы, ni которого образует падепие пап1 яи;епия. .тьное поотпводпижу цей силе электровоза. Как то.тько па за:кт1мах сопротпвления (23)
ЖЯВПТСЯ аИрГП ;е1 И . ПрОПОрЦ1 0 аЛЬН11е
цротивоэлектродг,1жуп1еГг силе (а оно появится тотчас же, как тольк11 «посз1; сдвинется с места). однот реме но уменьШ тся ток. пропорцпонпльный току тягового двнгателя и нротекатопии но цепи сопротпв.тепин (4 (5). (22). (13), (231 п в обмотке управления усилителя (12).
Для точ1(1го воспроизведеппя процесса пуска пот1)ебуется восстапов ть i epRonaчальпую ве.чпчппу тока, для чего пеобхоД1 мо умепьицгть со1 ротивлеппе (22), причем сопротивление уска уменыиается в несколько пр 1емов. После этого соиротивлеппе (13) соединяется ос; едовательп.) 1аралле.(1 j парал.дельпо для обеспечения в обмотке уп1)авленпя уснлителя (12) тока, пропо)ппональпого току одного двпгателя. Вводятся П1упть в цепь управления усилителя (2G) для 1гр ведепия падения нанряжен 1Я на сопротпвлен (23) в соответстпие с нротивоэлектродвижу цей силой двигателе электровоза прп последовательно нараллел1,ной н параллельной схемах соедннепня их.
Работа устройства нрн воснропзведении двпжен1 я поезда но антомат1 ческой
х;1ракте1)истикс итличается от ее работы при дускв лишь в той части, что в этом режиме сопротивление (22) полностью выведепо и величина тока- электровоза, его 11|;отивоэлектродвижущая сила (скорость Д1 пжепия), действующие усилия и напряжеиие контактной сети иаходятся в состоянии саморегулироваиия.
Работа устройства описана для случая одноиутного участка с одной подстанцие и одпим ноез.дом. Для болев сло;кных условий (многодутный участок с несколькими подстанпиями и поездами) работа устройства не будет существенно отличаться от описанного.
Ир е д м е т и з о б р е т с н и я
1. Устройство для искусственното вос 1роизведен1 я режимов работы электрической железной дороги, в котором имитируются основные электромеханические прОцессы тяги и энергоснабжения электрической железной дороги, причем для моделирования использована электрическая цзпъ, состоящая из источника питания, BiicHpoизводяЩего нанряжение тяговой подстанции, активных сопротивлений, соответствуюии1х электрическому сопротивлению тягово подстанции, контактно сети и обмоток ДBИгaтeлei электравозов, находящихся на иути, и источиика питания, воспроизводящего нротиво1электродвия;уище силы двигателей электровоза, о т л и ч а10 щ е е с я тем, что для имитации матНИТН01Ч) потока тягового двигателя в уст1)ойстие примепепы два дросселя насьпцения с последовательно соединенными обмоткам nepewennoro тока, последовательно с которыми включена первичная обмотка трансформато1)а, во вторичной обмотке itoTOporo возникает напряжение, пропорциональное имитируемому магнитному пот(ку, так как обмотки управления дросселей соединепы последовательно и з;стреч1111 и обтекаются постоянным током.
пропорциональпым току имитируемого двига/теля, причем для комнепсацпи напряжения при отсутстпип тока унравления последовательно со вторичной обмоткой трансформатора включена вторичная обмотка другого трансформатора, подключенного к сети переменного тока.
2.Устройство по н. 1, отличающ е е с я те51, что, для модели1)ования тягового усилия двигателя электровоза в устройстве применен трехстержневой магнитный усилитель, обмотка управления которого обтекается током, пропорциональным, току тягового двигателя, а на обмоткн переменного тока нодано папряжеляе, пропорциональное магнитному ното1;у дни ателя.
3.УСТР011СТВО И1 ПП. 1 и 2, : т л Ич а ю щ е с с я тем, что для имитации 1ротивоэлектродвижуще1 силы двигателя в устройстве применен магнитный усилитель, обмотка унравления которого питается током, пропо1)циоиальиым скорости движения иоезда, а на обмотку неременнсго тока иодается напряжение, нронорциональное магнитному потоку.
4.Устройство но пн. 1,2 н 3, п тл и ч а ю щ е е с я тем, что, для имииации массы и сопротивлепи П( в устройстве движуицп ся поезд и дейст1зу10 цие на пего силы имитируются электг1Ическим конденсатором, включенн1)1м в цепг, дросселей. воснроизводяи(их тя овое усилие и сон|)от |вления Д ижению.
5.Устройство по н. 1, отличающ е е с я тем, что для учета имитиру(мого пройдеипого поездом пути в ycTpoiicTBe ьрименеп счетчик амперчасов, токовая обмотка которого питается усиленным током, пропорциональным скорости движения jtoезда, а механизм счетчика управляет ие1)едвиженнем движка по реостату, имитирующему контактную сеть, по которой иередвигается токоприемник злектричегкоги поезда.
