устройство для регулирования нагрузки тяговых двигателей электроподвижного состава

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащее для каждого тягового двигателя пропорционально-интегральный регулятор тока, выход которого соединен с входом преобразователя возбуждения, блок выделения рассогласования, первый выход которого подключен к первому входу регулятора тока, усилитель, включенный между вторым выходом блока выделения рассогласования и вторым входом регулятора тока, датчик тока якоря, выход которого соединен с первым входом блока выделения рассогласования, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем обеспечения эффективного обнаружения и прекращения боксования и юза потерявших сцепление с рельсами колесных пар, оно снабжено общими для всех тяговых двигателей датчиком напряжения, элементом временной задержки, блоком сравнения, нуль-органом, задатчиком требуемого значения тока, задатчиком минимального значения тока и индивидуальными для каждого тягового двигателя дифференцирующим блоком, инвертирующим усилителем, пороговым элементом, компаратором, элементом И, управляемым ключом и блоком выделения максимального сигнала, причем выход датчика напряжения непосредственно и через элемент временной задержки соединен с входами блока сравнения, вход нуль-органа подключен к выходу блока сравнения, а выход к первым входам элементов И, выход задатчика требуемого значения тока соединен с сигнальными входами управляемых ключей и первыми входами компараторов, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего датчика тока якоря, выход задатчика минимального значения тока соединен с первыми входами блоков выделения максимального сигнала, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего управляемого ключа, при каждом тяговом двигателе вход дифференцирующего блока соединен с выходом датчика тока якоря, инвертирующий усилитель и пороговый элемент включены последовательно между выходом дифференцирующего блока и вторым входом элемента И, третий вход которого соединен с выходом компаратора, а выход с коммутирующим входом управляемого ключа, второй вход блока выделения максимального сигнала подключен к выходу управляемого ключа, а выход к второму входу блока выделения рассогласования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для автоматического управления тяговыми электродвигателями независимого возбуждения электроподвижного состава.

Цель изобретения повышение качества регулирования путем обеспечения эффективного обнаружения и прекращения боксования и юза потерявших сцепление с рельсами колесных пар.

Достигается это тем, что устройство для регулирования нагрузки тяговых двигателей электроподвижного состава, содержащее для каждого тягового двигателя пропорционально-интегральный регулятор тока, выход которого соединен с входом преобразователя возбуждения, блок выделения рассогласования, первый выход которого подключен к первому входу регулятора тока, усилитель включенный между вторым выходом блока выделения рассогласования и вторым входом регулятора тока, датчик тока якоря, выход которого соединен с первым входом блока выделения рассогласования, снабжено общими для всех тяговых двигателей датчиком напряжения, элементом временной задержки, блоком сравнения, нуль-органом, задатчиком требуемого значения тока, задатчиком минимального значения тока и индивидуальными для каждого тягового двигателя дифференцирующим блоком, инвертирующим усилителем, пороговым элементом, компаратором, элементом И, управляемым ключом и блоком выделения максимального сигнала, причем выход датчика напряжения непосредственно и через элемент временной задержки соединен с входами блока сравнения, вход нуль-органа подключен к выходу блока сравнения, а выход к первым входам элементов И, выход задатчика требуемого значения тока соединен с сигнальными входами управляемых ключей и первыми входами компараторов, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего датчика тока якоря, выход задатчика минимального значения тока соединен с первыми входами блоков выделения максимального сигнала, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего управляемого ключа, при каждом тяговом двигателе вход дифференцирующего блока соединен с выходом датчика тока якоря, инвертирующий усилитель и пороговый элемент включены последовательно между выходом дифференцирующего блока и вторым входом элемента И, третий вход которого соединен с выходом компаратора, а выход с коммутирующим входом управляемого ключа, второй вход блока выделения максимального сигнала подключен к выходу управляемого ключа, а выход к второму входу блока выделения рассогласования.

На чертеже приведена блок-схема устройства для регулирования нагрузки тяговых двигателей электроподвижного состава.

Устройство содержит индивидуальные для каждого тягового двигателя 1 и 2 пропорционально-интегральный регулятор 3 тока, выход которого соединен с входом преобразователя 4 возбуждения, блок 5 выделения рассогласования, первый выход которого подключен к первому входу регулятора 3 тока, усилитель 6, включенный между вторым выходом блока 5 выделения рассогласования и вторым входом регулятора 3 тока, датчик 7 тока якоря, выход которого соединен с первым входом блока 5 выделения рассогласования, дифференцирующий блок 8, инвертирующий усилитель 9, пороговый элемент 10, компаратор 11, элемент И 12, управляемый ключ 13, блок 14 выделения максимального сигнала и общие для всех тяговых двигателей 1 и 2 датчик 15 напряжения, элемент 16 временной задержки, блок 17 сравнения, нуль-орган 18, задатчик 19 требуемого значения тока и задатчик 20 минимального значения тока, прием выход датчика 15 напряжения непосредственно и через элемент 16 временной задержки соединен с входами блока 17 сравнения, вход нуль-органа 18 подключен к выходу блока 17 сравнения, а выход к первому входу элемента И 12, выход задатчика 19 требуемого значения тока соединен с сигнальным входом управляемого ключа 13 и первым входом компаратора 11, второй вход которого подключен к выходу датчика 7 тока якоря, выход задатчика 20 минимального значения тока соединен с первым входом блока 14 выделения максимального сигнала, второй вход которого подключен к выходу управляемого ключа 13, вход дифференцирующего блока 8 соединен с выходом датчика 7 тока якоря, инвертирующий усилитель 9 и пороговый элемент 10 включены последовательно между выходом дифференцирующего блока 8 и вторым входом элемента И 12, третий вход которого соединен с выходом компаратора 11, а выход с коммутирующим входом управляемого ключа 13, второй вход блока 14 выделения максимального сигнала подключен к выходу управляемого ключа 13, а выход к второму входу блока 5 выделения рассогласования.

Устройство работает следующим образом.

При потере сцепления колесной пары, например, приводимой во вращение тяговым двигателем 2, изменяется его частота вращения. Ток якоря тягового двигателя 2 начинает снижаться. На выходе дифференцирующего блока 8 появляется отрицательный сигнал, который инвертируется и усиливается в инвертирующем усилителе 9, а затем преобразуется в логическую единицу в пороговом элементе 10. Кроме того, если сигнал рассогласования между требуемым и измеренным значениями тока в этом случае больше нуля или равен нулю, то выходной сигнал компаратора 11 будет равен тоже логический единице. Логическая единица будет и на выходе нуль-органа 18, если напряжение контактной сети остается неизменным и выходные сигналы датчика 15 напряжения и блока 16 временной задержки равны друг другу. Следовательно, на выходе элемента И 12 появится сигнал управления ключом 13, и последний отключит один из входов блока 14 выделения максимального сигнала от задатчика 19 требуемого значения тока. За счет этого сигнал задания тока тягового двигателя 2 становится равным выходному сигналу задатчика 20 минимального значения тока. На одном из выходов блока 5 выделения рассогласования появляется отрицательный сигнал. Он преобразуется в регуляторе 3 тока по пpопоpционально-интегральному закону, и сигнал управления преобразователем 4 возбуждения изменяется до тех пор, пока ток тягового двигателя 2 не снизится до заданного минимального значения. Боксование или юз колесной пары прекращается, выходные сигналы дифференцирующего блока 8, инвертирующего усилителя 9 и порогового элемента 10 становятся равными нулю. Выходной сигнал элемента И 12 исчезает и управляемый ключ 13 замыкается. Сигнал задания тока тягового двигателя 2 становится равным выходному сигналу задатчика 19 требуемого значения тока. На другом из выходов блока 5 выделения рассогласования появляется положительный сигнал, который ослабляется в усилителе 6, коэффициент передачи которого выбирается в диапазоне меньше единицы. Выходной сигнал усилителя 6 преобразуется по пропорционально-интегральному закону в регуляторе 3 тока, и сигнал управления преобразователем 4 возбуждения изменяется до тех пор, пока ток тягового двигателя 2 не достигнет своего требуемого значения.

При этом благодаря ослаблению положительного сигнала рассогласования в усилителе 6 нарастание тока тягового двигателя 2 осуществляется плавно и с таким темпом, чтобы исключить срыв сцепления соответствующей колесной пары. Темп же снижения тока тягового двигателя не менее чем на порядок выше темпа нарастания и ограничивается лишь тем предельным быстродействием контуров регулирования тока, которое определяется их допустимой по условиям помехозащищенности полосой частот равномерного пропускания.

При резком изменении напряжения контактной сети, в частности его уменьшении в режиме тяги или возрастании в режиме рекуперативного торможения электроподвижного состава, ток якоря тяговых двигателей 1 и 2 снижается. При этом нарушается равенство между выходными сигналами датчика 15 напряжения и блока 16 временной задержки. На выходе нуль-органа 18 появляется логический нуль. Следовательно, на выходе элемента И 12 будет тоже логический нуль несмотря на то, что в этом случае и на выходе компаратора 11, и на выходе порогового элемента 10 будут логические единицы. Управляемый ключ 13 остается замкнут и сигнал задания тока обоих тяговых двигателей 1 и 2 останется равным требуемому значению.

Таким образом, по сравнению с известными предлагаемое устройство для регулирования нагрузки тяговых двигателей электроподвижного состава повышает качество регулирования путем обеспечения эффективного обнаружения и прекращения боксования и юза потерявших сцепление с рельсами колесных пар и тем самым улучшает тяговые и тормозные свойства электроподвижного состава.