устройство для регулирования скорости электроподвижного состава

Формула изобретения

Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее два тяговых электродвигателя постоянного тока, тиристорный преобразователь с блоком управления, включенный между источником питания и блоком сравнения, выполненным по мостовой схеме с накопительным конденсатором, резистором, элементом сравнения и включенными в плечи якорными обмотками тяговых электродвигателей постоянного тока, которые соединены с землей через последовательно соединенные обмотки возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока, а также диод, шунтирующий якорные обмотки и обмотки возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока, и генератор импульсов, отличающееся тем, что в него введены счетчик, дешифратор, счетчик результата, фазовый детектор, регистр результата, индикатор и три ключевых элемента, при этом якорные обмотки тяговых электродвигателей постоянного тока шунтированы последовательно соединенными первым и вторым ключевыми элементами, общая точка которых через последовательно соединенные резистор и накопительный конденсатор соединена с общей точкой соединения якорных обмоток тяговых электродвигателей постоянного тока, выходные выводы третьего ключевого элемента и входные выводы элемента сравнения соединены с выводами накопительного конденсатора, выход элемента сравнения через последовательно соединенные фазовый детектор, счетчик результата и регистр результата соединен с входами индикатора и блока управления, выход генератора импульсов соединен с первым входом счетчика и вторым входом счетчика результата, третий вход которого соединен с первым выходом дешифратора и вторым входом счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, второй выход дешифратора соединен с входом первого ключевого элемента, третий выход - с входом второго ключевого элемента, четвертый выход - с входом третьего ключевого элемента, пятый выход - со вторым входом фазового детектора, а шестой выход - со вторым входом регистра результата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области тягового электропривода и может быть применено на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемыми от сети постоянного напряжения.

Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее блок сравнения, выполненный по мостовой схеме, в плечи которого включены резисторы и якорные обмотки электродвигателей, шунтированных диодами, а к общей точке соединения якорных обмоток электродвигателей и общей точке соединения резисторов подключены выпрямительные диодные мосты с накопительными конденсаторами в их диагонали и исполнительный орган (а.с. СССР №423686, B 60 L 3/10, 1971).

Недостатком устройства является малая надежность и чувствительность контактно-релейных элементов, влияние расхождения электромеханических характеристик двигателей и диаметров колесных пар на пределы срабатывания.

Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (а.с. СССР №796002, B 60 L 3/10, 1977 - прототип). Устройство содержит тяговые электродвигатели постоянного тока, тиристорный преобразователь с блоком управления, блок сравнения, выполненный по мостовой схеме, в плечи которого включены резисторы и якорные обмотки электродвигателей, шунтированных диодом, а к общей точке соединения якорных обмоток электродвигателей и общей точке соединения резисторов подключены выпрямительные диодные мосты с накопительными конденсаторами в их диагонали.

Недостатком устройства, принятого за прототип, является то, что измеряемое напряжение на элементе сравнения зависит как от разности напряжения на якорных обмотках тяговых электродвигателей постоянного тока, так и от номинальной емкости накопительных конденсаторов и зарядных резисторов, от разброса параметров которых зависит точность и качество регулирования.

Задача изобретения - создать устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, обеспечивающего высокую точность регулирования за счет компенсации изменений параметров R-C цепи, используемой для выделения напряжения небаланса на якорных обмотках тяговых электродвигателей постоянного тока.

Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее два тяговых электродвигателя постоянного тока, тиристорный преобразователь с блоком управления, включенный между источником питания и блоком сравнения, выполненным по мостовой схеме, в плечи которого включены якорные обмотки тяговых электродвигателей постоянного тока, которые соединены с землей через последовательно соединенные обмотки возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока, якорные обмотки и обмотки возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока шунтированы диодом, накопительный конденсатор и резистор, элемент сравнения, генератор импульсов, в него введены счетчик, дешифратор, счетчик результата, фазовый детектор, регистр результата, индикатор, три ключевых элемента, якорные обмотки тяговых электродвигателей постоянного тока шунтированы последовательно соединенными первым и вторым ключевыми элементами, общая точка которых соединена с последовательно соединенными резистором и накопительным конденсатором, первый выход третьего ключевого элемента соединен с общей точкой соединения якорных обмоток тяговых электродвигателей постоянного тока и накопительного конденсатора и первым входом элемента сравнения, второй выход третьего ключевого элемента соединен с общей точкой соединения накопительного конденсатора и резистора и вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен через последовательно соединенные фазовый детектор, счетчик результата, регистр результата с входом индикатора и входом блока управления, выход генератора импульсов соединен с первым входом счетчика и вторым входом счетчика результата, третий вход которого соединен с первым выходом дешифратора и вторым входом счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, второй выход дешифратора соединен с входом первого ключевого элемента, третий выход дешифратора соединен с входом второго ключевого элемента, четвертый выход дешифратора соединен с входом третьего ключевого элемента, пятый выход дешифратора соединен со вторым входом фазового детектора, шестой выход дешифратора соединен со вторым входом регистра результата.

Благодаря тому, что в устройство введены новые элементы и появились новые связи, реализуется высокая точность регулирования скорости электроподвижного состава.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

В соответствии с чертежом устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее два тяговых электродвигателя постоянного тока, тиристорный преобразователь 1 с блоком управления 2 (В.К.Калинин. Электровозы и электропоезда. Москва, Транспорт, 1991 год, стр.220-223), включенный между источником питания 3 и блоком сравнения 4, выполненным по мостовой схеме, в плечи которого включены якорные обмотки 5 и 6 тяговых электродвигателей постоянного тока, которые соединены с землей через последовательно соединенные обмотки возбуждения 7 и 8 тяговых электродвигателей постоянного тока, якорные обмотки 5, 6 и обмотки возбуждения 7, 8 тяговых электродвигателей постоянного тока шунтированы диодом 9, якорные обмотки 5 и 6 тяговых электродвигателей постоянного тока шунтированы последовательно соединенными первым 10 и вторым 11 ключевыми элементами (например, полевыми транзисторами), общая точка которых соединена с последовательно соединенными резистором 12 и накопительным конденсатором 13, первый выход третьего ключевого элемента 14 (например, полевой транзистор) соединен с общей точкой соединения якорных обмоток 5 и 6 тяговых электродвигателей постоянного тока и накопительного конденсатора 13 и первым входом элемента сравнения 15, второй выход третьего ключевого элемента 14 соединен с общей точкой соединения накопительного конденсатора 13 и резистора 12 и вторым входом элемента сравнения 15, выход которого соединен через последовательно соединенные фазовый детектор 16, счетчик результата 17, регистр результата 18 с входом индикатора 19 и входом блока управления 2, выход генератора импульсов 20 соединен с первым входом счетчика 21 и вторым входом счетчика результата 17, третий вход которого соединен с первым выходом дешифратора 22 и вторым входом счетчика 21, выход которого соединен с входом дешифратора 22, второй выход дешифратора 22 соединен с входом первого ключевого элемента 10, третий выход дешифратора 22 соединен с входом второго ключевого элемента 11, четвертый выход дешифратора 22 соединен с входом третьего ключевого элемента 14, пятый выход дешифратора 22 соединен со вторым входом фазового детектора 16, шестой выход дешифратора 22 соединен со вторым входом регистра результата 18.

Устройство работает следующим образом.

Когда первый ключевой элемент 10 замкнут, накопительный конденсатор 13 заряжается до напряжения, пропорционального напряжению на якорной обмотке 5 первого тягового электродвигателя постоянного тока. При размыкании первого 10 и замыкании второго 11 ключевого элемента накопительный конденсатор перезаряжается до напряжения, пропорционального напряжению на якорной обмотке 6 второго тягового электродвигателя постоянного тока. При отсутствии боксования колесных пар (юза) напряжения электродвигателей равны или отличаются на напряжение небаланса, определяемое разницей диаметров колесных пар электроподвижного состава, расхождением электромеханических характеристик тяговых электродвигателей, поэтому на накопительном конденсаторе 13 напряжение в конце цикла перезаряда будет пропорционально разности напряжений на якорных обмотках 5 и 6 тяговых двигателей постоянного тока. Напряжение с накопительного конденсатора 13 подается на второй вход элемента сравнения 15, выход которого изменяет свое значение, когда напряжение на накопительном конденсаторе 13 меняет знак в цикле перезаряда. Фазовый детектор 16 синхронизирует момент включения счетчика результата 17 с моментом изменения состояния элемента сравнения 15, в результате чего в счетчик результата записывается число импульсов, пропорциональное разности напряжений на якорных обмотках 5 и 6 тяговых двигателей постоянного тока. Так как заряд-перезаряд накопительного конденсатора осуществляется через один и тот же резистор 12, сопротивление которого много больше сопротивления ключевых элементов 10 и 11, то нестабильность элементов R-C и элемента сравнения 15 не влияет на точность измерения напряжения дисбаланса якорных обмоток тяговых двигателей. После окончания цикла перезаряда накопительного конденсатора 13 результат записывается в регистр результата 18, размыкается второй ключевой элемент 11 и замыкается третий ключевой элемент 14, и накопительный конденсатор 13 разрежается, одновременно сбрасываются счетчики 17 и 21. Общая синхронизация циклов перезаряда накопительного конденсатора 13 осуществляется дешифратором 22, управляемым счетчиком 21, на вход счетчика 21 подаются импульсы генератора 20, выход счетчика 21 соединен с входом дешифратора 22, выходы которого формируют сигналы управления в строго заданные интервалы времени. Для контроля наличия боксования используется индикатор 19, вход которого соединен с выходом регистра 18 и входом блока управления 2, воздействуя на него для уменьшения напряжения на тяговых двигателях при возникновении боксования.

Таким образом, предлагаемое устройство для регулирования скорости электроподвижного состава обеспечивает высокую точность регулирования за счет компенсации изменений параметров R-C, цепи, используемой для выделения напряжения дисбаланса на якорных обмотках тяговых электродвигателей постоянного тока, путем подсчета числа импульсов в циклах заряд-перезаряд.