система автоматизированного регулирования частоты вращения вентилятора электровоза переменного тока

Формула изобретения

Система автоматизированного регулирования частоты вращения вентилятора электровоза переменного тока с тяговым двигателем постоянного тока, в якорную цепь которого включен сглаживающий реактор, содержащая датчик тока, включенный в цепь тока якоря тягового двигателя, первый блок контакторов, подключенный к обмотке собственных нужд силового трансформатора электровоза и к обмоткам приводного двигателя вентилятора, а также к одному из выходов микропроцессора управления, второй блок контакторов, подключенный входами на второй выход микропроцессора управления и на выход тиристорного преобразователя, а своим выходом - к обмоткам приводного двигателя вентилятора, датчик вентиляции, расположенный в воздуховоде вентилятора, и задатчик уставки, соединенные с микропроцессором управления, отличающаяся тем, что она снабжена установленным на шине сглаживающего реактора датчиком температуры, вход которого соединен через узел гальванической развязки с входом микропроцессора управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам управления и регулирования на подвижном составе и предназначено, в частности, для регулирования частоты вращения вентиляторов с приводными трехфазными асинхронными электродвигателями на электровозах переменного тока.

Известно устройство для регулирования частоты вращения вентиляторов, содержащее обмотку собственных нужд с концевыми и промежуточными выводами, тиристорный преобразователь частоты, блок управления, соединенный своими выходами с управляющими входами тиристоров, и асинхронный электродвигатель привода вентилятора (Рутштейн А.М., Щупак А.А., Бабин А.А. Опытный электровоз ВЛ85. - ж. "Электрическая и тепловая тяга", №1, 1991 г., с.38-40). При работе вентилятора на номинальной частоте вращения питания асинхронного двигателя осуществляется от выводов обмотки собственных нужд трансформатора. Питание двигателя при пониженной частоте (16 2/3 Гц) обеспечивается от тиристорного преобразователя частоты. Переключение двигателя привода вентилятора с номинальной частоты вращения на пониженную и обратно осуществляется блоком управления в зависимости от токовой нагрузки электрического оборудования электровоза.

Недостатком данного устройства является его невысокая эффективность, так как регулирование частоты вращения вентиляторов производится только в зависимости от токовой нагрузки без учета расхода охлаждающего воздуха.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является система автоматизированного управления вентиляторами (Михайловский В.Н., Исаев В.Ф., Лорман Л.М., Чернохлебов В.Е., Кожевников Б.Я. Система САУВ для электровоза ВЛ80С. - ж. "Локомотив" №10, 2003 г., с.25-29-прототип).

Это устройство регулирует расход охлаждающего воздуха изменением частоты вращения приводных двигателей вентиляторов в зависимости от теплового состояния силового оборудования электровоза и расхода охлаждающего воздуха. Оно включает объект регулирования - асинхронные трехфазные двигатели привода вентиляторов, подключенные через блоки контакторов к обмотке собственных нужд силового трансформатора электровоза или к выходу тиристорного преобразователя частоты в зависимости от режима работы устройства. Оно содержит также датчики тока тяговых двигателей, включенные в их якорные цепи, и датчики вентиляции, расположенные в канале системы вентиляции и подключенные своими выходами на входы микропроцессора управления, подключенное также одним из входов к задатчику уставки переключения на номинальную или низкую частоту вращения вентиляторов, а выходами - к блокам контакторов и к преобразователю частоты. Микропроцессор управления сравнивает в форме напряжений выходные значения датчиков тока якоря и вентиляции с заданными уставками и обеспечивает переключение режимов работы вентиляторов с номинальной частоты вращения на пониженную и наоборот.

В процессе эксплуатации данного устройства на сети железных дорог выявлен недостаток, заключающийся в том, что регулирование частоты вращения вентиляторов происходит без учета теплового состояния сглаживающих реакторов в цепях тяговых двигателей, которые в отдельных режимах работы электровоза являются лимитирующими по нагреву. Это снижает эффективность устройства и надежность силового оборудования электровоза.

Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности работы силового оборудования электровоза.

Указанная задача решается тем, что система автоматизированного регулирования частоты вращения вентилятора электровоза переменного тока, содержащая тяговый двигатель постоянного тока, в якорную цепь которого включен сглаживающий реактор, вентилятор, датчик тока, включенный в цепь тока якоря тягового двигателя, датчик вентиляции, расположенный в воздуховоде вентилятора, первый блок контакторов, подключенный к обмотке собственных нужд силового трансформатора электровоза и к обмоткам асинхронного двигателя вентилятора, а также к одному из выходов микропроцессора управления, второй блок контакторов, подключенный входами на второй выход микропроцессора управления и на выход тиристороного преобразователя, а своим выходом - к обмоткам приводного двигателя вентилятора, датчики вентиляции и задатчик режима, соединенные с микропроцессором управления, в отличие от прототипа система дополнительно снабжена установленным шине сглаживающего реактора датчиком температуры, вход которого соединен через устройство гальванической развязки с входом микропроцессора управления.

Таким образом, в систему введен дополнительный канал регулирования частоты вращения вентиляторов в зависимости от теплового состояния сглаживающего реактора. Этот канал обеспечивает перевод вентиляторов в номинальный режим работы в тех случаях, когда лимитирующим по нагреву силовым оборудованием является сглаживающий реактор, то есть обеспечено пониженное потребление электроэнергии на собственные нужды электровоза, что является одним из условий эффективной и надежной работы силового электрооборудования электровоза.

На чертеже представлена функциональная схема заявляемого устройства.

Система автоматизированного регулирования частоты вращения вентилятора электровоза переменного тока содержит тяговый двигатель 1, в якорную цепь которого включены сглаживающий реактор 2 и датчик тока 3, обмотку собственных нужд 4 силового трансформатора, подключаемую через первый блок контакторов 5 к обмоткам приводного (асинхронного) двигателя вентилятора 6, датчик вентиляции 7, расположенный в воздуховодах вентилятора и подключенный выходом на один из входов микропроцессора управления 8, датчик температуры 9, закрепленный на шине сглаживающего реактора 2 и подключенный через узел гальванической развязки 10 к другому входу микропроцессора управления, тиристорный преобразователь частоты 11, выход которого подключен через второй блок контакторов 12 на обмотки приводного двигателя вентилятора 6, задатчик уставки 13, подключенный на один из входов микропроцессора управления, подключеного к выходу датчика тока 3 и к входам тиристорного преобразователя частоты 11 и второго блока контакторов 12.

Система работает следующим образом.

В зависимости от теплового состояния силового оборудования электровоза - тягового двигателя 1 и сглаживающего реактора 2, а также от наличия определенного потока охлаждающего воздуха в воздуховодах вентилятора система регулирует расход охлаждающего воздуха изменением частоты вращения приводного двигателя вентилятора. Предусмотрено две ступени расхода воздуха: номинальный и низкий, чему соответствует номинальная и низкая частоты вращения вентилятора.

Это обеспечивается тем, что микропроцессор управления 8 сравнивает сигналы в форме напряжений с датчиков тока якоря 3, датчика температуры 9 и датчика вентиляции 7 с величинами уставок задатчика 13 и определяет режим работы вентиляторов. При этом, если ни один из трех сигналов, приходящих с датчиков тока якоря 3, температуры реактора 9 и вентиляции 7, не превышает уставки, микропроцессор управления 8 выдает команду на подключение с помощью первого блока контакторов 5 к обмоткам приводного двигателя вентилятора 6 тиристорного преобразователя частоты 11. Таким образом реализуется режим пониженной частоты вращения вентиляторов. В случае, если по одному из указанных каналов приходит сигнал, превышающий уровень сигнала уставки, микропроцессор управления отключает с помощью второго блока контакторов 12 питание приводного двигателя вентилятора 6 от тиристорного преобразователя частоты 11 и подключает с помощью первого блока контакторов 5 обмотку собственных нужд 4 силового трансформатора к обмоткам приводного двигателя вентилятора 6.

Микропроцессор управления 8, управляя тиристорами преобразователя частоты 11, позволяет сформировать переменное трехфазное напряжение с частотой в три раза меньшей, чем частота напряжения питающей сети. То есть, при частоте напряжения питающей сети 50 Гц можно получить напряжение на выходе преобразователя с частотой, равной 50/3...16 2/3 Гц, чему соответствует пониженная частота вращения приводного двигателя вентилятора. При работе приводного двигателя на пониженной частоте вращения производительность вентилятора снижается в три раза, а мощность приводного двигателя уменьшается в двадцать семь раз, что обеспечивает пониженное потребление электроэнергии на собственные нужды электровоза.

Таким образом, техническим результатом введения в систему канала контроля за температурой сглаживающего реактора является автоматизированное регулирование частоты вращения вентилятора в зависимости от теплового состояния силового оборудования электровоза и расхода охлаждающего воздуха, что способствует экономии электроэнергии на собственные нужды электровоза и решает задачу обеспечения надежной и эффективной работы силового оборудования.