RU2076810C1

RU2076810C1 - Device to control operation of diesel locomotive traction motor

Info

Publication number: RU2076810C1
Application number: RU9595103018A
Authority: RU
Inventors: С.Д. Иванов; В.М. Маркин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Транспорт-М"
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1997-04-10
Also published as: RU95103018A

Abstract

FIELD: railway transport; automatic control systems of diesel locomotive traction motors; automatic control of DC transmissions. SUBSTANCE: control signal shaping unit has digital-to-analog converter, reference voltage source, two intermediate differential amplifiers, traction generator field voltage controlled amplifier, parking brake on/off signal amplifiers, two time delay relays and four resistive decoupling units. Electric motor duty is set by running-braking switch. Braking position code number is set by master controller. Proposed device requires no mechanical switching devices. EFFECT: improved reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к устройствам автоматического регулирования тяговых электродвигателей тепловозов и может найти применение в системах автоматического регулирования приводов постоянного тока. The invention relates to railway transport, in particular, to devices for automatic control of traction electric motors of diesel locomotives and can find application in automatic control systems of DC drives.

Известен электропривод тепловоза, содержащий тяговый генератор, обмотка независимого возбуждения которого соединена с одним из выводов с выходом первого регулятора тока, один и другой входы которого соединены соответственно с задатчиком режимов и с выходом блока умножения, подключенного одним входом к датчику напряжения тягового генератора, а вторым к датчику тока силовой цепи, второй регулятор тока, соединенный управляющим входом с выходом формирователя управляющего сигнала, а также согласующие блоки, первый из которых включен между выходом первого регулятора тока и другим выводом обмотка независимого возбуждения тягового генератора (а.с. СССР N 1079422, кл. В 60 L 11/04, 1982 г. ). Недостатком этого устройства является его неоправданно сложная конструкция. A diesel locomotive electric drive is known, comprising a traction generator, the independent excitation winding of which is connected to one of the terminals with the output of the first current regulator, one and the other inputs of which are connected respectively to the mode setter and to the output of the multiplication unit connected by one input to the voltage sensor of the traction generator, and the second to the current sensor of the power circuit, a second current regulator connected to the control input with the output of the driver of the control signal, as well as matching blocks, the first of which is connected between the output of the first current regulator and the other output is an independent excitation winding of the traction generator (AS USSR N 1079422, class B 60 L 11/04, 1982). The disadvantage of this device is its unreasonably complex design.

Известен также электропривод тепловоза, содержащий тяговые двигатели постоянного тока, якорные обмотки и обмотки возбуждения которых связаны с синхронным генератором, узел управления током обмоток возбуждения, преобразователь фазного напряжения и тока, а также переключатель режима движения тепловоза (а. с. СССР N 116502, кл. B 60 L 11/04, 1983 г.). Недостатком устройства является его сравнительно высокая энергоемкость. A diesel locomotive electric drive is also known, comprising DC traction motors, the anchor windings and the field windings of which are connected to a synchronous generator, the control unit for the current of the field windings, the phase voltage and current converter, and the locomotive mode switch (A.S. USSR N 116502, class B 60 L 11/04, 1983). The disadvantage of this device is its relatively high energy intensity.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для бесконтактного управления режимом работы тяговых электродвигателей тепловоза, содержащее контроллер машиниста, связанный через блок управления режимом работы с обмоткой возбуждения тягового генератора постоянного тока, реверсов и коммутирующие аппараты, включенные соответственно в связанную с тяговым генератором цепь якоря тягового электродвигателя, реостатного торможения, имеющую тормозной резистор, и обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока ( Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭЗ и ЧМЭЗТ. Инструкция по эксплуатации, М. Транспорт, 1990, с.326, рис.97). Недостатком устройства является его высокая стоимость, сравнительно низкая надежность электропневматических контакторов, а также необходимость высокой квалификации обслуживающего персонала. The closest known from its technical essence and the achieved result is a device selected for prototype contactless control of the operation mode of the traction electric motors of the diesel locomotive, containing a driver’s controller connected via the operation mode control unit to the excitation winding of the traction DC generator, reversers and switching devices, included respectively, in the chain of the anchor of the traction motor, rheostatic braking connected to the traction generator, having a brake th resistor and the field winding of the traction motor DC (ZH Notik Diesel CHMEZ and CHMEZT. Operating Instructions, M. Transport, 1990, p.326, ris.97). The disadvantage of this device is its high cost, the relatively low reliability of electro-pneumatic contactors, as well as the need for highly qualified staff.

Технический результат изобретения заключается в упрощении эксплуатации тепловоза и экономии материальных ресурсов. The technical result of the invention is to simplify the operation of the locomotive and save material resources.

Новизна предложенного устройства заключается в том, что блок управления режимом работы содержит цифроаналоговый преобразователь, входами подключенный через блок гальванической развязки к контроллеру машиниста, вторым входом через источник опорного напряжения подключен к тормозному резистору, а выходом через первый усилитель разностных сигналов и блок гальванической развязки подключен к усилителю управления возбуждением тягового генератора, а также через первый вход второго усилителя разностных сигналов, блок гальванической развязки и реле времени включения стояночного тормоза подключен к усилителю клапанов включения стояночного тормоза, входами подключенному к соответствующим входам усилителя управления возбуждением тягового генератора, связанного с обмоткой возбуждения тягового генератора, вторым входом второй усилитель разностных сигналов подключен к тормозному резистору, причем усилитель управления возбуждением тягового генератора одним входом через реле времени отключения стояночного тормоза связан с усилителем клапанов отключения стояночного тормоза, а вторым входом через блок гальванической развязки подключен к коммутирующему аппаратуру в виде тиристора, установленного в цепи якоря тягового электродвигателя. The novelty of the proposed device lies in the fact that the operating mode control unit contains a digital-to-analog converter, the inputs are connected through the galvanic isolation unit to the driver's controller, the second input is connected to a braking resistor through a reference voltage source, and connected to the output through the first difference amplifier and galvanic isolation unit the amplifier for controlling the excitation of the traction generator, as well as through the first input of the second amplifier of difference signals, the galvanic isolation unit The parking brake on and off switches are connected to the parking brake enable valve amplifier, the inputs are connected to the corresponding inputs of the traction generator excitation control amplifier associated with the traction generator excitation coil, the second input of the second difference signal amplifier is connected to the braking resistor, and the traction generator excitation control amplifier one input through the parking brake switch time relay connected to the amplifier of the parking brake shutoff valve mosaic, and the second input through the galvanic isolation unit is connected to the switching equipment in the form of a thyristor installed in the armature circuit of the traction motor.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", т.к. оно не известно из уровня техники. Comparison of the claimed technical solution with the prototype made it possible to establish compliance with its criterion of "novelty", because it is not known from the prior art.

Предложенное устройство является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т. к. оно явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых заявляемой совокупностью существенных признаков, на достижение указанного технического результата. The proposed device is industrially applicable existing technical means and meets the criterion of "inventive step", because it does not explicitly follow from the prior art, while the latter does not reveal any transformations, characterized by the claimed combination of essential features, to achieve the specified technical result.

На чертеже изображена принципиальная блок-схема предложенного устройства. The drawing shows a schematic block diagram of the proposed device.

Устройство для бесконтактного управления режимом работы тяговых электродвигателей тепловоза содержит контроллер машиниста (не показан), связанный с тяговым генератором 1 постоянного тока через блок управления режимом работы, реверсор (не показан), тяговый электродвигатель 2 постоянного тока с коммутирующими аппаратами 3, 4, 5, установленными соответственно в тяговой цепи, в цепи реостатного торможения, имеющей тормозной резистор 6, и в цепи обмотки возбуждения 7 тягового электродвигателя 2 постоянного тока. The device for contactless control of the operation mode of the traction electric motors of the diesel locomotive comprises a driver controller (not shown) connected to the traction DC generator 1 through the operating mode control unit, a reverser (not shown), a DC traction motor 2 with switching devices 3, 4, 5, installed respectively in the traction circuit, in the rheostatic braking circuit having a braking resistor 6, and in the field winding circuit 7 of the DC traction motor 2.

Коммутирующие аппараты 3, 4, 5 выполнены на базе полупроводниковых приборов, первый из которых представляет собой тиристор, анодом подключен к тяговому генератору 1 постоянного тока, катодом к ротору тягового электродвигателя 2 постоянного тока, а управляющим электродом к блоку управления режимом работы, а другие два полупроводниковых прибора представляют собой диоды, первый из которых анодом подключен к тормозному резистору 6, катодом к ротору тягового электродвигателя 2 постоянного тока, а второй диод анодом присоединен к обмотке возбуждения 7 тягового электродвигателя 2 постоянного тока, а катодом к ротору тягового генератора 1 постоянного тока, имеющего соответственно обмотку возбуждения 8. The switching devices 3, 4, 5 are made on the basis of semiconductor devices, the first of which is a thyristor, the anode is connected to the traction DC generator 1, the cathode to the rotor of the traction DC motor 2, and the control electrode to the operating mode control unit, and the other two semiconductor devices are diodes, the first of which is connected to the braking resistor 6 by the anode, by the cathode to the rotor of the DC traction motor 2, and the second diode is connected by an anode to the field winding 7 eniya traction motor 2 constant current, and cathode to the rotor of the traction alternator 1 constant current having a field winding 8 respectively.

Блок управления режимом работы содержит цифроаналоговый преобразователь 9, входам подключенный через блок 10 гальванической развязки цепей управления от силовых цепей к контроллеру машиниста (не показан), вторым входом через источник 11 опорного напряжения подключен к тормозному резистору 6, а выходом через первый усилитель 12 разностных сигналов и блок 13 гальванической развязки подключен к усилителю 14 управления возбуждения тягового генератора 1 постоянного тока, а также через первый вход второго усилителя 15 разностных сигналов, блок 16 гальванической развязки и реле 17 времени включения стояночного тормоза подключен к усилителю 18 клапанов включения стояночного тормоза, входами подключенному к соответствующим входам усилителя 14 управления возбуждением тягового генератора 1 постоянного тока, связанного с обмоткой возбуждения 8 тягового генератора. The operating mode control unit contains a digital-to-analog converter 9, connected to the inputs through a block 10 of galvanic isolation of control circuits from power circuits to the driver controller (not shown), connected to the brake resistor 6 by a second input through a reference voltage source 11, and difference signals 12 through an output from the first amplifier and the galvanic isolation unit 13 is connected to an amplifier 14 for controlling the excitation of the traction DC generator 1, and also through the first input of the second amplifier 15 of the difference signals, block 16 g lvanicheskoy interchanges and time relays 17 activate the parking brake is connected to the amplifier valve 18 to apply the parking brake, the inputs connected to the respective inputs of amplifier 14, the drive control of the traction alternator 1 constant current associated with the excitation winding 8 of the traction alternator.

Вторым входом второй усилитель 15 разностных сигналов подключен к тормозному резистору 6, причем усилитель 14 управления возбуждением тягового генератора одним входом через реле 19 времени отключения стояночного тормоза связан с усилителем 20 клапанов отключения стояночного тормоза, а вторым входом через блок 21 гальванической развязки подключен к коммутирующему тиристору 3, установленному в цепи якоря тягового электродвигателя 2 постоянного тока. The second input of the second difference signal amplifier 15 is connected to the brake resistor 6, and the amplifier 14 for controlling the excitation of the traction generator with one input via the parking brake switch relay 19 is connected to the amplifier 20 of the parking brake shutoff valve, and the second input is connected to the switching thyristor through the galvanic isolation unit 21 3, installed in the armature circuit of the traction motor 2 DC.

Кроме того, входы первого 12 и второго 15 усилителей разностных сигналов соединены между собой. In addition, the inputs of the first 12 and second 15 amplifiers of difference signals are interconnected.

Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом. В режиме торможения сигнал включения тормоза от кнопки "езда-торможение" подготавливает цепь включения стояночного тормоза, изменяет полярность выходного сигнала усилителя 14 управления возбуждением тягового генератора 1 постоянного тока. The operation of the proposed device is as follows. In the braking mode, the brake enable signal from the ride-brake button prepares the parking brake enable circuit, changes the polarity of the output signal of the drive control amplifier 14 of the DC traction generator 1.

Код номера тормозной позиции от контроллера машиниста через блок 10 гальванической развязки цепей управления от силовых цепей поступает на цифроаналоговый преобразователь 9. The code of the number of the brake position from the controller of the driver through the block 10 of galvanic isolation of the control circuits from the power circuits is supplied to the digital-to-analog converter 9.

Напряжение источника 11 опорного напряжения изменяется в цифроаналоговом преобразователе 9 пропорционально коду номера позиции контроллера машиниста и подается на один из входов усилителя 12 разностных сигналов. На второй вход этого усилителя 12 разностных сигналов подается тормозное напряжение U_т, пропорциональное тормозному току и, следовательно, тормозному усилию.The voltage of the reference voltage source 11 is changed in the digital-to-analog converter 9 in proportion to the code of the position number of the driver's controller and is supplied to one of the inputs of the amplifier 12 of the difference signals. At the second input of this amplifier 12 difference signals, a braking voltage U _t proportional to the braking current and, therefore, the braking force is supplied.

С выхода усилителя 12 разностных сигналов сигнал поступает через блок 13 гальванической развязки на вход усилителя 14 управления возбуждением тягового генератора, который управляет возбуждением тягового генератора 1 для поддержания тормозного напряжения U_т заданной величины.From the output of the amplifier 12 difference signals, the signal enters through the galvanic isolation unit 13 to the input of the traction generator excitation control amplifier 14, which controls the excitation of the traction generator 1 to maintain the braking voltage U _{t of a} given value.

В случае уменьшения скорости движения тепловоза, когда тормозное напряжение меньше заданной величины, задаваемой источником 11 опорного напряжения, второй усилитель 15 разностных сигналов вырабатывает сигнал включения стояночного тормоза, который через блок 16 гальванической развязки управляет реле 17 времени для задержки момента включения стояночного тормоза. Эта задержка необходима для улучшения маневровой работы тепловоза, т.к. при маневровой работе возможно неравномерное изменение скорости движения из-за маневровых столкновений тепловоза с вагонами, при этом в случае отсутствия реле 17 времени задержки включения стояночного тормоза происходит его включения и преждевременное врабатывание электродинамического тормоза. In the case of a decrease in the speed of the locomotive, when the braking voltage is less than the specified value set by the reference voltage source 11, the second differential signal amplifier 15 generates a parking brake enable signal, which, through the galvanic isolation unit 16, controls a time relay 17 to delay the moment of applying the parking brake. This delay is necessary to improve the shunting performance of the locomotive, as during shunting, a non-uniform change in speed due to shunting collisions of a locomotive with cars is possible, while in the absence of a relay 17 for the delay time for applying the parking brake, it turns on and the electrodynamic brake is prematurely activated.

Одновременно с включением стояночного тормоза происходит отключение возбуждения тягового генератора 1. Simultaneously with the application of the parking brake, the excitation of the traction generator 1 is switched off.

При необходимости включения режима езды контроллер машиниста переводится в нулевую позицию. При этом восстанавливается полярность возбуждения тягового генератора 1 для режима езды, отключается клапан включения стояночного тормоза, реле 19 включает клапан отключения стояночного тормоза на время, достаточное для отпускания стояночного тормоза. If it is necessary to turn on the driving mode, the driver’s controller is moved to the zero position. At the same time, the excitation polarity of the traction generator 1 for driving mode is restored, the parking brake enable valve is turned off, relay 19 turns on the parking brake release valve for a time sufficient to release the parking brake.

Применение предложенного устройства не требует использования механических коммутирующих средств, а также, несомненно, повышает надежность и упрощает эксплуатацию тепловоза, при этом возрастает экономия материальных ресурсов, в частности, тормозных колодок и уменьшается износ колесных пар, а также повышается скорость формирования поездов. The application of the proposed device does not require the use of mechanical switching means, and also, undoubtedly, increases the reliability and simplifies the operation of the locomotive, while increasing the saving of material resources, in particular, brake pads and reducing wear on wheelsets, as well as increasing the speed of train formation.

Claims

A device for controlling the operating mode of a traction electric motor of a diesel locomotive, comprising a reverser, switching elements included in an anchor circuit, a rheostatic braking circuit, and a field winding circuit of a traction electric motor connected to a traction DC generator, a control signal generating unit connected to the mode input switch with the Ride- braking ", inputs of the task of braking effort with the controller of the driver, the output of the excitation control of the traction generator - with its excitation winding, and in parking brake control strokes with electrical inputs of its on and off valves, characterized in that the control signal generation unit includes a digital-to-analog converter, a reference voltage source, two intermediate differential amplifiers, a traction generator excitation voltage amplifier, a parking brake on and off signal amplifiers , two time relays and four galvanic isolation blocks, while the input for setting the mode of this angle is formed united the input input for changing the polarity of the excitation voltage amplifier, the preparatory input of the parking brake enable signal amplifier, the input of one of the timers designed to start the parking brake disable signal amplifier, and the input of one of the galvanic isolation units included in the control circuit of the switching element in the anchor circuit of the traction motor made in the form of a thyristor, the input of the braking force task is formed by the input of another galvanic isolation unit included in the signal the digital-to-analog converter circuits, the traction generator excitation control output by the traction generator excitation voltage amplifier outputs, and the parking brake control outputs by the last and second turn-on amplifiers, the reference input of the digital-to-analog converter is connected to a reference voltage source, the first differential amplifier is connected to the digital-to-analog converter and a brake resistor and the second differential amplifier to the braking resistor and the reference source voltages with the ability to subtract the voltage of the input blocks, the output of the first differential amplifier through the corresponding galvanic isolation unit is connected to the signal input of the traction generator excitation voltage amplifier, the differential amplifier output is connected in series with the corresponding galvanic isolation unit and another time relay to the start input of the parking brake enable signal amplifier .