RU2177669C2

RU2177669C2 - Automatic winding temperature control device for direct-current machines

Info

Publication number: RU2177669C2
Application number: RU2000105953A
Authority: RU
Inventors: А.С. Космодамианский; Н.М. Луков; В.М. Попов
Original assignee: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: electromechanical engineering; temperature control and overtemperature protection of electrical machines. SUBSTANCE: newly introduced in electrical- machine computing unit are following components: unit incorporating mathematical model of electrical machine as thermal object; signals taken off outputs of electrical-machine current and voltage sensors, machine shaft and fan shaft speed sensors, coolant temperature sensor, and also action correcting computation process of maximal local temperatures of armature winding, main- and commutating-pole windings are applied to inputs of this unit; correction unit wherein calculated and measured values of average temperature of main- and commutating-pole windings are compared; its input is supplied with calculated values of average temperature of main- and commutating-pole windings picked off output of mathematical model unit and measured values of average temperature of these windings, off output of measuring unit; action correcting computation process of maximal local temperatures of armature winding, main- and commutating-pole windings is fed from output of correction unit to input of mathematical model unit; comparison unit wherein calculated values of maximal local temperatures of armature winding, main- and commutating-pole windings are compared with desired temperatures and error signals are generated to indicate difference between calculated and desired values of maximal local temperatures of armature winding, main- and commutating-pole windings; calculated and desired values of maximal local temperature of armature winding, main- and commutator-pole windings, and also desired values of maximal local temperature of armature winding, main- and commutating-pole windings are supplied to comparison-unit inputs from mathematical model unit; control-action signal shaping unit with control action being supplied from this unit to input of controlled fan drive in electrical-machine cooling system. Error signals coming from output of comparison unit, signal indicating device change-over to emergency condition that arrives from correction unit, and also signals picked off outputs of electrical-machine power computing unit and electrical-machine current and coolant temperature sensors are applied to shaping-unit inputs. EFFECT: provision for maintaining maximal temperatures of electrical-machine windings within desired limits. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к автоматическим системам контроля и регулирования температуры, а также защиты от перегрева электрических машин, например тяговых электрических машин локомотивов. The invention relates to electrical engineering, in particular to automatic temperature control and regulation systems, as well as protection against overheating of electrical machines, for example traction electric machines of locomotives.

Известно электронное моделирующее устройство [1], по величине выходного сигнала которого автоматически ступенями изменяется подача мотор-вентиляторов в системе охлаждения тяговых электродвигателей электровозов. В основу его работы положена аналогия между динамическими процессами нагревания и остывания якорных обмоток электрических машин и процессами заряда и разряда конденсатора в R-C цепи. Недостатками системы, содержащей это устройство, является то, что вследствие ее разомкнутости (если рассматривать ее как автоматическую систему регулирования температуры, на вход исполнительно-регулирующего устройства подается выходной сигнал электронной модели, а не измеренное значение температуры обмоток тяговых электродвигателей), система имеет большую статическую неравномерность и повышенные затраты электроэнергии на функционирование. Known electronic modeling device [1], the magnitude of the output signal which automatically changes the steps of the supply of motor fans in the cooling system of traction electric motors of electric locomotives. The basis of his work is an analogy between the dynamic processes of heating and cooling of the armature windings of electric machines and the processes of charge and discharge of a capacitor in an R-C circuit. The disadvantages of the system containing this device is that due to its openness (if we consider it as an automatic temperature control system, the output of the electronic control device receives the output signal of the electronic model, rather than the measured temperature value of the windings of the traction electric motors), the system has a large static unevenness and increased energy costs for operation.

Известна тяговая электрическая машина постоянного тока [2], содержащая якорь с обмоткой, магнитную систему с обмотками возбуждения и добавочных полюсов, датчик температуры охлаждающей среды, датчик падения напряжения на обмотке добавочных полюсов, датчик тока, блоки, выполняющие операции деления сигнала датчика падения напряжения на сигнал датчика тока и умножения сигналов этих датчиков, блок, выполняющий операцию суммирования сигналов от электрических датчиков и датчика температуры, электропривод вентилятора охлаждения. Known traction electric DC machine [2], containing an armature with a winding, a magnetic system with field windings and additional poles, a temperature sensor for the cooling medium, a voltage drop sensor on the winding of the additional poles, a current sensor, blocks that perform operations of dividing the signal of the voltage drop sensor by the signal of the current sensor and the multiplication of the signals of these sensors, a unit that performs the operation of summing the signals from the electric sensors and the temperature sensor, the electric cooling fan drive.

Недостатком данного устройства является то, что при отключении напряжения питания тяговой электрической машины выходные сигналы блоков, выполняющих операции деления сигнала датчика падения напряжения на сигнал датчика тока и умножения этих сигналов, будут равны нулю и на вход блока суммирования подают только сигнал с датчика температуры охлаждающей среды, что автоматически приведет к уменьшению количества подаваемой охлаждающей среды. При этом количество охлаждающей среды может не соответствовать тому количеству теплоты, которое необходимо отводить от электрической машины для поддержания температуры ее обмоток в заданных пределах. The disadvantage of this device is that when the supply voltage of the traction electric machine is turned off, the output signals of the blocks performing the operations of dividing the voltage drop sensor signal by the current sensor signal and multiplying these signals will be zero and only the signal from the coolant temperature sensor is input to the summing unit , which will automatically lead to a decrease in the amount of coolant supplied. In this case, the amount of cooling medium may not correspond to the amount of heat that must be removed from the electric machine to maintain the temperature of its windings within the specified limits.

Известно также устройство для автоматического регулирования температуры электрической машины [3], содержащее вентилятор с управляемым приводом, датчики напряжения и тока электрической машины, датчик падения напряжения на контролируемой обмотке, датчик частоты вращения вала вентилятора, датчик температуры охлаждающего агента, блоки деления и умножения сигналов датчиков напряжения и тока электрической машины, блок вычисления средней температуры обмотки по измеренному значению ее сопротивления в горячем состоянии и коррекции управляющего сигнала по току, мощности электрической машины и температуре охлаждающего агента, блок вычислений, содержащий математическую модель функционирования автоматической системы регулирования температуры электрической машины, позволяющую расчетным путем определять значения температуры контролируемой обмотки при отключении напряжения питания электрической машины по измеренному значению средней температуры обмотки на момент отключения напряжения, количеству и температуре охлаждающего агента, а также блок перехода, подающий команду на передачу функций регулирования либо блоку вычисления средней температуры обмотки в том случае, если напряжение на зажимах электрической машины не равно нулю, либо блоку вычислений, содержащему математическую модель, позволяющую расчетным путем определять значения температуры обмотки при отключении напряжения питания электрической машины (в этом случае напряжение на зажимах электрической машины равно нулю). Устройство позволяет автоматически поддерживать в заданных пределах среднюю температуру контролируемой обмотки независимо от изменения условий и режимов работы электрической машины. It is also known a device for automatically controlling the temperature of an electric machine [3], comprising a fan with a controlled drive, voltage and current sensors of an electric machine, a voltage drop sensor on a controlled winding, a fan shaft speed sensor, a temperature sensor for a cooling agent, divisions and multiplying sensor signals voltage and current of the electric machine, the unit for calculating the average temperature of the winding by the measured value of its resistance in the hot state and correction signal for the current, power of the electric machine and the temperature of the cooling agent, a calculation unit containing a mathematical model of the functioning of the automatic temperature control system of the electric machine, which allows the calculation to determine the temperature of the controlled winding when the power supply voltage of the electric machine is disconnected from the measured value of the average temperature of the winding at the time of shutdown voltage, quantity and temperature of the cooling agent, as well as the transition unit, giving commands to transfer control functions to either the unit for calculating the average temperature of the winding in case the voltage at the terminals of the electric machine is not zero, or the unit of calculations containing a mathematical model that allows the calculation to determine the temperature of the winding when the power supply voltage of the electric machine is turned off (in this case voltage at the terminals of an electric machine is zero). The device allows you to automatically maintain within specified limits the average temperature of the controlled winding, regardless of changes in conditions and operating modes of the electric machine.

Недостатком данного устройства является то, что при этом средняя температура других обмоток электрической машины, в том числе и вращающейся якорной обмотки, может изменяться при изменении тока и мощности электрической машины. The disadvantage of this device is that in this case, the average temperature of other windings of the electric machine, including the rotating anchor winding, can change with changing current and power of the electric machine.

Известна математическая модель системы охлаждения тяговых электрических машин локомотивов как объекта регулирования температуры [4]. Система охлаждения рассматривается здесь с позиций теории автоматического регулирования как элемент автоматической системы регулирования температуры. Математическая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений, составленную на основании уравнений теплового баланса, описывающую процессы изменения средней температуры обмотки одного добавочного полюса в зависимости от регулирующего (подача охлаждающей среды) и возмущающих (напряжение, ток электрической машины, температура охлаждающей среды) воздействий. A well-known mathematical model of the cooling system of traction electric machines of locomotives as an object of temperature control [4]. The cooling system is considered here from the standpoint of the theory of automatic control as an element of an automatic temperature control system. The mathematical model is a system of differential equations, compiled on the basis of heat balance equations, which describes the processes of changing the average temperature of the winding of one additional pole depending on the regulating (supply of the cooling medium) and disturbing (voltage, current of the electric machine, temperature of the cooling medium) influences.

Известно также, что в процессе эксплуатации тяговых электрических машин значения максимальной локальной температуры обмоток могут существенно превышать их средние значения [5, 6], и выходить за рамки установленных ГОСТ предельно допустимых по нагреванию значений температуры обмоток [7]. It is also known that during the operation of traction electric machines, the values of the maximum local temperature of the windings can significantly exceed their average values [5, 6], and go beyond the established by GOST maximum allowable for heating values of the temperature of the windings [7].

Предлагаемое устройство для автоматического регулирования температуры обмоток электрической машины постоянного тока 1 (см. фиг. 1) содержит канал 2 для охлаждающей среды; вентилятор 3 с управляемым приводом 4; датчик 5 температуры Т_вз охлаждающей среды с преобразователем 6; датчики 7 и 8 падения напряжения _Δ U_гп и _Δ U_дп соответственно на обмотках главных 9 и добавочных 10 полюсов электрической машины; датчик 11 частоты вращения n_д вала электрической машины; датчик 12 тока I_д и датчик 13 напряжения U_д на зажимах электрической машины; датчик 14 частоты вращения n_в вала вентилятора, пропорциональной подаче G_вз вентилятора; блоки 15 и 16 расчета значений омического сопротивления в горячем состоянии R_гп ^г и R_дп ^г соответственно обмоток главных и добавочных полюсов, причем на вход блока 15 подают выходные сигналы преобразователей 7 и 12, а на вход блока 16 подают выходные сигналы преобразователей 8 и 12; блок 17 расчета (измерений БИ) значений средней температуры обмоток главных (Т_гп ^ср)^и и добавочных (Т_дп ^ср)^и полюсов (являющихся измеренными значениями температуры этих обмоток в соответствии с правилами измерения температуры обмоток электрических машин стандартным методом сопротивления [8] ), причем на вход блока 17 подают выходные сигналы блоков 15 и 16, в блок 17 вводят также значения сопротивления обмоток главных R_гп ^х и добавочных R_дп ^х полюсов в холодном состоянии; блок 18 расчета величины мощности Р_д электрической машины, причем на вход блока 18 подают выходные сигналы преобразователей 12 и 13; блок 19 вычислений, содержащий математическую модель [7] тяговой электрической машины как теплового объекта, позволяющую определять нестационарное поле распределения температур в ней как едином тепловом объекте при работе в энергетической цепи локомотива в реальных условиях эксплуатации и расчетным путем определять значения максимальной локальной температуры вращающейся якорной обмотки Т_я ^з, обмоток главных Т_гп ^р и добавочных Т_дп ^р полюсов тяговой электрической машины в зависимости от регулирующего (подача охлаждающей среды G_вз и возмущающих (напряжение U_д, ток I_д электрической машины, частота n_д вращения вала электрической машины и температура Т_вз охлаждающей среды) воздействий, причем на вход блока 19 подают выходные сигналы преобразователей 6, 11, 12, 13, 14, 17 и 18, в блок 19 вводят также заданные значения максимальной локальной температуры якорной обмотки Т_я ^з, обмоток главных Т_гп ^з и добавочных Т_дп ^з полюсов тяговой электрической машины; монитор М (поз. 20) для визуального представления информации.The proposed device for automatically controlling the temperature of the windings of an electric DC machine 1 (see Fig. 1) contains a channel 2 for a cooling medium; fan 3 with controlled drive 4; temperature sensor 5 T _oz cooling medium with a Converter 6; sensors 7 and 8 of the voltage drop _Δ U _gp and _Δ U _dp respectively on the windings of the main 9 and additional 10 poles of the electric machine; a speed sensor n _{d of the} shaft of the electric machine; a current sensor 12 I _d and a voltage sensor 13 U _d at the terminals of an electric machine; a speed sensor n 14 _in the fan shaft proportional to the supply G _per fan; blocks 15 and 16 calculating the values of the ohmic resistance in the hot state R _GP ^g and R _DP ^g, respectively, of the windings of the main and auxiliary poles, and the input of unit 15 is fed with the output signals of the converters 7 and 12, and the input of the block 16 is fed with the output signals of the converters 8 and 12 ; block 17 calculation (measurement BI) values of the average temperature of the windings of the main (T _gp ^cf ) ^and additional (T _dp ^cf ) ^and poles (which are measured values of the temperature of these windings in accordance with the rules for measuring the temperature of the windings of electric machines using the standard resistance method [8]) , wherein the input unit 17 is fed the output signals of blocks 15 and 16, block 17 is introduced as the main winding resistance value r _r r ^x and complementary _dp ^x poles in the cold state; block 18 calculating the power value R _{d of the} electric machine, and the input of block 18 serves the output signals of the converters 12 and 13; block 19 calculations containing a mathematical model [7] of the traction electric machine as a thermal object, which allows to determine the unsteady field of temperature distribution in it as a single thermal object when working in the energy circuit of a locomotive in real operating conditions and by calculation to determine the values of the maximum local temperature of the rotating armature winding T _I ^z , the windings of the main T _gp ^r and additional T _dp ^p poles of the traction electric machine, depending on the regulating (supply of cooling medium G _vz and ozmuschayuschih (U _d voltage, current I _d of the electrical machine, the frequency n _d of the rotation shaft of the electric machine and the temperature T _taken cooling medium) impacts, which is fed the output signals of the transducers 6, 11 to the input of block 19, 12, 13, 14, 17 and 18 in unit 19 is also introduced setpoints maximal local armature winding temperature T _I ^s, the main windings ^of T _r and T _dp ^of additional poles traction electric machine; monitor M (key 20.) for visual representation of information.

Устройство для автоматического регулирования температуры обмоток электрической машины постоянного тока работает следующим образом. Предварительно в ячейки памяти ЭВМ вводят информацию о значениях R_гп ^х, R_дп ^х, Т_я ^з, Т_гп ^з и Т_дп ^з для данного типа электрической машины. В соответствии с заложенной программой в ЭВМ вводят сигналы с измерительных преобразователей 6, 7, 8, 11, 12, 13 и 14. В блоке 19 (фиг. 1), содержащем математическую модель MM тяговой электрической машины как теплового объекта (поз. 21 на фиг. 2), производят расчетное определение значений Т_я ^з, Т_гп ^р, Т_дп ^р, а также значений средней температуры обмоток главных (Т_гп ^ср)^р и добавочных (Т_дп ^ср)_р полюсов по измеренным значениям Т_вз, n_д, I_д, U_д и n_в. В блоках 15 и 16 по измеренным значениям _ΔU_гп, _ΔU_дп и I_д рассчитывают значения R_гп ^г и R_дп ^г. В блоке 17 рассчитывают значения (Т_гп ^ср)^и и (Т_дп ^ср)^и, являющиеся измеренными значениями средней температуры обмоток главных и добавочных полюсов электрической машины, информацию о них выводят на монитор 20 и вводят также в блок коррекции БК (поз. 23 на рис. 2) блока БВ. В блоке 23 проводят сравнение расчитанных и измеренных значений средней температуры обмоток главных и добавочных полюсов.A device for automatically controlling the temperature of the windings of an electric DC machine operates as follows. Preliminarily, information on the values of R _gp ^x , R _dp ^x , T _I ^z , T _gp ^z and T _dp ^z for a given type of electric machine is entered into the computer memory cells. In accordance with the program, the signals from the measuring transducers 6, 7, 8, 11, 12, 13, and 14 are input into the computer. In block 19 (Fig. 1), which contains the mathematical model MM of the traction electric machine as a thermal object (item 21 on FIG. 2), produce settlement definition _^ed values T, T _r ^p T _dp ^p, and the average temperature of the windings key (T _r ^cp values) ^p and complementary (T _dp ^avg) _p poles from the measured values T _taken, n _d , I _d , U _d and n _in . In blocks 15 and 16 from the measured values of _Δ U _GP , _Δ U _DP and I _d calculate the values of R _GP ^g and R _DP ^g . In block 17, the values (T _gp ^cf ) ^and and (T _dp ^cf ) ^and are calculated, which are the measured values of the average temperature of the windings of the main and additional poles of the electric machine, information about them is displayed on the monitor 20 and also entered in the correction unit BC (item 23 Fig. 2) block BV. In block 23, the calculated and measured values of the average temperature of the windings of the main and auxiliary poles are compared.

Если расхождение в результатах расчетов и измерений находится в допустимых пределах, с блока 23 подают на вход блока 21 воздействие α, корректирующее процесс вычисления значений максимальной локальной температуры обмоток якорной Т_я ^р, главных Т_гп ^р и добавочных Т_дп ^р, полюсов. Далее в блоке сравнения БС (поз. 22) проводят сравнение рассчитанных значений Т_я ^р, Т_гп ^р и Т_дп ^р с заданными значениями Т_я ^з, Т_гп ^з и Т_дп ^з и вырабатывают сигналы рассогласования, представляющие собой разность между рассчитанными и заданными значениями максимальной локальной температуры якорной обмотки, обмоток главных и добавочных полюсов: (Т_я ^р-Т_я ^з), (Т_гп ^р-Т_гп ^з) и (Т_дп ^р-Т_дп ^з). При нагревании обмоток электрической машины, если (Т_я ^р-Т_я ^з) ≤ 0, (Т_дп ^р - Т_гп ^з) ≤ 0 и (Т_дп ^р-Т_дп ^з) ≤ 0, то цикл расчетного определения величин Т_я ^р, Т_гп ^р и Т_дп ^р повторяют, причем расчет проводят при новых измеренных значениях Т_вз, n_д, I_д, U_д и n_в. Если какой-либо из сигналов рассогласования (Т_я ^р-Т_я ^з) > 0, (Т_гп ^р -Т_гп ^з) > 0 или (Т_дп ^р - Т_дп ^з) > 0, то его подают на вход блока формирования БФ сигнала управляющего воздействия (поз. 24), где сигнал корректируют по величине возмущающих воздействий Р_д, I_д и Т_вз.If the difference in the calculation results and the measurement is within acceptable limits from block 23 is fed to the input of block 21 impacts α, the correction calculation process of the maximum values of the local temperature T armature windings ^p _I, the major T _r ^p and additional T _dp ^p poles. Then, in the BS comparison unit (pos. 22), the calculated values of T _i ^r , T _gp ^r and T _dp ^p are compared with the given values of T _i ^s , T _gp ^s and T _dp ^s and generate mismatch signals, which are the difference between the calculated and given values of maximal local temperature of armature winding, the main windings and additional poles (T _I ^p T _I ^s) (T _r -T _r ^p ^h) and (T ^p -T _dp _dp ^s). When heating the windings of an electric machine, if (T _i ^p -T _i ^s ) ≤ 0, (T _dp ^p - T _gp ^s ) ≤ 0 and (T _dp ^p -T _dp ^s ) ≤ 0, then the calculation cycle for the values of T _i ^p , T _gp ^p and T _dp ^p repeat, and the calculation is carried out with the new measured values of T _B , n _d , I _d , U _d and n _in . If any of the error signals (T T _I _I ^p ^s)> 0 and (T _r -T _r ^p ^s)> 0 or _(dp T ^p - T _dp ^z)> 0, then it is fed to the input of forming unit BF of the control signal (pos. 24), where the signal is adjusted according to the magnitude of the disturbing effects R _d , I _d and T _per .

С выхода блока 24 подают сигнал γ управляющего воздействия на вход управляемого привода 4 (фиг. 1) вентилятора охлаждения. Если при дальнейшем нагревании обмоток электрической машины сигнал рассогласования увеличивается, то соответственно увеличивается и подача вентилятора, в результате чего регулируемая величина Т_я ^р, Т_гп ^р, или Т_дп ^р поддерживается в заданных пределах. Значения Т_я ^р, Т_гп ^р и Т_дп ^р выводятся на монитор 20. Если условие (Т_я ^р-Т_я ^з) > 0 выполняется, и при этом выполняется одно из условий (Т_гп ^р-Т_гп ^з) > 0 или (Т_дп ^р-Т_дп ^з) > 0, то на вход блока 24 подают сигнал рассогласования (Т_я ^р-Т_я ^з), поскольку наименьший ресурс по тепловому фактору имеет изоляция якорной обмотки [7]. Если (Т_я ^р - Т_я ^з) ≤ 0, но при этом одновременно выполняются условия (Т_гп ^р-Т_гп ^з) > 0 и (Т_дп ^р-Т_дп ^з) > 0, то на вход блока 24 подают максимальный по величине сигнал. Оптимальный подход к выбору заданных значений Т_я ^з, Т_гп ^з и Т_дп ^з должен обеспечить наибольший ресурс изоляционных материалов обмоток, определяющий в основном долговечность электрической машины, при минимуме расхода электроэнергии (или расхода топлива) на функционирование устройства для автоматического регулирования температуры обмоток.From the output of block 24, a control signal γ is supplied to the input of the controlled drive 4 (Fig. 1) of the cooling fan. If further heating of the windings of the electrical machine error signal increases, and correspondingly increases the fan flow, whereby the controlled variable _I T ^p, T ^p _r, ^p or T _gn is maintained within a predetermined range. The values of T _i ^r , T _rg ^p and T _dp ^p are displayed on the monitor 20. If the condition (T _i ^p -T _s ^s )> 0 is fulfilled, and at the same time one of the conditions (T _rp ^p -T _gp ^s )> 0 is fulfilled or (T _dp ^r -T _dp ^s )> 0, then the mismatch signal (T _i ^p -T _i ^s ) is applied to the input of block 24, since the insulation of the armature winding has the smallest resource by the thermal factor [7]. If _(I T ^p - T _I ^s) ≤ 0, but both conditions (T _r -T _r ^p ^s)> 0 and (T ^p -T _dp _dp ^z)> 0, then the input of block 24 is fed maximum largest signal. The optimal approach to the selection of the set values of T _i ^s , T _gp ^s and T _dp ^s should provide the greatest resource of insulating materials of the windings, which mainly determines the durability of the electric machine, with a minimum of energy consumption (or fuel consumption) for the functioning of the device for automatically controlling the temperature of the windings.

Если расхождение в результатах расчетов и измерений значений средней температуры обмоток главных и добавочных полюсов электрической машины превышает допустимые пределы, в случае возможных сбоев при выполнении программы функционирования устройства, выходе из строя системы измерения параметров или по другим причинам, то с выхода блока 23 подают сигнал β о переводе устройства в аварийный режим работы на вход блока 24, далее с выхода блока 24 подают сигнал γ управляющего воздействия на увеличение подачи вентилятора до максимального значения. Одновременно выводят информацию β о переводе устройства в аварийный режим работы, сбоях или возникших неисправностях и их причинах на монитор 20. If the discrepancy in the results of calculations and measurements of the average temperature of the windings of the main and additional poles of the electric machine exceeds the permissible limits, in case of possible malfunctions during the execution of the device’s functioning program, failure of the parameter measurement system, or for other reasons, then signal β about the transfer of the device into emergency operation at the input of block 24, then from the output of block 24 a signal γ of a control action is applied to increase the fan flow to the maximum value . At the same time, information β is output about transferring the device into emergency operation mode, failures or arising malfunctions and their causes on the monitor 20.

При движении локомотива на выбеге, когда измеряемые параметры U_д=0 и I_д= 0, величины Т_я ^р, Т_гп ^р и Т_дп ^р определяют расчетным путем в блоке 21, содержащем математическую модель, по последним значениям Т_я ^р, Т_гп ^р и Т_дп ^р на момент отключения напряжения питания электрической машины и измеренным значениям Т_вз, n_д и n_в, далее сравнивают в блоке 22 рассчитанные значения Т_я ^р, Т_гп ^р и Т_дп ^р с заданными Т_я ^з, Т_гп ^з и Т_дп ^з. При уменьшении сигналов рассогласования (Т_я ^р - Т_я ^з), (Т_гп ^р - Т_гп ^з) и (Т_дп ^р - Т_дп ^з) подают с выхода блока 24 сигнал у на вход управляемого привода вентилятора на уменьшение подачи вентилятора, и далее, при полном выполнении условий (Т_я ^р-Т_я ^з) ≤ 0, (Т_гп ^р - Т_гп ^з) ≤ 0 и (Т_дп ^р - Т_дп ^з) ≤ 0, на остановку вентилятора охлаждения и прекращение подачи охлаждающей среды.When driving the locomotive freewheel when measured variables U _d = 0 and I _q = 0, the values of _T and ^r T _r ^p and T _gn ^r determined by calculation in the unit 21, containing a mathematical model, the latest values T _I ^p, T _r ^p and T _dp ^p at the time of tripping the electric machine power supply voltage and the measured values T _taken, n _d and n _in further compared in block 22 the calculated value of T _i ^p T _r ^p and T _dp ^r with predetermined T _I ^s, T _gp ^z and T _dp ^z . When reducing the signal deviation (T _I ^p - T _I ^s) (T _r ^p - T _r ^s) and (T _dp ^p - T _dp ^h) supplied from unit 24 the signal at the input of the fan drive managed to reduce the blower supply, and further, under the full fulfillment of the conditions (T _i ^p -T _i ^s ) ≤ 0, (T _gp ^p - T _gp ^s ) ≤ 0 and (T _dp ^p - T _dp ^s ) ≤ 0, to stop the cooling fan and stop the flow cooling medium.

Таким образом, предлагаемое устройство для автоматического регулирования температуры обмоток электрических машин обеспечивает поддержание в заданных пределах максимальных значений температуры ее обмоток независимо от условий и режимов работы электрической машины в процессе эксплуатации, позволяет защитить ее от перегрева обмоток, обеспечить качественные устойчивые процессы регулирования температуры, повысить долговечность электрической машины при минимальных затратах электроэнергии (расхода топлива) на функционирование системы охлаждения. Thus, the proposed device for automatically controlling the temperature of the windings of electric machines ensures that the maximum values of the temperature of its windings are maintained within specified limits, regardless of the conditions and operating modes of the electric machine during operation, it can protect it from overheating of the windings, provide high-quality stable temperature control processes, increase durability electric machine with minimal energy consumption (fuel consumption) for the operation of systems s cooling.

Источники информации
1. Рахманинов В.И. Исследование автоматизации и эффективности применения средств экономии электроэнергии на электровозах: Автореферат дис. канд. техн. наук. - М., 1977. - 18 с.Sources of information
1. Rachmaninov V.I. The study of automation and the effectiveness of the use of energy saving means on electric locomotives: Abstract dis. Cand. tech. sciences. - M., 1977 .-- 18 p.

2. Авторское свидетельство 1584040 (СССР). Тяговая электрическая машина постоянного тока/ Луков Н.М., Логинова Е.Ю., Попов В.М., Кравцов А.И., Доронин Ю.И., Макаренков А.И. - Опубл. в БИ N 29, 1990, кл. Н 02 К 9/04, 00. 2. Copyright certificate 1584040 (USSR). DC traction electric machine / Lukov N.M., Loginova E.Yu., Popov V.M., Kravtsov A.I., Doronin Yu.I., Makarenkov A.I. - Publ. in BI N 29, 1990, cl. H 02 K 9/04, 00.

3. Патент РФ 2121209. МКИ Н 02 К 9/04. Устройство для автоматического регулирования температуры электрической машины/ А.С.Космодамианский, Н.М.Луков. N 97102016/09; заявл. 11.02.97. Опубл. 27.10.98, Бюл. N 30, 1998. 3. RF patent 2121209. MKI N 02 K 9/04. Device for automatic temperature control of an electric machine / A.S. Kosmodamiansky, N.M. Lukov. N 97102016/09; declared 02/11/97. Publ. 10/27/98, Bull. N 30, 1998.

4. Математическая модель системы охлаждения тяговых электрических машин локомотивов как объекта регулирования температуры. Луков Н.М, Попов В.М., Космодамианский А. С. РГОТУПС, М., 1998, 16 с., дел. в ВИНИТИ 06.11.98., N 3217-В98. 4. A mathematical model of the cooling system of traction electric machines of locomotives as an object of temperature control. Lukov N.M., Popov V.M., Kosmodamiansky A.S. RGOTUPS, M., 1998, 16 pp., Affairs. VINITI 06.11.98., N 3217-B98.

5. Богаенко И.Н. Контроль температуры электрических машин. - Киев: Техника, 1975. - 176 с. 5. Bogaenko I.N. Temperature control of electrical machines. - Kiev: Technique, 1975 .-- 176 p.

6. Попов А.А., Логинова Е.Ю. Результаты экспериментального и расчетного определения температур обмоток тягового электродвигателя. Вестник ВНИИЖТ, 1999, N 6, с. 34-39. 6. Popov A.A., Loginova E.Yu. The results of experimental and calculated determination of the temperature of the windings of the traction motor. Vestnik VNIIZHT, 1999, N 6, p. 34-39.

7. Логинова Е.Ю. Совершенствование методов анализа теплового состояния тяговых электродвигателей тепловозов и характеристик их систем охлаждения: Автореферат дис. докт. техн. наук. - М., 2000. 48 с. 7. Loginova E.Yu. Improving methods for analyzing the thermal state of traction electric motors of diesel locomotives and the characteristics of their cooling systems: Abstract dis. Doct. tech. sciences. - M., 2000. 48 p.

8. ГОСТ 25000-81. Машины электрические вращающиеся. Методы испытаний на нагревание. 8. GOST 25000-81. Electric rotating machines. Test methods for heating.

Claims

A device for automatically controlling the temperature of the windings of an electric DC machine with a channel for a cooling medium, containing a fan with a controlled drive, current and voltage sensors of the electric machine, voltage drops on the windings of the main and auxiliary poles, the shaft speed of the electric machine, the speed of the fan shaft, temperature cooling medium, blocks for calculating the ohmic resistance values in the hot state of the windings of the main and additional poles, and at the inputs of these blocks they transmit signals from the outputs of the current sensors of the electric machine and the voltage drop across the windings of the main and auxiliary poles, a measurement unit, and the signals from the outputs of the blocks for calculating the ohmic resistance of the windings of the main and additional poles in the hot state, as well as the ohmic resistance of these windings in a cold state, a unit for calculating the power value of an electric machine, and the signals from the outputs of the current and voltage sensors of the electric machine are supplied to the inputs of this unit, unit computations, characterized in that the last one contains a block containing a mathematical model of an electric machine as a thermal object, and the inputs of a block containing a mathematical model send signals from the outputs of the current and voltage sensors of the electric machine, the shaft speed of the electric machine, and the fan shaft speed ,
temperature of the cooling medium, as well as the effect of correcting the process of calculating the maximum local temperature of the armature winding, windings of the main and auxiliary poles, a correction unit in which the calculated and measured average temperatures of the windings of the main and additional poles are compared, and the input to the correction unit is supplied with the output of the block containing the mathematical model, the calculated values of the average temperature of the windings of the main and additional poles, and the measured values from the output of the measurement block The average temperature of these windings, from the output of the correction block, is fed to the input of the block containing the mathematical model, the effect correcting the process of calculating in this block the values of the maximum local temperature of the armature winding, the windings of the main and auxiliary poles, a comparison unit in which the calculated values of the maximum local temperature of the armature winding, the windings of the main and auxiliary poles with specified values and generate mismatch signals, which are the difference the set and maximum values of the maximum local temperature of the armature winding, the windings of the main and auxiliary poles, moreover, the calculated values of the maximum local temperature of the armature winding, the windings of the main and additional poles from the output of the unit containing the mathematical model, as well as the specified values of the maximum local temperature are fed to the inputs of the comparison unit anchor windings, windings of the main and auxiliary poles, a control signal generating unit, which is supplied from the output of this unit to the control input a removable fan drive in the cooling system of an electric machine, and the mismatch signals from the output of the comparison unit, the signal that the device is in emergency operation from the output of the correction unit, and also the signals from the outputs of the unit for calculating the power of the electric machine and electric current sensors machines and coolant temperatures.