SU1796515A1 - Device for checking switch electric drives - Google Patents

Description

Изобретение относится к системам железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к электрической централизации.

В результате патентного поиска не об- 5 наружено устройств диагностики стрелочных переводов. Наиболее близким аналогом к заявляемому по технической сущности является устройство, содержащее ключевые элементы (реле), резисторы и ре- 10 лейные элементы включения привода.

Недостатками этого устройства являются: автономная проверка параметров электродвигателя стрелки, невозможность оценки состояния стрелочного перевода по 15 таким параметрам, как тяговое усилие электродвигателя в процессе перевода, время перевода: кроме того, в устройстве не осуществляется контроль биения подшипников. 20

Техническим результатом изобретения является повышение точности проверки параметров и надежности работы стрелочных электроприводов путем выявления предотказовых неисправностей, характерных для 25 условий эксплуатации стрелочных переводов.

Технический результат достигается тем. что устройство снабжено компараторами, одновибратором, блоками выделения мини- 30 мального и максимального уровня огибающей рабочего тока двигателей, блоками выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, функциональным преобразовате- 35 лем, элементами ИЛИ-НЕ, И, компараторами, сумматором, триггерами, умножителем, включенными последовательно и подключенными к упомянутому резистору усилителем, детектором, фильтром 40 и регистром, имеющим ячейки памяти, одними входами которых образованы информационные входы регистра, а другие их входы подключены к элементам включения двигателей, и элемент ИЛИ-HE, к входам 45 которого подключены выходы ячеек памяти, а выходами образованы выходы регистра, подключенные к индикаторам, квадрато ром, задатчиком режимов работы, выходы которого подключены к одним входам ком- 50 параторов и блоков выделения минималь ного и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к выходу детектора, а к выходу усилителя подключен одним вхо5 дом один из ключевых элементов, вход которого соединен с выходом одного из триггеров, входы которого подключены соответственно к одному из выходов одновибратора и к одному из выходов второго 10 триггера, вход которого подключен к упомянутому выходу усилителя, а выход - к входу одновибратора, второй выход которого, со-* единенный с упомянутым резистором, соединен с входами второго и третьего 15 ключевых элементов, выходы первого из которых соединены с одним и другим входом блока выделения минимального уровня огибающей рабочего тока, а выходы второго с одним и другим входами блока выделения 20 максимального уровня огибающей рабочего тока, третьи входы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего тока, входы квадратора и функционального преобразователя подклю25 чены к выходу первого ключевого элемента, а выходы квадратора и функционального преобразователя соединены соответственно с одним и другим входами умножителя,, выход которого подключен к другим входам 30 одного и другого компараторов , выход первого из которых соединен с входом одного из элементов ИЛИ-НЕ и с одним из информационных входов ячеек памяти регистра, к которому подключен выход одного из 35 элементов и, один вход которого подключен к выходу второго компаратора, а другой - к выходу одного из элементов ИЛИ-НЕ, а вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока выделения максимального уров40 ня переменной составляющей рабочего тока, подключенным к другому информационному входу ячеек памяти регистра, к которому подключен выход второго элемента И, один и другой входы которого подключены 45 соответственно к выходам второго элемента ИЛИ-НЕ и блока выделения минимального . уровня переменной составляющей рабочего тока, причем выходы блоков выделения минимального и максимального уровня огиба50 ющей рабочего тока соединены соответственно с одним и другим входами сумматора, выход которого соединен со вторыми входами третьего и четвертого компараторов, выход последнего из которых соединен с входом третьего элемента ИЛИНЕ и с третьими информационными входа- 5 ми ячеек памяти регистра, с четвертыми информационными входами которых соединен выход третьего элемента и, входы которого соединены-с входами третьего элемента ИЛИ-HE и третьего компаратора. 10 Новым в заявляемом решении по сравнению с прототипом является то, что в устройстве используется принцип выявления характерных неисправностей электродвигателя и стрелочного перевода (искрение 15 щеток, обрыв и короткое замыкание секций якоря, биение подшипника и др.) по форме огибающей рабочего тока,, потребляемого электроприводом в процессе перевода стрелки, а также то, что в устройстве по 20 величине рабочего тока производится вычисление усилия на валу электродвигателя в конце перевода стрелки и сравнение этого усилия с нормируемыми значениями. В результате оказывается возможным обнару- 25 жение предотказового состояния стрелки с передачей об этом информации дежурному персоналу дистанции, что существенно повысит.эффективность и надежность функционирования' стрелок электрической 30 централизации промежуточных станций.

На чертеже изображена электрическая схема устройства для проверки стрелочных электроприводов.

Устройство содержит резистор 1, вклю- 35 ченный в общую рабочую цепь электроприводов станции, присоединенный ко входам усилителя постоянного тока 2, выход которого подключен ко входу активного RCфильтра 3. RC-фильтр 3 своим выходом 40 присоединен ко входу детектора усилителя 4, выход которого присоединен к одним из входов компараторов минимального 5 и максимального 6 уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы ко- 45 торых подключены к источникам опорных сигналов. Выход компаратора 5 присоединен к одному входу первой схемы 7 И, другой ее вход подключен к'выходу первой схемы ИЛИ-НЕ 8, вход которой присоеди- 50 нен к выходу компаратора 6 и первой шине регистра 9, другая шина которого подключена к выходу первой схемы И. Вход запускающего триггера 10 присоединен к выходу усилителя 2, а вход триггера 10 - ко входу 55 одновибратора 11., одним своим выходом, подключенным к входу стартового триггера 12, своим выходом присоединенным к управляющему входу первого ключа 13. своим одним входом присоединенного к выходу усилителя 2, а выходом - ко входу схем слежения за максимумом 14 и минимумом 15 функции рабочего тока, а также ко входам квадратора 16 и функционального преобра5 зователя 17. Первый вход сумматора 18 присоединен к выходу схемы 15. другой - к выходу схемы 14, выход сумматора 18 подключен на один из входов первого 19 и второго 20 компараторов, другими своими 10 входами подключенными к источникам опорных сигналов; выход первого компаратора 19 подан на один вход второй схемы И 21, другой вход которой присоединен к выходу схемы ИЛИ-НЕ 22, вход которой при15 соединен к выходу второго компаратора 20 и к четвертой шине регистра 9, третья шина которого присоединена к выходу схемы 21. Один вход множительного устройства 23 присоединен к выходу квадратора 16, дру20 гой вход-к выходу функционального преобразователя 17, а выход множительного устройства - к одному из входов третьего 24 и четвертого 25 компараторов, своими другими входами подключенными к выходам 25 коммутатора опорного сигнала 26, п-входов которого подключены к η-выходам источника опорного сигнала 27, m-входов ячеек регистра 28 подключены к своим m-информационным шинам, т-выходов яче30’ ек регистра подключены к т-входам индикационных логических элементов ИЛИ-НЕ 29 по числу контролируемых стрелок, выходы п-элементов 29 подключены к блоку индикации 30. Соответствующий из m-выходов яче35 ек 28 через логические элементы ИЛИ;НЕ индикации неисправностей 31 подключены к блоку индикации 30. Второй 32 и третий ключи 33 своими управляющими входами подключены к другому выходу одновйбрато40. ра 11, входы и выходы ключей 32 и 33 присоединены соответственно ко входам схем 15 и 14. Контакты реле включения стрелочных электроприводов 34 подключены ко входам ячеек регистра и источникам пита45 ния, а вход третьей схемы ИЛИ-НЕ 35 при• соединен к выходу третьего компаратора 24 и к пятой шине регистра 9, выход схемы 35 подан на один вход третьей схемы И, другой вход которой подключен к выходу четверто50 го компаратора 25, а выход - к шестой шине регистра 9.

Устройство работает следующим образом.

В основу устройства диагностики 55 стрелочных переводов положен принцип, определения характерных неисправностей по форме кривой и величине рабочего тока перевода стрелки. Опытами установлено, что при возникновении таких неисправностей электродвигателя как искрение щеток.

1796515 8 обрывы и короткое замыкание секций обмоток якоря на огибающей рабочего тока .появляются острые пики, характеризующие возникновение переменной составляющей в спектре рабочего тока. При этом установ- 5 лено, что уровень переменной составляющей зависит от характера неисправности при обрыве или коротком замыкании секций обмоток якоря уровень составляющей существенно выше. .10

После усиления напряжения сигнала, снимаемого с резистора 1, включенного в рабочую цепь перевода стрелки, усилителем 2 сигнал поступает на вход активного RC-фильтра 3. После дектирования и усиле- 15 ния сигнала блоком 4 постоянная составляющая, Пропорциональная уровню переменной составляющей (частота около 300-400 Гц) рабочего тока, поступает на входы компараторов минимального 5 и макси- 20 мального 6 уровней переменной составляющей. Уровень опорных сигналов компараторов 5 и 6, подаваемых на их вторые входы подобран из условий U01 < U02.

Поэтому при появлении “искрения щеток” 25 на выходе компаратора 6 появляется уровень напряжения логической единицы, поступающий на один вход схемы И 7, на другой вход которой поступает такой же сигнал с выхода схемы 8 ИЛИ-HE, подключен- 30 ной своим входом к выходу компаратора 6. С выхода схемы 7 14 сигнал поступает на вторую информационную шину регистра 9 Искрение щеток”.

При неисправности обрыв, короткое 35 замыкание секций обмоток якоря уровень сигнала на выходе усилителя 4 окажется выше, чем в случае неисправности искрение щёток коллектора. В этом случае сигнал логической единицы появляется на выходе 40 компаратора 6 и на первой шине регистра 9. Кроме этого, поступая на вход схемы 8 ’ ИЛИ-HE, сигнал логической единицы на выходе схемы преобразуется в сигнал логического нуля, в результате на выходе схемы 7 45 И и на второй шине регистра появляется нуль. В этом случае в блоке индикации фиксируется только неисправность обрыв или к.з. секций обмоток якоря.

Рассмотри принцип фиксации неисп- 50 разностей “биение подшипника” якоря электродвигателя и пружинность остряка (загрязнение стрелки). Путем осциллографирования кривых рабочего тока установлено, что при биёнйи подшипника якоря на 55 огибающей функции рабочего тока перевода стрелки появляются периодические спады” и “подъемы, напоминающие синусоиду. При появлении неисправности “пружинность остряка” величина тока к концу перевода стрелки существенно возрастает. Эти признаки распознавания неисправностей и-реализованы в устройстве.

С выхода усилителя 2 сигнал поступает на вход запускающего триггера 10. Один выход триггера 10 подключен ко входу одновибратора 11. При изменении состояния триггера 1.0 в начале перевода стрелки запускается одновибратор на время примерно 0,5 с. Сигнал с выхода одновибратора по истечении времени 0,5 с запускает стартовый триггер 12, единичный сигнал с выхода которого открывает первый ключ 13. Напряжение с выхода усилителя 3, пропорциональное рабочему току, через ключ 13 поступает на входы схем слежения за максимальным 14 и минимальным 15 уровнем огибающей рабочего тока.. Заметим здесь, что одновибратор 11 обеспечивает подачу сигнала на вход схем 14 и 15 на “информационном отрезке функции рабочего тока перевода стрелки, поскольку преодоление усилия перевода остряков стрелки начинается по окончании холостого режима работы двигателя, когда в механизме электропривода происходит этап размыкания рабочего шибера без передвижения остряков стрелки. .

Схема .14 фиксирует максимум огибающей тока перевода и с ее выхода сигнал поступает на вход сумматора 18. На другой вход сумматора 18 поступает сигнал с выхода схемы фиксации минимума 15 огибающей тока перевода стрелки. Результат вычитания этих сигналов поступает на первые входы первого 19 и второго 20 компараторов, на другие входы которых поданы опорные сигналы, соответствующие нормируемым уровням результата вычитания при неисправностях биение подшипника и пружинность остряка”.

Сигнал с выхода компаратора 19 поступает на один вход второй схемы И 21, а с выхода компаратора 20 - на третью шину регистра “пружинность остряка” и на вход второй логической схемы ИЛ14-НЕ 22, с выхода которой сигнал поступает на другой вход схемы 21, Величины опорных сигналов, поступающие на другие входы компараторов 19 и 20, выбраны из условия Uo4 < U03. Если разность минимального и максимального значений функции рабочего тока на выходе сумматора 18 будет выше значения опбрного Сигнала Uo3. но ниже сигнала Uo4, тогда сигнал с выхода компаратора 19 беспрепятственно проходит через схему 21 на четвертую шину регистра “биение подшип ника. Если окажется, что разность больше сигнала Uo4, тогда сигнал с выхода компаратора 20 пройдет на третью шину пружинность остряка и одновременно, поступая через схему 22 на второй вход схемы 21 закроет ее, отключая цепь прохождения сигнала с выхода компаратора 19 на третью информационную шину регистра 9 биение подшипника”.

Теперь обратимся к схеме определения усилия перевода стрелки, в основу которой положено вычисление формулы для усилия перевода F = C_m(i)l², где C_m(i)- коэффициент, зависящий от типа электродвигателя и величины тока. Сигнал с выхода ключа 13 поступает на вход квадратора 16, на выходе которого получается напряжение; пропорциональное m²l² - квадрату тока. Одновременно сигнал ml поступает на вход функционального преобразователя 17, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное коэффициенту Cm(0· С выходов квадратора 16 и функционального преобразователя 17 сигналы поступают на входы множительного устройства 23, на выходе которого появляется напряжение, пропорциональное усилию перевода остряков стрелки. Это напряжение затем поступает на первые входы третьего 24 и четвертого 25 компараторов, где оно сравнивается с соответствующими нормируемыми усилиями перевода стрелки - максимальным и средним значением этого параметра, которые устанавливаются величинами опорных сигналов Uo5. Uo6. Величины напряжений этих опорных сигналов устанавливаются автоматически в момент начала перевода п-й стрелки с помощью коммутатора опорного сигнала 26, представляющего собой набор цепей из контактов реле включения η-го стрелочного перевода. Коммутатор 26 η-цепями соединено выходами источника опорного сигнала

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для проверки стрелочных электроприводов, содержащее ключевые элементы, резистор, включенный в рабочую цепь питания двигателей, элементы включения двигателей и индикаторы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено компараторами, одновибратором, блоками выделения минимального; и максимального уровней огибающей рабочего тока двигателей, блоками выделения минимального и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, функциональным, преобразователем, элементами ИЛИ

   27. Заметим здесь, что число опорных сигналов, подаваемых в цепь компараторов 24 и 25, зависит от типа рельсов, марки крестовины Стрелочного перевода и числа градаций усилия перевода стрелки. Если принять, что рельсы могут применяться трех типов (Рбо. Рб5 и Р75) с двумя марками крестовин стрелочных переводов, тогда при двух градациях усилия перевода стрелок число коммутируемых цепей источника опорного сигнала достигнет 12.

   В случае, если усилие достигнет максимальной величины, то сигнал с выхода третьего компаратора 24 поступит на пятую шину регистра 9 и через схему ИЛИ-НЕ 35 на один из входов схемы И 36. В результате прохождение сигнала с выхода компаратора 25 на шестую шину регистра F_cp будет прекращено.

   С шин 1-6 регистра 9 сигналы поступают на входы всех η ячеек регистра 28, причем запись информации произойдет только в ту ячейку, которая в данный момент времени подключена контактом Р_п 34 к источнику записи информации. Выходы ячеек регистра 28 поданы на входы соответствующих схем ИЛИ-НЕ, с выхода которых сигнал поступает на индикационные ячейки блока индикации 30, число таких ячеек равно числу стрелочных переводов. С другой стороны, выходы ячеек регистра 28, соответствующие определенной неисправности стрелочного перевода, объединены схемами индикации неисправности ИЛИ-НЕ 31, с выхода которых сигнал поступает в ячейки индикации характера неисправности блока 30.

   Сброс триггера 12, ячеек регистра и информации, записанной в схемах 14 и 15, осуществляется с выхода одновибратора 10 в момент начала информационной части функции рабочего тока перевода стрелки.

   НЕ, И, компараторами, сумматором, триггерами, умножителем, включенными последовательно и подключенными к упомянутому резистору усилителем, детектором, фильтром и регистром, имеющим ячейки памяти, одними входами которых образованы информационные входы регистра, а другие их входы подключены к элементам включения двигателей, и элемент ИЛИ-НЕ, к входам которого подключены выходы ячеек памяти, а выходами образованы выходы регистра, подключенные к индикаторам, квадратором, задатчиком режимов работы, выходы которого подключены к одним входам компараторов и блоков выделения минималь

   1796515 12 ного и максимального уровней переменной составляющей рабочего тока, другие входы которых подключены к выходу детектора, а к выходу усилителя подключен бдним входом один из ключевых элементов, вход которого соединен с выходом одного из триггеров, входы которого подключены соответственно к одному из выходов одновибратора и к одному из выходов второго триггера, вход кбторого подключен к упомянутом^ выходу усилителя, а выход - к входу одновибратора,второй выход которого, соединенный с упомянутым резистором, соединен с входами второго и третьего ключевых элементов, выходы первого из которых соединены с одним й другим входами блока выделения минимального уровня огибающей рабочего тока, а выходы второго - с одним и другим вхо'дами блока выделения максимального уровня огибающей рабочего тока, третьи входы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего тока, входы квадратора и функционального преобразователя подключены к выходу первого ключевого элемента, а выходы квадратора и функционального преобразователя соединены соответственно с одним и другим входами умножителя, выход которого подключен к другим входам одного и другого компараторов, выход первого из которых соединен с входом одного из элементов ИЛИ-HE и с одним из информационных входов ячеек памяти регистра, к которому подключен выход одного из элементов И, один вход которого подключен к выходу второго компаратора, а другой - к выходу одного из элементов ИЛИ-HE, а вход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом блока выделения максимального уровня переменной составляющей рабочего тока, подключенным к другому информационному входу ячеек памяти регистра, к которому подключен выход второго элемента И, один и другой входы которого подключены соответственно к выходам второго элемента ИЛИ-HE и блока выделения минимального уровня переменной составляющей рабочего тока, причем выходы блоков выделения минимального и максимального уровней огибающей рабочего, тока соединены соответственно с одним и другим входами сумматора, выход которого соединен с вторыми вхо'дами третьего и четвертого компараторов, выход последнего из которых соединен с входом третьего элемента ИЛИНЕ и с третьими информационными входами ячеек памяти регистра, с четвертыми информационными входами которых соединен выход третьего элемента И, входы которого соединены с входами третьего элемента ИЛИ-НЕ и третьего компаратора, , Составитель А.Разгонов