Способ регулирования скорости движения тепловоза в режиме электрического торможения

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электродинамического тормоза тепловоза, позволяющему осуществить устойчивую работу тепловоза в режиме электродинамического тормоза с возможностью поддержания заданной скорости движения.

Известен способ регулирования электрической передачи электровоза в режиме электродинамического торможения, заключающийся в том, что в режиме электродинамического торможения на электровозе обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей соединяют последовательно и питают от импульсного преобразователя, которым регулируют ток возбуждения в зависимости от требуемого значения тормозного момента. К якорям тяговых электродвигателей подключают тормозные резисторы.

В цепь возбуждения подают падение напряжения на тормозных резисторах тяговых электродвигателей. Импульсный преобразователь управляют регулятором управления, в который поступает информация о положении схемы электровоза, о значениях токов якорей и тока возбуждения тяговых электродвигателей. Измеренные токи якорей тяговых электродвигателей обрабатывают в составе измерительного комплекта. Сигнал о значении тока возбуждения поступает непосредственно в импульсный преобразователь, который регулирует ток возбуждения в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей (Ф. Раба, Л. Кир, И. Гончарук. Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 и ЧС200. - Москва, Транспорт, 1978, с. 22-51).

Недостатком известного способа является отсутствие режима поддержания заданной скорости движения электровоза на спусках, что снижает надежность его работы.

Известен способ регулирования электрической передачи тепловоза в режиме торможения, заключающийся в том, что нагружают синхронный тяговый генератор на последовательно включенные обмотки возбуждения тормозящих тяговых электродвигателей через силовой неуправляемый выпрямитель, задают частоту вращения тормозящих тяговых электродвигателей, сравнивают ее с выделенной максимальной частотой вращения одного из тяговых электродвигателей. Результат сравнения усиливают, нормируют и принимают за другую уставку тока тормозящих тяговых электродвигателей. Из измеренных частот тормозящих тяговых электродвигателей выделяют минимальную частоту вращения одного из тяговых электродвигателей и сравнивают с выделенной максимальной частотой вращения другого тягового электродвигателя. При превышении результата сравнения с наперед заданным значением производят уменьшение уставки максимально допустимого тока возбуждения тормозящих тяговых электродвигателей. Технический результат заключается в упрощении тормозного оборудования, обеспечении на спусках поддержания постоянной установленной скорости движения, осуществлении защиты от юза тормозящих колесных пар тепловоза, осуществлении работы тепловоза с полной тормозной мощностью и постоянными тормозными усилиями (RU, патент на изобретение №2350487, МПК B60L 11/06, опубл. 27.03.2009 г.).

Недостатком данного способа является его сложность из-за наличия большого числа датчиков частоты вращения тяговых электродвигателей, что снижает надежность работы элекрического тормоза.

Известен способ регулирования электродинамического тормоза локомотива, принятый за прототип, заключающийся в том, что задают скорость движения локомотива. Скорость нормируют и принимают за уставку заданной частоты вращения тормозящих тяговых электродвигателей. Вычисляют текущие значения ускорения локомотива, нормируют, суммируют с максимальной частотой вращения одного из тормозящих тяговых электродвигателей. Результат суммирования сравнивают с уставкой заданной частоты вращения тормозящих тяговых электродвигателей. По полученному результату сравнения корректируют уставку тормозного усилия локомотива. Техническим результатом изобретения является поддержание заданной скорости локомотива в режиме электродинамического тормоза в широком диапазоне скоростей, устранение колебательных процессов в системе и повышение надежности его работы на спусках (RU, патент на изобретение №2432269, МПК B60L 7/04, B60L 11/06, B60L 15/20, опубл. 27.10.2011 г.).

Недостатком данного способа является его сложность из-за наличия большого числа датчиков частоты вращения тяговых электродвигателей, что снижает надежность работы элекрического тормоза.

Техническим результатом изобретения является упрощение электрического тормоза, что позволит повысить надежность его работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования скорости движения тепловоза в режиме электрического торможения, заключающемся в том, что обмотки возбуждения тормозящих тяговых электродвигателей соединяют последовательно, подключают к выходу управляемого источника напряжения, например синхронного тягового генератора с выпрямителем, нагружают тормозящие тяговые электродвигатели на тормозные резисторы, измеряют токи тормозящих тяговых электродвигателей и выделяют максимальный ток одного из тормозящих тяговых электродвигателей, измеряют ток возбуждения тормозящих тяговых электродвигателей, задают скорость движения тепловоза, задают минимальное значение тока возбуждения тяговых электродвигателей, по измеренному значению тока возбуждения вычисляют величину магнитного потока тяговых электродвигателей и перемножают ее с величиной, пропорциональной заданной скорости движения, результат нормируют и принимают за уставку тока тормозящих тяговых электродвигателей, сравнивают с максимальным током одного из тормозящих тяговых электродвигателей, результат сравнения нормируют и по результату сравнения корректируют величину заданного минимального значения тока возбуждения, по скорректированной величине заданного минимального значения тока возбуждения регулируют управляемый источник напряжения.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующая способ регулирования скорости движения тепловоза в режиме электрического торможения.

Устройство для реализации способа регулирования скорости движения тепловоза в режиме электрического торможения состоит из управляемого источника напряжения 1, в качестве которого может быть использован синхронный генератор с выпрямителем, силовой выход которого подключен через датчик 2 измерения тока возбуждения к последовательно подключенным обмоткам 3 возбуждения тормозящих тяговых электродвигателей 4 и 5. Тормозящий тяговый электродвигатель 4 через датчик тока 6 подключен к тормозному резистору 7. Тормозящий тяговый электродвигатель 5 через датчик тока 8 подключен к тормозному резистору 9. Выходы датчиков тока 6 и 8 соединены с входом блока 10 выделения максимального сигнала, пропорционального измеренному току одного из тормозящих тяговых электродвигателей 4 или 5. Выход задатчика 11 минимального тока возбуждения соединен с первым входом сумматора 12, выход датчика 2 тока возбуждения соединен с входом функционального преобразователя 13, выход которого соединен с первым входом блока 14 умножения, второй вход которого соединен с выходом задатчика 15 скорости движения тепловоза, выход блока 14 умножения соединен с входом первого усилителя 16, выход которого соединен с первым входом первого блока 17 сравнения, второй вход первого блока 17 сравнения соединен с выходом блока 10 выделения максимального сигнала, выход первого блока 17 сравнения соединен с входом второго усилителя 18, выход которого соединен со вторым входом сумматора 12, выход сумматора 12 соединен с первым входом второго блока 19 сравнения, второй вход второго блока 19 сравнения соединен с выходом датчика 2 тока возбуждения, выход второго блока 19 сравнения соединен с входом управляемого источника напряжения 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Задатчиком 11 минимального тока возбуждения задают кодовый сигнал минимального тока возбуждения, силовую схему тепловоза (на чертеже не показано), следующего с некоторой скоростью движения, переводят в режим торможения, при этом обмотки 3 возбуждения тяговых электродвигателей 4 и 5 соединяют последовательно и подключают через датчик 2 к силовому выходу управляемого источника напряжения 1, а обмотки якорей тяговых электродвигателей 4 и 5 подключают через датчики тока 6 и 8 к тормозным резисторам 7 и 9.

Кодовый сигнал минимального тока возбуждения через сумматор 12 подают на вход регулятора 20 тока возбуждения тяговых электродвигателей 4 и 5, образованного вторым блоком сравнения 19, управляемым источником напряжения 1 и датчиком 2 тока возбуждения. Сигнал с выхода датчика 2 тока возбуждения подают на вход функционального преобразователя 13, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный магнитному потоку тяговых электродвигателей 4 и 5. Результат функционального преобразования с выхода функционального преобразователя 13 подают на первый вход блока 14 умножения, на второй вход блока 14 умножения с выхода задатчика 15 подают сигнал, пропорциональный заданной скорости движения, результат умножения на выходе блока 14 умножения соответствует в некотором масштабе величине электродвижущей силы тяговых электродвигателей 4 и 5 на зажимах тормозных резисторов 7 и 9 при движении тепловоза с заданной задатчиком 15 скоростью. Выходной сигнал блока 14 умножения нормируют в первом усилителе 16, результат нормирования принимают за уставку тока якоря тяговых электродвигателей 4 и 5 и сравнивают в первом блоке 17 сравнения с выходным сигналом блока 10 выделения максимального сигнала, результат сравнения с выхода первого блока 17 сравнения усиливают во втором усилителе 18 и полученный результат суммируют в сумматоре 12 с сигналом минимального тока возбуждения, изменяя тем самым заданное значение тока возбуждения тяговых электродвигателей 4 и 5.

Способ опробован на маневровом тепловозе ТЭМ7А с передачей переменно-постоянного тока и показал хорошие результаты.