Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛОВОЗА

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно, к способу регулирования электропередачи тепловоза с автономным двигателем внутреннего сгорания, тяговым генератором и электродвигателями постоянного тока.

Известен способ регулирования электрической передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения вала теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор постоянного тока, связанный с тяговыми электродвигателями постоянного тока, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения вала теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки пропорционально заданной частоте вращения, сравнивают его с измеренным положением дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки, величину их рассогласования интегрируют по времени и результат интегрирования принимают за величину уставки напряжения тягового генератора постоянного тока, измеряют напряжение тягового генератора постоянного тока, сравнивают его с величиной уставки и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора постоянного тока, причем заданное положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя дополнительно корректируют пропорционально температуре топлива на входе в тепловой двигатель (Патент РФ №2523364 от 20.07.2014).

Недостатком известного способа является зависимость эффективной мощности дизеля от внешних атмосферных условий (барометрического давления и температуры окружающей среды) и рабочих условий тепловоза (температуры воды на охладитель наддувочного воздуха, разрежения на всасывании и противодавления на выхлопе двигателя внутреннего сгорания). Изменения мощности двигателя внутреннего сгорания при этом могут достигать весьма существенных значений. Возможно как увеличение мощности, так и уменьшение ее. Увеличение мощности влечет за собой механическую и электрическую перенапряженность узлов двигателя внутреннего сгорания и тепловоза в целом, и, как следствие, снижение надежности и долговечности. Уменьшение мощности приводит к ухудшению показателей по экономичности двигателя внутреннего сгорания и снижению тяговых свойств тепловоза.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение независимости мощности тягового генератора, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза, от внешних атмосферных условий (барометрического давления и температуры окружающей среды) и рабочих условий тепловоза (температуры воды на охладитель наддувочного воздуха, разрежения на всасывании и противодавления на выхлопе двигателя внутреннего сгорания), а также от затрат мощности, идущих на собственные нужды тепловоза.

Указанная цель достигается тем, что задают частоту вращения вала двигателя внутреннего сгорания, приводящего во вращение тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, соответствующее текущему значению частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания, измеряют текущее значение мощности тягового генератора, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза, сравнивают текущее значение мощности тягового генератора, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза, с заданным, изменяя мощность тягового генератора, идущую на привод тяговых двигателей тепловоза, обеспечивают заданное значение мощности, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза на данной частоте вращения, сравнивают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, соответствующее текущему значению частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания, с максимально-допустимым на данной частоте вращения, в случае достижения максимально-допустимого положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения двигателя внутреннего сгорания на данной частоте вращения ограничивают мощность тягового генератора.

Техническим результатом применения данного способа является обеспечение постоянства тяговой мощности тепловоза вне зависимости от любых изменений окружающих и рабочих условий и, как следствие, резкое улучшение тяговых свойств тепловоза, особенно в высокогорных условиях, где из-за низкого атмосферного давления падение мощности двигателя внутреннего сгорания может достигать существенных величин и осложнять движение поездов.

На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующая способ. Устройство (Фиг. 1) состоит из двигателя внутреннего сгорания 1 с регулятором частоты вращения 2, оснащенного датчиком положения дозирующего органа топливоподачи 3. Двигатель внутреннего сгорания 1 приводит во вращение тяговый генератор 4, отдающий электрическую мощность на собственные нужды тепловоза 5, а также на тяговый преобразователь 6, и затем на тяговые двигатели тепловоза 7. В тяговом преобразователе 6 осуществляется измерение текущей электрической мощности, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза 7. Значения текущей электрической мощности, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза 7, передаются в тепловозную систему управления 8. Управление мощностью тягового генератора 4 осуществляется блоком управления возбуждения тягового генератора 9.

Способ осуществляется следующим образом.

Тепловозная система управления 8 задает регулятору частоты вращения 2 требуемую частоту вращения вала двигателя внутреннего сгорания 1, приводящего во вращение тяговый генератор 4, и измеряет в тяговом преобразователе 6 текущее значение мощности тягового генератора 4, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза 7, сравнивает текущее значение мощности тягового генератора 4, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза 7, с заданным, изменяя мощность тягового генератора 4, идущую на привод тяговых двигателей тепловоза 7, обеспечивает заданное значение мощности, идущей на привод тяговых двигателей тепловоза 7 на данной частоте вращения, сравнивает положение дозирующего органа топливоподачи 3 регулятора частоты вращения 2 двигателя внутреннего сгорания 1, соответствующее текущему значению частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания 1, с максимально-допустимым на данной частоте вращения, в случае достижения максимально-допустимого положения дозирующего органа топливоподачи 3 регулятора частоты вращения 2 двигателя внутреннего сгорания 1 на данной частоте вращения ограничивает мощность тягового генератора 4.

Необходимость ограничения мощности тягового генератора 4 при достижении максимально-допустимого положения дозирующего органа топливоподачи 3 вызвана тем, что в случае отключения одного или нескольких цилиндров двигателя внутреннего сгорания, нагрузка перераспределяется на остальные работающие цилиндры двигателя внутреннего сгорания 1, при этом возможен их механический перегруз. С целью ограничения перегруза работающих цилиндров ограничивают мощность тягового генератора 4.

Предлагаемый способ реализован на тепловозах серии 2ТЭ116УМ, предназначенных для эксплуатации в горных условиях Монголии, где отмечено резкое увеличение скорости и объема грузопотока.