УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ БОКСОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Полезная модель относится к транспортной технике, в частности к автоматизации тягового привода электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями.
Известно устройство для измерения скорости и обнаружения боксования и юза транспортного средства (Зорин В.И., Шухина Е.Е., Кисельгоф Г.К., Киселева С.В., Талалаев Д.В. Устройство для измерения скорости и обнаружения боксования и юза транспортного средства. Патент РФ (RU) 2360805 С2, B60L 3/10 2009 г.), выполненного в виде датчиков пути и скорости, навигационной антенны и навигационного приемника на основании сигналов которых определяется боксование (юз) колесной пары. Недостатком такого устройства является рассогласованность сигналов по времени с датчиков пути и скорости, и сигналов вычисленных на основании выходных сигналов навигационного приемника, что увеличивает время обнаружения боксования (юза) и снижает точность обнаружения боксования (юза).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является, устройство управления подвижным составом с асинхронными тяговыми двигателями, обеспечивающее предупреждение боксования и юза (Федяева Г.А., Федяев В.Н., Власов А.И. Устройство управления подвижным составом с асинхронными тяговыми двигателями, обеспечивающее предупреждение боксования и юза. Патент РФ (RU) 39306 U1, B60L 3/10 2004 г.), выполненного в виде датчиков скорости вращения двигателей и датчика скорости локомотива, на основании сигналов которых вычисляется корректирующее задающее воздействие по напряжению. Недостатком такого устройства является длительное время обнаружения избыточного скольжения по сигналам с датчика скорости вращения двигателя и датчика скорости локомотива, связанное с большой инерционностью электроподвижного состава и запаздыванию сигнала датчика скорости локомотива.
Задачей полезной модели является повышение тяговых свойств электроподвижного состава.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство, содержащее частотно-регулируемые приводы и датчики мощности, причем каждый частотно-регулируемый привод включает последовательно соединенные регулятор скорости, систему векторного управления и асинхронный тяговый двигатель, введены сравнивающие элементы, блок определителя, блок задания разницы мощности, блок обнаружения боксования и блок формирования корректирующей скорости, причем выходы датчиков мощности соединены с входами сравнивающих элементов, блока определителя и блока задания разницы мощности, а выходы блока определителя и блока задания разницы мощности соединены с входами блока обнаружения боксования, выход которого и выходы сравнивающих элементов соединены с входами блока формирования корректирующей скорости, выходы которого соединены с входами регуляторов скорости.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства защиты от боксования электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями.
Устройство защиты от боксования электроподвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями содержит частотно-регулируемые приводы 1 и 2 с векторным управлением, включающие асинхронные тяговые двигатели 3 и 4 и системы векторного управления 5 и 6 с регуляторами скорости 7 и 8. Датчики мощности 9 и 10, которые измеряют текущие активные электрические мощности статорных обмоток асинхронных тяговых двигателей 3 и 4. Выходы датчиков мощности 9 и 10 соединены с входами сравнивающих элементов 11 и 12, которые определяют асинхронные тяговые двигатели 3 и 4 с наименьшей и наибольшей мощностью. Выходы датчиков мощности 9 и 10 соединены с входами блока определителя 13, который определят значение абсолютной разницы мощностей асинхронных тяговых двигателей 3 и 4. Выходы датчиков мощности 9 и 10 соединены с входами блока задания разницы мощности 14, который определяет значение пороговой мощности АР. Выход блока задания разницы мощности 14 и выход блока определителя 13 соединены с входами блока обнаружения боксования 15, который формирует управляющие сигналы о наличии или не наличии избыточного скольжения. Выходы сравнивающих элементов 11 и 12 и блока обнаружения боксования 15 соединены с входами блока формирования корректирующей скорости 16, который формирует корректирующие задание по скорости.
Блок задания разницы мощности 14 вычисляет значение выходного сигнала по следующему выражению:
где ΔР - пороговая мощность, выходное значение блока задания разницы мощности 14;
1
Р - текущая активная электрическая мощность, выходное значение датчика мощности 9;
2
Р - текущая активная электрическая мощность, выходное значение датчика мощности 10.
Устройство работает следующим образом.
В случае движения электроподвижного состава без избыточного скольжения одной или нескольких колесных пар, датчики мощности 9 и 10 производят измерения текущих активных электрических мощностей статорных обмоток асинхронных тяговых двигателей 3 и 4, и передают измеренные значения на входы сравнивающих элементов 11 и 12, блока определителя 13 и блока задания разницы мощности 14. Сравнивающие элементы 11 и 12 сравнивают измеренные значения с выходов датчиков мощности 9 и 10. При меньшем выходном значении датчика мощности 9, чем выходное значение датчика мощности 10, сравнивающий элемент 11 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 3 как двигателя с наименьшей мощностью, а сравнивающий элемент 12 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 4 как двигателя с наибольшей мощностью. При меньшем выходном значении датчика мощности 10, чем выходное значение датчика мощности 9, сравнивающий элемент 12 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 4 как двигателя с наименьшей мощностью, а сравнивающий элемент 11 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 3 как двигателя с наибольшей мощностью. При этом блок определителя 13 вычисляет абсолютную разницу между выходным значением датчика мощности 9 и выходным значением датчика мощности 10, и выдает вычисленное выходное значение величины на вход блока обнаружения боксования 15, который сравнивает полученное значение с выходным значением пороговой мощности ΔР блока задания разницы мощности 14. При отсутствии избыточного скольжения выходное значение величины блока определителя 13 не превышает выходного значения пороговой мощности ΔР блока задания разницы мощности 14, и блок обнаружения боксования 15 выдает сигнал об отсутствии избыточного скольжения. Блок формирования корректирующей скорости 16 принимает сигналы от сравнивающих элементов 11 и 12 и блока обнаружения боксования 15, и не выдает корректирующие воздействия на входы регуляторов скорости 7 и 8.
В случае движения электроподвижного состава с избыточным скольжением одной или нескольких колесных пар, датчики мощности 9 и 10 производят измерения текущих активных электрических мощностей статорных обмоток асинхронных тяговых двигателей 3 и 4, и передают измеренные значения на входы сравнивающих элементов 11 и 12, блока определителя 13 и блока задания разницы мощности 14. Сравнивающие элементы 11 и 12 сравнивают измеренные значения с выходов датчиков мощности 9 и 10. При меньшем выходном значении датчика мощности 9, чем выходное значение датчика мощности 10 сравнивающий элемент 11 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 3 как двигателя с наименьшей мощностью, а сравнивающий элемент 12 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 4 как двигателя с наибольшей мощностью. При меньшем выходном значении датчика мощности 10, чем выходное значение датчика мощности 9 сравнивающий элемент 12 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 4 как двигателя с наименьшей мощностью, а сравнивающий элемент 11 формирует сигнал об определении асинхронного тягового двигателя 3 как двигателя с наибольшей мощностью. При этом блок определителя 13 вычисляет абсолютную разницу между выходным значением датчика мощности 9 и выходным значением датчика мощности 10, и выдает вычисленное выходное значение величины на вход блока обнаружения боксования 15, который сравнивает полученное значение с выходным значением пороговой мощности АР блока задания разницы мощности 14. При наличии избыточного скольжения, выходное значение величины блока определителя 13 превышает выходное значение пороговой мощности АР блока задания разницы мощности 14, и блок обнаружения боксования 15 выдает сигнал о наличии избыточного скольжения. Блок формирования корректирующей скорости 16 принимает сигналы от сравнивающих элементов 11 и 12 и блока обнаружения боксования 15, и выдает сигнал о снижении скорости. При меньшем выходном значении датчика мощности 9, чем выходное значение датчика мощности 10 выходной сигнал о снижении скорости блока формирования корректирующей скорости 16 поступает на вход регулятора скорости 7, до того момента как выходное значение блока определителя 13 станет меньше выходного значения блока задания разницы мощности 14. При меньшем выходном значении датчика мощности 10, чем выходное значение датчика мощности 9 выходной сигнал о снижении скорости блока формирования корректирующей скорости 16 поступает на вход регулятора скорости 8, до того момента как выходное значение блока определителя 13 станет меньше выходного значения блока задания разницы мощности 14. Совокупность этих действий предотвращает развитие избыточного скольжения колесной пары и обеспечивает реализацию предельной силы тяги по условиям сцепления.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет предотвратить развитие процессов избыточного скольжения выше допустимой величины, реализовать режимы работы привода, предельные по условиям сцепления и повысить быстродействие обнаружения избыточного скольжения, что в совокупности повышает тяговые свойства электроподвижного состава.