СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВА
METHOD OF LOCOMOTIVE TRACTION MOTOR PROTECTION

Предлагаемое изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств с электротягой, в частности к электрическим тяговым системам с питанием от собственных источников энергоснабжения, и касается защиты тяговых электродвигателей постоянного тока локомотивов.
Известен способ защиты тяговых электродвигателей от превышения скорости локомотива, заключающийся в том, что измеряют напряжение тягового генератора постоянного тока, контролируют срабатывание двух ступеней ослабления возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока, задают уставку максимально допустимого напряжения тягового генератора при включенных двух ступенях ослабления возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока и при превышении напряжением тягового генератора постоянного тока величины заданной уставки разбирают тяговую схему. Такой способ применен на тепловозах типа ТЭ10М (Тепловозы 2ТЭ10М и 3ТЭ10М: Устройство и работа / С.П.Филонов, А.Е.Зиборов, В.В.Ренкунас и др. - М.: Транспорт, 1986, с.182-183, рис.137).
Недостатком известного способа является то, что контроль максимально допустимой скорости локомотива осуществляется только в режиме ослабления возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока. В случае превышения допустимых значений частотой вращения тяговых электродвигателей постоянного тока в режиме полного поля, что может произойти при распрессовке ведущей шестерни хотя бы одного тягового редуктора, защита не осуществляется, что может привести к тяжелым последствиям, вплоть до механического разрушения конструкции тяговых электродвигателей постоянного тока.
Известен способ защиты тяговых электродвигателей постоянного тока от превышения скорости, принятый за прототип, заключающийся в том, что определяют частоту вращения каждого тягового электродвигателя постоянного тока локомотива, сравнивают их с величиной уставки максимально допустимой частоты вращения и при превышении сигналом частоты вращения величины уставки разбирают тяговую схему. Такой способ применен на тепловозах типа 2ТЭ1116 (Тепловоз 2ТЭ116. С.П.Филонов, А.И.Гибалов и др. - М.: Транспорт, 1996, с.311-312, рис.148).
Недостатком известного способа также является то, что в случае превышения допустимых значений частотой вращения тяговых электродвигателей при распрессовке ведущей шестерни хотя бы одного тягового редуктора защита не осуществляется, поскольку в этом случае связь датчиков частоты вращения, устанавливаемых на буксовых узлах тележек локомотива, с валом тяговых электродвигателей постоянного тока разрывается, частота вращения вала тягового электродвигателя постоянного тока начинает резко увеличиваться до недопустимых значений, что может привести к тяжелым последствиям, вплоть до механического разрушения конструкции тяговых электродвигателей постоянного тока. Кроме того, выход из строя датчиков частоты вращения также приводит к потере контроля и снижает надежность работы системы защиты тяговых электродвигателей постоянного тока.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы защиты тяговых электродвигателей постоянного тока.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы защиты тяговых электродвигателей постоянного тока.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты тяговых электродвигателей постоянного тока локомотива, заключающемся в том, что измеряют напряжение тягового генератора локомотива, определяют частоту вращения тяговых электродвигателей постоянного тока, измеряют токи якорей и обмоток возбуждения всех тяговых электродвигателей постоянного тока локомотива, выделяют из измеренных значений токов якорей и обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока минимальные значения, определяют по величинам минимального тока якорей и минимального тока обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока величину минимального магнитного потока, по величинам измеренного напряжения тягового генератора, определенного значения минимального магнитного потока и измеренного значения минимального тока якоря тягового электродвигателя постоянного тока вычисляют максимальную частоту вращения вала тягового электродвигателя постоянного тока с минимальным током якоря, сравнивают с величиной максимально допустимой частоты вращения тяговых электродвигателей постоянного тока и в случае ее превышения отключают тяговые электродвигатели постоянного тока от тягового генератора.
На чертеже изображена структурная схема, иллюстрирующая работу предлагаемого способа защиты тяговых электродвигателей постоянного тока.
Тяговый генератор 1 локомотива (при синхронном генераторе с выпрямителем - на чертеже не показан) подключен через поездные контакторы 2 к тяговым электродвигателям 3 постоянного тока, для измерения напряжения тягового генератора 1 к нему подключен датчик 4 напряжения, для измерения токов якорей и токов возбуждения в цепи тяговых электродвигателей 3 постоянного тока включены датчики 5 тока, выходы датчиков 5 тока подключены к блоку 6 выделения минимального сигнала, выход блока 6 выделения минимального сигнала подключен ко входу функционального преобразователя 7, выход функционального преобразователя 7, выход датчика 4 напряжения тягового генератора 1 и выход блока 6 выделения минимального сигнала подключены к блоку 8 вычисления частоты вращения, выход блока 8 вычисления частоты вращения подключен к входу порогового элемента 9, выход порогового элемента 9 подключен к входам управления поездными контакторами 2. Число тяговых электродвигателей 3 постоянного тока, поездных контакторов 2 и датчиков 5 тока в общем случае равно числу обмоторенных осей локомотива, на чертеже представлено два тяговых электродвигателя 3 постоянного тока, два поездных контактора 2 и два датчика 5 тока.
Способ реализуется следующим образом.
г
г
я
в
вмин
ямин,
ямин
вмин
в
я
в
я
мин
Напряжение тягового генератора 1 U через включенные поездные контакторы 2 подают на тяговые электродвигатели 3 постоянного тока, измеряют напряжение U тягового генератора 1 локомотива, измеряют с помощью датчиков 5 тока токи якорей J и токи возбуждения J всех тяговых электродвигателей 3 постоянного тока локомотива, выделяют в блоке 6 выделения минимального сигнала из измеренных значений токов якорей и токов возбуждения тяговых электродвигателей 3 постоянного тока минимальные значения J и J по величинам измеренных значений минимального тока якоря J и минимального тока возбуждения J тяговых электродвигателей 3 постоянного тока по кривой намагничивания СФ=f(J,J)>известной для каждого типа тяговых электродвигателей и представляющей из себя нелинейную функцию от тока возбуждения J и тока якоря J тягового электродвигателя 3 постоянного тока, определяют величину минимального магнитного потока СФ.
г
мин
ямин
двмакс
По величинам измеренного напряжения тягового генератора 1 U, определенного значения минимального магнитного потока СФ и измеренного значения минимального тока якоря J тягового электродвигателя 3 определяют вычислением в блоке 8 вычисления максимальной частоты вращения максимальную частоту вращения n тягового электродвигателя 3 постоянного тока в соответствии с выражением:
<mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>д</mi><mi>в</mi><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>к</mi><mi>с</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>U</mi><mi>г</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>J</mi><mrow><mi>я</mi><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>*</mo><mstyle displaystyle="true"><mo>∑</mo><mrow><mi>R</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mstyle></mrow><mrow><mi>С</mi><msub><mi>Ф</mi><mrow><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
, где
ямин
J - измеренное датчиком 5 тока значение минимального тока якоря тягового электродвигателя 3 постоянного тока;
г
U - напряжение тягового генератора 1, измеренное датчиком 4 напряжения;
мин
ямин
вмин
в
я
СФ- минимальный магнитный поток тягового электродвигателя 3 постоянного тока, определенный для измеренных значений минимального тока якоря J и минимального тока возбуждения J тяговых электродвигателей 3 постоянного тока по кривой намагничивания СФ=f(J,J);
ΣR - суммарное сопротивление цепи тягового электродвигателя 3 постоянного тока;
двмакс
n- вычисленное значение максимальной частоты вращения тягового электродвигателя 3 постоянного тока.
двмакс
В пороговом элементе 9 полученную величину максимальной частоты вращения n тягового электродвигателя 3 постоянного тока сравнивают с величиной максимально допустимой частоты вращения тяговых электродвигателей 3 постоянного тока для данного типа тяговых электродвигателей постоянного тока и в случае ее превышения отключают тяговые электродвигатели 3 постоянного тока от тягового генератора 1, для чего с выхода порогового элемента 9 подают команду на отключение поездных контакторов 2.
Предлагаемый способ испытан на магистральных пассажирских и грузовых тепловозах с передачей переменно-постоянного тока и постоянного тока и показал положительные результаты.