СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТРОГАНИЯ В РЕЛЬСОВОМ ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ

Полезная модель относится к способу управления процессом трогания с места транспортного средства с электрическим приводом, при котором определяется удерживающий момент, необходимый для предотвращения скатывания назад транспортного средства.
Электромоторы, в частности, трехфазные электродвигатели транспортных средств с электрическим приводом часто получают электрическое питание через преобразователь тока. Преобразователь тока производит из входного напряжения выходное напряжение, выдаваемое в электромотор транспортного средства в виде импульсов с задаваемой продолжительностью импульса и/или с задаваемой частотой импульса. Предпочтительно это выходное напряжение является трехфазной системой с изменяющейся частотой и амплитудой напряжения.
Частота вращения двигателя трехфазного электродвигателя - при заданной нагрузочной характеристике зависит от частоты и напряжения энергопитания. Частота вращения двигателя возрастает, в частности, с растущей частотой выходного напряжения. Поэтому частотой вращения двигателя можно управлять посредством регулирования частоты и напряжения произведенного преобразователем тока выходного напряжения.
Задача предложенной полезной модели - предложить способ, при помощи которого обеспечивается щадящий двигатель процесс трогания с места транспортного средства с электрическим приводом.
Эта задача решается способом прежде указанного вида, при котором, согласно полезной модели, пока определенная частота вращения двигателя меньше заданной первой пограничной частоты вращения, момент тягового усилия ограничивается блоком управления транспортного средства предельным моментом, зависимым от удерживающего момента, и момент тягового усилия увеличивается блоком управления выше предельного момента только тогда, когда частота вращения двигателя больше первой пограничной частоты вращения.
Полезная модель учитывает тот факт, что в процессе трогания с места транспортного средства может возникать сильная тепловая нагрузка преобразователя тока, в частности, полупроводникового элемента преобразователя тока, сокращающая срок службы преобразователя тока.
Кроме того, при низких частотах произведенного преобразователем тока выходного напряжения, а вследствие этого - также при низких частотах вращения двигателя, что происходит в процессе трогания с места транспортного средства, проводящая фаза полупроводникового элемента преобразователя тока относительно продолжительная. Следовательно, полупроводниковый элемент относительно долго может разогреваться в проводящей фазе и достигать высокой температуры при низкой частоте вращения двигателя. Максимально достигаемая во время проводящей фазы полупроводникового элемента температура полупроводникового элемента может зависеть от установленного при соответствующей частоте вращения двигателя момента тягового усилия. Указанная температура может повышаться при возрастающем моменте тягового усилия.
При более высокой частоте произведенного преобразователем тока выходного напряжения, а вследствие этого также и при более высокой частоте вращения двигателя проводящая фаза полупроводникового элемента короче, из-за чего полупроводниковый элемент разогревается в проводящей фазе менее продолжительно. Вследствие этого возможно, что максимально достигаемая во время проводящей фазы полупроводникового элемента температура полупроводникового элемента получает при более высокой частоте вращения двигателя более низкую величину, чем при низкой частоте вращения двигателя, даже в случае установленного более высокого момента тягового усилия.
В качестве момента тягового усилия понимают, ту часть произведенного одним или несколькими электромоторами транспортного средства движущего момента привода, которая суммарно действует на колеса транспортного средства и может способствовать передаче тягового усилия на основание участка пути.
Транспортное средство может содержать, в частности, единственный вагон. Однако оно может иметь и несколько соединенных вагонов. По меньшей мере, один вагон транспортного средства имеет электрический привод, причем электрический привод содержит, по меньшей мере, один электромотор, питающийся через преобразователь тока.
Под транспортным средством может речь может идти, например, о рельсовом транспортном средстве или об автомобиле. Если, говоря о транспортном средстве, речь идет об автомобиле, то транспортное средство может содержать, например, грузовой или легковой автомобиль с электрическим приводом, а также один или несколько прицепленных к грузовому или легковому автомобилю вагонов без собственного привода. Если, говоря о транспортном средстве, речь идет о рельсовом транспортном средстве, то транспортное средство может содержать один или несколько вагонов с приводом и один или несколько вагонов без собственного привода.
Транспортное средство оснащено электрическим приводом, имеющим один или несколько электромоторов. Они питаются через один или несколько преобразователей тока, причем каждый электромотор преобразователя тока может питаться от одного преобразователя тока или несколько электромоторов могут питаются от одного преобразователя тока.
Удерживающий момент может быть минимально прилагаемым электромотором моментом тягового усилия для предотвращения скатывания назад транспортного средства, например, на подъеме участка пути. В целом, под скатыванием можно рассматривать движение против заданного водителем или автоматикой управления направлением движения.
В качестве начала процесса трогания с места может определяться тот момент времени, в котором после остановки транспортного средства увеличивается момент тягового усилия или уменьшается тормозной момент в зависимости от того, что наступит раньше.
Тормозной момент может быть произведенным одним или несколькими тормозными устройствами моментом, суммарно действующим на колеса или колесные оси транспортного средства. Тормозной момент может иметь, например, цель удерживать транспортное средство, в частности, на подъеме участка пути или фиксировать его на участке уклона в неподвижном состоянии. Тормозное устройство может содержать один или несколько тормозов, в частности, один тормоз на одно колесо или на колесную ось транспортного средства. В частности, если, говоря о транспортном средстве, речь идет о рельсовом транспортном средстве, транспортное средство может иметь другие тормоза, непосредственно создающие усилия торможения между транспортным средством и основанием участка. При использовании таких других тормозов, тормозной момент может быть суммой из произведенного другими тормозами момента и произведенного тормозными устройствами момента, действующего на колеса или колесные оси транспортного средства.
До начала процесса трогания с места момент тягового усилия целесообразно равен нулю для предотвращения ненужного разогрева электромотора и/или преобразователя тока. Кроме того, целесообразно, если тормозной момент до начала процесса трогания с места, имеет, по меньшей мере, такую же величину, как и удерживающий момент для предотвращения скатывания назад транспортного средства.
Под блоком управления понимают устройство, подготовленное для управления моментом тягового усилия. Блок управления может содержать, в частности, автоматическое регулирование тягового усилия. Кроме того, блок управления может быть подготовлен для управления одним или несколькими тормозными устройствами, в частности, для включения и/или выключения одного или нескольких тормозов.
Предельным моментом может быть величина момента тягового усилия, на которую блок управления ограничивают момент тягового усилия, причем величина может зависеть, кроме того, от определенного удерживающего момента. Целесообразно, если предельный момент превышает удерживающий момент для возможности разгона транспортного средства из неподвижного состояния в направлении движения, в частности, без его скатывания при этом назад.
Предпочтительно, если частоту вращения двигателя определяют многократно, в частности, с фиксированными интервалами времени. Для определения частоты вращения двигателя можно, например, использовать датчик числа оборотов двигателя. Скорость транспортного средства может быть пропорциональна частоте вращения двигателя, в этом отношении дополнительно или альтернативно можно измерять скорость, причем в дальнейшем для упрощения под измерением скорости понимают определение частоты вращения двигателя.
Пограничной частотой вращения может быть обусловленная конструкцией величина частоты вращения. В частности, пограничная частота вращения может зависеть от конструкции преобразователя тока. Кроме того, пограничная частота вращения может зависеть от предельного момента. В частности, пограничная частота вращения может быть тем больше, чем больше предельный момент.
Чем выше температура полупроводникового элемента, достигаемая в процессе трогания с места во время проводящей фазы полупроводникового элемента преобразователя тока, тем меньше может быть срок службы полупроводникового элемента. Поэтому предпочтительно, если момент тягового усилия регулируется блоком управления так, что максимально достигаемая температура полупроводникового элемента во время проводящей фазы полупроводникового элемента преобразователя тока остается ниже заданной величины температуры.
Этот признак способа можно реализовать, например, посредством того, что вычисленную в зависимости от нескольких параметров температуру полупроводникового элемента закладывают в память в блок управления, в частности, в виде многомерной таблицы. Для каждого из параметров, от которого зависит вычисленная температура, в таблице соответственно может иметься набор возможных величин параметра.
Вычисленная температура может зависеть: от удерживающего момента, момента тягового усилия, тормозного момента, частоты вращения двигателя и/или от обусловленных конструкцией параметров преобразователя тока.
В заданных временных интервалах вычисленная температура полупроводникового элемента может отбираться с помощью известных и/или определенных из таблицы величин параметра. Вычисленную температуру сравнивают с заданной величиной температуры. Затем блок управления увеличивает или уменьшает предельный момент.
Температура полупроводникового элемента может относиться, например, к температуре на контактной поверхности с проволочным выводом, присоединенным посредством микросварки. Проволочный вывод, присоединенный посредством микросварки, может быть подготовлен для электропроводящего соединения полупроводникового элемента с одними или несколькими элементами, в частности, с выводом корпуса интегральной схемы на монокристалле, который может окружать полупроводниковый элемент. Предпочтительно, проволочный вывод, присоединенный посредством микросварки припаян или приварен к полупроводниковому элементу.
Полупроводниковый элемент и проволочный вывод, присоединенный посредством микросварки, могут иметь разные материалы. Например, проволочный вывод, присоединенный посредством микросварки, может состоять, по существу, из алюминия. Предпочтительно, если полупроводниковый элемент состоит, по существу, из кремния.
Разные, в частности, зависимые от материала коэффициенты теплового расширения проволочного вывода, присоединенного посредством микросварки и полупроводникового элемента могут приводить после определенного количества циклов включения полупроводникового элемента к трещине в контактной поверхности проволочного вывода, присоединенного посредством микросварки, и, как следствие, к отказу преобразователя тока. Количество циклов включения, после которых может возникать отказ преобразователя тока, может зависеть: от материала проволочного вывода, присоединенного посредством микросварки, материала полупроводникового элемента, геометрии проволочного вывода, присоединенного посредством микросварки, геометрии полупроводникового элемента и/или от параметров эксплуатации преобразователя тока.
Полупроводниковый элемент может являться, в частности, биполярным транзистором с изолированным электродом затвора.
В предпочтительном варианте выполнения полезной модели предельный момент находится ниже максимума из 1,3-кратного удерживающего момента и 0,3-кратной максимально задаваемой блоком управления величины тягового усилия. При этих величинах можно достигать щадящего преобразователь тока трогания с места даже при крутом подъеме участка пути или при трогании с места в гору.
Кроме того, предельный момент находится, предпочтительно, выше максимума из 1,2-кратного удерживающего момента и 0,2-кратной максимально задаваемой блоком управления величины тягового усилия. Благодаря этому достигают того, что предельный момент не находится слишком низко и, несмотря на щадящий режим для преобразователя тока, обеспечивается плавное трогание с места.
Вследствие того, что предельный момент задают посредством функции максимума, можно достигать того, что предельный момент устанавливается блоком управления при маленьких величинах удерживающего момента на фиксированную заданную величину. Кроме того, можно достигать того, что предельный момент устанавливается блоком управления при высоких величинах удерживающего момента на зависимую от удерживающего момента, в частности, находящуюся выше удерживающего момента величину. Благодаря этому достигают предпочтительного компромисса между щадящим преобразователь тока режимом и плавным троганием с места.
В варианте выполнения полезной модели в память блока управления можно заложить диапазон моментов с максимальной величиной и минимальной величиной момента тягового усилия. Предпочтительно, если момент тягового усилия можно задавать только в пределах этого диапазона моментов, пока определенная частота вращения двигателя меньше первой пограничной частоты вращения. Это может предотвращать установку момента тягового усилия при внешнем вмешательстве на опасную для преобразователя тока величину. При этом момент тягового усилия может задаваться, например, водителем или внешним блоком управления.
Максимальная величина диапазона моментов может быть, в частности, максимумом из 1,3-кратного удерживающего момента и 0,3-кратной максимально задаваемой блоком управления величины тягового усилия. Минимальная величина диапазона моментов может быть, в частности, максимумом из 1,2-кратного удерживающего момента и 0,2-кратной максимально задаваемой блоком управления величины тягового усилия.
Если такой диапазон моментов заложен в память блока управления, то при отсутствии внешнего вмешательства, например, со стороны водителя или внешнего блока управления, момент тягового усилия постоянно фиксируется блоком управления на заданной величине до тех пор, пока определяемая частота вращения двигателя меньше, чем первая пограничная частота вращения. Заданная величина может быть, в частности, средним значением из максимальной величины и минимальной величины.
Предпочтительно, если момент тягового усилия фиксируется блоком управления выше минимального момента, предпочтительно, между минимальным моментом и предельным моментом, как только момент тягового усилия будет иметь, по меньшей мере, такую же величину, как минимальный момент. Таким образом можно достигать сокращения длительности пребывания транспортного средства в состоянии низкой частоты вращения двигателя. Целесообразно, если минимальный момент меньше предельного момента.
Минимальный момент может зависеть от удерживающего момента. Предпочтительно, если минимальный момент больше, чем удерживающий момент. Вследствие этого, несмотря на возможные неточности при определении удерживающего момента, или, несмотря на воздействие других влияний, например, встречного ветра или трения, можно предотвращать скатывание назад транспортного средства даже без воздействия фиксации тормозом.
Минимальный момент может быть больше удерживающего момента на заданную процентную величину удерживающего момента, например, на 10% больше, чем удерживающий момент. Если определенный удерживающий момент находится к тому же ниже заданного порогового значения, в частности, если удерживающий момент равен нулю, минимальный момент может быть жестко заданной величиной, например, 15% от максимально задаваемой блоком управления величины тягового усилия.
Другой вариант полезной модели предусматривает, что предельный момент и/или минимальный момент можно регулировать водителем, в частности, постепенно. Целесообразно, если водитель имеет возможность полностью отменять ограничение момента тягового усилия, в частности, при возникновении эксплуатационной аварийной ситуации.
В предпочтительном усовершенствованном варианте полезной модели момент тягового усилия увеличивается блоком управления до достижения заданной второй пограничной частоты вращения, как только частота вращения двигателя становится больше первой пограничной частоты вращения. Этим достигают более высокой скорости и/или ускорения транспортного средства. Одновременно, несмотря на увеличение тягового усилия, максимально достигаемая температура полупроводникового элемента во время проводящей фазы полупроводникового элемента может быть ниже, вследствие более короткой продолжительности проводящей фазы, чем в период, в который частота вращения двигателя меньше первой пограничной частоты вращения.
Момент тягового усилия увеличивают предпочтительно линейно, в частности, пропорционально, к частоте вращения двигателя, как только частота вращения двигателя становится больше первой пограничной частоты вращения и пока частота вращения двигателя меньше, чем вторая пограничная частота вращения.
Предпочтительно, если момент тягового усилия принимает при достижении второй пограничной частоты вращения максимально регулируемую блоком управления величину тягового усилия. Предпочтительно, если момент тягового усилия постоянно фиксируется блоком управления на указанной величине тягового усилия после приема максимально задаваемой блоком управления величины тягового усилия до достижения максимальной мощности двигателя.
Предпочтительно, если первая пограничная частота вращения устанавливается блоком управления в зависимости от удерживающего момента. Это обеспечивает возможность согласования в зависимости от ситуации диапазона частоты вращения, в пределах которого момент тягового усилия ограничивается с целью щадящего режима для преобразователя тока. В частности, блок управления может устанавливать первую пограничную частоту вращения на настолько большую величину, насколько больше удерживающий момент.
Отношение второй пограничной частоты вращения к первой пограничной частоте вращения предпочтительно равно отношению максимально задаваемой блоком управления величины тягового усилия к пограничному моменту.
В предпочтительном варианте полезной модели определяют параметр подъема, зависимый от угла наклона участка пути. Целесообразнее, если угол наклона участка пути относится к участку пути, на котором находится транспортное средство. Угол наклона участка пути может быть, в частности, усредненной по всей длине транспортного средства величиной.
Параметром подъема может быть, например, сам угол наклона участка пути. Альтернативно параметром подъема может быть зависимая от угла наклона участка пути компонента земного ускорения, параллельно направленная к участку пути. Из параметра подъема можно простым способом определить компоненту земного ускорения, действующую на транспортное средство как выходное ускорение на спуске.
Положительная величина параметра подъема может представлять собой положительный угол наклона участка пути, причем положительный угол наклона участка пути может возникать при подъеме участка пути. Отрицательный параметр подъема может представлять собой отрицательный угол наклона участка пути, причем отрицательный угол наклона участка пути может возникать на участке наклона. Подъем участка пути и участок наклона нужно понимать в отношении направления движения транспортного средства.
Параметр подъема может определяться, например, с помощью датчика ускорения. В частности, датчик ускорения может быть элементом инерциального измерительного устройства, имеющий, наряду с датчиком ускорения, по меньшей мере, один другой датчик ускорения и/или, по меньшей мере, датчик угловой скорости рыскания. Для достижения, например, более высокой точности при определении параметра подъема, параметр подъема можно определять с помощью нескольких датчиков ускорения. Дополнительно при определении параметра подъема можно использовать, по меньшей мере, один датчик угловой скорости рыскания.
Кроме того, предпочтительно, если определяют массу транспортного средства. Если транспортное средство имеет пневматическую подвеску, то масса, например, из измерения давления воздуха может определяться. При наличии у транспортного средства системы подвески с винтовыми пружинами, то массу можно определять, например, из измерений осевой длины винтовых пружин.
Целесообразно, если удерживающий момент вычисляют из массы транспортного средства и из параметра подъема. Предпочтительно, если блок управления подготовлен для вычисления удерживающего момента из массы и параметра подъема.
Предпочтительно, если для каждого вагона транспортного средства определяют соответственно один параметр подъема вагона. Благодаря этому можно учитывать, что вагоны стоят на участках пути с разными углами наклона участка пути. Для возможности определения соответствующего параметра подъема вагона, каждый из вагонов может быть оснащен, по меньшей мере, одним собственным датчиком ускорения.
Предпочтительно для каждого вагона транспортного средства соответственно определяют массу вагона. С учетом масс вагонов можно вычислить общую массу транспортного средства. Целесообразно, если блок управления подготовлен для вычисления общей массы транспортного средства.
Предпочтительно, если удерживающий момент вагона вычисляют из соответствующей массы вагона, а также из соответствующего параметра подъема вагона для каждого вагона транспортного средства. Целесообразно, если удерживающий момент транспортного средства вычисляют складыванием всех определенных удерживающих моментов вагонов.
В предпочтительном варианте выполнения в блоке управления предусмотрено устройство вычисления значений по умолчанию, повторно обращающееся при выпадении одной или нескольких отдельных величин к значениям по умолчанию и/или к запасным алгоритмам. Благодаря этому можно экстраполировать, или интерполировать параметр подъема вагона из одного или нескольких других параметров подъема вагона, например, при недоступности параметра подъема вагона, в частности, из-за дефекта датчика ускорения. Если, перед вагоном, так и за вагоном, параметр подъема вагона которого не имеется в распоряжении, расположен соответственно вагон, то недостающий параметр подъема вагона можно составить равным среднему значению из параметров подъема вагона этих обоих вагонов. Если вагон, параметр подъема вагона которого не имеется в распоряжении, расположен рядом только с одним вагоном, то недостающий параметр подъема вагона можно составить равным параметру подъема вагона расположенного рядом вагона.
Кроме того, предпочтительно, если устройство вычисления значений по умолчанию повторно обращается при выпадении одних или нескольких отдельных величин при определении масс вагонов к значениям по умолчанию и/или к запасным алгоритмам. В частности, при отсутствии в распоряжении массы вагона одного вагона можно установить максимальную массу, в частности, максимально допустимую максимальную массу вагона.
Соответствующий удерживающий момент вагона может быть больше, чем нуль, если компонента усилия веса соответствующего вагона действует навстречу направлению движения транспортного средства, в частности, если, например, вагон находится по отношению к направлению движения на подъеме участка пути. Помимо того, соответствующий удерживающий момент вагона может быть меньше, чем нуль, если компонент усилия веса соответствующего вагона действует в направлении движения транспортного средства, в частности, если вагон находится, например, на участке уклона по отношению к направлению движения.
Целесообразным является то, что складывание всех определенных удерживающих моментов вагонов для расчета удерживающего момента транспортного средства происходит с учетом математического знака соответствующего удерживающего момента вагона. Если определенный удерживающий момент меньше, чем нуль, целесообразно, если блок управления устанавливает нуль.
Предпочтительно, если параметр подъема или параметры подъема вагонов определяют многократно, в частности, с фиксированными временными интервалами. Целесообразно, если удерживающий момент транспортного средства вычисляют из определенного в последний раз параметра подъема или из определенных в последний раз параметров подъема вагона. Благодаря этому могут учитываться изменения параметра подъема или параметров подъема вагона, возникающие во время процесса трогания с места и всегда можно вычислить актуальный удерживающий момент.
Целесообразно, если для трогания с места блок управления выключает тормоз. Тормозной момент снижается затем от начального тормозного момента до нуля. Другой предпочтительный вариант выполнения полезной модели предусматривает, что увеличение момента тягового усилия происходит в зависимости от снижающегося тормозного момента. В частности, блок управления управляет увеличением момента тягового усилия в зависимости от тормозного момента, изменение которого во времени может быть заложено в память в блоке управления, например, закладывая в память изменение во времени от команды на выключение в зависимости от начального тормозного момента. Такая синхронизация может фиксировать небольшой разогрев преобразователя тока.
Целесообразно, если момент тягового усилия растет, по меньшей мере, на одном временном участке в таком же размере, как и снижается тормозной момент. При этом временной участок содержит, по меньшей мере, половину времени, необходимого для полного выключения тормоза.
Предпочтительно, если тормоз выключается блоком управления, прежде, чем блок управления увеличивает момент тягового усилия, в частности, начиная с нуля. Это может предотвратить излишне продолжительное воздействие фиксации тормоза.
Воздействие фиксации тормоза не требуется, например, самое позднее с такого момента времени, в котором момент тягового усилия имеет такую же величину, как и предельный момент, так как возможно, что, начиная, с этого момента времени воздействие фиксации тормоза только препятствует троганию с места, и, к тому же, уже не требуется больше для предотвращения откатывания назад транспортного средства.
Предпочтительно, если блок управления управляет моментом тягового усилия так, что момент тягового усилия достигает впервые предельного момента, когда тормозной момент достигает величины нуль. Это предотвращает противодействие тормозного момента моменту тягового усилия и препятствие вследствие этого для трогания с места при достижении моментом тягового усилия предельного момента.
В предпочтительном усовершенствованном варианте выполнения полезной модели момент тягового усилия увеличивается блоком управления так, что сумма момента тягового усилия и тормозного момента остается постоянной, в частности, выше удерживающего момента. Целесообразно, если сумма из момента тягового усилия и тормозного момента остается постоянной только с того момента времени, в который увеличивается момент тягового усилия.
Кроме того, момент тягового усилия может увеличиваться блоком управления так, что сумма из момента тягового усилия и тормозного момента остается постоянной и, по меньшей мере, такой же величины, как и предельный момент, в частности, остается равной предельному моменту.
Сумма из момента тягового усилия и тормозного момента может относиться, в частности, к величине суммы векторов, которые могут действовать, как момент тягового усилия и тормозной момент во время процесса трогания с места в разных направлениях.
Кроме того, предпочтительно, если момент тягового усилия, увеличивают, в частности, начиная с нуля, как только тормозной момент упадет ниже предельного момента. Вследствие этого, несмотря на снижение тормозного момента, сумма из момента тягового усилия и тормозного момента может оставаться, по меньшей мере, такой же величины, как и предельный момент.
В предпочтительном варианте выполнения полезной модели предварительно вычисляют первый момент времени, в котором тормозной момент падает до нуля. Из первого момента времени можно вычислить находящийся по времени перед ним второй момент времени. Предпочтительно, если увеличивающийся ко второму моменту времени с максимально допустимой скоростью, начиная с нуля, момент тягового усилия достигает к первому моменту времени предельного момента. Это может сократить период противодействия момента тягового усилия и тормозного момента.
Максимально допустимая скорость, с которой увеличивается момент тягового усилия, может быть меньше, чем технически возможная максимальная скорость, с которой можно увеличивать момент тягового усилия. Максимально позволенной скоростью может быть ограниченная скорость, учитывая комфорт для пассажиров, в частности, предотвращение внезапных возвратных движений, и/или с целью сбережения трансмиссии транспортного средства.
Если частота вращения двигателя уже была больше, чем первая пограничная частота вращения и, частота вращения двигателя уже упала ниже первой пограничной частоты вращения, например, вследствие торможения, тогда предпочтительно, если момент тягового усилия ограничивается блоком управления предельным моментом, пока частота вращения двигателя меньше, чем первая пограничная частота вращения. В частности, момент тягового усилия может фиксироваться блоком управления на предельном моменте при снижении частоты вращения двигателя ниже первой пограничной частоты вращения, пока частота вращения двигателя меньше, чем первая пограничная частота вращения. Кроме того, предпочтительно, если момент тягового усилия увеличивается блоком управления выше предельного момента, как только частота вращения двигателя снова станет больше, чем первая пограничная частота вращения.
В другом предпочтительном варианте выполнения полезной модели момент тягового усилия является отрицательным моментом тягового усилия, служащим преимущественно для электрического торможения транспортного средства. Что касается до сих пор описанных предпочтительных усовершенствованных вариантов выполнения полезной модели величина отрицательного момента тягового усилия для управлений моментом тягового усилия посредством блока управления имеет решающее значение. Благодаря этому можно достигать щадящего преобразователь тока электрического торможения.
Целесообразным является то, что управление моментом тягового усилия посредством блока управления при электрическом торможении можно деактивировать водителем или оно автоматически деактивируются при экстренном торможении для быстрого торможения транспортного средства, в частности, до его неподвижного состояния.
Кроме того, полезная модель относится к системе управления для транспортного средства с электрическим приводом, по меньшей мере, с одним электромотором, преобразователем тока для питания электромотора и с блоком управления для управления преобразователем тока, подготовленным для определения необходимого удерживающего момента для предотвращения скатывания назад транспортного средства.
Щадящей преобразователь тока системы управления достигают согласно полезной модели посредством того, что блок управления предназначен для управления преобразователем тока так, что, пока определенная частота вращения двигателя меньше, чем заданная первая пограничная частота вращения, момент тягового усилия транспортного средства ограничивается зависимым от удерживающего момента предельным моментом и, момент тягового усилия увеличивается только тогда выше предельного момента, когда частота вращения двигателя больше, чем первая пограничная частота вращения.
Приведенное до сих пор описание предпочтительных вариантов выполнения полезной модели содержит многочисленные признаки, раскрытые в зависимых пунктах формулы полезной модели. Тем не менее целесообразно рассматривать также эти признаки по отдельности и объединять их в целесообразные другие комбинации. В частности, эти признаки можно соответственно комбинировать по отдельности и в любой подходящей комбинации с соответствующим полезной модели способом и с соответствующим полезной модели устройством.
Выше описанные свойства, признаки и преимущества этой полезной модели, а также способ их достижения, становятся яснее и более понятными в связи с дальнейшим описанием примеров выполнения, более подробно разъясняемых при помощи чертежей. Примеры выполнения служат для разъяснения полезной модели и не ограничивают объем полезной модели приведенной в ней комбинацией признаков, также и в отношении функциональных признаков. Кроме того, подходящие для него признаки каждого примера выполнения могут рассматриваться также явно изолированными, удаленными из одного примера выполнения, внесенными в другой пример выполнения для его дополнения и/или комбинироваться с любым из пунктов формулы полезной модели.
На чертежах представлено следующее:
фиг. 1 - транспортное средство с электрическим приводом с тремя вагонами на трех различных участках пути с разными углами наклона участка пути,
фиг. 2 - примерные изменения во времени момента тягового усилия, а также тормозного момента для процесса трогания с места, при котором удерживающий момент равен нулю,
фиг. 3 - примерные изменения во времени момента тягового усилия, а также тормозного момента для процесса трогания с места, при котором удерживающий момент больше, чем нуль,
фиг. 4 - примерный ход кривой момента тягового усилия в зависимости от частоты вращения двигателя для процесса трогания с места по фиг. 2,
фиг. 5 - примерный ход кривой момента тягового усилия в зависимости от частоты вращения двигателя для процесса трогания с места по фиг. 3,
фиг. 6 - примерное изменение во времени температуры биполярного транзистора преобразователя тока,
фиг. 7 - другое примерное изменение во времени температуры биполярного транзистора при более высокой частоте вращения двигателя.
На фиг. 1 показано схематическое изображение транспортного средства 2 с электрическим приводом с тремя вагонами 4. Под транспортным средством 2 речь идет о рельсовом транспортном средстве. Со стороны наблюдателя правый вагон 4 выполнен как вагон 4 с приводом, а другие оба вагона 4 выполнены без собственного привода.
Транспортное средство 2 имеет два выполненных в виде трехфазных электродвигателей электромотора 6, питающихся через преобразователь 8 тока. Преобразователь 8 тока содержит не изображенный на фиг. 1 биполярный транзистор с изолированным электродом затвора.
Кроме того, транспортное средство 2 имеет систему 9 управления, содержащую блок 10 управления, предназначенный для управления моментом тягового усилия транспортного средства 2. Блок 10 управления предназначен, в частности, для управления моментом тягового усилия посредством управления преобразователем 8 тока. Кроме того, транспортное средство 2 имеет для каждого из своих электромоторов 6 датчик 12 числа оборотов двигателя, который предназначен для измерения частоты вращения двигателя соответствующего электромотора 6.
Три вагона 4 транспортного средства 2 оснащены соответственно не показанной на фиг. 1 системой пневматической подвески. Более того, каждый из вагонов 4 имеет два тормозных устройства 13, с возможностью управления ими посредством блока 10 управления. Каждое из тормозных устройств 13 содержит два тормоза, не изображенных на фиг. 1 для наглядности.
Каждый из трех вагонов 4 имеет датчик 14 ускорения, подготовленный для измерения направленного параллельно к участку 16 пути ускорению вагона 4. Датчики 14 ускорения соединены не показанной на фиг. 1 системой каналов передачи данных с блоком 10 управления и подготовлены для передачи определяемых ускорений в блок 10 управления.
Три вагона 4 транспортного средства 2 оснащены соответственно датчиком 20 давления, подготовленным для измерения преобладающего давления в системе пневматической подвески соответствующего вагона 4. Датчики 20 давления соединены посредством системы каналов передачи данных с блоком 10 управления и подготовлены для передачи определяемого давления в блок 10 управления. По отношению к направлению 22 движения вагон 4 с приводом находится на участке пути 16, имеющем уклон, а вместе с ним отрицательный угол 24 наклона участка пути. Передний из обоих вагонов 4 без собственного привода находится на ровном участке 16 пути. Задний из обоих вагонов 4 без собственного привода находится на участке 16 пути, имеющем подъем, а вследствие этого - положительный угол 24 наклона участка пути. Угол 24 наклона пути участка 16 пути с подъемом по величине больше, чем угол 24 наклона участка пути участка пути 16 со спуском.
На фиг. 1 смена углов 24 наклона участка пути между соответствующими участками 16 пути резкая, а углы 24 наклона участка пути на спуске или на подъеме больше, чем они фактически могут быть при ерошенных рельсовых путях, что служит только для иллюстрации.
Датчиками 14 ускорения трех вагонов 4 с фиксированными временными интервалами соответственно определяется зависимое от угла 24 наклона участка пути ускорение соответствующего вагона 4, направленное параллельно к участку 16 пути, на котором находится вагон 4. При ускорении речь идет о компоненте земного ускорения, действующей как выходное ускорение на спуске. Определенные ускорения передаются затем в блок 10 управления. С одинаковыми временными интервалами посредством обоих датчиков 12 числа оборотов двигателя определяется частоты вращения двигателя электромоторов 6.
Датчики 20 давления трех вагонов 4 определяют преобладающее давление в системе пневматической подвески соответствующего вагона и передают в блок 10 управления. Блок 10 управления вычисляет массу соответствующего вагона 4 из переданных величин давления. Кроме того, блок 10 управления вычисляет из отдельных масс вагона общую массу транспортного средства 2.
Из трех вычисленных масс вагона, а также из переданных ускорений трех вагонов 4 блок 10 управления, вычисляет удерживающий момент вагона для каждого вагона 4, а при складывании всех вычисленных удерживающих моментов вагона с учетом их соответствующих математических знаков - удерживающий момент, необходимый для предотвращения скатывания назад транспортного средства 2.
Для трогания с места транспортного средства 2 блок 10 управления управляет тормозными устройствами 13 так, что тормоза тормозных устройств 13 выключаются. Затем производимый тормозными устройствами 13 в колесах 26 транспортного средства 2 тормозной момент снижается до нуля, исходя из начальной величины, большей, чем определенный удерживающий момент. Кроме того, блок 10 управления управляет преобразователем 8 тока так, что во время уменьшения тормозного момента момент тягового усилия, действующий в колесах 26 транспортного средства 2, увеличивается, начиная с нуля.
т
в
На фиг. 2 показана диаграмма, на которой схематически изображены примерные изменения во времени момента М тягового усилия, а также тормозного момента М в процессе трогания с места описанного на фиг. 1 рельсового транспортного средства. Диаграмма содержит ось ординат и ось абсцисс. На оси ординат нанесен момент М. На оси абсцисс нанесено время t.
F
Кроме того, диаграмма относится к процессу трогания с места, при котором рельсовое транспортное средство находится, в противоположность к фиг. 1, на пологом участке пути, в частности определенный удерживающий момент M равен нулю.
Удерживающий момент в течение всего периода времени равен нулю, так как при срощенных рельсовых путях изменения угла наклона участка пути происходят в отношении к типичным длинам вагонов рельсовых транспортных средств - на больших отрезках длины. В противоположность к этому рельсовое транспортное средство проходит в изображенный период времени всего лишь участок пути из нескольких длин вагонов.
T
B
Сначала момент M тягового усилия равен нулю, а произведенный тормозными устройствами 13 рельсового транспортного средства тормозной момент M постоянно находится на начальном значении больше, чем нуль.
0
0
B
B
Процесс трогания с места начинается в момент t, в котором блок 10 управления управляет тормозными устройствами 13 транспортного средства 2 так, что тормозные устройства 13 выключают свои тормоза. С момента времени t тормозной момент M уменьшается, исходя из начальной величины. На фиг. 2 тормозной момент M уменьшается для простоты с постоянной скоростью. В действительности же скорость, с которой спадает тормозной момент, может быть неравномерной по времени.
2
B
2
1
1
T
G
T
1
Блок 10 управления предварительно вычисляет первый момент t времени, в который момент M падает до нуля. Исходя из первого момента t времени, вычисляют второй момент t времени. Этот второй момент t времени отличается тем, что увеличивающийся с максимально позволенной скоростью момент M тягового усилия достигает к первому моменту времени предельного момента M, если момент M тягового усилия увеличивается к моменту t времени, начиная с нуля.
1
T
T
2
T
2
G
T
B
1
2
С момента t времени момент M тягового усилия увеличивается блоком 10 управления, начиная с нуля. Как это предварительно вычислено, тормозной момент M падает к моменту t времени до нуля и, момент M тягового усилия достигает к моменту t времени предельного момента M. Как только момент M тягового усилия становится больше, чем тормозной момент M и, дополнительно преодолены сопротивления трения в подшипниках транспортного средства 2, в частности, между моментом t времени и моментом t времени, рельсовое транспортное средство начинает перемещаться в направлении движения и увеличивается частота вращения двигателя обоих электромоторов 6, начиная с нуля.
G
G
end
Предельный момент M устанавливается блоком 10 управления так, что максимально достигнутая температура биполярного транзистора остается ниже заданной величины температуры во время проводящей фазы биполярного транзистора преобразователя 8 тока. В данном случае предельный момент M равен 0,25 кратной максимально задаваемой блоком 10 управления величине тягового усилия M.
2
T
T
До момента t времени момент M тягового усилия увеличивается со средней скоростью, равной максимально допустимой скорости, причем эта максимально допустимая скорость меньше технически максимально возможной скорости, с которой может увеличиваться момент M тягового усилия. Максимально позволенная скорость является скорее ограниченной скоростью для комфорта пассажиров, в частности, учитывая предотвращение внезапных движений в обратном направлении, а также с целью сбережения трансмиссии транспортного средства 2.
T
T
Средняя скорость, с которой увеличивается момент M тягового усилия, по абсолютной величине больше, чем скорость, с которой падает тормозной момент M.
T
1
T
end
T
T
К началу увеличения момента M тягового усилия к моменту t времени происходит небольшой, практически ускоренный скачок момента M тягового усилия, высота которого составляет примерно 5% максимально возможно регулируемой блоком 10 управления величины тягового усилия M и служащий для более быстрого увеличения момента M тягового усилия. При скачке момента M тягового усилия на такую небольшую высоту, благодаря амортизации системы подвески транспортного средства 2, не доходит ни до ощутимых движений назад, ни до существенного износа трансмиссии транспортного средства 2.
min
T
min
min
end
После превышения минимального момента M, момент M тягового усилия фиксируется на остаточную часть процесса трогания с места блоком 10 управления выше минимального момента M, причем минимальный момент M в данном случае равен 0,15 кратной от максимально задаваемой блоком 10 управления величине M тягового усилия.
2
T
G
T
G
С момента t времени, в котором момент M тягового усилия равен предельному моменту M, момент M тягового усилия постоянно фиксируется блоком 10 управления на предельном моменте M до тех пор, пока частота вращения двигателя не достигает заданной первой пограничной частоты вращения.
3
T
Первой пограничной частоты вращения достигают в момент t времени. С этого момента времени момент M тягового усилия увеличивается блоком 10 управления, увеличивается, в частности, пропорционально к частоте вращения двигателя до тех пор, пока частота вращения двигателя не достигнет второй пограничной частоты вращения.
4
T
end
end
G
Заданной второй пограничной частоты вращения достигают в момент t времени. К этому моменту времени момент M тягового усилия получает максимально задаваемую блоком 10 управления величину M тягового усилия. Отношение второй пограничной частоты вращения к первой пограничной частоте вращения равно отношению максимально задаваемой блоком 10 управления величины M тягового усилия к предельному моменту M.
4
T
5
end
С момента t времени момент M тягового усилия постоянно фиксируется до достижения максимальной мощности двигателя к моменту t времени на максимально задаваемой блоком 10 управления величине M тягового усилия.
Последующие описания других фигур ограничиваются, по существу, соответственно отличиями от описанных непосредственно ранее фигур.
T
B
F
На фиг. 3 показана диаграмма, на которой изображены схематически другие примерные изменения во времени момента M тягового усилия, а также тормозного момента M. Диаграмма относится к процессу трогания с места, при котором рельсовое транспортное средство находится на подъеме участка пути, в частности, определенный удерживающий момент M больше, чем нуль.
С целью простого сравнения фиг. 3 с фиг. 2, шкалирование оси ординат или оси абсцисс на обеих фигурах одинаковое.
B
F
F
end
G
F
min
F
Начальное значение тормозного момента M, которое точно такое же, как на фиг. 2, находится выше определенного удерживающего момента M. В данном случае удерживающий момент M составляет примерно 0,5 кратную максимально задаваемую блоком 10 управления величину M тягового усилия. Предельный момент M равен 1,25 кратному удерживающему моменту M, а минимальный момент M равен 1,1 кратному удерживающему моменту M.
T
1
1
T
1
B
B
T
1
2
Увеличение момента M тягового усилия начинается не с предварительно вычисленного момента t времени, а с ранее находящегося по времени перед ним момента tʺ времени. Средняя скорость, с которой момент M тягового усилия увеличивается с момента tʺ времени, выбирается в этом случае равной по абсолютной величине скорости, с какой падает тормозной момент M, поэтому величина суммы векторов из тормозного момента M и момента M тягового усилия остается с момента tʺ времени до момента t времени приблизительно постоянной.
T
1
B
1
G
F
T
Аналогичное по сравнению с фиг. 2 увеличение момента M тягового усилия с максимально допустимой скоростью от предварительно вычисленного момента t времени, привело бы к тому, что тормозной момент M располагался бы непосредственно перед моментом t времени уже ниже предельного момента M и, возможно, даже - ниже удерживающего момента M, еще прежде, чем создается момент M тягового усилия. Это не могло бы надежно предотвращать скатывание назад транспортного средства 2.
T
F
B
1
2
Рельсовое транспортное средство начинает перемещение в направлении движения и, частота вращения двигателя электромоторов 6 увеличивается, как только разница момента M тягового усилия и удерживающего момента M становится больше тормозного момента M и в дополнение преодолены сопротивления трения в подшипниках транспортного средства 2, в частности, между моментом времени tʺ времени и моментом t времени.
G
T
G
G
T
Поскольку в данном случае предельный момент M больше, чем на фиг. 2 и, к тому же средняя скорость, с которой увеличивается момент M тягового усилия до достижения предельного момента M, меньше, чем на фиг. 2, то период времени для достижения предельного момента M, начиная с начала увеличения момента M тягового усилия от величины нуль, длиннее, чем на фиг. 2.
T
G
G
T
Из сравнения фиг. 3 и фиг. 2 очевидно, что период времени, в котором момент M тягового усилия фиксируется на предельном моменте M, на фиг. 3 длиннее, чем на фиг. 2. Дело в том, что в данном случае предельный момент M больше, чем на фиг. 2, а, следовательно, происходит более длительное ограничение момента M тягового усилия для сбережения преобразователя 8 тока.
T
T
Кроме того, из сравнения фиг. 3 и фиг. 2 очевидно, что период времени, в который происходит пропорциональное к частоте вращения двигателя увеличение момента M тягового усилия, на фиг. 3 короче, чем на фиг. 2, и дело в том, что пропорциональное к частоте вращения двигателя увеличение начинается при более высоком моменте M тягового усилия.
T
T
На фиг. 4 показана диаграмма, на которой схематически изображен примерный ход кривой момента M тягового усилия в зависимости от частоты n вращения двигателя. Диаграмма относится к временному ходу кривой момента M тягового усилия, изображенному на фиг. 2, а также к ситуации при трогании с места, описанной во взаимосвязи с фиг. 2.
Диаграмма содержит ось ординат и ось абсцисс. На оси ординат нанесен момент М. На оси абсцисс нанесена частота n вращения двигателя.
1
T
G
end
T
B
2
T
G
T
G
T
G
2
До тех пор, пока частота n вращения двигателя меньше, чем первая пограничная частота n вращения, момент M тягового усилия устанавливается блоком 10 управления на предельном моменте M, составляющем 0,25 кратную максимально задаваемую блоком 10 управления величину M тягового усилия. Как это описано в связи с фиг. 2, рельсовое транспортное средство начинает перемещаться в направлении движения, как только момент M тягового усилия становится больше, чем тормозной момент M и дополнительно к этому преодолены сопротивления трения в подшипниках транспортного средства 2, в частности, еще перед моментом t времени, в котором момент M тягового усилия равен пограничному моменту M. Так как тяговое усилие уже создано, прежде, чем рельсовое транспортное средство начинает перемещение в направлении движения, то момент M тягового усилия при частоте вращения двигателя равной нулю уже на величине больше, чем нуль, однако меньше, чем предельный момент M. Поскольку частота n вращения двигателя возрастает пропорционально к скорости транспортного средства 2, момент M тягового усилия увеличивается до достижения предельного момента M к моменту t с растущей частотой n вращения, в частности, линейно к частоте n вращения.
G
T
G
3
1
1
2
T
После достижения предельного момента M момент M тягового усилия постоянно фиксируется блоком 10 управления на предельном моменте M до тех пор, пока частота n вращения двигателя не достигнет к моменту t времени заданной первой пограничной частоты n вращения. Как только частота n вращения двигателя превысит заданную первую пограничную частоту n вращения и, пока частота n вращения двигателя меньше, чем заданная вторая пограничная частота n, момент M тягового усилия пропорционально увеличивается блоком 10 управления к частоте n вращения двигателя.
2
4
T
end
T
end
5
T
При достижении второй пограничной частоты n вращения к моменту t времени момент M тягового усилия равен максимально задаваемой блоком 10 управления величине M тягового усилия. До тех пор, пока еще не достигнута максимальная мощность двигателя, момент M тягового усилия постоянно фиксируется на установленной блоком 10 управления величине M тягового усилия. С момента t времени, в который достигают максимальной мощности двигателя, момент M тягового усилия наоборот уменьшается, пропорционально к частоте n вращения двигателя, в то время, как максимальная мощность двигателя сохраняется.
T
T
На фиг. 5 показана диаграмма, на которой схематически изображен дальнейший примерный ход кривой момента M тягового усилия, в зависимости от частоты n вращения двигателя. Диаграмма относится к временному ходу кривой момента M тягового усилия, изображенному на фиг. 3, а также к ситуации трогания с места, описанной во взаимосвязи с фиг. 3.
С целью простого сравнения фиг. 5 с фиг. 4 шкалирование оси ординат или оси абсцисс на обеих фигурах одинаковое.
T
F
G
При частоте вращения двигателя равной нулю момент M тягового усилия уже имеет величину, большую, чем удерживающий момент M, однако меньшую, чем предельный момент M.
G
T
F
F
end
G
T
G
Предельный момент M, на который блоком 10 управления устанавливается момент M тягового усилия, равен 1,25 кратной величины определенного удерживающего момента M, причем удерживающий момент M составляет примерно 0,5 кратную максимально задаваемую блоком 10 управления величину M тягового усилия. Вследствие этого предельный момент M имеет в данном случае большую величину, чем на фиг. 4. В соответствии с этим заданная первая пограничная частота ni вращения, до достижения которой момент M тягового усилия фиксируется на предельном моменте M, устанавливается блоком 10 управления на большую величину, чем на фиг. 4 для сбережения преобразователя 8 тока.
2
T
1
И наоборот, вторая пограничная частота n вращения, до достижения которой момент M тягового усилия увеличивается после превышения первой пограничной частоты n вращения пропорционально увеличивается к частоте n вращения двигателя, регулируется блоком 10 управления на одинаковую величину, как на фиг. 4.
T
1
Предельный момент, которым ограничивается момент M тягового усилия, пока частота n вращения двигателя меньше, чем заданная первая пограничная частота n вращения, может регулироваться водителем ступенчато, в частности, тремя регулировочными ступенями.
По умолчанию установлена первая регулировочная ступень. Выбор второй или третьей регулировочной ступени ограничен наличием эксплуатационной аварийной ситуации и должен разблокироваться водителем при приведении в действие разблокирующей педали или разблокирующего выключателя.
T
T
G
end
На первой регулировочной ступени осуществляется ограничение момента M тягового усилия, как это описывалось прежде. В частности, описанное в связи с фиг. 2-5 ограничение момента M тягового усилия на предельный момент M относится к первой регулировочной ступени. На второй регулировочной ступени предельный момент устанавливают так, что разница между максимально задаваемой блоком 10 управления величины M тягового усилия и предельным моментом по сравнению с соответствующей разницей на первой регулировочной ступени делится пополам.
И напротив, на третьей ступени не происходит никакого ограничения момента тягового усилия.
При существовании эксплуатационной аварийной ситуации можно достигать более быстрого трогания с места транспортного средства, выбирая между второй или третьей регулировочной ступенями.
T
На фиг. 2 изображено с помощью пунктирной линии примерное изменение во времени момента M' тягового усилия при выборе второй регулировочной ступени.
G
end
end
G
end
G
На второй регулировочной ступени предельный момент M' устанавливают на величину, составляющую примерно 0,62 кратную максимально регулируемую блоком 10 управления величину M тягового усилия. Вследствие этого разница между максимально задаваемой блоком 10 управления величиной M тягового усилия и предельным моментом M' делится, пополам, по сравнению с разницей между максимально задаваемой блоком 10 управления величиной M тягового усилия и предельным моментом M в первой регулировочной ступени.
G
G
1
1
Так как предельный момент M' на второй регулировочной ступени больше, чем предельный момент M на первой регулировочной ступени, предварительно вычисленный момент t' времени располагается на второй регулировочной ступени по времени перед предварительно вычисленным моментом t времени на первой регулировочной ступени.
1
T
2
G
Увеличенный с момента t' времени с максимально допустимой скоростью момент M' тягового усилия достигает к моменту t времени предельного момента 12 M'.
3
T
G
3
T
T
4
end
T
5
end
До момента t' времени, в котором частота n вращения двигателя достигает первой пограничной частоты вращения, момент M' тягового усилия постоянно фиксируется блоком 10 управления на предельном моменте M'. С момента t' времени происходит пропорциональное к частоте n вращения двигателя увеличение момента M тягового усилия, до тех пор, пока момент M' тягового усилия не достигнет к моменту t' времени максимально регулируемой блоком 10 управления величины M тягового усилия. С этого момента момент M' тягового усилия остается до достижения максимальной мощности двигателя к моменту t времени постоянно на максимально регулируемой блоком 10 управления величине M тягового усилия.
T
G
G
T
На второй регулировочной ступени период времени, в который момент M' тягового усилия фиксируется на предельном моменте M', продолжительнее, чем на первой регулировочной ступени. Дело в том, что на второй регулировочной ступени предельный момент M' больше, чем на первой регулировочной ступени, а, следовательно, происходит более длительное ограничение момента M' тягового усилия для сбережения преобразователя 8 тока.
T
T
Кроме того, на второй регулировочной ступени период времени, в который происходит пропорциональное к частоте n вращения двигателя увеличение момента M', короче, чем на первой регулировочной ступени, так как пропорциональное увеличение к частоте n вращения двигателя начинается при более высоком моменте M' тягового усилия, чем на первой регулировочной ступени.
T
Описанный в связи с фиг. 2 временной ход кривой момента M' тягового усилия на второй регулировочной ступени можно аналогично перенести на фиг. 3.
На фиг. 6 показана диаграмма, на которой схематически изображено примерное изменение во времени температуры биполярного транзистора, описанного на фиг. 1 рельсового транспортного средства. Диаграмма содержит ось ординат и ось абсцисс. На оси ординат нанесена температура Т. На оси абсцисс нанесено время t.
T
Изображенная температура является температурой на контактной поверхности биполярного транзистора, на которой проволочный вывод, присоединенный посредством микросварки, припаян или приварен к биполярному транзистору. Эта температура может быть, например, температурой, к которой относится блок 10 управления при управлении моментом M тягового усилия.
1
Кроме того, ход кривой температуры относится к периоду времени, в который частота n вращения двигателя обоих электромоторов 6 ниже заданной первой пограничной частоты n вращения, а вследствие этого частота произведенного преобразователем 8 тока выходного напряжений низкая. Изображенный период времени настолько короток, что частота n вращения двигателя рассматривается в этот период приблизительно постоянной.
Во время проводящей фазы биполярного транзистора биполярный транзистор разогревается и, температура на контактной поверхности растет. Биполярный транзистор соответственно охлаждается во время непроводящей фазы биполярного транзистора, а температура на контактной поверхности уменьшается.
max
min
min
max
На фиг. 6 показано периодическое колебание температуры между минимальной температурой и максимальной температурой. Максимальной температурой является максимально достигнутая во время проводящей фазы биполярного транзистора температура T на контактной поверхности. Эту температуру достигают в конце проводящей фазы. Минимальной температурой является минимально достигнутая во время не проводящей фазы биполярного транзистора температура T на контактной поверхности. Этой температуры достигают в конце не проводящей электрический ток фазы. Следовательно, величина минимально достигнутой температуры T на контактной поверхности зависит, кроме всего прочего, от продолжительности непроводящей фазы биполярного транзистора. Соответствующим образом величина максимально достигнутой температуры T на контактной поверхности зависит, кроме всего прочего, от продолжительности проводящей фазы биполярного транзистора.
max
Ход кривой температуры изображен упрощенно и должен иллюстрировать только взаимосвязь между зависимой от частоты выходного напряжения частотой n вращения двигателя и максимально достигнутой во время проводящей фазы биполярного транзистора температурой T на контактной поверхности. Для изображения хода кривой температуры полагают, что средняя температура на контактной поверхности отрегулирована, по отношению к временному усреднению температуры в течение нескольких периодов температуры, на постоянную величину и не поднимается со временем t.
1
На фиг. 7 показана диаграмма, на которой изображено дальнейшее примерное изменение во времени температуры биполярного транзистора преобразователя 8 тока. Изображенный ход кривой температуры относится к периоду времени, в который частота n вращения двигателя выше первой заданной пограничной частоты n вращения, а вследствие этого частота производимого преобразователем 8 тока выходного напряжения выше, чем на фиг. 6.
С целью простого сравнения фиг. 6 и фиг. 7 шкалирование оси ординат или оси абсцисс на обеих фигурах одинаковое.
max
T
Продолжительность проводящей фазы биполярного транзистора наоборот пропорциональна к частоте производимого преобразователем 8 тока выходного напряжения. Следовательно, продолжительность проводящей фазы биполярного транзистора тем короче, чем больше частота n вращения двигателя. В соответствии с этим биполярный транзистор разогревается при более высокой частоте n вращения двигателя более непродолжительно. Поэтому достигнутая температура T на контактной поверхности во время проводящей фазы биполярного транзистора при более высокой частоте вращения n двигателя может быть ниже, чем при более низкой частоте n вращения двигателя и это, несмотря на скорость, с которой поднимается температура при более высокой частоте n вращения двигателя, может быть больше, например, потому, что момент M тягового усилия больше.
max
Это положение вещей очевидно при сравнении фиг. 6 и фиг. 7. В частности, скорость, с которой поднимается температура, на фиг. 7 больше, чем на фиг. 6. Однако, поскольку продолжительность проводящей фазы на фиг. 7 короче, чем на фиг. 6, достигнутая на фиг. 7 максимальная температура T на контактной поверхности во время проводящей фазы биполярного транзистора ниже, чем на фиг. 6.
min
min
min
При более высокой частоте n вращения двигателя продолжительность непроводящей фазы биполярного транзистора также дополнительно меньше. Поэтому биполярный транзистор охлаждается при более высокой частоте n вращения двигателя n менее продолжительно, а минимально достигнутая температура T на контактной поверхности во время не проводящей фазы биполярного транзистора может быть больше при более высокой частоте n вращения двигателя, чем при более низкой частоте n вращения двигателя. Упрощенно можно допустить, что продолжительность непроводящей фазы биполярного транзистора на фиг. 7 настолько большая, что можно пренебречь приростом минимально достигнутой температуры T на фиг. 7 по отношению к минимально достигнутой температуре T на фиг. 6.
Хотя полезная модель подробно проиллюстрирована и описана посредством предпочтительного примера выполнения, но полезная модель не ограничена опубликованным примером выполнения и, специалист может извлечь из него другие варианты полезной модели, не выходя за объем правовой охраны полезной модели.