МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ТЕПЛОВОЗА
DIESEL LOCOMOTIVE TRACTION GENERATOR MICROPROCESSOR CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к автоматическим системам регулирования тяговых генераторов в электрических тяговых системах тепловозов при автоматизированном режиме ведения состава.
Известна автоматическая система регулирования тягового генератора тепловоза, содержащая тяговый генератор, к обмотке возбуждения которого подключен возбудитель, обмотка возбуждения которого подключена к амплистату, обмотки управления которого подключены к селективному устройству, соединенному с трансформаторами постоянного тока и напряжения, к тахометрическому устройству (блоку задания возбуждения), к индуктивному датчику перемещения реек топливных насосов дизеля и к вторичной обмотке стабилизирующего трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходу возбудителя. Трансформаторы постоянного тока и напряжения, рабочие обмотки амплистата и индуктивный датчик подключены к синхронному подвозбудителю посредством распределительного трансформатора. Такая система регулирования тягового генератора применена на тепловозах типа ТЭ10 (С.П. Филонов, А.Е. Зиборов, В.В. Ренкунас и др. Тепловозы 2ТЭ10М и 3ТЭ10М: Устройство и работа. - М.: Транспорт, 1986, с. 112-122).
Недостатком указанной автоматической системы регулирования тягового генератора тепловоза является то, что она не обеспечивает работу тепловоза в режиме автоматизированного ведения с управлением от внешней управляющей системы.
Известна автоматическая микропроцессорная система регулирования тягового генератора тепловоза, содержащая дизель-генератор, возбудитель, датчик напряжения тягового генератора, датчик тока нагрузки тягового генератора, датчик скорости вращения вала дизель-генератора, датчик подачи топлива, автоматический регулятор скорости вращения вала дизель-генератора, блок возбуждения возбудителя, микропроцессорный контроллер, включающий в себя четыре задающих устройства, пять сравнивающих устройств и два устройства коррекции. Кроме того, в систему введены датчик тока возбуждения возбудителя и датчик тока возбуждения тягового генератора. Статические характеристики разомкнутой системы подобраны с возможностью сохранения неизменным коэффициента передачи и соответствия его заданному значению при любых изменениях напряжения тягового генератора, тока тягового генератора, скорости вращения вала дизель-генератора и подачи топлива, что обеспечивает требуемые запасы устойчивости системы по модулю и фазе и заданные показатели качества ее работы - относительное перерегулирование и время регулирования при любых эксплуатационных режимах работы тягового транспортного средства (RU, патент на изобретение №2290329 С1, МПК B60L 11/04, опубл. 27.12.2006 г.).
Недостатком указанной автоматической системы регулирования тягового генератора тепловоза является то, что она не обеспечивает работу тепловоза в режиме автоматизированного ведения с управлением от внешней управляющей системы.
Известна микропроцессорная система регулирования тягового генератора тепловоза, принятая за прототип, содержащая дизель, соединенный с тяговым генератором с образованием дизель-генератора, возбудитель, соединенный жесткой связью с дизелем, датчик напряжения тягового генератора, датчик тока нагрузки тягового генератора, датчик скорости вращения дизель-генератора, датчик подачи топлива в дизель. Микропроцессорный контроллер включает в себя первое и второе задающее устройство, первое, второе и третье сравнивающие устройства, блок управления пневматическим тормозом, блок расчета режимов движения и отображения оперативной информации, блок интерфейса, причем микропроцессорный контроллер снабжен функциональным преобразователем, который своим входом соединен с выходом датчика скорости вращения вала дизель-генератора, а выходами соединен соответственно с первым входом третьего сравнивающего устройства и первым входом сумматора, интегратора, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с первым входом первого сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом множительного устройства (RU, патент на изобретение №2475379 С1, МПК B60L 15/20, опубл. 20.02.2013 г.).
Недостатком указанной микропроцессорной системы регулирования тягового генератора тепловоза является то, что она не обеспечивает работы тепловоза в режиме автоматизированного ведения с управлением от внешней управляющей системы.
Техническим результатом изобретения является обеспечение работы тепловоза в режиме автоматизированного ведения с управлением от внешней управляющей системы.
Указанный технический результат достигается тем, что микропроцессорная система регулирования тягового генератора тепловоза, содержащая дизель, соединенный жесткой связью с тяговым генератором постоянного тока с образованием дизель-генератора, возбудитель, соединенный жесткой связью с дизелем и с обмоткой возбуждения тягового генератора, датчик напряжения тягового генератора, датчик тока нагрузки тягового генератора постоянного тока, датчик скорости вращения вала дизель-генератора, датчик подачи топлива в дизель, соединенный с автоматическим регулятором скорости вращения вала дизель-генератора, блок возбуждения возбудителя, подсоединенный к обмотке возбуждения возбудителя, блок управления пневматическим тормозом, блок отображения оперативной информации, блок интерфейса, датчик скорости движения тепловоза, микропроцессорный контроллер, включающий в себя первое и второе задающее устройство, первое, второе и третье сравнивающие устройства, функциональный преобразователь, сумматор, множительное устройство, первый и второй интеграторы, при этом функциональный преобразователь своим входом соединен с выходом датчика скорости вращения вала дизель-генератора, а выходами соединен соответственно с первым входом третьего сравнивающего устройства и первым входом сумматора, второй вход третьего сравнивающего устройства соединен с выходом датчика подачи топлива, а выход третьего сравнивающего устройства соединен с входом первого интегратора, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с первым входом первого сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом множительного устройства, а выход соединен со входом второго интегратора, при этом выход второго интегратора соединен с первым входом множительного устройства, первым входом второго сравнивающего устройства, второй вход множительного устройства соединен с выходом датчика тока нагрузки тягового генератора, а второй вход второго сравнивающего устройства соединен с выходом датчика напряжения тягового генератора, а выход второго сравнивающего устройства соединен с входом блока возбуждения возбудителя, логическое устройство, первый и второй выходы которого соединены соответственно со входом автоматического регулятора скорости вращения вала дизеля и входом блока управления пневматическим тормозом, а первый, второй, третий и четвертый входы логического устройства соединены соответственно с выходами первого и второго задающих устройств, выходом блока отображения оперативной информации и выходом датчика скорости движения тепловоза, дополнительно оснащена блоком управления реверсором, блоком управления свистком и блоком управления песочницей, входы которых соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами логического устройства, локомотивным и переносным блоками беспроводной связи, оснащенными антеннами, причем локомотивный блок беспроводной связи соединен с выходом блока интерфейса, вход которого соединен с пятым входом логического устройства, а переносной блок беспроводной связи оснащен клавиатурой задания режимов работы тепловоза.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что дизель-генератор может быть выполнен путем жесткого механического соединения дизеля с синхронным тяговым генератором переменного тока, выход которого соединен с неуправляемым выпрямителем.
На чертеже изображена структурная схема предлагаемой микропроцессорной системы регулирования тягового генератора тепловоза.
Микропроцессорная система регулирования тягового генератора тепловоза содержит дизель 1, соединенный жесткой связью с тяговым генератором 2 с образованием дизель-генератора 3, возбудитель 4, соединенный жесткой связью с дизелем 1 и обмоткой возбуждения 5 тягового генератора 2, датчик 6 напряжения тягового генератора 2, датчик 7 тока нагрузки тягового генератора 2, датчик 8 скорости вращения вала дизель-генератора 3, датчик 9 подачи топлива в дизель 1, соединенный с автоматическим регулятором 10 скорости вращения вала дизель-генератора 3, блок 11 возбуждения возбудителя 4, соединенный с обмоткой 12 возбуждения возбудителя 4, блок 13 управления пневматическим тормозом, блок 14 отображения оперативной информации, блок 15 интерфейса, датчик 16 скорости движения тепловоза, микропроцессорный контроллер 17, включающий в себя первое 18 и второе 19 задающие устройства, первое 20, второе 21 и третье 22 сравнивающие устройства, функциональный преобразователь 23, первый 24 и второй 25 интеграторы, множительное устройство 26, логическое устройство 27 и сумматор 28.
Датчик 9 подачи топлива, датчик 7 тока нагрузки тягового генератора 2, первое сравнивающее устройство 20, третье сравнивающее устройство 22, функциональный преобразователь 23, сумматор 28, множительное устройство 26, первый интегратор 24 и второй интегратор 25 образуют объединенный регулятор мощности 29 дизель-генератора 3. Датчик 6 напряжения тягового генератора 2, блок 11 возбуждения возбудителя 4, второе сравнивающее устройство 21 образуют подчиненный объединенному регулятору мощности 29 регулятор напряжения 30 тягового генератора 2.
Функциональный преобразователь 23 своим входом соединен с выходом датчика 8 скорости вращения вала дизель-генератора 3, а выходами соединен соответственно с первым входом третьего сравнивающего устройства 22 и первым входом сумматора 28, второй вход третьего сравнивающего устройства 22 соединен с выходом датчика 9 подачи топлива, а выход третьего сравнивающего устройства 22 соединен с входом первого интегратора 24, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора 28, выход сумматора 28 соединен с первым входом первого сравнивающего устройства 20, второй вход которого соединен с выходом множительного устройства 26, а выход соединен со входом второго интегратора 25, при этом выход второго интегратора 25 соединен с первым входом множительного устройства 26, первым входом второго сравнивающего устройства 21, второй вход множительного устройства 26 соединен с выходом датчика 7 тока нагрузки тягового генератора 2, а второй вход второго сравнивающего устройства 21 соединен с выходом датчика 6 напряжения тягового генератора 2, а выход второго сравнивающего устройства 21 соединен с входом блока 11 возбуждения возбудителя 4, логическое устройство 27 своим первым и вторым выходами соединено соответственно с входом автоматического регулятора 10 скорости вращения вала дизель-генератора 3 и с входом блока 13 управления пневматическим тормозом, входы логического устройства 27 соединены с выходами первого 18 и второго 19 задающих устройств, блоком 14 отображения оперативной информации и с выходом датчика скорости движения тепловоза 16. Третий, четвертый и пятый выходы логического устройства 27 соединены соответственно со входом блока 31 управления реверсором, со входом блока 32 управления свистком и со входом блока 33 управления песочницей. Блок 15 интерфейса своим входом подключен к пятому входу логического устройства 27, а выходом подключен ко входу локомотивного блока 34 беспроводной связи, выход которого соединен с антенной 36, переносной блок 35 беспроводной связи своим входом соединен с клавиатурой 38 задания режимов работы тепловоза, а выход переносного блока 35 беспроводной связи соединен с антенной 37.
Работа тепловоза в режиме автоматизированного ведения с управлением от внешней управляющей системы осуществляется следующим образом.
Для формирования сигнала задания режима работы тепловоза в автоматизированном режиме ведения тепловоза с управлением от внешней управляющей системы на вход логического устройства 27 через блок 15 интерфейса от переносного блока 35 беспроводной связи, посредством радиоканала, образованного с помощью антенн 37 и 36, через локомотивный блок 34 беспроводной связи поступает команда, определяющая режим работы тепловоза в автоматизированном режиме.
При нажатии на клавиатуре 38 задания режимов работы тепловоза кнопок «Песок» или «Свисток» (на чертеже не показано) логическое устройство 27 осуществляет посредством блока 33 управления песочницей или блока 32 управления свистком включение песочницы или свистка тепловоза.
При нажатии на клавиатуре 38 задания режимов работы тепловоза кнопок «Вперед» или «Назад» (на чертеже не показано) логическое устройство 27 осуществляет посредством блока 31 управления реверсором переключение положения реверсора тепловоза в соответствующее положение.
При нажатии на клавиатуре 38 задания режимов работы тепловоза кнопок «Тормоз» или «Отпуск» (на чертеже не показано) логическое устройство 27 осуществляет посредством блока 13 управления пневматическим тормозом увеличение или уменьшение ступени пневматического торможения.
Для режима тяги нажатие на клавиатуре 38 задания режимов работы тепловоза кнопок «Набор тяги» или «Сброс тяги» (на чертеже не показано) логическое устройство 27 осуществляет посредством автоматического регулятора 10 скорости вращения вала дизель-генератора 3 увеличение или уменьшение частоты вращения и поддержание соответствующей величины мощности тягового генератора аналогично «ручному» режиму.
Дизель-генератор 3 может быть образован путем жесткого механического соединения дизеля 1 с синхронным тяговым генератором переменного тока, выход которого соединен с неуправляемым выпрямителем (так называемая тяговая электропередача переменно-постоянного тока), что значительно расширяет область применения изобретения.
Предлагаемая микропроцессорная система регулирования тягового генератора тепловоза испытана в условиях стенда и маневрового тепловоза ТЭМ7А с тяговой электропередачей переменно-постоянного тока и показала положительные результаты.