Řízení ventilačního systému trakčních vozidel

Číslo patentu: 232512

Dátum: 15.08.1986

Autori: Čermák Václav, Raba František, Štekl Miloslav

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Zapojení pro řízení ventilačního systému trakčních vozidel řeší potřeby chlazení na elektrických lokomotivách z hlediska optimálního chlazení a minimální spotřeby elektrické energie. K chlazení je použito stejnosměrných motorů napájených řízeným tyristorovým usměrňovačem. Řízení respektuje výkony chlazených agregátů, teplotu okolí a oteplení různých dalších komponentů elektrického pohonu lokomotivy a zajišťuje i jejich dochlazování. Zapojení je zcela bezkontaktní a využívá klasických prvků řídicí elektroniky jako operačních zesilovačů, logických obvodů apod. Optimalizuje provozní teplotu trakčních motorů a lokomotivních agregátů, tj. nedochází u nich k strmému kolísání pracovní teploty a snižuje opotřebení a zvyšuje životnost ventilátorových motorů. Lze ho použít u všech ventilačních systémů, kde je požadováno řízení ventilačního výkonu v závislosti na teplotě okolního vzduchu, tepelných ztrátách apod.

Text

Pozerať všetko

vynález se týka řízení ventilačního systému trakčních vozidel z hlediska optimální potřeby chlazení při minimální spotřebě energie s použitím zejména u elektrických 1 oko« motiv.V současné době ee u trakčních vozidel s elektrickým pohonem ventilátorů, které slouží pro chlazení trakčních motoru a dalších agregátů používá různých typů elektromotorů. Jde o motory na stejnosměrný proud o vysokém nebo nízkám napětí nebo o motory indukční,které pracují ve včtěině případd bez regulace, tj. pouze v jednom provozním režimu. Ventilační systém tak pracuje s výkonem, ktorý je nezávislý na skutečně potřebě chlazení.Tím dochází k neekonomickámu chlazení, která přináší celou řadu dalších nepříznivých stava jako je hluk, opotřebení pomocných strojů spod.Při tomto bčžněm způsobu ventilace dochází k energetickým ztrátám a tím i k celkovému zhorlení účinnosti celého trakčního vozidla, nebot vozidlo není a nemůže být trvala zatěžovíno svým jmenovitým výkonem. Ventilační systém je obvykle jeětě dimenzován ns najhorší podmínky, tj, na maximální teplotu okolí, minimální napájecí napětí spod., čímž se energetickí ztráty při běžąých podmínkách jeětě zvětžují.Jiné ventilační systémy rozliěují pouze dva regulační stupně, které jsou dány změnou napájecího napětí ventilátor-mých motorů, čímž je respektověn letní a zimní provoz trakčního vozidla. Dále jsou znamy systémy, která stabilizují napájecí napětí ventilátorových motoru a tím eliminují vliv kolísání nepajecího napětí trakčního vozidla na ventilační systém. Jsou známy i složitäjěí systém, která reepektují tsplotní l jiná parametry ns trekčním vozidle, avšak používají pro řízení proudu ventilatorového motoru tyristorovýNevýhodou tohoto řízení je, že tyristorový pulsní měnič pracuje na premenných frekvencích, čímž vznikají potíže s odruěením, potřebují se v obvodu relativně velké vyhlazovací prvky, nemá potrebný regulační rozsah, nebo je příliš složitý. I samotné obvody řízení těchto systémů jsou složitě.Řízení ventilečního systému trakčních vozidel s ventilátorovým motorem, řízeným tyristorovým usměrňovačem, jeho řídicími obvody, s vyhodnocovscím blokom proudu s napětí ventilátorového motoru a blokom vyhodnocení požadované hodnoty, jehož podstata spočívá v tom,že výstup bloku vyhndnocaní požadované hodnoty je přes součtový člen s druhým jeho nebo r vícenásobným vstupom měřených teplot, přes rozdílový člen a přes prvý komparátor připojen na vstup integratoru, jehož výstup je jednak zpětnovazebním vstupem rozdílového členu,jednak prvým vstupom bloku výběru maxima, jehož druhý vstup je připojen ke zdroji konstantního signálu, přičemž výstup bloku výběru maxima je přes prvý vstup zesilovače s napěĺovým omezením a obvod časové konstanty připojen na vstup požadované hodnoty proporcionálně integračního regulatoru, jehož výstup je připojen na vstup řídících obvodu, přičemž nulovací obvod připojený svým vstupom na svorku napájecího napětí trakčního vozidla je svým výstupom připojen jednak na obvod časové konstanty, jednak na nulovací vstup proporcionalně intsrgečního regulatoru, na jehož vstup skutečně hodnoty napětí ventilátor-svého motoru je připojen výstup čidla napětí motoru ventilátoru, přičemž na druhý vstup zesilovače s napětóvým omezením je přes pamětový obvod připojen výstup prvého obvodu logického součtu,na jehož prvý vstup je připojen přes druhý komparátor výstup součtového členu, e že druhý vstup logického součtu je připojen na třetí výstup logického bloku, jehož prvý výstup je spojen s třetím vstupom bloku výběru maxima, a že logický blok je opatřen druhým výstupom,přičemž na jeho prvý vstup je připojen výstup vyhoanocovacího bloku proudu s napětí, na druhý vstup logického bloku je pripojene svorka maximálního chlazení a na třetí vstup 1 ogickóho bloku je pripojene svorka logiokého vstupu, přičemž svorka ja prvým logickým vstupom druhého obvodu logického součtu, jehož druhý vstup je připojen k paralelnímu spojení kondenzňtoru a odporu, které svým druhým vývodem je připojano k nulovému potenciálu regulačních obvodu a výstup druhého obvodu logického součtu je druhým vstupem pamětového obvodu.Systém podle vynálezu odstraňuje dosavadní nevýhody a nedostatky výše uvedené a má ,řadu předností oproti dřívěáším tystémům. Ventileční systém je jednoduchým způsobem řízen základními velibinemi, které jsou určující pro optimální chlazení trekčních egregátů. Mezi tyto veličiny patří zejména teplota chledicího média a trakční proud a delší ohraničující veličiny, které phraničují nebo kontrolují ventilační systém tak, aby nedošlo k nedostatečnému chlazení, nebo aby dochlazování probíhalo v optimálních podmínkách. Přes svoji jednoduchost řízení ventilačního systému zajištuje spolehlivý odvod ztrátového tepla při provozně výhodných podmínkách chlazených strojů, přičemž je respektována minimální spotřeba elektrické energie ventilečního systému. Řízení ventilačního systému trakčních vozidel je zřejmě z připojeného výkresu.Řízení ventilsčního systému trakčnich vozidel sestava z bloku 1 vyhodnocení požadované hodnoty, reelizoverąým obvody pro výběr maxima z měření proudü trakčních motoru vozidla,který je přes součtový člen z, rozdílový len l, prvý komparátor A a integrátor j připojen k bloku á výběru maxima. Blok á výběru maxima s prvným vstupem g, druhým vstupem la třetím vstupom g je realizován nepř. diodovou logikou. Součtový člen g, rozdílový člen 1, prvý komperútor i a integrátor 2 lze realizovat pomocí operačních zesilovačů. Výstupbloku g výběru maxima je spojen se zasilovečem 1 s nepětovým omezením majícím prvý vstup g. a druhým vstupem g.Výstup zesilovače 1 s nepětovým omezením přes obvod § časové konstanty realizoveným např. RC členem, je připojen na proporcionálně integrační regulátor 2 se vstupem požadované hodnoty i, vstupom skutečně hodnoty z a nulovecím vstupem g. Nulovací obvod realizovaný např. spínecím tranzistorem je svým vstupem připojen na svorku napájecího napětí A trakčního vozidla a svým výstupom na obvod časové konstanty g s proporcíonálně integrační regulátor 2.Řídicí obvody lg jsou pripojeny na řízený tyristorový ueměrňovač 11, který svými výstupy je připojan k motoru ventilátoru Q. Čidlo proudu gg motoru ventilátoru a čidlo napětí L 2 motoru ventilátoru jsou svými výstupy připojeny na vyhodnooovecí blok g proudu e napětí. Logický blok Lg realizovaný např. čtveřioí dvouvstupových logických členů s prvým vstupem i pŕipojeným n vyhodnocovací blok 21 proudu a napětí, druhým vstupom 1 připojeným na svorku ě maximálního chlazení a třetím vstupem k připojeným na voz-ku g logického vstupu, je svým třetím výstupom n připojen na prvý vstup obvodulogického součtu L 2, který je realizován nepř. dvouvstupovým hradlem, svým prvým výstupom1 je připojen na blok á výběru mexima a je opatřan druhým výstupom m.Pamětový obvod j realizovaný napr. čtveřicí dvouvstupových hradel je svým vstupem připojan na obvod logického součtu Q a svým výstupom na druhý vstup 3 zesilovače 1 s napětovým omezením. Pamětový obvod É je dále přes drum obvod 22 logického součtu připojen ke svorce Q, která je prvým logickým vstupem a jeho druhý vstup je připojen k paralelnímu npojení kondenzátoru 21 a odporu 2 . Druhý komparátor H realizovaný napřv tranzistorem je svým vstupem připojen na výstup součtového členu 2 a svým výstupem na druhý vstup logickćho uoučtu |j.Systém podle vynálezu plní funkci optimální potřeby chlazení ventilečního systému trekčního vozidla. Po zapojení napájení regulačních obvodu se uvede do činnosti pamětový obvod Q, který svým výstupom nuluje druhý vstup L zesilovače 1 s napětovým omezením.V bloku L vyhodnocsní požadované hodnoty jsou Vybíréna maxima proudů jednotlivých trekčních motoru vozidla a od vybraného maximálního proudu je odvozována požadované hodnota chlazení. Tato požadovanú hodnota je upravována v součtovém členu g, který má jeden nebo více vstupu na který může být přivaděna např. informace o teplotě okolí, rozdíl teplot vstupního s výstupního vzduchu chlazení trakčních motoru, teplota některých dalších agregátů spod.Po rozjezdu vozidla narastá požadovaná hodnote na výstupu součtového členu g e po dosažení hodnoty dané druhým komparátorem L 1 se přes obvod logického součtu li a pamätový obvod 16, 2325 l 2 4prostřednictvím druhého obvodu logickáho součtu ga, kondanzátoru a a odporu a odblokuja prvý vstup g zesilovače 1 a napětovým omezením. Tím přichází napětí ze zdroje konstantního signálu 13 přes blok § výběru maxima na vstup zesilovače 1 s napätovým omezením, který toto napětí zesiluje.V obvodu časové konstanty § narüatá s danou čaaovou konatantou a prostřednictvím proporcionálně intagraěního regulátoru 2 přes řídící obvody l 0 a řízený tyriatorový uaměrñovač IL se řídí napětí na motoru ventilátoru 18 tak, aby probíhal tak zvam dochlazovací režim, který při praktická realizaci představuje např. cca 20 93 maximální hodnoty chlazení.Tento dochlazovací režim lze rušit pouze při zániku požadované hodnoty chlazení přivedením logického signálu Q na prvý vstup druhého obvodu logického součtu ga. Při dalším nárůstu požadované hodnoty chlazení na výstupu eoučtového členu g je tato zpracována v rozdílověm členu 1, prvám kompąrátoru i a integrátorukteré dohromady tvoří omezovač růatu stmosti požadované hodnoty na prvém vstupu g zesilovače 1 s napětovým omezaním.Tento omezoveč strmosti nedovoluje v nomálním provozním režimu rychlé změny v chla dicím systému. Časová konatanta tohoto omezovače atmoati je řádově minuty, což je konstonta dostatečně malá vzhledem k chlazeąým agregátům trakčního vozidla.Při nárůstu požadované hodnoty chlazení, která ,je v podstatě požadovaným napätím na motoru ventilátoru, nad hodnotu napětí danou zdrojem konatantního signálu 1 , je prostřednictvím bloku 6 výběru maxima na prvý vstup g zesilovače 1 a napětovým omezením přiváděna veličina odpovídající akutečným potrebám chlazení.Při potřebě maximálního chlazení např. při ručním ovládání je přivsdan přes avorku É maximálního chlazení logicky signál na druhý vstup j logického bloku lg, který svým výstupom L přes blok 6 výběru maxima zadáva na prvém vstupu g zesilovače 1 s napětovým omezením aigxál odpovídající požadavku maximálního chlazení.stejný účinek má logicky signál na avorce g logickáho vstupu, ktorý může být odvozen např. od automatického měření teploty oleje transformátoru nebo chlazení napájscího usmerňovače trakčních motor-ü apod. Exiatenca proudu v motoru ventilátoru snímaného čidlem 33 a existence napětí na motoru ventilátoru měřená čidlem napětí | 2 po vyhodnocení ve vyhodnocovacím bloku g jsou informací, že motor ventilátoru Q pracuje.V případě, že je na vstupní svorku g nebo g zadán logicky siyxál, ktorý představujepožadavek na maximální chlazení a chybí signál na prvém vstupu i logického bloku 1 g, tj. chybí signál, že motor ventilátoru lg pracuje, ,je na druhém výstupu g logického bloku | 2 signál, který je veden jako haverijní informace do ochranných obvodd trekčního vozidla. Nulovací obvod l při ztrátě napájecího napětí trakčního vozidla na avorce A nuluje obvod časové konstanty § a proporcionálně integrační regulátor 2. aby po obnovení napětí byl zajištěn plynulý rozběh ventilátorovćho motoru.Výše popsaná řízení ventilačního systému trakčních vozidel je vhodná použít pro řízení ventilátorových motoru, elektrických lokomotiv, kde každý ventilátorový motor ja napájen ze aamosttného řízsného usměrňovače. Tohoto zapojení lze použít i u všech ventilačních systémů, kde je pozadovane řízení ventilačního výkonu v závislosti na teplotě okolníhovzduchu, ztrátách chlazenych agregátů apod.Řízení ventilačního systému trakčních vozidel s ventilátorovým motorom, řízeným tyristorovým usměrňovačem, jeho řidicími obvody, s vyhodnocovacím blokem proudu a napětí ventilátorového motoru a blokem vyhodnocení požadované hodnoty, vyznačené tím, že výstup bloku (1) vyhodnocení požadované hodnoty je přes součtový člen (2) s jedno nebo vícenásobným vstupem měřených teplot, přes rozdílový člen (3) s přes prvý konpnrátor(4) připoden na vstup integrátoru (5), jehož výstup je jednak zpětnovszebním vstupem rozdílového členu (3), jednak prvým vstupem (a) bloku (6) výběru mexima, jehož druhý vstup (b) Je připojen ke zdroji (13) konstsntního signálu, přičemž výstup bloku (6) výběru maxima je přes prvý vstup (d) zesilovače (7) s napětovým omezením B obvod (8) časové konstanty připojen na vstup (f) požadované hodnoty proporcionálně integračního regulátoru (9), jehož výstup je připojen na vstup řídicích obvodu (10), přičemž nulovací obvod (11) připojený svým vstupom na svorku napájecího napětí (A) trakčního vozidle je svým výstupom připojen jednak na obvod (8) časové konstenty, jednak na nulovací vstup(g) proporcionálně integračního regulátoru (9), na jehož vstup (h) skutečně hodnoty napětí ventilátorového motoru je připojen výstup čidla napětí (19) motoru ventilátoru (18),přičemž na druhý vstup (e) zesilovače (7) s napětovým omezením Je přes pemětový obvod(16) přípojen výstup prvého obvodu (15) logického součtu, na jehož prvý vstup je připojen přes druhý komperátor (14) výstup souötcvého členu (2), zatímco druhý vstup obvodu (15) logického součtu je připojen na třetí výstup (n) logického bloku (12), jehož prvý výstup(1) je spojan s třetím vstupem (c) bloku (6) výběru maxime, přičemž logícký blok (12) je opatřen druhým výstupom (m). přičemž na jeho prvý vstup (i) je připoden výstup vyhodnocovacího bloku (21) proudu napětí, na druhý vstup (j) logického bloku (12) je připojene svorka (B) maximálního chlazení e na třetí vstup (k) logickěho bloku (12) je připojeno svorka (C) logického vstupu, přičemž svorka (D) je prvým logickým vstupom druhého obvodu(22) logického součtu, jehož druhý vstup je připojen k perslelnímu spojeni kondenzátoru(23) a odporu (24), které svým druhým vývodem je přípojeno k nulovému potenciálu regulačních obvodů a výstup druhého obvodu (22) logického součtu je druhým vstupom pamêtového obvodu (16).

MPK / Značky

MPK: B60K 11/06

Značky: trakčních, řízení, ventilačního, systému, vozidel

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-232512-rizeni-ventilacniho-systemu-trakcnich-vozidel.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Řízení ventilačního systému trakčních vozidel</a>

Podobne patenty