CS242029B1 - Zapojení obvodu rekuperační brzdy - Google Patents

Abstract

Řešení se týká trakčních vozidel napájených přes pulsní měnič, která jsou vybavena rekuperační brzdou. Zapojení umožňuje náběh i průběh elektrodynamické brzdy ve všech provozních stavech, neboť zajišťuje připojování brzdového obvodu trakčních motorů k napájecí síti a k ostatním obvodům vozidla přes spínací polovodičový prvek jen při vypnutém hlavním tyristoru pulsního měniče a po nabití jeho vypínacího kondenzátoru z pomocného napěťového zdroje. Využití je výhodné u vozidel nemajících plnohodnotnou mechanickou brzdu, například u tramvají.

Description

Řešení se týká trakčních vozidel napájených přes pulsní měnič, která jsou vybavena rekuperační brzdou.

Zapojení umožňuje náběh i průběh elektrodynamické brzdy ve všech provozních stavech, neboť zajišťuje připojování brzdového obvodu trakčních motorů k napájecí síti a k ostatním obvodům vozidla přes spínací polovodičový prvek jen při vypnutém hlavním tyristoru pulsního měniče a po nabití jeho vypínacího kondenzátoru z pomocného napěťového zdroje.

Využití je výhodné u vozidel nemajících plnohodnotnou mechanickou brzdu, například u tramvají.

Vynález se týká zapojení obvodu rekuperační brzdy trakčních vozidel s pulsními měniči, jímž je zajišťována funkce elektrodynamické brzdy ve všech provozních režimech.

V současné době je u výše uvedených vozidel vybavených rekuperační brzdou umožňováno elektrodynamické brzdění pouze při napětí v trolejové síti. Při výpadku napájecího napětí nebo zkratu trolejové sítě je sice možné z pomocného palubního zdroje nabít vypínací kondenzátor pulsního měniče, ale při jeho vypínací funkci dojde i při odpojení vozidla od troleje k odčerpání jeho náboje do filtračního kondenzátoru a tím ke zhroucení vypínacího systému pulsního měniče a ke zkratu na motorech. V případech ztráty napájecího napětí řidič odpojuje vypínačem vozidlo od troleje, čímž nemůže fungovat ani elektrodynamická brzda, neboť není napětí na filtračním kondenzátoru. Pro zastavení vozidla je v tomto případě nutno použít jiné brzdy, než elektrodynamické. Problém spolehlivého brzdění vyvstává zejména u vozidel nemajících plnohodnotnou brzdu mechanickou, kterými jsou příkladně tramvaje.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení obvodu rekuperační brzdy podle vynálezu, zajišťující brzdění ve všech provozních stavech napájecí sítě. Sestává z trakčního motoru, pulsního měniče, jehož vstup tvoří anoda a výstup katoda jeho hlavního tyrlstoru, dále z pomocného napěťového zdroje, startovacího kondenzátoru, nejméně tří diod a filtračního kondenzátoru připojeného přes kontakty vypínače k pólům stejnosměrného napájecího napětí paralelně se záskokovou brzdou, tvořenou sériovou kombinací brzdového odporu a pomocného měniče. Jeho podstatou je, že v sérii s kotvou trakčního motoru je zapojena první dioda, jejíž anoda je spojena se záporným pólem napájecího napětí a paralelně k této první sériové kombinaci je připojena jednak druhá sériová kombinace budicího vinutí s pulsním měničem a jednak sériově paralelní kombinace tvořená třetí diodou v sérii se startovacím kondenzátorem, k němuž je paralelně připojen pomocný napěťový zdroj. Spojovacím uzlem těchto tří kombinací je výstup kotvy, druhý konec budicího vinutí a katoda třetí diody. Tento uzel je připojen k anodě spínacího polovodičového prvku, jehož katoda je přes kontaktní vypínač připojena ke kladnému pólu napájecího napětí. Anoda spínacího polovodičového prvku je ještě spojena s katodou druhé diody, jejíž anoda je připojena ke vstupu pulsního měniče.

Pro trakční motory s vysokým využitím výkonu je výhodné, když do téhož zapojení mezi spojovací uzel a anodu spínacího· polovodičového prvku je vřazena čtvrtá dioda, jejíž anoda je spojena s tímto uzlem.

V případě záporné polarity trolejového vedení jsou všechny polovodičové prvky zapojení podle vynálezu zapojeny v opačné polaritě.

Zapojením podle vynálezu je dosaženo zvýšení bezpečnosti jízdy trakčních vozidel opatřených rekuperační brzdou, neboť zajišťuje spolehlivou funkci elektrodynamické brzdy ve všech provozních režimech vozidla a stavech jeho napájecí sítě, to jest i při zkratu nebo výpadku napětí. Vyšší účinek vynálezu se projevuje nejvíce u vozidel nemajících plnohodnotnou brzdu mechanickou, jako je tomu například u tramvají.

Na připojeném výkresu jsou schematicky zakresleny dva příklady zapojení obvodu rekuperační brzdy podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněno zapojení vhodné pro trakční motory s bohatě dimenzovaným magnetickým obvodem. Na obr. 2 je totéž zapojení doplněné jednou diodou a tato varianta je určena pro trakční motory s vysokým využitím výkonu.

V sérii s kotvou 7 motoru je zapojena první dioda 8, jejíž anoda je spojena se záporným pólem napájecího napětí trolejové sítě a jejíž katoda je spojena se vstupem kotvy 7. Paralelně k této první sériové kombinaci je připojena jednak druhá sériová kombinace budicího vinutí 5 s pulsním měničem 6, jehož vstup tvoří anoda a výstup katoda jeho hlavního tyristoru a jednak sériově paralelní kombinace, tvořená třetí diodou 4 v sérii se startovacím kondenzátorem 3, k němuž je paralelně připojen pomocný napěťový zdroj 13, jímž je palubní střídač. Spojovacím uzlem 15 těchto tří kombinací je výstup kotvy 7 motoru, druhý konec budicího vinutí 5 a katoda třetí diody 4. Ke kladnému pólu napájecího napětí je přes kontaktní vypínač 1 připojena katoda spínacího polovodičového prvku 10, jímž je například tyristor, jehož anoda je spojena s katodou druhé diody 9, jejíž anoda je připojena ke středu druhé sériové kombinace, to jest ke vstupu pulsního· měniče 6. Spojovací uzel 15 je připojen k anodě spínacího polovodičového prvku 10, který je svou katodou připojen k jednomu pólu filtračnímu kondenzátoru 2 současně s jedním koncem brzdového odporu 11, jehož druhý konec je přes pomocný měnič 12 spojen se záporným pólem napájecího napětí zároveň s druhým pólem filtračního kondenzátoru 2.

Popsaného zapojení lze využít u trakčních motorů s bohatě dimenzovaným magnetickým obvodem, jimiž jsou kupříkladu dříve vyráběné motory. Pro moderní motory s vysokým využitím výkonu, kde by bylo jinak nutné zařazení doplňovací indukčnosti, je určeno zapojení podle obr. 2, které se odlišuje od prvého příkladu pouze tím, že mezi spojovací uzel 15 a anodu spínacího polovodičového prvku 10 je vřazena čtvrtá dioda 14, jejíž anoda je spojena s tímto uzlem 15.

V případě záporné polarity trolejového

242 vedení jsou všechny polovodičové prvky popsaného v obvodu zapojeny v opačné polaritě. Zapojení podle vynálezu je součástí brzdového obvodu trakčních motorů, jehož připojování k napájecí síti a k ostatním obvodům vozidla se děje přes spínací polovodičový prvek 10 jen při vypnutém hlavním tyristoru pulsního měniče 6 a po nabití jeho vypínacího kondenzátoru. Toto připojování je zajišťováno kontaktním vypínačem 1, a to za pomoci nezakresleného kontrolního obvodu, v němž je porovnáváno napětí vypínacího kondenzátoru pulsního měniče 6 s proudem v brzdovém obvodu, který bude nutno vypínat. Výsledná informace je logicky zpracovávána v nezakresleném řídicím obvodu pulsního měniče 6, jímž je ovládán i spínací polovodičový prvek 10. Dojde-li k výpadku napětí nebo ke zkratu napájecí trolejové sítě, odpojí se automaticky kontaktní vypínač 1. Stane-11 se tak během jízdního režimu, dojde k vybití filtračního kondenzátoru 2, a to jednak do napájecí sítě ještě před vypnutím vypínače 1 a jednak do obvodů trakčních motorů a pomocných spotřebičů vozidla. Při puštění jízdního pedálu dojde k přepnutí silového obvsdu do brzdového režimu, přičemž vypínací kondenzátor pulsního měniče 6 a stejně tak i startovací kondenzátor 3 se nabíjí z pomocného napěťového zdroje 13 na minimální hodnotu napětí, potřebnou pro start brzdy. Na počátku brzdění se pomocí nezakresleného regulátoru zadá žádaná hodnota proudu a hlavní tyristor pulsního měniče 6 sepne. Tím se uzavře obvod tvořený startovacím kondenzátorem 3 nabíjeným z pomocného napěťového zdroje 13, třetí diodou 4, budicím vinutím 5 a sepnutým puls29 ním měničem 6. Proudový impuls startovacího kondenzátoru 3 vytvoří proud v budicím vinutí 5, který prochází druhou diodou 9. Točící se kotva 7 motoru indukuje napětí, které vytváří proud v obvodu kotva 7 motoru, budicí vinutí 5, sepnutý pulsní měnič 6 a první dioda 8. Proud v tomto uzavřeném obvodu má stoupající tendenci a při dosažení jeho žádané hodnoty vypínací kondenzátor pulsního měniče 6 rozepne pulsní měnič 6 a proud dále protéká do tohoto vypínacího kondenzátoru, pokud není dosažena hodnota napětí, zajišťující vypnutí pulsního měniče 6 v dalším cyklu. Teprve po jeho dostatečném nabití je připínán polovodičovým prvkem 10 brzdový obvod motoru k pomocné palubní síti, přičemž vybitý filtrační kondenzátor 2 tvoří v prvních okamžicích počáteční impedanci. Nahromaděná energie v obvodu trakčního motoru je předána do filtračního kondenzátoru 2, jehož napětí stoupne, avšak v jediném cyklu při nízkých otáčkách motoru nedosáhne jmenovité hodnoty. V dalších cyklech toto napětí stoupá, přitom však k němu připojené spotřebiče způsobují jeho vybíjení. Pokud je brzdné energie přebytek, stoupá napětí na filtračním kondenzátoru 2' až na maximálně povolenou hodnotu, při níž začne fungovat záskokové brzda, tvořená brzdným odporem 11 a pomocným měničem 12. Touto záskokovou brzdou je udržována stálá maximální hodnota napětí. Během celého tohoto děje může být napájecí napětí připojováno nebo odpojováno kontaktním vypínačem 1 za pomoci nezakresleného měřicího obvodu, sledujícího zda velikost napájecího napětí má minimální hodnotu.

Claims (3)

1. pRedmEt

   1. Zapojení obvodu rekuperační brzdy se zajištěním funkce ve všech provozních stavech napájecí sítě, sestávající z trakčního motoru, pulsního měniče, jehož vstup tvoří anoda a výstup katoda jeho hlavního tyristoru, dále z pomocného napěťového zdroje, startovacího kondenzátoru, nejméně tří diod a filtračního kondenzátoru připojeného přes kontaktní vypínač mezi póly stejnosměrného napájecího napětí paralelně se záskokovou brzdou, tvořenou sériovým spojením brzdového odporu a pomocného měniče, vyznačené tím, že v sérii s kotvou (7) trakčního motoru je zapojena první dioda (8), jejíž anoda je spojena se záporným pólem napájecího napětí a paralelně k této první sériové kmbinaci je připojena jednak druhá sériová kombinace budicího vinutí (5) s pulsním měničem (6) a jednak sériověparalelní kombinace, tvořená třetí diodou (4) v sérii se startovacím kondenzátorem ynAlezu (3), k němuž je paralelně připojen pomocný napěťový zdroj (13), přičemž spojovací uzel (15) všech tří kombinací tvořený výstupem kotvy (7), druhým koncem budicího vinutí (5) a katodou třetí diody (4) je propojen s anodou spínacího polovodičového prvku (10), jehož katoda je připojena přes kontaktní vypínač (1) ke kladnému pólu napájecímu napětí a jehož anoda je připojena ke katodě druhé diody (9), která je svou anodou spojena se vstupem pulsního měniče (6).
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi spojovací uzel (15) a anodu spínacího polovodičového prvku (10) je vřazena čtvrtá dioda (14), jejíž anoda je spojena se spojovacím uzlem (15).
3. 3. Zapojení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že v případě záporné polarity trolejového vedení jsou všechny jeho polovodičové prvky zapojeny v opačné polaritě.