CS250073B1

CS250073B1 - Connection of tramways with resistance control

Info

Publication number: CS250073B1
Application number: CS843228A
Authority: CS
Inventors: Libor Vykoupil
Original assignee: Libor Vykoupil
Priority date: 1984-05-02
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1987-04-16
Also published as: CS322884A1

Abstract

Zapojení tramvají se zrychlovačem pro jejich nebrzděný výběh ze setrvačnosti vozidla odstraňuje ztráty kinetické energie vzniklých z působení předbrzdové přípravy, kterou vytváří omezený proud trakčních motorů v generátorickém zapojení. Podstata zapojení spočívá v tom, že cívka přípravy při doběhu vozidla setrvačností je přepojena na napětí kotev trakčních motorů namísto původního zapojení na napětí magnetů těchto motorů, přičemž je zároveň sníženo generované napětí kotev motorů hlubokým odbuzením magnetů jedné skupiny motorů pomocí odbuzovacího odporu. Přepojení obvodu cívky přípravy se dosahuje pomocnými kontakty stykače, jehož hlavní kontakt zároveň zapojuje odbuzovací odpor. Průběh proudu cívky přípravy je v novém zapojení přizpůsoben původní proudové charakteristice v cívce pomocí křemíkových diod a odporů. Cílem zapojení je snížení přibrzďovacího výkonu na energetické minimum dostačující jak pro předbuzení trakčních motorů před provozním brzděním, tak pro samočinné nastavování hodnot odporu zrychlovače podle okamžité rychlosti vozidla.Tram connection with accelerator for their unbraked run-out from the vehicle's inertia eliminates kinetic energy loss arising from the action of pre-brake preparation, which creates a limited traction current generators. The essence of the circuit is that the coil preparation during vehicle coastdown it is connected to the anchor voltage of traction motors instead of the original voltage connection magnets of these motors while being simultaneously reduced voltage generated by motor anchors deeply exciting the magnets of one group of motors by means of an excitation resistor. The coil preparation circuit is switched the auxiliary contacts of the contactor at the same time, the main contact engages the field weakener resistance. The course of the preparation coil current is in the new wiring adapted to the original current characteristics in the coil using silicon diodes and resistors. The aim of the wiring is to reduce the braking performance to the energy minimum both for traction motors before service braking and for automatic operation adjusting the accelerator resistance values according to the instantaneous vehicle speed.

Description

Vynález se týká zapojení tramvají s odporovým řízením pro nebrzděný výběh vozidla při jízdě setrvačností.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the connection of trams with resistive control for unbraked vehicle run-off during inertia travel.

Stávající tramvaje s odporovým řízením jízdního a brzdného proudu pomocí odpor níku zrychlovače jsou při výběhu vozidla setrvačností vybaveny předbrzdovou přípravou, kterou vytváří omezený proud trakčních motorů v generátorickém zapojení, přičemž motory pracují se zeslabeným magnetickým polem zhuntováním jejich magnetů.Existing trams with resistive driving and braking current control via an accelerator resistor are equipped with a pre-brake preparation when the vehicle runs out of inertia, which creates a limited current of traction motors in a generator circuit, while the motors operate with a weakened magnetic field by compacting their magnets.

Tímto proudem vyvolávajícím předbuzení motorů se dosahuje podstatné zkrácení časové prodlevy elektrodynamické brzdy, v níž by jinak probíhalo pomalé samonabuzení motorů ze zbytkového magnetismu. Taková prodleva trvající kolem jedné sekundy by prodlužovala zábrzdnou vzdálenost, neboť například při rychlostech kolem 60 km/h by vozidlo po ovládnutí zařízení elektrodynamické brzdy ujelo ještě nebrzděnou dráhu kolem 17 metrů, což zvláště ve frekventovaném městském provozu by bylo kritické pro bezpečné zastavení vozidla před překážkou. Proud předbrzdové přípravy řídí zároveň pomocí omezovacího relé a pilotmotoru nastavení příslušné hodnoty odporu zrychlovače podle rychlosti vozidla tak, aby při opětovném rozjezdu nebo brzdění výše proudu se přizpůsobila okamžitým otáčkám kotev trakčních motorů a tedy okamžité rychlosti vozidla.By this motor-inducing current, the time delay of the electrodynamic brake, which would otherwise be slow to self-excite from the residual magnetism, would be substantially reduced. Such a delay of about one second would extend the braking distance, for example, at speeds of about 60 km / h, the vehicle would travel an unbraked distance of about 17 meters after actuating the electrodynamic brake device, which would be critical for safe vehicle stopping . At the same time, the pre-brake current controls, by means of a limiting relay and a pilot motor, adjusting the appropriate accelerator resistance value according to the vehicle speed so as to adapt to the instantaneous armature speed of the traction motors and thus the instantaneous vehicle speed.

Samočinné nastavování odporu zrychlovače je regulováno cívkou přípravy připojenou na napětí magnetů trakčních motorů a také proudovou cívkou zapojenou v obvodu trakčních motorů, přičemž obě cívky tvoří aktivní součást omezovacího relé. Proud předbuzení dosahuje například u tramvají čtyřnápravových typu T hodnot 40—60 A, u tramvají článkových typu K proud až 100 A při napětí kotev v rozmezí 150—250 V při provozních rychlostech 40— —60 km/h. Při výběhu vozidla je trakčními motory generován ztrátový výkon v rozmezí 6—25 kW v oblasti mezizastávkových rychlostí, kterým je vozidlo při doběhu setrvačností přibrzďováno, neboť k poměrně nízkým odporům pojezdu ocelových kol na kolejnici se přidává značná přibrzďovací síla z předbrzdové přípravy. V podmínkách městské hromadné dopravy se pohybují tramvajové jednotky 1/2 až 2/3 dráhy jízdou setrvačností, zatímco 1/3 až 1/2 dráhy připadá na rozjezd s odběrem proudu a na elektrodynamické brzdění.The self-adjusting of the accelerator resistance is controlled by a coil connected to the traction motor magnet voltage as well as a current coil connected to the traction motor circuit, both coils forming an active part of the limiting relay. For example, the overvoltage current for trams of four-axle type T reaches values of 40–60 A, for articulated type K trams up to 100 A at anchor voltage in the range of 150–250 V at operating speeds of 40–60 km / h. When the vehicle runs out, traction motors generate a power loss in the range of 6-25 kW in the area of intermediate stops, which is braked by the inertia run-out, because of the relatively low braking forces of the steel wheels on the rail. In the conditions of public transport, tram units move 1/2 to 2/3 of the track by inertia, while 1/3 to 1/2 of the track is driven by power take-off and electrodynamic braking.

Ztráta kinetické energie vozidla z titulu předbrzdové přípravy dosahuje až 10 % trakční energie vynaložené na rozjezd. Tuto skutečnost prokazují též tramvaje vybavené tyristorovou pulzní regulací, u nichž klasická předbrzdová příprava byla odstraněna, což se velkou měrou podílí na celkové úspoře elektrické energie proti vozům s odporovou regulací.The vehicle's kinetic energy loss due to pre-brake preparation is up to 10% of the traction energy spent on the start. This is also proven by trams equipped with thyristor pulse control, in which the conventional pre-brake preparation was removed, which largely contributes to the overall energy savings compared to vehicles with resistance control.

Výše uvedené nedostatky vozidla při jízdě setrvačností jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v připojení odbuzovacího odporu na magnety prvního a druhého trakčního motoru stykačem přípravy a dále v připojení cívky přípravy na vývody kotev třetího a čtvrtého trakčního motoru, přičemž do obvodu cívky přípravy je zapojena dioda, doplňkový odpor, pomocný pracovní kontakt stykače přípravy a omezovači odpor a paralelně k cívce přípravy a doplňkovému odporu je připojena dvojitá dioda s diferenciálním odporem, přičemž konec cívky přípravy je přes klidový dotek stykače přípravy připojen na anodu diody a také na vývod třetího trakčního motoru.The aforementioned drawbacks of the vehicle during inertia travel are eliminated by the wiring according to the invention, which consists in connecting the field weakening resistor to the magnets of the first and second traction motors with the preparation contactor and connecting the preparation coil to the anchor terminals of the third and fourth traction motors. diode, auxiliary resistor, auxiliary work contact of the preparation contactor and the limiting resistor are connected, and a double diode with differential resistance is connected in parallel to the preparation coil and the auxiliary resistor, the end of the preparation coil being connected to the anode diode and engine.

Zapojením podle vynálezu se dosáhne hlubokého snížení výkonu proudu přípravy na energetické minimum dostačující jak pro předbuzení trakčních motorů před brzděním, tak pro samočinné nastavování hodnot odporu zrychlovače podle okamžité rychlosti vozidla. Zapojení podle vynálezu umožňuje zároveň přepojení obvodu cívky přípravy do původního spojení v okamžiku rozjezdu vozidla s trakčním proudem a při elektrodynamickém brzdění. Z hlediska energetického dosáhne se zapojením podle vynálezu značných úspor elektrické energie, neboť při ročním ekonomickém proběhu vozidla 60 000 km ujede tramvaj 30 000 až 40 000 km setrvačností doběhem, což představuje až 1 300 hodin jízdy se ztrátou kinetické energie v důsledku původního zapojení předbrzdové přípravy. Tato ztráta ročně v průměru 20 000 kWh musí být nahrazována delší dobou trvání rozjezdového proudu k dosažení vyšší rychlosti potřebné ke krytí ztrát kinetické energie přibrzďováním z důvodů působení předbrzdové přípravy. V celostátním měřítku představuje zapojení podle vynálezu při provozu přes 2 000 tramvají úspory elektrické energie ve výši několika desítek miliónu kWh. Náklady na zapojení podle vynálezu jsou návratné provozními úsporami během krátké doby provozu, ztrátový výkon z nového zapojení klesne z několika desítek kW v průměru na 4 °/o.The circuit according to the invention achieves a deep reduction in the power of the preparation current to an energy minimum sufficient to both override the traction motors before braking and to automatically adjust the accelerator resistance values according to the instantaneous vehicle speed. The circuit according to the invention also allows the coil circuit of the preparation coil to be reconnected to the original connection at the moment of starting the vehicle with traction current and during electrodynamic braking. In terms of energy, considerable electrical energy savings are achieved by the invention according to the invention, since a 60,000 km annual economic run of the vehicle runs 30,000 to 40,000 km of inertia after deceleration, which is up to 1,300 hours driving with loss of kinetic energy . This loss of an average of 20,000 kWh per year must be compensated by a longer start-up current duration to achieve the higher speed needed to cover the kinetic energy losses by braking due to pre-brake application. On a national scale, the circuit according to the invention, when operating over 2,000 trams, represents an energy saving of several tens of millions of kWh. The wiring costs according to the invention are returnable by operating savings within a short operating time, the power loss from the new wiring drops from several tens of kW to an average of 4 ° / o.

Na připojeném výkresu je v obr. la vyznačeno původní zapojení trakčních motorů tramvaje typu T, na obr. lb je schéma části ovládacího obvodu původního zapojení, na obr. 2a je vyznačeno v trakčních obvodech vozů typu T zapojení podle vynálezu, na obr. 2b je schéma části ovládacího obvodu podle vynálezu.Fig. 1a shows the original circuit of the T-type traction motors, Fig. 1b shows a diagram of a part of the control circuit of the original circuit, Fig. 2a shows the circuit of the invention according to the invention in Fig. 2b, schematic diagram of part of the control circuit according to the invention.

Podle obr. la jsou kotvy k4 a k3 čtvrtého a třetího trakčního motoru trvale zapojeny v sérii se svými magnety m4, m3 přesproudovou cívku OR a kotvy kl, k2 prvního a druhého trakčního motoru jsou trvale zapojeny v sérii se svými magnety ml, m2, přičemž obě větve sériově zapojených motorů jsou zapojeny paralelně. V doběho250073 vém stavu vozidla je mezi tyto větve na vývody kotev k3 a k2 připojen přes stykače Bl, B2 regulovatelný odpor zrychlovače ZR, přičemž k magnetům ml, m2 je připojen shuntovací odpor H2 přes stykač F2 a k magnetům m3, m4 a cívce OR je připojena cívka CP přípravy přes pomocné doteky stykačů F2 a Bl.According to Fig. 1a, the anchors k4 and k3 of the fourth and third traction motors are permanently connected in series with their magnets m4, m3 overcurrent coil OR and the anchors k1, k2 of the first and second traction motors are permanently connected in series with their magnets ml, m2, both branches of the series motors are connected in parallel. In the time of 250073 in the state of the vehicle, an adjustable accelerator resistor ZR is connected between these branches to the anchor terminals k3 and k2 via contactors B1, B2, and a shunt resistor H2 is connected to magnets ml, m2 via contactor F2 and magnets m3, m4 and OR coil CP preparation coil via auxiliary contacts of contactors F2 and B1.

V brzdovém stavu je rozpojen stykač F2 a do obvodu cívky CP přípravy je vřazen odpor RCP. V rozjezdovém stavu vozidla jsou zapnuty stykače LS, Ml, R1 případně stykače M2, F2, přičemž jsou rozpojeny stykače Bl, B2.In the braking condition, contactor F2 is opened and an RCP resistor is incorporated in the preparation coil circuit CP. In the starting state of the vehicle, contactors LS, M1, R1 or contactors M2, F2 are switched on and the contactors B1, B2 are opened.

Podle obr. lb je v doběhovém stavu vozidla na pomocné napětí zapojena cívka stykače F2 přes klidový dotek BK1 brzdového řadiče a přes klidový dotek stykače Rl. V brzdovém stavu vozidla je rozpojen obvod cívky stykače F2 dotekem BK1 brzdového řadiče.According to FIG. 1b, the coil of the contactor F2 is connected to the auxiliary voltage in the deceleration state of the vehicle through the rest contact of the brake controller BK1 and the rest contact of the contactor R1. When the vehicle is braked, the contactor coil circuit F2 is disconnected by touching the BK1 brake controller.

V rozjezdovém stavu vozidla je zapojena cívka linkového stykače LS přes klidový dotek BK1 a pracovní dotek JK1 jízdního řadiče, přičemž přes dotek JK2 jízdního řadiče a pomocný dotek LS linkového stykače je uzavřen obvod cívky stykače Rl a jeho klidovým dotekem je rozpojena cívka stykače F2.In the start-up state of the vehicle, the line contactor coil LS is connected via the idle contact BK1 and the work controller JK1 of the driving controller, whereby the coil circuit of the contactor R1 is closed via the driving controller contact JK2 and the auxiliary contact LS.

Podle obr. 2a je sérioparalelní zapojení trakčních motorů včetně zapojení obvodu zrychlovače ZR a obvodu shuntovacího odporu H2 stejné jako v obr. la. V doběhovém stavu vozidla je k obvodu magnetů ml, m2 připojen odbuzovací odpor R5 přes stykač FP, jehož pomocný dotek 1FP uzavírá obvod složený z doplňkového odporu R4 a omezovacího odporu R3 a připojený ke kotvám k3, k4 přes diodu D2 a cívku CP, přičemž dotek 2FP stykače FP je rozpojen a k obvodu složeného z cívky CP a R4 je připojen obvod sestávající z dvojité diody Dl a diferenciálního odporu R2.According to Fig. 2a, the series-parallel connection of the traction motors, including the connection of the accelerator circuit ZR and the shunt resistance circuit H2, is the same as in Fig. 1a. In the deceleration state of the vehicle, the excitation resistor R5 is connected to the magnet circuit ml, m2 via a contactor FP whose auxiliary contact 1FP closes a circuit consisting of an additional resistor R4 and a limiting resistor R3 and connected to anchors k3, k4 via diode D2 and coil CP. 2FP of the contactor FP is open and a circuit consisting of a double diode D1 and a differential resistance R2 is connected to a circuit composed of a coil CP and R4.

Podle obr. 2b je k původním obvodům vyznačeným v obr. lb v doběhovém stavu vozidla připojena cívka stykače FP přes klidový dotek LS linkového stykače. Zapojení pro brzdný nebo rozjezdový stav vozidla je stejné jako v obr. la, lb s tím, že cívka stykače FP je rozpojena dotekem BK1 nebo dotekem LS.According to FIG. 2b, the coil of the contactor FP is connected to the original circuits shown in FIG. The wiring for the braking or starting condition of the vehicle is the same as in FIGS. 1a, 1b except that the coil of the contactor FP is opened by contact BK1 or contact LS.

Při doběhu vozidla setrvačností se vybudí proud přípravy na trakčních obvodech podle obr. la zapojením stykačů Bl, B2, čímž jsou zapojeny kotvy kl, k2, k3, k4 a magnety ml, m2, m3, m4 trakčních motorů přes odporník zrychlovače do křížového zapojení. Napětí na kotvách motorů indukované z remanentního magnetismu vyvolá postupně narůstající proud přes stykače Bl, B2 a zrychlovač ZR.During inertia of the vehicle, the preparation current on the traction circuits of FIG. 1a is energized by engaging contactors B1, B2, thereby engaging anchors k1, k2, k3, k4 and magnets ml, m2, m3, m4 of traction motors through the accelerator resistor into a cross wiring. The voltage at the motor anchors induced by the remanent magnetism causes a gradually increasing current through the contactors B1, B2 and the accelerator ZR.

Tento proud přípravy se udržuje téměř na konstantní výši jednak regulací odporu zrychlovače, jednak zeslabením magnetického pole zapojením shuntovacího odporu H2 stykačem F2. Rovnoměrnost rozdělení proudu přípravy v obvodu kotek k3, k4 a kotev kl, k2 zajišťuje křížové spojení motorů. Automatickou regulaci hodnoty odporu zrychlovače provádí pilotmotor, jehož pohyb je odvozen od funkce omezovacího relé ovládaného magnetomotorickými silami proudové cívky OR a cívky CP přípravy napájené z napětí na magnetech m3, m4 přes sepnutý dotek stykače Bl a dotek stykače F2. Elektrodynamického brzdění se dosáhne brzdovým pedálem pomocí kontaktu brzdového řadiče BK1 podle obr. lb, přičemž se vypne cívka stykače F2, jehož hlavní kontakt rozpojí obvod shuntovacího odporu H2, čímž dojde k plnému vybuzení trakčních motorů a tím i k nárůstu proudu ze stavu přípravy na mnohonásobný proud brzdný.This preparation flow is kept almost constant by regulating the accelerator resistance and by attenuating the magnetic field by connecting the shunt resistor H2 by the contactor F2. The uniform distribution of the preparation flow in the circumference of the rollers k3, k4 and the anchors k1, k2 ensures cross-coupling of the motors. Automatic regulation of the accelerator resistance value is performed by the pilot motor, the movement of which is derived from the function of the limiting relay controlled by the magnetomotor forces of the current coil OR and the preparation coil CP supplied from voltage on magnets m3, m4 via closed contact of contactor B1 and contact of contactor F2. The electrodynamic braking is achieved by the brake pedal via the BK1 brake controller contact of FIG. 1b, turning off the coil of contactor F2, the main contact of which disconnects the shunt resistor circuit H2, thereby fully energizing the traction motors and thereby increasing current from the multiple current braking.

Téhož shuntovacího obvodu se stykačem F2 se využívá k zeslabení magnetického pole trakčních motorů za účelem zvýšení rychlosti vozidla, a to podle obr. lb zapojením cívky stykače F2 přes kontakt zrychlovače ZR2 při rozpojeném doteku stykače Rl ovládaném dotekem jízdního řadiče JK2 a dotekem linkového stykače LS, který je ovládán kontaktem jízdního řadiče JK1.The same shunt circuit with contactor F2 is used to attenuate the magnetic field of the traction motors to increase vehicle speed, as shown in Fig. 1b by engaging the coil of contactor F2 via the accelerator contact ZR2 with contactor contact R1 disengaged by the driver JK2 and the line contactor LS. which is controlled by the JK1 controller contact.

Podle obr. 2a na vývody magnetů m2, ml druhého a prvního trakčního motoru přes stykače FP je připojen odbuzovací odpor R5, čímž dojde při jízdě vozidla setrvačností ke hlubokému snížení indukovaného napětí na kotvách trakčních motorů a tím i ke snížení proudu přípravy uzavřeného přes regulovaný odporník zrychlovače. Zároveň je přepojen obvod cívky CP přípravy na napětí kotev k3, k4 přes diodu D2, doplňkový odpor R4, sepnutý dotek 1FP a omezovači odpor R3.According to FIG. 2a, the excitation resistor R5 is connected to the m2, ml magnets of the second and first traction motors via the contactors FP, thereby reducing the induced voltage at the anchors of the traction motors and thereby reducing the preparation current closed through the controlled resistor accelerators. At the same time, the preparation coil circuit CP is switched to anchor voltage k3, k4 via diode D2, an additional resistor R4, a closed contact 1FP, and a limiting resistor R3.

Proud v CP je řízen také obvodem sestávajícím z dvojité diody Dl a diferenciálního odporu R2, jímž se charakteristika proudu v CP přizpůsobuje vysokým změnám napětí na kotvách k3, k4 za vyšších rychlostí vozidla, přičemž součtový proud v CP a v obvodu s dvojitou diodou je omezován omezovacím odporem R3. Při sešlápnutí brzdového pedálu dojde k vypojení cívky stykače FP, přičemž se v trakčním obvodu přepojí cívka CP přípravy do původního spojení a tedy na napětí magnetů m3, m4 přes klidový dotek 2FP, přičemž dioda D2 v závěrném směru blokuje zkratování cívky přípravy.The current in CP is also controlled by a circuit consisting of a double diode D1 and a differential resistance R2, which adapts the current characteristic in CP to high voltage variations at armature k3, k4 at higher vehicle speeds, while the sum current in CP and the double diode circuit is limited. with a resistor R3. When the brake pedal is depressed, the FP contactor coil is disconnected, while in the traction circuit, the preparation coil CP returns to the original connection and thus to magnets m3, m4 via a resting contact 2FP, while diode D2 blocks the preparation coil shorting.

Zapojení vyznačené v obr. 2a je určeno pro trakční napětí s polaritou záporného pólu v trolejovém vodiči, při kladném pólu v trolejovém vodiči jsou diody Dl, D2 zapojeny v obrácené propustnosti.The circuit shown in Fig. 2a is intended for a traction voltage with a negative pole polarity in the overhead contact line, with a positive pole in the overhead contact line, diodes D1, D2 are connected in reverse permeability.

Příklad zapojení podle obr. 2a je využitelný bez změn také pro článkové tramvaje typu K2.The connection example according to Fig. 2a can also be used without changes for articulated trams of the K2 type.

Claims

Traction wiring with resistive control for unbraked vehicle inertia, characterized in that in the traction motor circuit in a generator connection, a field-weakening resistor (R5j) and anchor terminals (k3) are connected to the magnets (ml, m2) of the first and second traction motors via the contactor (FP). , k4) a preparation circuit consisting of a series connection of a diode (D2), a preparation coil (CP), an additional resistor (R4),