CS259968B1

CS259968B1 - Engagement of the excitation current source of the traction motors during electrodyne-braking

Info

Publication number: CS259968B1
Application number: CS8610298A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Hazdra; Jiri Pohl
Original assignee: Frantisek Hazdra; Jiri Pohl
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1986-12-30
Publication date: 1988-11-15
Also published as: CS1029886A1; RU1833772C

Abstract

Řešením je zapojení zdroje budícího proudu pro režim elektrodynamioké brzdy dieselelektrickýoh kolejovýoh, zejména posunovacích vozidel. Zapojení sestává z budiče se třemi budicími vinutími spojeného do kaskády s trakčním generátorem, jehož Ijotva v sérii s vinutím jeho pomocných pólů je připojena k výstupním svorkám zdroje budicího proudu, ke kterým je připojeno jednak napětové čidlo a Jednak sériově spojená budicí vinutí trakčních motorů, včetně čidla budicího proudu. Paralelně k vinutí pomoonýoh pólů trakčního generátoru je připojeno dekompaudní budioí vinutí budiče. Podstatou je, že k výstupním svorkám zdroje budioího proudu jsou Ještě kontaktně připojeny konoe derivačního budioího vinutí budiče, zatímco konoe jeho řídicího vinutí jsou spojeny s výstupy výkonového zesilovače, jehož vstup je spojen s výstupem proporcionálního regulátoru, na jehož vstupu je sčítaoí člen, do Jehož tří sčítacích vstupů jsou zapojeny výstupy zadávacího členu, napetového čidla a čidla budioího prouduThe solution is to connect an excitation current source for the electrodynamic brake mode of diesel-electric rail vehicles, especially shunting vehicles. The connection consists of an exciter with three excitation windings connected in cascade with a traction generator, whose Ioty in series with the winding of its auxiliary poles is connected to the output terminals of the excitation current source, to which are connected both a voltage sensor and the series-connected excitation windings of the traction motors, including the excitation current sensor. In parallel to the winding of the auxiliary poles of the traction generator, a decompaud excitation winding of the exciter is connected. The essence is that the terminals of the exciter's derivative excitation winding are connected to the output terminals of the excitation current source by contact, while the terminals of its control winding are connected to the outputs of a power amplifier, whose input is connected to the output of a proportional regulator, at whose input there is an adder, to whose three adder inputs the outputs of the input element, voltage sensor and excitation current sensor are connected.

Description

Vynález se týká zapojení zdroje budicího proudu trakčních motorů při elektrodynamickém brzdění dieselelektrickýčh kolejových vozidel, zejména pro posunovací službu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to the coupling of a source of excitation current for traction motors in the electrodynamic braking of diesel-electric rail vehicles, in particular for shunting services.

. K pohonu uvedených vozidel jsou většinou používány sériové trakční motory, jejichž napájecí zdroj je tvořen soustrojím, budiče a trakčního generátoru v kaskádovém zapojení. K výstupním svorkám tohoto zdroje, jimiž jsou vývody kotvy trakčního generátoru sériově spojené s vinutím jeho pomocných pólů, jsou paralelně nebo se*rioparaleleně připojeny trakční motory. Jejich proud je řízen přes systém kontaktně zařazovaných odporů k řídicímu vinutí budiče, který je regulačním prvkem této soustavy. Budič obsahuje další dvě budicí vinutí, z nichž dekompaudní je paralelně připojeno ke koncům vinutí pomocných pólu trakčního generátoru, zatímco jeho derivacní budicí vinutí je připojeno paralelně ke kotvě budiče. Brzdění takto vybavených dieselelektrických vozidel je dosud zpravidla zajišťováno pouze pneumatickými brzdami. Pro zavedení režimu elektrodynamické brzdy je nejprve nutné zajistit možnost kontaktního přepojování budicích vinutí všech .trakčních motorů do série, t.j. do jednoho budicího obvodu. Zapojení zdroje budicího proudu takto přepojených trakčních motorů má však několik nevýhod, které je nutno odstranit nebo alespoň omezit na nejnižší možnou míru.. To drive these vehicles are mostly used traction motors, whose power supply consists of a set, drivers and traction generator in cascade connection. The traction motors are connected in parallel or in parallel to the output terminals of this source, through which the armature terminals of the traction generator are connected in series with the winding of its auxiliary poles. Their current is controlled through a system of contact-connected resistors to the exciter control winding, which is a control element of this system. The exciter comprises two additional excitation windings, of which the decompauding is connected in parallel to the winding ends of the auxiliary pole of the traction generator, while its derivative excitation winding is connected in parallel to the exciter armature. As a rule, the braking of diesel-electric vehicles equipped in this way is generally only provided with pneumatic brakes. In order to implement the electrodynamic brake mode, it is first necessary to provide the possibility of contacting the field windings of all traction motors in series, i.e., one field circuit. However, the wiring of the excitation current source of such traction motors connected in this way has several disadvantages which must be eliminated or at least reduced to the minimum possible.

Například jeho dynamické vlastnosti nepříznivě ovlivňuje skutečnost, že budicí vinutí každého z prvků takto uspořádané regulované soustavy, jimiž jsou budič, trakční generátor a budicí vinutí trakčních motorů, určitým podílem zpožňuje přenos požadavku na hodnotu budicího proudu trakčních motorů. Součet těchto podílů, t.j. tří časových konstant, pak způsobuje značně dlouhé dopravní zpoždění, které se nepříznivě projevuje při náběhu elektrodynamické. brzdy. Dynamické vlastnosti regulované soustavy zhoršuje i první zpětná vazba tvořená zapojením derivacního budicího vinutí budiče do obvodu jeho kotvy. Druhá zpětná vazba vytvářená jeho dekompaudním budicím vinutím sice zlepšuje statické vlastnosti zdroje budicího proudu, avšak jeho vyhovující dynamické vlastnosti nezajišťuje, neboť na požadovanou změnu budicího proudu reaguje také se značným dopravním zpožděním.For example, its dynamic properties are adversely affected by the fact that the excitation windings of each of the elements of such a controlled system, such as the exciter, the traction generator and the excitation windings of the traction motors, allow the transmission of the excitation current value of the traction motors. The sum of these ratios, i.e. the three time constants, then causes a very long transport delay, which is unfavorable in the electrodynamic rise. brakes. The dynamic properties of the controlled system are also impaired by the first feedback formed by the connection of the excitation exciter winding to the anchor circuit. The second feedback generated by its decompulsive excitation winding improves the static characteristics of the excitation current source, but does not provide its satisfactory dynamic characteristics, since it also reacts with the desired excitation current change with a considerable transport delay.

Jednou z dalších nevýhod je, že vlivem změny zesílení přenosových prvků dochází ke změně dynamických vlastností zdroje budicího proudu a tato změna je nežádoucně závislá na otáčkách spalovacího motoru. Statické přenosové vlastnosti regulované soustavy jsou rovněž nevýhodně závislé na otáčkách spalovacího motoru a také na oteplení zpětnovazebního clenu, jímž je vinutí pomocných pólů trakčního generátoru.One further disadvantage is that due to a change in the gain of the transmission elements, the dynamic properties of the excitation current source change and this change is undesirably dependent on the speed of the internal combustion engine. The static transmission properties of the controlled system are also disadvantageously dependent on the speed of the internal combustion engine and also on the warming of the feedback member, which is the winding of the auxiliary poles of the traction generator.

Další nevýhodou jsou vlivy zbytkového magnetismu budiče a trakčního generátoru, umocňované jejich proměnnými otáčkami, které se nepříznivě projevují v náběhu elektrodynamické brzdy. Jsou sice potlačovány účinkem výše uvedeného zpětnovazebního clenu, avšak vlivem časových konstant tří přenosových prvků je toto potlačování pomalé.Another disadvantage is the effects of residual magnetism of the exciter and the traction generator, amplified by their variable speeds, which adversely affect the start of the electrodynamic brake. Although they are suppressed by the above-mentioned feedback member, due to the time constants of the three transmission elements, this suppression is slow.

Dosud známé řešení, které výslednou časovou konstantu zkracuje a omezuje i zbytkový magnetismus, je zařazení sériového přídavného odporu -do obvodu buzení trakčních motorů. Toto řešení však zvyšuje potřebný příkon buzení trakčních motorů, neboť v přídavném odporu se ztrácí značná část energie zdroje budicího proudu.A known solution, which shortens the resulting time constant and reduces the residual magnetism, is to include a series additional resistor in the excitation circuit of the traction motors. However, this solution increases the required power consumption of the traction motors, since a significant part of the energy of the excitation current source is lost in the additional resistance.

Uvedené nevýhody jsou z největší části odstraněny zapojením zdroje budicího proudu trakčních motorů při elektrodynamickém «· brzdění dieselelektrických kolejových, zejména posunovacích vozidel podle vynálezu, které sestává z budiče se třemi budicími vinutími, dále z trakčního generátoru, jehož budicí vinutí je připojeno ke kotvě budiče a kotva trakčního generátoru je v sérii β vinutím jeho pomocných pólů připojena k první a druhé výstupní svorce zdroje budicího proudu. K těmto výstupním svorkám je současně připojeno jednak napěťové čidlo a jednak jsou k nim připojena sériově spojená budicí vinutí trakčních motorů, včetně k nim sériově připojeného čidla budicího proudu. Paralelně k vinutí pomocných pólů trakčního generátoru je připojeno dekompaudní budicí vinutí budiče. Podstatou vynálezu je, ze k výstupním svorkám zdroje budicího proudu jsou ještě kontaktně připojeny konce derivačního budicího vinutí budiče, zatímco konce řídicího budicího vinutí budiče jsou spojeny s výstupy výkonového zesilovače, jehož vstup je spojen s výstupem proporcionálního elektronického regulátoru, na jehož vstup je připojen výstup sčítacího členu se třemi sčítacími vstupy, do nichž jsou samostatně zapojeny.výstupy zadávacího členu budicího proudu, napěťového čidla a čidla budicího proudu.These disadvantages are largely eliminated by engaging the excitation current source of the traction motors in the electrodynamic braking of diesel-electric rail vehicles, in particular shunting vehicles according to the invention, which consists of an exciter with three excitation windings, a traction generator whose excitation winding is connected to the exciter armature; the traction generator armature is connected in series β by winding its auxiliary poles to the first and second output terminals of the field current source. A voltage sensor is connected to these output terminals and a series-connected excitation winding of the traction motors, including a series-connected excitation current sensor, is connected to them. In parallel to the winding of the auxiliary poles of the traction generator, a decompaudial excitation winding of the exciter is connected. It is an object of the invention that the ends of the exciter excitation coil are connected to the output terminals of the excitation current source while the ends of the exciter control excitation coil are connected to the outputs of a power amplifier whose input is connected to the proportional electronic controller output. The addition of the excitation current input member, the voltage sensor and the excitation current sensor.

Vyšší účinek zapojení podle vynálezu se projevuje celkovým zlepšením dynamických vlastností stávající regulované soustavy, dále omezením nepříznivého vlivu zbytkového magnetismu budiče a trakčního generátoru a potlačením závislosti dynamických a statických vlastností regulované soustavy na otáčkách spalovacího motoru. Tím je mimo jiné docíleno potřebného zkrácení doby náběhu elektrodynamické brzdy. Novou úpravou. vstupní řídicí části zdroje budicího proudu, t.j. zapojením nadřazené vnější smyčky se zpětnovazebními signály o stavu skutečného napětí a prottdu zdroje, se kromě zlepšení dynamických a zejména statických vlastností regulované soustavy dociluje omezení závislosti přenosu budicího proudu na oteplení budicích vinutí trakčních motorů. Předností řešení také je, že oproti známým zapojením nezvyšuje energetickou náročnost a že prvek pro vytvoření silné záporné zpětné vazby se nemusí do vozidla doplňovat, neboť je zde využíván v režimu jízdy. Pro režim elektrodynamické brzdy postačí, jestliže se kontaktně přepojí, čili přepne.The higher effect of the circuit according to the invention results in an overall improvement of the dynamic properties of the existing controlled system, further reducing the negative influence of the residual magnetism of the exciter and the traction generator and suppressing the dependence of the dynamic and static properties of the controlled system on the internal combustion engine speed. This achieves, among other things, the necessary shortening of the rise time of the electrodynamic brake. New adjustment. In addition to improving the dynamic and, in particular, static properties of the controlled system, the dependence of the excitation current transmission on the warming of the excitation windings of the traction motors is achieved. The advantage of the solution is also that it does not increase energy consumption compared to known wiring and that the element for creating a strong negative feedback does not need to be added to the vehicle, since it is used here in driving mode. For the electrodynamic brake mode, it is sufficient if the contact is switched or switched.

Na připojeném výkresu je Znázorněno příkladné schéma zapojení podle vynálezu.In the accompanying drawing, an exemplary circuit diagram according to the invention is shown.

Kotva 8 budiče je připojena k budicímu vinuti 9 trakčního , ~ s ~~ generátoru, jehož kotva 10 je v sérii s vinutím 11 jeho pomocných pólu 'připojena k první a druhé výstupní svorce 12, 13 zdroje budicího proudu. K těmto výstupním svorkám 12, 13 je rovněž připojeno napěťové čidlo 14 a dále jsou k nim připojena eeťiově spojená budicí vinutí 16.1, 16.2, ... 16.n všech trakčních motoru, včetně k nim do serie přiřazeného čidla 13 budicího proudu. Současně je k těmto výstupním svorkám 12, 13 přes nezakreslené kontakty připojeno derivační vinutí 6 budiče. Paralelně k vinutí 11 pomocných pólů trakčního generátoru je připojeno dekompaudní budicí vinutí 7 budiče, řídicí budicí vinutí 5 budiče je Spojeno s výstupy obousměrného výkonového zesilovače 4, který je svým vstupem spojen s výstupem proporcionálního elektronického regulátoru 3, na jehož vstup je připojen výstup sčítacího členu 2, do jehož tri sčítacích vstupu jsou samostatně zapojeny jednak výstup zadávacího členu budicího proudu, jednak výstup čidla 1 3 budicího proudu a jednak výstup napěťového čidla 14 zdrojé budicího proudu.The exciter armature 8 is connected to the excitation winding 9 of the traction generator, whose anchor 10 is connected in series with the winding 11 of its auxiliary poles to the first and second output terminals 12, 13 of the excitation current source. A voltage sensor 14 is also connected to these output terminals 12, 13 and further connected to the wire-connected excitation windings 16.1, 16.2, ... 16.n of all the traction motors, including the excitation current sensor 13 in series. Simultaneously, an exciter derivative winding 6 is connected to these output terminals 12, 13 via non-drawn contacts. In parallel to the winding 11 of the auxiliary poles of the traction generator, a decompauding exciter winding 7 is connected, the exciter driving winding 5 is connected to the outputs of a bidirectional power amplifier 4 which is connected to the output of the proportional electronic controller 3. 2, the output of the excitation current input member, the output of the excitation current sensor 13 and the output of the voltage sensor 14 of the excitation current source.

Funkce zapojení podle vynálezu je následující:The function of the circuit according to the invention is as follows:

Kotva 10 trakčního generátoru v sérii s vinutím 11 jeho pomocných pólů· je vyvedena na výstupní svorky 12, 13 zdroje budicího proudu, odkud napájí sériově spojená budicí vinutí 16.1, 16.2, ... 16.n trakčních motorů. Napájecí proud zároveň prochází čidlem 13 budicího proudu. Budič s trakčním generátorem vytváří v tomto zapojení výkonový rotační zesilovač. Do dekompaudního budicího vinutí 7 budiče je jako záporná zpětná vazba zaveden úbytek napětí z vinutí 11 pomocných pólů trakčního'generátoru. Kídicř část zdroje budicího proudu zajišťuje vnější zpětnovazební regulační smyčka s využitím podkritického zesílení proporcionálního elektronického regulátoru 3, který prostřednictvím obousměrného výkonového zesilovače 4 řídí proud v řídicím budicím vinutí 5. budiče. Žádaná hodnota budicího proudu pro funkci elektrodynamické brzdy je zadávána zadávacím členem £ přes sčítací člen 2 na vstup proporcionálního elektronického regulátoru 3. Zpětnovazební výstupní signál z čidla 13 budicího proudu s teplotně nezávislým přenosem vstupuje do druhého sěítacího vstupu sčítacího clenu 2, čímž zajišťuje regulované soustavě především statickou přesnost. V režimu jízdy vozidla jsou konce derivacního budicího vinutí 6_ budíce kontaktně připojeny • · ¹ k vývodům kotvy 8 budiče. Při počátku náběhu do činnosti elektrodynamické brzdy je požadován nulový budicí proud prostřednictvím zadávacího členu V tomto okamžiku se konce derivacního budicího vinutí 6 budiče odepnou od jeho kotvy 8 a přes kontakty nezakresleného přepínače se připojí k výstupním svorkám 1 2, 13 zdroje budicího proudu. Tím se zavede silná napěťová zpětná vazba záporného smyslu do výkonového rotačního zesilovače, která z něho vytváří regulovaný zdroj napětí s přesně definovaným přenosem, jenž je minimálně závislý na změně zesílení výkonového rotačního zesilovače. Účinkem této silné záporné zpětné vazby se zkracuje časová konstanta rotačního zesilovače vzhledem k. časové konstantě budicích vinutí 16.1, 16.2, ... 16.n trakčních motorů na minimum. Touto zápornou zpětnou vazbou je rovněž rychle potlačován zbytkový magnetismus budiče a trakčního generátoru. Další zápornou zpětnou vazbu vytváří výstupní signál napěťového čidla 14, jenž je zaveden do třetího vstupu sčítacího členu 2 a který ještě vylepšuje již dosažené vyhovující dynamické vlastnosti zdroje budicího proudu.The anchor 10 of the traction generator in series with the windings 11 of its auxiliary poles is led to the output terminals 12, 13 of the excitation current source, from where it supplies the series-connected excitation windings 16.1, 16.2, ... 16.n of the traction motors. At the same time, the supply current passes through the field current sensor 13. The traction generator exciter generates a power rotary amplifier in this circuit. A voltage drop from the auxiliary pole windings 11 of the traction generator is applied as negative feedback to the decomputer exciter winding 7. The oscillating part of the excitation current source is provided by an external feedback control loop using a subcritical gain of the proportional electronic controller 3, which controls the current in the excitation control winding 5 of the exciter via a bidirectional power amplifier 4. The excitation current setpoint for the electrodynamic brake function is entered by the input member 6 via the addition member 2 at the input of the proportional electronic controller 3. The feedback output signal from the temperature-independent transmission excitation sensor 13 enters the second network input of the adder 2, thereby providing static accuracy. In the driving mode of the vehicle, the ends of the excitation winding differentiator 6_ exciter contact posts • · ¹ to the terminals of the armature 8 of the exciter. At the start of the start-up of the electrodynamic brake, a zero excitation current is required via the input member. At this point, the ends of the exciter derivative excitation winding 6 are disconnected from its armature 8 and connected to the output terminals 12, 13 of the excitation current source. Thereby a strong negative feedback voltage is introduced into the power rotary amplifier, which makes it a regulated voltage source with a precisely defined transmission, which is at least dependent on the change in the power of the power rotary amplifier. The effect of this strong negative feedback reduces the time constant of the rotary amplifier relative to the time constant of the drive windings 16.1, 16.2, ... 16.n to a minimum. This negative feedback also rapidly suppresses the residual magnetism of the exciter and traction generator. A further negative feedback is generated by the output signal of the voltage sensor 14, which is applied to the third input of the adder 2 and which further improves the already satisfactory dynamic properties of the excitation current source.

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION

Connection of the excitation current source of traction motors during electrodynamic braking of diesel-electric rail vehicles, in particular shunting vehicles, consisting of an exciter with three excitation windings, a traction generator whose excitation coil is connected to the exciter armature, is connected to the output terminals of the excitation current source, to which a voltage sensor is connected in parallel and connected in series to the traction motor excitation windings, including the excitation current sensor, and a decompaude exciter excitation winding is connected in parallel to the auxiliary pole winding in that the ends of the excitation current source (6) of the excitation current source are still contact-connected to the output terminals (12, 13) of the excitation current source, while the ends of the excitation excitation drive winding (5) are connected to power amplifier circuits (4), the input of which is connected to the output of the proportional electronic controller (3), the input of which is connected to the output of the summation element (2) with three summation inputs, in which the outputs of the input driver (1) , on the one hand a voltage sensor (14) and on the other hand an excitation current sensor (15).