CS265887B1

CS265887B1 - Wiring for fast energization of DC traction motors during electrodynamic braking

Info

Publication number: CS265887B1
Application number: CS881326A
Authority: CS
Inventors: Ivan Ing Peroutka; Premysl Ing Holub
Original assignee: Ivan Ing Peroutka; Holub Premysl
Priority date: 1988-03-02
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1989-11-14
Also published as: CS132688A1

Abstract

Zapojení řeěí brzdový obvod sériových trakčních motorů a tyristorovou půlení regulací, zejména u vozidel pro městskou hromadnou dopravu. Podstatou řešení je připojení budicího vinutí k napájecímu zdroji přes hlavní kontakt stykače, jehož cívka je přes kontakt režimového spínače spojena s výstupy komparátoru. Kontakt režimového spínače je překlenut pomocným kontaktem stykače a signálový výstup proudového čidla je spojen se vstupem komparátoru. Trakční motor je nabuzen v krátkém časném intervalu mezi jízdním a brzdovým režimem z akumulátorového napájecího zdroje, který je při elektrodynamickém brzdění již opět odpojen.The connection solves the brake circuit of serial traction motors and thyristor halving regulation, especially in vehicles for urban public transport. The essence of the solution is to connect the excitation winding to the power supply via the main contact of the contactor, the coil of which is connected to the comparator outputs via the mode switch contact. The mode switch contact is bridged by the auxiliary contact of the contactor and the signal output of the current sensor is connected to the comparator input. The traction motor is excited in a short time interval between the driving and braking modes from the battery power supply, which is disconnected again during electrodynamic braking.

Description

Vynález se týká zapojení pro rychlé nabuzení stejnosměrných trakčních motorů při elektrodynamickém brzděni.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit for rapidly energizing DC traction motors during electrodynamic braking.

U vozidel napájených stejnosměrným proudem v závislé trakci se běžně používá elektrodynamického brzděni a zejména u vozidel městké hromadné dopravy má tento druh brzděni ve smyslu ČSN 341510 funkci hlavni brzdy. Aby se zbytečně neprodlužovala brzdná dráha vozidla, musí' být zajištěno co nejrychlejší nabuzení trakčních motoru ještě před započetím elektrodynamického brzdění. Zatímco je v současnosti tento problém úspěšně vyřešen u vozidel vybavených cize buzenými motory nebo také sériovými motory s odporovým řízením, není dosud uspokojivě vyřešen u vozidel vybavených sériovými motory nebo motory se smíšeným buzením, u nichž je použito tyristorové pulsní regulace. Vzhledem k fyzikálním vlastnostem polovodičových prvků není možné se spoléhat na samonabuzení trakčních motorů od jejich remanentních'napětí, ale je nutno jejich rychlé nabuzení podpořit z pomocného zdroje, zejména při nízkých otáčkách. Jestliže je k tomuto účelu použita pomocná siř vozidla napájená z akumulátorové baterie, vyžaduje to použití velkého množství spínacích prvků v silovém obvodu. Snaha po redukci těchto spínacích prvků by vedla k ohrožení pomocných obvodů vozidla vysokým napětím ze silového obvodu přes společný napájecí zdroj, neboř v tomto případě nelze zajistit trvalé spojení budicího vinutí s kolejnicovou, či trolejovou zemí. Ani galvanické oddělení pomocného zdroje od budicího vinutí, např. přes střídač a usměrňovač, by nevedlo k uspokojivému řešení. Takové uspořádání naráží na potíže pramenící z pulsního charakteru budicího proudu řízeného pulsním menicem. Zejména přiElectrodynamic braking is commonly used for vehicles supplied with direct current in dependent traction and this type of braking, in accordance with ČSN 341510, has the function of a main brake, especially for public transport vehicles. In order not to unnecessarily prolong the braking distance of the vehicle, the traction motors must be energized as quickly as possible before the electrodynamic braking starts. While this problem is currently successfully solved in vehicles equipped with foreign-excited or also series-driven motors with resistive control, it is not yet satisfactorily solved in vehicles equipped with serial or mixed-excitation motors using thyristor pulse control. Due to the physical properties of the semiconductor elements, it is not possible to rely on the self-excitation of traction motors from their remanent voltage, but it is necessary to support their rapid excitation from an auxiliary source, especially at low speeds. If an auxiliary vehicle battery powered by a battery is used for this purpose, this requires the use of a large number of switching elements in the power circuit. Efforts to reduce these switching elements would endanger the vehicle auxiliary circuits with high voltage from the power circuit via a common power supply, since in this case it is not possible to ensure a permanent connection of the field winding to the rail or trolley ground. Even galvanic separation of the auxiliary source from the field winding, eg via an inverter and a rectifier, would not lead to a satisfactory solution. Such an arrangement encounters difficulties arising from the pulse character of the drive current controlled by the pulse converter. Especially when

265 887 velkých intenzitách budicího proudu doohází k nežádoucímu ovlivňování pomocného zdroje pulsní cinrwstí měniče, která ohrožuje jeho prvky.265 887 high excitation current intensities undesirably affect the auxiliary power supply of the pulse converter, which endangers its elements.

Do současné doby známé a používané je také zapojení brzdového obvodu, kde je k hlavnímu tyristorů připojen pomocný kondenzátor, jehož vysoké napětí se vybije přes budicí vinutí trakčního motoru a přes tento tyristor. Jeho nevýhodou je jednorázový impulsní charakter nabuzovacího procesu. Nepodaří-li se např. při nízkých otáčkách trakční motor nabudit, elektrodynamická brzda zpravidla selže, neboř v.potřebně krátkém čase nelze nabuzovací impuls opakovat. V tomto případě je zajištěno dobrzdování vozidla brzdou mechanickou.Also known to the art is the braking circuit where an auxiliary capacitor is connected to the main thyristor, the high voltage of which is discharged through the excitation windings of the traction motor and through the thyristor. Its disadvantage is the one-off impulse character of the excitation process. If, for example, the traction motor fails to energize at low speed, the electrodynamic brake generally fails because the excitation pulse cannot be repeated in a short time. In this case, the vehicle is supplied with a mechanical brake.

Uvedené problémy a nevýhody popsaných řešení odstraňuje zapojení pro rychlé nabuzení stejnosměrných trakčních motorů při elektrodynamickém brzdění podle vynálezu, tvořené sériovou kombinací jedné nebo více kotev trakčních motorů s proudovým čidlem, k níž je paralelně připojen brzdový odporník a sériová kombinace příslušných budicích vinutí s pulsním měničem. Budicí vinutí nebo sériové spojení více budicích vinutí je překlenuto antiparalelní diodou a zároveň spojeno s výstupy zdroje budicího proudu. Podstatou vynálezu je, že jeden výstup zdroje budicího proudu je s koncem budicího vinutí spojen přes hlavní kontakt stykače, jehož ovládací cívka je přes kontakt režimového spínače připojena k ovládacím výstupům komparátoru. Kontakt režimového spínače je přemostěn pomocným kontaktem stykače a do vstupu komparátoru je zapojen signálový výstup proudového čidla.These problems and disadvantages of the described solutions are eliminated by the wiring for rapid excitation of DC traction motors in electrodynamic braking according to the invention, consisting of a series combination of one or more anchor motor traction motors with a current sensor to which a brake resistor is connected in parallel. The field winding or series connection of multiple field windings is bridged by an antiparallel diode and at the same time connected to the outputs of the field current source. It is an object of the invention that one output of the excitation current source is connected to the end of the excitation winding via a main contactor contact whose control coil is connected to the comparator control outputs via a mode switch contact. The contact of the mode switch is bridged by the auxiliary contact of the contactor and the current sensor signal output is connected to the comparator input.

Zapojením podle vynálezu je dosaženo rychlého nabuzení stejnosměrných sériových trakčních motorů řízených pulsním měničem těsně před elektrodynamickým brzděním, aniž by byl zdroj budicího proudu ovlivňován pulsní činností měniče nebo ohrožovány pomocné obvody vozidla vysokým napětím ze silových obvodu, i když je k napájení pomocné sítě použito stejné akumulátorové baterie, jako pro zdroj budicího proudu. Předností tohoto zapojení je spolehlivost elektrodynamické brzdy při jednoduché úpravě brzdového obvodu a zařízení, nevyžadující velkých nákladů.The circuit according to the invention achieves rapid excitation of DC series traction motors controlled by a pulse converter just prior to electrodynamic braking without causing the source of excitation current to be affected by the pulse activity of the converter or jeopardizing vehicle auxiliary circuits with high voltage from power circuits. batteries, as for the excitation current source. The advantage of this circuit is the reliability of the electrodynamic brake with a simple adjustment of the brake circuit and equipment, which does not require large costs.

265 887265 887

- 3 ~- 3 ~

Oproti dosud obvykle používanému zapojeni s připojeným pomocným kondenzátorem k hlavnímu tyristorů je naopak odstraněna nutnost dobrzňování vozidla při nízkých otáčkách motoru brzdou mechanickou, cj.iiiž se zvýši její životnost.On the other hand, unlike conventional circuitry with auxiliary capacitor connected to the main thyristors, the need to brake the vehicle at low engine speed is eliminated, i.e., to increase its service life.

Na připojeném výkresu je uveden příklad zapojení pro rychlé nabuzení stejnosměrných trakčních motorů při elektrodynamickém brzdění podle vynálezu. Na výkresu je znázorněno schéma obvodu elektrodynamické brzdy při použití jednoho trakčního motoru ve vozidle.The attached drawing shows an example of a circuit for rapidly energizing DC traction motors in electrodynamic braking according to the invention. The drawing shows a circuit diagram of an electrodynamic brake using one traction motor in a vehicle.

K sériové kombinaci kotvy trakčního motoru s proudovým čidlem 6 je paralelně připojen brzdový odporník 4. K jednomu pólu kotvy 1 je připojena katoda pulsního měniče 3, jehož anoda je spojena s prvním koncem budicího vinutí 2 trakčního motoru, které je svým druhým koncem přes proudové čidlo připojeno k druhému pólu kotvy J_. První konec budicího vinutí 2_ je ještě spojen jednak s katodou antiparalelní diody 5, a jednak přes hlavní kontakt 8 stykače s prvním výstupem zdroje 12 budicího proudu, jehož druhý výstup je spojen s druhým koncem budicího vinutí 2_ a zároveň s anodou antiparalelní diody 5· Ovládací cívka 10 stykače je přes kontakt 11 režimového spínače připojena k ovládacím výstupům komparátoru 7, do jehož vstupu je zapojen signálový výstup proudového čidla 6, přičemž kontakt t1 režimového spínače je přemostěn pomocným kontaktem 9 stykače. Pomocný zdroj 12 je napájen z neznázorněné akumulátorové baterie, která je zároveň napájecím zdrojem pomocné sítě vozidla.A brake resistor 4 is connected in parallel to the series combination of the armature of the traction motor with the current sensor 6. The cathode of the pulse changer 3 is connected to one pole of the armature 1 whose anode is connected to the first end of the traction motor. connected to the second pole of the armature 11. The first end of the field winding 2 is connected to both the cathode of the antiparallel diode 5 and the main contact 8 of the contactor to the first output of the field current source 12, the second output of which is connected to the other end of the field winding 2. the contactor coil 10 is connected via the mode switch contact 11 to the control outputs of the comparator 7, to whose input the signal output of the current sensor 6 is connected, the contact t1 of the mode switch being bridged by the auxiliary contact 9 of the contactor. The auxiliary power supply 12 is powered by an accumulator battery (not shown) which is also the power supply of the vehicle auxiliary network.

Je-li ve vozidle použito několik trakčních motorů, jsou v obvodu elektrodynamické brzdy namísto jedné kotvy zapojeny všechny kotvy do série a rovněž tak jsou sériově spojena všechna jejich budicí vinutí 2. Zapojení ostatních prvků obvodu se nemění.If several traction motors are used in the vehicle, all the anchors are connected in series instead of one anchor in the electrodynamic brake circuit, and all of their field windings 2 are connected in series as well.

Funkce zapojení je následující:The wiring function is as follows:

. Po vypnutí proudu jízdního režimu sepne kontakt 1í režimového spínače, čímž se připojí ovládací cívka 1Θ stykače ke kom— . parátoru 7. Pulsní měnič 3 je zavřen, brzdovým obvodem neprotéká proud, takže signál proudového čidla 6 je nulový. Na tento stav. When the driving mode current is switched off, the contact switch 1i of the mode switch closes, thus connecting the control coil 1Θ of the contactor to the com. The pulse converter 3 is closed, no current is flowing through the brake circuit, so that the signal of the current sensor 6 is zero. For this state

265 887265 887

- 4 reaguje komparátor 7 tak, že připojí cívku 10 stykače k ovládacímu napětí. Hlavní kontakt 8 stykače připojí budicí vinutí 2 ke zdroj i 1,! budicího proudu n, žárovou nepnutý pomocný kontakt 9 stykače překlene kontakt 1 1 režimového spínače. Budicí proud začne protékat ze zdroje 12 do budicího vinutí 2, čímž se trakční motor nabudí ještě před započetím elektrodynamickébo brzdění. Je-li toto brzdění zadáno, rozepne se kontakt 11 režimového spínače a zároveň se otevře pulsní měnič 3· Vzrůstající intenzita pnndu procházejícího brzdovým obvodem je sledována komparátorem J pomocí signálového výstupu proudového čidla 6. Jakmile dosáhne nastavené hodnoty, přeruší komparátor 7 napájení cívky 10 stykače. Jeho hlavní kontakt 8 odpojí zdroj 12 budicího proudu od budicího vinutí 2, takže v průběhu elektrodynamického brzdění nemůže být zdroj 12 nepříznivě ovlivňován napětovými nebo proudovými tepy, vznikajícími při činnosti pulsního měniče 3·4, the comparator 7 reacts by connecting the coil 10 of the contactor to the control voltage. The main contact 8 of the contactor connects the excitation winding 2 to the power supply 1! field current, the auxiliary contact 9 of the contactor bridges the contact 1 of the mode switch. The excitation current starts to flow from the source 12 to the excitation winding 2, whereby the traction motor is energized before electrodynamic braking is started. When this braking is applied, the contact 11 of the mode switch opens and at the same time the pulse converter 3 opens. The increasing intensity of the pnnd passing through the brake circuit is monitored by the comparator J via the current sensor 6 signal output. . Its main contact 8 disconnects the excitation current source 12 from the excitation winding 2, so that during electrodynamic braking, the source 12 cannot be adversely affected by the voltage or current pulse generated by the operation of the pulse converter 3.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Wiring for rapid excitation of DC traction motors in electrodynamic braking, consisting of a series combination of one or more anchor motors of a traction motor with a current sensor to which a brake resistor is connected in parallel and a series combination of a pulse converter with appropriate number of field windings; the winding is bridged by an anti-parallel diode and at the same time connected to the inputs of the excitation current source, characterized in that the first output of the excitation current source (12) is connected to the end of the excitation winding (2) via a main contact (8) of the contactor. via a contact (11) of the mode switch connected to the control outputs of the comparator (7), to whose input the signal output of the current sensor (6) is connected, while the contact (11) of the mode switch is bridged by the auxiliary contact (9).