EP1541441A1 - Verfahren zur Bestimmung der Wirkleistung eines Drehstrommotors und elektronische Weichensteuerung - Google Patents
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- EP1541441A1 EP1541441A1 EP03360139A EP03360139A EP1541441A1 EP 1541441 A1 EP1541441 A1 EP 1541441A1 EP 03360139 A EP03360139 A EP 03360139A EP 03360139 A EP03360139 A EP 03360139A EP 1541441 A1 EP1541441 A1 EP 1541441A1
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- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
- B61L5/06—Electric devices for operating points or scotch-blocks, e.g. using electromotive driving means
- B61L5/062—Wiring diagrams
Definitions
- the invention relates to a method for determining the active power of an electrical Three-phase motor, preferably a point machine, with at least two circuits, each with at least one motor winding, and an electronic Switch control for carrying out the method and a points drive system with such electronic switch control.
- a turnout drive system has one or more, at different Locations along a switch with switch points positioned turnout drives for setting the switch tongue.
- Such point drive systems are used in railroad rail networks at railway turnouts.
- the inventive method is used to diagnose the switch, in particular the Determination of the maintenance status of the switch during railway operation.
- Each point machine is powered by at least one four-wire interface Interlocking from controlled and supplied with an operating voltage.
- the Four-wire interface has four wires, with two out of phase AC voltages are applied.
- Such a four-wire interface represents a standard interface for railway turnouts (cable distributors), for the operation of a turnout with a single turnout drive and a single tongue test contact is used in conventional railroad networks.
- the invention has for its object to provide a method for determining the Active power of an electric three-phase motor, in particular a points drive, and an electronic point controller and a point machine drive system to provide that avoid the disadvantages of the prior art, in particular with which the determination of the maintenance condition of a Switch in railway operation is reliable and inexpensive possible.
- the application of the first and the second Circuit each having an alternating voltage at the time of a zero crossing made the respective AC voltage, the measurement of the electric current flowing in the first electric circuit and the phase angle between the first AC voltage and the measured one Current in a time interval between the application of the alternating voltages is made.
- the power correction value is from a calibration curve representing the power correction value depending on the line resistance and / or the Defines power loss, given.
- the AC line resistance is measured in a circuit in the method according to the invention. By extrapolating this resistance by reading the power correction value from a calibration curve can be reliable on the total resistance getting closed.
- the calibration curve can be determined experimentally.
- the determination of the active power at the time of a point changeover is preferred performed. As a result, the maintenance condition becomes immediate then determines if security problems occur in case of malfunction of the switch would. Corrective action can be taken immediately become.
- the point controller according to the invention preferably has a microcomputer wherein the microcomputer comprises a memory provided with software code sections is loaded for carrying out the method according to the invention.
- This embodiment of the switch control according to the invention allows an inexpensive implementation of the method according to the invention, wherein additionally flexible adaptations to changed external operating parameters possible are.
- the microcomputer has a calibration curve memory, wherein the Calibration curve memory a calibration curve with power correction value in dependence of a line resistance and / or power dissipation and means, set up to read power correction values depending on of line resistances and / or power losses.
- the inventive Applying a calibration curve results in a particularly flexible and reliable Correct the overall performance.
- An inventive turnout drive system comprises an inventive electronic control and a three-phase electric motor with at least two circuits, each with at least one motor winding. Furthermore, at least one transducer, designed for measuring measured data, the at least one electric current value of one after applying of the first circuit with the first AC voltage and before applying of the second circuit with the second AC voltage in the first Circuit electric current flowing and a phase angle between this current and the first AC voltage and at least one total power consumption value include and transfer means, set up for Transfer of the measured data to the measuring data transfer means of the electronic Switch control, provided.
- Such a point drive system can Cost-effective by upgrading existing turnout drive systems being constructed. It realizes the advantages of the method according to the invention.
- Fig. 1 shows an inventive switch operating system with an inventive Soft control.
- FIG. 1 an inventive switch operating system is shown with an electronic switch controller 10 according to the invention for carrying out the method according to the invention.
- the electronic switch controller 10 is connected to a four-wire interface 9.
- the point controller 10 has voltage application means 11, which are arranged for temporally successive, preferably amplitude-dependent, charging of a first circuit 1 of a point machine 3 with a first alternating voltage and a second circuit 2 of the point machine 3 with a second alternating voltage.
- the temporal succession is indicated in the figure by the designation ⁇ t between the symbolized voltage curves.
- the first circuit 1 comprises a motor winding 4 and the second circuit 2 comprises two motor windings 4.
- measuring data transfer means 13 are present.
- phase angle is detected by measuring the electrical currents as a function of the time t.
- the measured data are measured by transducers 12. Together with the known applied voltage curve results in the phase angle.
- active power calculating means 14 the active power is determined from the measured data. After switching on the first circuit 1 at least one voltage and at least one current measurement and at least one measurement of the phase angle are performed.
- the current effective resistance in the switched-on circuit of the four-wire interface 9 is calculated. With the calculated effective resistance, the power measurement is corrected.
- the switching of the three-phase point motor is carried out in the zero crossing of the voltage.
- a circuit 1 is first turned on and the second accordingly the grid given by the grid frequency in a time interval ⁇ t later. In this time interval, the measurements are carried out to determine the effective resistance.
- the voltage, the current and the phase angle are determined when the motor is still stationary. From this, the effective resistance of the circuit is determined. The motor does not start until a voltage is applied to the second circuit, causing a rotating field.
- the effective resistance determination can be made in both circuits 1,2. Which circuit is used for this can be decided in the implementation phase of the points drive system or the point controller has means for switching, arranged to perform the resistance determination in response to control commands either in the first or in the second circuit.
- the invention is not limited to the embodiment given above. Rather, a number of variants is conceivable, which also in basically different type of execution of the features of the invention Make use.
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Weiter existieren Lösungen, bei denen der Leitungswiderstand mittels Gleichstrom gemessen wird, was zumindest den Blindwiderstand und damit den Blindanteil der Leistung des Motors des Weichenantriebs eliminiert. Diese Lösungen erfordern jedoch zusätzlichen Schaltungsaufwand bei der Steuerung des Weichenantriebs (Weichensteuerung), was zu Zusatzkosten bei der Herstellung des Weichenantriebs führt.
- Beaufschlagen eines ersten Stromkreises der beiden Stromkreise mit einer ersten Wechselspannung,
- Messen des im ersten Stromkreis fließenden elektrischen Stroms und des Phasenwinkels zwischen der ersten Wechselspannung und dem Strom,
- Diagnosesysteme für Weichen können in die Weichensteuerung integriert werden. Die Diagnose in die Steuerung zu integrieren führt zu einer Kostensenkung.
- Die Anwendung des Verfahrens eignet sich insbesondere für Hochgeschwindigkeitsweichen auf Schnellfahrstrecken, die besonders stark sicherheitstechnisch überwacht werden müssen.
- Die Bestimmung der Wirkleistung und damit des Wirkwiderstandes kann mit bei bekannten Weichenantriebssystemen vorhandenen Messwandlern vorgenommen werden. Zusätzliche Komponenten sind dafür nicht notwendig.
- Die Bestimmung des Wirkwiderstandes kann unmittelbar vor deren Umstellung erfolgen. Veränderungen des Wirkwiderstandes zwischen der Messung und der Weichenumstellung treten daher nicht auf.
- Das Verfahren eignet sich insbesondere für mikrorechnergesteuerte Weichensteuerungen und kann dort durch einfaches Einspielen von Software mit Codeabschnitten, die die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens steuern, implementiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Weichensteuerung erfolgt das Einschalten des Drehstrom-Weichenmotors im Nulldurchgang der Spannung. Durch die Kontakte im Weichenantrieb 3 existieren beim Einschalten zwei Stromkreise 1,2. Ein Stromkreis von einem Aussenleiter L nach dem Vierdrahtschnittstellenkontakt N mit einer Motorwicklung 4 und ein zweiter Stromkreis von einem Aussenleiter L zu einem weiteren Aussenleiter L mit zwei eingeschalteten Motorwicklungen 4. Durch das Schalten im Nulldurchgang der Spannung wird zuerst ein Stromkreis 1 eingeschaltet und der zweite entsprechend dem durch die Netzfrequenz gegebenen Raster in einem Zeitintervall Δt später. In diesem Zeitintervall werden die Messungen zur Bestimmung des Wirkwiderstandes durchgeführt.
Es werden die Spannung, der Strom und der Phasenwinkel bei noch stillstehendem Motor bestimmt. Daraus wird der Wirkwiderstand des Stromkreises bestimmt. Der Motor läuft erst an, wenn eine Spannung an den zweiten Stromkreis angelegt wird und dadurch ein Drehfeld anliegt. Die Wirkwiderstandsbestimmung kann in beiden Stromkreisen 1,2 vorgenommen werden. Welcher Stromkreis dazu verwendet wird, kann in der Implementierungsphase des Weichenantriebssystems entschieden werden oder die Weichensteuerung verfügt über Mittel zur Umschaltung, eingerichtet um die Wirkwiderstandsbestimmung in Abhängigkeit von Steuerbefehlen entweder im ersten oder im zweiten Stromkreis durchzuführen.
Claims (9)
- Verfahren zur Bestimmung der Wirkleistung eines elektrischen Drehstrommotors, bevorzugt eines Weichenantriebs (3), mit mindestens zwei Stromkreisen (1,2), mit jeweils mindestens einer Motorwicklung (4), mit den Verfahrensschritten:a) Bestimmung eines Leitungswiderstandes und/oder einer Verlustleistung, mit den Verlustbestimmungsverfahrensschritten:Beaufschlagen eines ersten Stromkreises (1) der beiden Stromkreise (1,2) mit einer ersten Wechselspannung,Messen des im ersten Stromkreis (1) fließenden elektrischen Stroms und des Phasenwinkels zwischen der ersten Wechselspannung und dem Strom,b) Beaufschlagen des zweiten Stromkreises (2) der beiden Stromkreise (1,2) mit einer zur ersten Wechselspannung phasenverschobenen zweiten Wechselspannung nach der Durchführung der Verlustbestimmungsverfahrensschritte,c) Messung der Gesamtleistungsaufnahme des Drehstrommotors,d) Berechnen eines Leitungswiderstandes und/oder einer Verlustleistung aus der ersten Wechselspannung und dem gemessenen Strom und dem gemessenen Phasenwinkel unde) Ermittlung der Wirkleistung durch Korrigieren der Gesamtleistung mit einem von dem Leitungswiderstand und/oder der Verlustleistung abhängigen Leistungskorrekturwert.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagen des ersten und des zweiten Stromkreises mit jeweils einer Wechselspannung zum Zeitpunkt eines Nulldurchganges der jeweiligen Wechselspannung vorgenommen wird, wobei die Messung des im ersten Stromkreis fließenden elektrischen Stroms und des Phasenwinkels zwischen der ersten Wechselspannung und dem gemessenen Strom in einem Zeitintervall zwischen dem Beaufschlagen der Wechselspannungen vorgenommen wird.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungskorrekturwert von einer Eichkurve, die den Leistungskorrekturwert in Abhängigkeit von dem Leitungswiderstand und/oder der Verlustleistung festlegt, vorgegeben wird.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Wirkleistung zum Zeitpunkt einer Weichenumstellung vorgenommen wird.
- Elektronische Weichensteuerung (10) zum Durchführen des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen sind:a) Spannungsbeaufschlagungsmittel (11), eingerichtet zum zeitlich aufeinanderfolgenden, bevorzugt amplitudenabhängigen, Beaufschlagen eines ersten Stromkreises (1) eines Weichenantriebs (3) mit einer ersten Wechselspannung und eines zweiten Stromkreises (2) eines Weichenantriebs (3) mit einer zweiten Wechselspannung,b) Messdatenübernahmemittel (13), eingerichtet zur Übernahme von Messdaten, die mindestens einen elektrischen Stromwert eines nach Beaufschlagen des ersten Stromkreises (1) mit der ersten Wechselspannung und vor Beaufschlagen des zweiten Stromkreises (2) mit der zweiten Wechselspannung in dem ersten Stromkreis fließenden elektrischen Stroms und einen Phasenwinkel zwischen diesem Strom und der ersten Wechselspannung und mindestens einen Gesamtleistungsaufnahmewert umfassen, undc) Wirkleistungsberechnungsmittel (14), eingerichtet zum Ermitteln der Wirkleistung aus den Messdaten.
- Elektronische Weichensteuerung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichensteuerung (10) einen Mikrorechner umfasst, wobei der Mikrorechner einen Speicher umfasst, der mit Softwarecodeabschnitten zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 geladen ist.
- Elektronische Weichensteuerung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrorechner einenEichkurvenspeicher, wobei der Eichkurvenspeicher eine Eichkurve mit Leistungskorrekturwert in Abhängigkeit von einem Leitungswiderstand und/oder einer Verlustleistung festlegt undMittel, eingerichtet zum Auslesen von Leistungskorrekturwerten in Abhängigkeit von Leitungswiderständen und/oder Verlustleistungen, aufweist.
- Weichenantriebssystem mit einer elektronischen Weichensteuerung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7 und einem elektrischen Drehstrommotor mit mindestens zwei Stromkreisen (1,2), mit jeweils mindestens einer Motorwicklung (4),
dadurch gekennzeichnet, dassMesswandler (12), eingerichtet zum Messen von Messdaten, die mindestens einen elektrischen Stromwert eines nach Beaufschlagen des ersten Stromkreises (1) mit der ersten Wechselspannung und vor Beaufschlagen des zweiten Stromkreises (2) mit der zweiten Wechselspannung in dem ersten Stromkreis (1) fließenden elektrischen Stroms und einen Phasenwinkel zwischen diesem Strom und der ersten Wechselspannung und mindestens einen Gesamtleistungsaufnahmewert umfassen undÜbergabemittel, eingerichtet zur Übergabe der Messdaten an die Messdatenübernahmemittel (13) der elektronischen Weichensteuerung, vorgesehen sind. - Verwendung des Weichenantriebssystem nach Anspruch 8, zur Wartungszustandsermittlung einer Bahnweiche.
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