HRP930418A2 - Method and apparatus for propelling and retarding off - road haulers - Google Patents

Method and apparatus for propelling and retarding off - road haulers Download PDF

Info

Publication number
HRP930418A2
HRP930418A2 HR930418A HRP930418A HRP930418A2 HR P930418 A2 HRP930418 A2 HR P930418A2 HR 930418 A HR930418 A HR 930418A HR P930418 A HRP930418 A HR P930418A HR P930418 A2 HRP930418 A2 HR P930418A2
Authority
HR
Croatia
Prior art keywords
current
converter
network
motor
alternating current
Prior art date
Application number
HR930418A
Other languages
Croatian (hr)
Inventor
Roland Allen Johanston
Gary Lee Nelson
Dwight Baker
Original Assignee
Marathon Letourneau Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/443,177 external-priority patent/US5103923A/en
Application filed by Marathon Letourneau Co filed Critical Marathon Letourneau Co
Publication of HRP930418A2 publication Critical patent/HRP930418A2/en
Publication of HRP930418B1 publication Critical patent/HRP930418B1/en

Links

Description

Prikazani izum se odnosi na postupak i uređaj za pokretanje i usporavanje diesel-električnih tegljača. Ovi tegljači imaju vrlo velike terenske prikolice za samoistovar, koje obično imaju nosivost od 100 do 200 tona, pa i više. Najčešće se koriste za rad na dnevnim kopovima i za druge primjene kada se moraju prenositi vrlo velike količine zemlje, kamena itd. The presented invention relates to a method and device for starting and decelerating diesel-electric tractors. These tractors have very large off-road dump trailers, which usually have a load capacity of 100 to 200 tons and even more. They are most often used for working on open pits and for other applications when very large quantities of earth, stone, etc. have to be transported.

Mnogi od ovih tegljača danas koriste diesel-električni pogon kao vlastiti izvor snage za pokretanje vozila. Takvi sustavi se obično sastoje od električnog generatora pokretanog (diesel) motorom, čiji se osnovni izlaz koristi za napajanje električnom energijom kotača sa obadvije strane vozila. Obično se električna energija proizvodi kao izmjenična struja i pretvara se u istosmjernu struju koju koriste motori istosmjerne struje za pogon kotača. Projektirani su mnogi upravljački sustavi za reguliranje snage i brzine tih motora, kako bi se odbila odgovarajuća snaga za pokretanje tegljača. Kako motori istosmjerne struje za pogon kotača zahtijevaju promjenjivi napon od nule do nekog maksimuma sa porastom brzine kotača, i neku promjenjivu struju radi reguliranja obrtnog momenta, svi upravljački sustavi moraju sadržavati sredstva za reguliranje tih parametara. Many of these tractors today use a diesel-electric drive as their own source of power to propel the vehicle. Such systems usually consist of an electric generator driven by a (diesel) engine, the main output of which is used to power the wheels on both sides of the vehicle. Usually, electricity is produced as alternating current and converted to direct current which is used by direct current motors to drive the wheels. Many control systems have been designed to regulate the power and speed of these engines, in order to provide adequate power to start the tractor. As DC motors to drive the wheels require a variable voltage from zero to some maximum with increasing wheel speed, and some variable current to regulate the torque, all control systems must include means to regulate these parameters.

Snaga za pokretanje mora se osigurati kada tegljači rade na ravnim ili uzbrdo nagnutim površinama. Kada rade na nizbrdo nagnutim površinama, nije potrebna snaga za pokretanje, nego se moraju osigurati sredstva za usporavanje kretanja tegljača unaprijed. Frikcijske kočnice nisu pogodne za tu svrhu, jer bi se brzo istrošile zbog vrlo velike mase tih vozila, posebno kada su natovarena. Iako su frikcijski ili slični kočioni sistemi ugrađeni na tegljače kao primarno sredstvo za zaustavljanje, najveći dio tih tegljača koristi motore jednosmjerne struje (u daljnjem tekstu DC elektromotori) za pogon kotača radi osiguranja kontinuiranog momenta za usporavanje, potrebnog kada se vrši kretanje po nizbrdo usmjerenoj strmini. To se postiže promjenom smjera bilo struje pobude, bilo struje kotve, što izaziva promjenu smjera obrtnog momenta (DC) elektromotora, koji sada rade kao generatori jednosmjerne struje, koji dobivaju pogon preko reduktora od pogonskih kotača. Izvori otpora, nazvani "uspoređujući otpornici" koriste se za stvaranje opterećenja, tako da otpornici utroše struju koju generiraju DC elektromotori i rasipaju je u atmosferu u obliku topline. Količina trošene struje stvara odgovarajuće opterećenje na DC elektromotorima kotača, koje se prenosi preko reduktora na pogonske kotače kao obrtni moment usporavanja. Starting power must be provided when tractors are operating on level or uphill surfaces. When operating on downhill sloping surfaces, no starting power is required, but means must be provided to slow down the forward movement of the tractor. Friction brakes are not suitable for this purpose, as they would wear out quickly due to the very large mass of these vehicles, especially when they are loaded. Although friction or similar braking systems are installed on tractors as a primary means of stopping, most of these tractors use direct current motors (hereafter referred to as DC electric motors) to drive the wheels to provide the continuous retarding torque required when moving on a downhill grade. . This is achieved by changing the direction of either the excitation current or the armature current, which causes a change in the direction of the torque (DC) of the electric motors, which now work as direct current generators, which get their drive through a reducer from the drive wheels. Sources of resistance, called "comparative resistors" are used to create a load, so that the resistors consume the current generated by the DC electric motors and dissipate it to the atmosphere as heat. The amount of current consumed creates a corresponding load on the DC electric motors of the wheels, which is transmitted via the reducer to the drive wheels as a deceleration torque.

Čak i kad rade na režimu usporavanja, neophodno je kod postojećih tegljača da osnovni diesel motori nastave stvarati dovoljnu snagu za zadovoljavanje zahtjeva za dodatnom snagom i za parazitnom snagom na tegljaču, za potrebe kao što je pogon ventilatora., napajanje hidrauličnog sistema, generiranje pobudne struje za motore kotača, napajanje klimatizacije ili zagrijavanja, itd. I to tako, čak i neopterećeni motor troši gorivo da nadoknadi gubitke zbog kompresije, trenja i sličnog. Ova dodatna i parazitna opterećenja i gubici u motoru izazivaju znatnu potrošnju goriva od strane motora čak i kada tegljač radi u režimu usporavanja kada generira i rasipa u atmosferu znatne količine energije. Even when operating on deceleration mode, it is necessary for existing tractors that the basic diesel engines continue to generate sufficient power to meet the requirements for additional power and parasitic power on the tractor, for purposes such as fan drive, hydraulic system power, excitation current generation for wheel motors, powering air conditioning or heating, etc. And so, even an unloaded engine consumes fuel to compensate for losses due to compression, friction and the like. These additional and parasitic loads and losses in the engine cause considerable fuel consumption by the engine even when the tractor is operating in deceleration mode when it generates and dissipates to the atmosphere considerable amounts of energy.

Kod nekih poznatih tegljača, kao što je Marathon LeTourneau Model T-2000 TITAN teretno vozilo, osigurane su naprave da se rekupira, povrati, bar dio energije istosmjerne struje koju proizvode DC elektromotori kotača kada rade u režimu usporavanja, u sistemu energije izmjenične struje, tako da se potpuno ili djelomično, smanji opterećenje generatora izmjenične struje pokreće kao sinhroni motor izmjenične struje koji će motoru osigurati snagu da ga rastereti u potpunosti, ili djelomično, od mehaničkih opterećenja motora. Međutim, takvi sistemi do danas nisu mogli uvoditi primarnu struju generiranu pogonskim DC elektromotorima u sustav izmjenične struje, ili konzistentno dovoditi energiju u sustav izmjenične struje cijelo vrijeme ciklusa usporavanja, zbog funkcionalnih karakteristika otpornika za usporavanje i ograničenja u pogledu motornih napona i struje. Zbog toga je, čak i kod najboljih postojećih projekata, često neophodno trošiti gorivo za pokriće motornih parazitnih i dodatnih opterećenja, dok sustav u cjelini rasipa velike količine energije kao toplinu iz otpornika za usporavanje. In some well-known tractors, such as the Marathon LeTourneau Model T-2000 TITAN cargo vehicle, devices are provided to recuperate, recover, at least part of the direct current energy produced by the DC electric motors of the wheels when they are working in the deceleration mode, in the alternating current energy system, so to completely or partially reduce the load on the AC generator, it is started as an AC synchronous motor that will provide the motor with the power to relieve it completely, or partially, of the mechanical loads on the motor. However, such systems to date have not been able to introduce the primary current generated by the drive DC electric motors into the AC system, or consistently feed energy into the AC system throughout the deceleration cycle, due to the functional characteristics of the deceleration resistors and motor voltage and current limitations. Because of this, even with the best existing designs, it is often necessary to consume fuel to cover engine parasitics and additional loads, while the system as a whole wastes large amounts of energy as heat from the deceleration resistors.

Zbog visokih cijena fosfilnih goriva, i zbog ograničenja snage motora, ponekad je poželjno da se terenski tegljači i slična vozila pokreću pomoću sustava trola, kod kojeg se neki vanjski izvor električne energije, kao što je zračna mreža za napajanje, koristi za napajanje DC elektromotora kotača. Kako je izvor napajanja zračne mreže sustav nepromjenjivog napona, moraju se ugraditi upravljački sustavi za reguliranje napona i struje koje zahtijevaju DC elektromotori kotača. Električna energija iz zračne mreže često je na raspolaganju samo na dijelu područja gdje se koriste tegljači (na primjer, energija iz zračnih vodova može biti na raspolaganju samo na putevima do ili iz područja kopova, ali ne i na području utovara ili drugih dijelova samog dnevnog kopa). Zbog toga je neophodno da se nastavi sa osiguranjem ugrađene diesel-električne energije na tegljačima. Tegljači se mogu pokretati energijom generiranom na njima samima u području gdje nema raspoložive energije iz zračne mreže, i prebaciti na energiju iz zračne mreže u drugim dijelovima njihovog ciklusa opterećenja. To zahtijeva sistem za prihvaćanje i na tegljaču generirane električne energije, i električne energije istosmjerne struje nepromjenjivog napona i vanjskog izvora, tj. zračnih vodova. Ova vrsta rada obično se naziva "trolom podržavan" budući da je energija iz zračnih vodova, ili trolnih žica, raspoloživa samo u određenim područjima da bi pomagala rad tegljača. Because of the high prices of phosphine fuels, and because of engine power limitations, it is sometimes desirable for off-road tractors and similar vehicles to be powered by a trolling system, in which some external source of electrical power, such as an aerial power grid, is used to power the wheel's DC electric motors . Since the power source of the aerial network is a constant voltage system, control systems must be installed to regulate the voltage and current required by the DC electric motors of the wheels. Electricity from the overhead grid is often only available in the part of the area where the tractors are used (for example, power from the overhead lines may only be available on the roads to or from the pit area, but not in the loading area or other parts of the day mine itself ). That is why it is necessary to continue with the provision of built-in diesel-electric energy on tractors. Tugs can be powered by self-generated power in an area where overhead power is not available, and switched to overhead power in other parts of their load cycle. This requires a system to accept both electricity generated on the tractor, and direct current electricity of constant voltage and an external source, i.e. overhead lines. This type of operation is commonly referred to as "troll assisted" since power from the overhead lines, or troll wires, is only available in certain areas to assist the operation of the tug.

Na postojećim tegljačima koji koriste trolnu podršku, osigurani su mehanički sustavi, tako da se DC elektromotori kotača tegljača isključuju iz ugrađenog diesel-električnog sustava vozila i uključuju, i upravljani su, drugim komandnim uređajem struje koji regulira napon i struju iz napajanja iz trolne mreže za DC elektromotore kotača. Kada nema na raspolaganju energije iz trolnih žica, DC elektromotori kotača se ponovo priključuju na ugrađeni diesel-električni sustav. To stvara jedan ili/ili operativni izbor i postavlja stroga ograničenja na operativne procedure. Mehanička oprema za priključivanje i drugi upravljački sustav, potreban za rad sa zračnim vodovima, također povećavaju kapitalne troškove za održavanje. Pored toga, kod postojećih sustava sa trolnom podrškom, čak i kada tegljač radi na energiju iz trolne mreže, ugrađeni motor mora i dalje raditi radi osiguranja dijela energije za pomoćne funkcije vozila. On existing tugs using trolling support, mechanical systems are provided so that the DC electric motors of the tug wheels are disconnected from the vehicle's on-board diesel-electric system and switched on, and controlled, by another current control device that regulates the voltage and current from the trolling network supply for DC electric wheel motors. When there is no power available from the trolling wires, the DC electric motors of the wheels are reconnected to the on-board diesel-electric system. This creates an either/or operative choice and places strict constraints on operative procedures. The mechanical coupling equipment and other control system required to operate the overhead lines also add to the capital cost of maintenance. In addition, with existing troll-assisted systems, even when the tractor is running on power from the trolling network, the onboard engine must still be running to provide some of the power for the vehicle's auxiliary functions.

Zbog toga je prvenstveni cilj prikazanog izuma ostvarenje sustava za pokretanje i usporavanje terenskih tegljača, kod kojeg bi se početna snaga generirana u režimu usporavanja mogla vratiti u električni sistem izmjenične struje, radi prihvaćanja opterećenja koja inače snosi motor sa unutrašnjim sagorijevanjem. Therefore, the primary goal of the presented invention is the realization of a system for starting and decelerating all-terrain tractors, where the initial power generated in the deceleration mode could be returned to the electrical system of alternating current, in order to accept the load normally carried by the internal combustion engine.

Drugi je cilj ostvarenje sustava kod kojeg će u srži svi zahtjevi za energiju od motora sa unutrašnjim sagorijevanjem i od sustava izmjenične električne struje biti zadovoljeni prije nego što je bilo koja količina energije generirane u režimu usporavanja, rasuta preko otpornika za usporavanje. Another goal is to achieve a system where at the core all energy requirements from the internal combustion engine and from the alternating current system will be met before any amount of energy generated in the deceleration mode is dissipated through the deceleration resistor.

Slijedeći je cilj ostvarenje takvog sustava kod kojeg će se energija iz pomoćnog izvora sa nepromjenjivim naponom moći uvoditi u sistem napajanja DC elektromotora kotača, a da se motori ne moraju prvo isključiti iz ugrađenog diesel električnog sustava vozila. The next goal is the realization of such a system where energy from an auxiliary source with a constant voltage can be introduced into the power supply system of the DC electric motors of the wheels, without the motors first having to be disconnected from the built-in diesel electrical system of the vehicle.

Slijedeći je cilj ostvarenje takvog sustava koji će moći koristiti pomoćnu energiju iz zračne mreže u jednom širokom opsegu nepromjenjivih napona, od najmanje približno 1000 do najmanje približno 2000 V. The next goal is to realize such a system that will be able to use auxiliary energy from the aerial network in a wide range of constant voltages, from at least approximately 1000 to at least approximately 2000 V.

Još jedan cilj je ostvarenje takovog sustava kojim se energija iz trolne mreže može koristiti za napajanje DC elektromotora kotača u režimu pokretanja, zatim za zadovoljavanje svih drugih potreba tegljača za električnom energijom, kao i za osiguranje energije za motor sa unutrašnjim sagorijevanjem kako bi se motor svih pomoćnih i parazitnih opterećenja, tako da u biti motoru nije potrebno gorivo u periodima kada je na raspolaganju energija iz trolne mreže. Another goal is the realization of such a system in which the energy from the trolling network can be used to power the DC electric motors of the wheels in the starting mode, then to meet all the other needs of the tractor for electricity, as well as to provide energy for the internal combustion engine so that the engine of all auxiliary and parasitic loads, so that essentially the engine does not need fuel in periods when energy from the trolling network is available.

Ovi i drugi ciljevi i prednosti prikazanog izuma biti će uočljivi iz slijedećeg detaljnog prikaza i opisa i iz slijedećih crteža, na kojima isti brojevi označavaju iste dijelove, pri čemu: These and other objects and advantages of the presented invention will be apparent from the following detailed description and description and from the following drawings, in which the same numbers denote the same parts, whereby:

- slika 1 prikazuje shematski, jedan poznati sustav za napajanje i usporavanje jednog terenskog tegljača, - picture 1 shows schematically, a well-known system for powering and decelerating an all-terrain tractor,

- slika 2 prikazuje, shematski, jedan sustav za napajanje i usporavanje terenskog tegljača prema prikazanom izumu, i - figure 2 shows, schematically, one system for powering and decelerating an off-road tractor according to the presented invention, and

- slika 3 prikazuje, shematski, jedan alternativni sustav za napajanje i usporavanje terenskog tegljača prema prikazanom izumu. - figure 3 shows, schematically, an alternative system for powering and decelerating an off-road tractor according to the presented invention.

Na slici 1 shematski je prikazan jedan poznati sustav 10 za napajanje i usporavanje jednog terenskog tegljača kao što je Marathon LeTourneau TITAN vozilo model T-2000. Motor 12, napajan nekim ugljikovodičnim gorivom (preporučljivo diesel gorivom) osnovni je pokretač i povezan je spojnicom 14 sa generatorom 16. Generator je, preporučljivo, trofazni generator izmjenične struje, jačine prilagođene motoru 12 prema zahtjevima sustava. Generator je prilagođen da, kada se pokreće motor 12, daje izmjeničnu struju željenog napona (poželjno oko 1000 V) u neki razvodni uređaj za izmjeničnu struju, kao što je mreža izmjenične struje prikazana debljim linijama 18. Sustav prikazan na slici 1 nalazi se u potpunosti na tegljaču i prilagođen je za rad u dva režima: režimu pokretanja u kojem osigurava pokretački obrtni moment pogonskim kotačima tegljača, i u režimu usporavanja, u kojem osigurava moment usporavanja na pogonskim kotačima tegljača, tako da usporava kretanje u naprijed tegljača na nizbrdo nagnutim površinama. Figure 1 schematically shows a known system 10 for powering and decelerating an all-terrain tractor such as the Marathon LeTourneau TITAN vehicle model T-2000. Engine 12, powered by some hydrocarbon fuel (recommended diesel fuel) is the basic mover and is connected by connector 14 to generator 16. The generator is, preferably, a three-phase alternating current generator, the power of which is adapted to engine 12 according to system requirements. The generator is adapted to, when the motor 12 is started, supply an alternating current of a desired voltage (preferably about 1000 V) to some alternating current distribution device, such as the alternating current grid shown in thick lines 18. The system shown in Figure 1 is located entirely on the tractor and is adapted to work in two modes: the starting mode, in which it provides the driving torque to the driving wheels of the tractor, and in the deceleration mode, in which it provides the decelerating moment to the driving wheels of the tractor, so as to slow down the forward movement of the tractor on downhill inclined surfaces.

Generator 16 je također prilagođen da, kada sustav 10 funkcionira u režimu usporavanja, prihvaća energiju izmjenične struje iz razvodne mreže izmjenične struje, i bude pokretan kao sinkroni motor izmjenične struje, koji daje obrtnu energiju preko spojnice 14 motoru 10. The generator 16 is also adapted so that, when the system 10 is operating in the deceleration mode, it accepts AC power from the AC distribution network, and is driven as an AC synchronous motor, which provides rotary power through the coupling 14 to the motor 10.

Iako to nije prikazano na crtežu, motor 12 pored osiguranja energije za pogon generatora 16, također mora osigurati energiju za razne pomoćne uređaje koji se pokreću neposredno motorom ili se napajaju iz napojne mreže izmjenične struje, kao što su ventilatori, pumpa za vodu i gorivo, pumpe hidrauličnog sustava, i slično. Motor 12 također mora osigurati energiju za savladavanje unutrašnjih opterećenja koja stvaraju trenje, pritisak goriva i slično. Električno povezan sa razvodnom mrežom 18 izmjenične struje postavljen regulator 20 napona, koji regulira napon izmjenične struje u razvodnoj mreži izmjenične struje reguliranjem protoka struje do pobudnog polja u rotorskom dijelu generatora 16 izmjenične struje, prikazanog na slici 1 shematskim navojem 22. Poželjno je da regulator napona bude trofazni poluvalni upravljani pretvarač konvencionalne konstrukcije. Although not shown in the drawing, the engine 12, in addition to providing power for driving the generator 16, must also provide power for various auxiliary devices that are directly driven by the engine or powered from the AC mains, such as fans, water and fuel pumps, hydraulic system pumps, and the like. The engine 12 must also provide energy to overcome internal loads that create friction, fuel pressure, and the like. A voltage regulator 20 is installed electrically connected to the alternating current distribution network 18, which regulates the alternating current voltage in the alternating current distribution network by regulating the current flow to the excitation field in the rotor part of the alternating current generator 16, shown in Figure 1 with a schematic thread 22. It is desirable that the voltage regulator be a three-phase half-wave controlled converter of conventional construction.

Također su električno povezana sa razvodnom mrežom izmjenične struje dva tiristorska pretvarača 24 i 26, koji pretvaraju energiju izmjenične struje u energiju istosmjerne struje za napajanje preko vodova 28 i 30 istosmjerne struje jednog para DC elektromotora 32 i 34 za pogon kotača. Motori pogonskih vratila 36, 38 i zupčaničkih reduktora 40, 42 pogonskim kotačima 44, 46 za pokretanje tegljača. Obično jedan motor kotača pokreće pogonske kotače na jednoj strani tegljača, a drugi motor kotača pokreće kotače na drugoj strani tegljača. Also electrically connected to the alternating current distribution network are two thyristor converters 24 and 26, which convert alternating current energy into direct current energy for feeding via direct current lines 28 and 30 a pair of DC electric motors 32 and 34 for wheel drive. Drive shaft motors 36, 38 and gear reducers 40, 42 drive wheels 44, 46 to drive the tractor. Typically, one wheel motor drives the drive wheels on one side of the tractor and the other wheel motor drives the wheels on the other side of the tractor.

Tiristorski pretvarači 24, 26 armature motora kotača su, poželjno, trofazni, potpuno upravljani, valni tiristorski pretvarači konvencionalne konstrukcije, koji se koriste u pogonskim sustavima motora istosmjerne struje. Kod takvih tiristorskih pretvarača, napon izmjenične struje se ispravlja i regulira odgovarajućim sinkroniziranjem biračkih impulsa do jednog sklopa tiristora. Oni imaju sposobnost prenošenja energije od izvora izmjenične struje do potrošača istosmjerne struje na beskrajno promjenjiv način od nultog do maksimalnog napona istosmjerne struje, a ako potrošač istosmjerne struje postane izvor, što se dešava kada sistem 10 radi u režimu usporavanja, tiristorski pretvarači 24, 26 imaju također sposobnost vraćanja energije natrag, iz sustava istosmjerne u sustav izmjenične struje. Najpoželjnije je da tiristorski armaturni pretvarači 24, 26 budu trofazni, punovalno upravljani ispravljački, ili "šestoimpulsni mosni pretvarači" koji koriste šest tiristora priključenih na tri faze izmjenične struje u mosnoj konfiguraciji. Ovo je jedna vrsta dvokvadratnog pretvarača koji isporučuje energiju u jednom smjeru i može primiti energiju u suprotnom smjeru. Ova funkcija pretvarača da prima energiju sa strane istosmjerne struje i isporučuje energiju u razvodnu mrežu istosmjerne struje, nazivati će se "regeneriranje" ili "regeneracija". The wheel motor armature thyristor converters 24, 26 are preferably three-phase, fully controlled, wave thyristor converters of conventional construction, used in DC motor drive systems. In such thyristor converters, the AC voltage is rectified and regulated by appropriately synchronizing the selector pulses to a single thyristor circuit. They have the ability to transfer energy from the source of alternating current to the consumer of direct current in an infinitely variable manner from zero to the maximum voltage of direct current, and if the consumer of direct current becomes a source, which happens when the system 10 operates in the deceleration mode, the thyristor converters 24, 26 have also the ability to return energy back, from a direct current system to an alternating current system. Most preferably, thyristor armature converters 24, 26 are three-phase, full-wave controlled rectifier, or "six-pulse bridge converters" using six thyristors connected to three phases of alternating current in a bridge configuration. This is one type of two-square converter that delivers energy in one direction and can receive energy in the opposite direction. This function of the converter to receive energy from the DC side and deliver energy to the DC distribution network will be called "regeneration" or "regeneration".

Također je povezan sa razvodnom mrežom 18 izmjenične struje pretvarač 58 pobudnog polja motora, koji pretvara energiju izmjenične struje u energiju istosmjerne struje da bi je uputio preko električnih vodova 60 istosmjerne struje do pobudnih namotaja DC pogonskih motora 32, 34 kotača. Ovi pobudni namotaji shematski su prikazani na slici 1 električnim namotajima 62, 64. Motor istosmjerne struje mora imati i pobudnu struju i struju na kotvi, da bi proizveo obrtni moment. Also connected to the AC distribution network 18 is a motor excitation field converter 58, which converts AC energy into DC energy for delivery via DC power lines 60 to the excitation windings of the DC drive motors 32, 34. These excitation windings are shown schematically in Figure 1 by electrical windings 62, 64. A DC motor must have both an excitation current and an armature current in order to produce torque.

Pretvarač 58 pobude motora također je tiristorski pretvarač poznat stručnjacima. Poželjno je da to bude dvostruki trofazni poluvalni upravljani ispravljač, ili dvostruki troimpulsni pretvarač sa središnjim spojem. On koristi tri tiristora priključena na tri faze izmjenične struje za osiguranje vraćanja struje opterećenja na neutralno u jednom smjeru, i tri tiristora priključena u suprotnom smjeru na tri faze izmjenične struje za osiguranje struje opterećenja vraćene u suprotnom smjeru. Kako svaki trofazni segment može isporučivati energiju u jednom smjeru i primati energiju natrag u suprotnom smjeru (regeneracija), to se često naziva i četverokvadratni pretvarač. Povratno kretanje struje kroz pobudna polja motora vrši promjenu smjera obrtnog momenta motora, što omogućava ukupnom motorskom sustavu rad u četiri kvadranta (pokreće i usporava u smjeru naprijed i pokreće i usporava u suprotnom smjeru). The motor excitation converter 58 is also a thyristor converter known to those skilled in the art. It is preferable that it be a double three-phase half-wave controlled rectifier, or a double three-pulse converter with a central junction. It uses three thyristors connected to three phases of alternating current to ensure that the load current returns to neutral in one direction, and three thyristors connected in the opposite direction to three phases of alternating current to ensure that the load current returns to neutral in the opposite direction. As each three-phase segment can deliver energy in one direction and receive energy back in the opposite direction (regeneration), it is often called a four-square converter. The return movement of the current through the excitation fields of the motor changes the direction of the motor's torque, which enables the overall motor system to operate in four quadrants (starts and slows down in the forward direction and starts and slows down in the opposite direction).

Također su priključena preko kola istosmjerne struje, prikazanih linijama 28 i 30, dvije grupe otpornika 48, 50 za usporavanje i par dioda 52, 54 za usporavanje. Otpornici za usporavanje su grupa stupnjevitih otpornika velike snage za istosmjernu struju, koji su u stanju izvršiti disipaciju velikih količina električne energije u obliku topline, kada sustav 10 radi u režimu usporavanja. Otpornici su opremljeni ventilatorima za hlađenje (nisu prikazani) koji dobivaju pogon od električnih motora 56. Jedan jedini motor 56 može osigurati energiju za pogon ventilatora za hlađenje obje grupe otpornika 48, 50 za usporavanje. Diode 52, 54 za usporavanje služe za blokiranje energije za otpornike za usporavanje kada sustav radi u režimu pokretanja. Also connected via the DC circuit, shown by lines 28 and 30, are two sets of retarding resistors 48, 50 and a pair of retarding diodes 52, 54. Deceleration resistors are a group of high power DC step resistors capable of dissipating large amounts of electrical energy in the form of heat when the system 10 is operating in the deceleration mode. The resistors are equipped with cooling fans (not shown) that are driven by electric motors 56. A single motor 56 can provide power to drive the cooling fans of both groups of retarders 48, 50. The retarder diodes 52, 54 serve to block power to the retarder resistors when the system is operating in the boot mode.

Upravljanje sustavom se vrši kontrolerom 66 koji je povezan električnim vodovima 68, 70, 72, 74 sa regulatorom 20 napona, pretvaračem 58 pobude i armaturnim pretvaračima 24, 26. Kontroler može biti bilo koje pogodne konstrukcije. On prima od upravljača vozila ulazne signale komande brzine, izbora smjera, komande za kretanje u naprijed ili za usporavanje brzine motora i snage generatora. Kontroler također prima povratne signale sustava koji predstavaljaju napon motora, struju kotve, struju pobude motora, napon generatora, brzina motora/frekvencija izmjenične struje, i brzina motora. Dodatne komande za rukovatelja, signali povratne veze u druga upravljačka svojstva mogu se ugraditi u kontroler, ako se želi. Kao upravljački i računarski dio sustava, kontroler 66 osigurava logičke impulse, impulse upravljačkih petlji i usmjerivačke impulse za reguliranje svih izlaza pretvarača. On se sastoji od nizova i kombinacija proporcionalnih, integralnih i derivativnih upravljačkih krugova, sa pretvaračkom funkcijom opisanom konvencionalnom teorijom upravljačkog sustava i povratne sprege. Ona se mogu ostvariti operacionalnim krugovima pojačivačkog tima (analogno), ili jednadžbama pretvaranja izračunatim u mikroprocesorskom sklopu (digitalno). Specijalizirana priroda sustava kojim se upravlja, kao i zahtjevi jake integracije, navode na posebno projektiranje, po narudžbi, krugova umjesto korištenja standardnih raspoloživih računarskih i upravljačkih sustava. Preporučljivo je da se upravljački sustav zasniva na zatvorenim upravljačkim čvorovima, ili krugovima, pomoću kojih se odgovor na jedan komandirani nivo vraća natrag u kontroler 66 da bi postao dio procesa upravljanja. Vanjski ili ukupni čvor je odgovor upravljačkog sustava na brzinu vozila kojom upravlja vozač. The system is controlled by a controller 66 which is connected by electrical lines 68, 70, 72, 74 to a voltage regulator 20, an excitation converter 58 and armature converters 24, 26. The controller can be of any suitable construction. It receives input signals from the vehicle controller for speed control, direction selection, forward movement or deceleration of engine speed and generator power. The controller also receives system feedback signals representing motor voltage, armature current, motor excitation current, generator voltage, motor speed/AC frequency, and motor speed. Additional operator commands, feedback signals to other control features can be incorporated into the controller, if desired. As the control and computing part of the system, the controller 66 provides logic pulses, control loop pulses and directional pulses to regulate all inverter outputs. It consists of series and combinations of proportional, integral and derivative control circuits, with a converter function described by conventional control system theory and feedback. They can be realized by the operational circuits of the amplifier team (analog), or by conversion equations calculated in the microprocessor assembly (digital). The specialized nature of the controlled system, as well as the requirements for strong integration, lead to the custom design of circuits rather than the use of standard off-the-shelf computing and control systems. It is recommended that the control system be based on closed control nodes, or loops, by which the response to a single command level is fed back to the controller 66 to become part of the control process. The external or total node is the response of the control system to the speed of the vehicle controlled by the driver.

Unutar tog čvora, ili kruga, su podkrugovi koji upravljaju brzinom motora i naponom generatora, i unutarnji krugovi koji upravljaju naponom motora i parametrima struje koji proizvode motorski spreg, a time i brzinu motora. Vremenske konstante i funkcije pretvaranja upravljačkih krugova su koordinate radi pravilnog sinkroniziranja i reagiranja. Glavni izlaz kontrolera 66 su pravilno sinkronizirani birački impulsi za razne tiristorske pretvarače da proizvedu tražene struje armature, pobude i pretvarača za usporavanje kao i odgovarajuće napone. Within that node, or circuit, are sub-circuits that control motor speed and generator voltage, and internal circuits that control motor voltage and current parameters that produce motor coupling and thus motor speed. The time constants and conversion functions of the control circuits are coordinates for proper synchronization and response. The main output of the controller 66 is the properly synchronized selector pulses for the various thyristor converters to produce the required armature, excitation and buck converter currents as well as the corresponding voltages.

Sistem 10, kako je opisan, može se koristiti bilo za pokretanje, bilo za usporavanje terenskog tegljača. Kada radi u režimu pokretanja diesel motor 12 se koristi za pokretanje generatora 16 izmjenične struje. Nakon što je generator 16 pobuđen i napon izmjenične struje počne rasti, regulator 20 napona održava kontrolu napona izmjenične struje reguliranjem tijeka struje do generatora radi održavanja odgovarajućeg nivoa. Kako rukovatelj vozila određuje brzinu i pravac vozila, kontroler 66 osigurava biračke impulse tiristorima pretvarača 58 pobude i pretvarača 24 i 26 armature motora. Ovi pretvarači potom daju jednosmjernu struju DC elektromotorima 32, 34 kotača i namotajima 62, 64 pobude motora. Kontroler 66 održava pravilan obrtni moment i brzinu motora 32, 34, praćenjem raznih povratnih signala koji mjere struju armature, struju pobude, napone motora i brzine motora, i pogodnim podešavanjem tiristorskih selektiranja u pretvaračima održavaju pravilne nivoe. Kada se aktivira režim usporavanja da bi se usporio ili zaustavio tegljač, pretvarač 58 pobude regenerira postojeću energiju pobude natrag u razvodnu mrežu 18 izmjenične struje i potom daje struju pobude u suprotnom smjeru. Time se mijenja smjer obrtnog momenta i polarnost napona na motorima 32 i 34, koji tada rade kao generatori istosmjerne struje. Alternativno, struja pobude može ostati nepromijenjena, a da se promijeni smjer struje u kotvi u svakom od motora 32, 34 kotača, što će opet učiniti da rade kao generatori istosmjerne struje. System 10, as described, can be used either to start or to decelerate the off-road tractor. When operating in the start mode, the diesel engine 12 is used to start the AC generator 16. After the generator 16 is energized and the AC voltage begins to rise, the voltage regulator 20 maintains control of the AC voltage by regulating the flow of current to the generator to maintain the appropriate level. As the vehicle operator determines the speed and direction of the vehicle, the controller 66 provides selection pulses to the thyristors of the excitation converter 58 and the motor armature converters 24 and 26. These converters then provide direct current to the DC electric motors 32, 34 of the wheels and the windings 62, 64 of the motor excitation. Controller 66 maintains proper torque and speed of motor 32, 34 by monitoring various feedback signals that measure armature current, excitation current, motor voltage and motor speed, and maintains proper levels by conveniently adjusting thyristor selections in converters. When the deceleration mode is activated to slow or stop the tractor, the excitation converter 58 regenerates the existing excitation energy back into the AC distribution network 18 and then provides excitation current in the opposite direction. This changes the direction of the torque and the polarity of the voltage on motors 32 and 34, which then work as direct current generators. Alternatively, the excitation current can be left unchanged while the direction of the armature current in each of the wheel motors 32, 34 is reversed, again causing them to operate as DC generators.

Kod negativnog motornog napona, diode 52, 54 za usporavanje su usmjerene prema naprijed i istosmjerna struja koju generiraju motori 32, 34 teče kroz otpornike 48, 50 za usporavanje, gdje se električna energija pretvara u toplinu. Postavlajeni su ventilatori (nisu prikazani) za puhanje okolnog zraka preko otpornika ili preko rebara za izmjenu topline, ili sličnog, povezanog sa otpornicima, radi rasijavanja generirane topline. Ventilatori dobivaju pogon od električnog motora 56, jednog redno namotanog motora istosmjerne struje koji je priključen preko dijela otpornika 48 za usporavanje. Kako raste napon usporavanja, povećava se brzina motora 56 ventilatora, tako da se automatski dovodi više zraka za hlađenje preko otpornika 48, 50 za usporavanje. At a negative motor voltage, the retarder diodes 52, 54 are forward biased and the DC current generated by the motors 32, 34 flows through the retarder resistors 48, 50, where the electrical energy is converted to heat. Fans (not shown) are provided to blow ambient air over the resistors or over heat exchange fins, or the like, connected to the resistors to dissipate the generated heat. The fans are powered by electric motor 56, a series wound DC motor connected across a portion of retarder 48. As the deceleration voltage increases, the speed of the fan motor 56 increases, so that more cooling air is automatically supplied through the deceleration resistors 48, 50.

Armaturni pretvarači 24, 26 mogu se podesiti tako da se dio energije istosmjerne struje, generirane motorima kotača, regenerira natrag u razvodnu mrežu 18 naizmjenične struje. Zbroj energije prenijete otpornicima 48, 50 za usporavanje i energije regenerirane u mrežu izmjenične struje preko usporavanja kojim na pogonske kotače 44, 46 tegljača djeluju motori 32, 34. Energija izmjenične struje, koja se u razvodnu mrežu 18 izmjenične struje utrošene od pretvarača 58 pobude za uspostavaljanje struja 62, 64 pobude, od regulatora 20 napona kod uspostavljanja pobude 22 generatora, i od drugih potrošača izmjenične struje u sustavu. Pored toga, generatorom 16 izmjenične struje može se upravljati tako, da djeluje, kada ima dovoljno energije izmjenične struje iz armaturnih pretvarača 24, 26, kao sinkroni motor koji pokreće motor 12 preko spojnice 14, tako da prihvati opterećenja nametnuta motoru od pomoćne opreme i parazitnih opterećenja, tako da se znatno smanjuje potrebna količina goriva za motor. Međutim, motor se mora držati da radi na praznom hodu na radnoj brzini, čak i kada radi u stanju "bez opterećenja", kako bi održavao odgovarajući napon i frekvenciju generatora, i bio spreman snabdijevati sustav energijom prema potrebi. The armature converters 24, 26 can be adjusted so that part of the direct current energy, generated by the wheel motors, is regenerated back into the alternating current distribution network 18. The sum of the energy transmitted by the resistors 48, 50 for deceleration and the energy regenerated in the alternating current network through the deceleration by which the engines 32, 34 act on the driving wheels 44, 46 of the tractor. establishment of excitation currents 62, 64, from voltage regulator 20 when establishing excitation 22 of the generator, and from other consumers of alternating current in the system. In addition, the AC generator 16 can be controlled to operate, when there is sufficient AC power from the armature converters 24, 26, as a synchronous motor driving the motor 12 via the coupling 14, so as to accept the loads imposed on the motor by auxiliary equipment and parasitic load, so that the required amount of fuel for the engine is significantly reduced. However, the engine must be kept idling at operating speed, even when operating in a "no-load" condition, to maintain proper generator voltage and frequency, and be ready to supply power to the system as needed.

Nivo snage za usporavanje, i raspodjela energije generirane motorima 32, 34 kotača, regulira se kontrolerom 66. Međutim, postoje ograničenja u pogledu raspodjele energije generirane u tijeku operacije usporavanja, zbog toga što su otpornici 48, 50 za usporavanje grupa stupnjevitih otpornika, nepromjenjivih vrijednosti, a napon i struja proizvedeni motorima 32 i 34 ograničeni su konstrukcijskim ograničenjima samih motora. Snaga usporavanja koja se mora generirati mehanički kao snaga u watima, u motorima 32, 34 kotača, električna je funkcija proizvoda napona i struje, a mehanički je funkcija proizvoda momenta i brzine. Konstrukcija komutatora, motorskih namotaja, i drugi magnetni uvjeti ograničavaju maksimalni napon i veličinu struje koji se mogu komutirati (prenijeti sa četkica na komutator) u motorima. Zbog toga se moraju uzimati u obzir ograničenja struje i napona motora kada se biraju vrijednosti za grupe stupnjevitih otpornika 48, 50. Izabrane vrijednosti otpora su u najboljem slučaju kompromisi kada se razmotri cijeli opseg brzina motora. Kod maksimalnog napona motora, otpornici 48, 50 uspostavljaju struju kotve (armature), a konstrukcija motora uspostavalja radnu brzinu koja može komutirati tu struju. Na toj radnoj brzini, sva struja generirana motorima 32, 34 kotača mora teći kroz izabrane otpornike kako bi se ostvarila maksimalna sila (ili napor) usporavanja. Ako se ne zahtijeva maksimalna sila usporavanja, napon motora se može sniziti, tako da se smanji struja kroz otpornike 48, 50, što omogućuje da se dio motorne struje regenerira natrag u razvodnu mrežu 18 izmjenične struje preko armaturnih pretvarača 24, 26. To znači veće struje i manju efikasnost za istu silu usporavanja, nego kada se napon može održati na maksimalnoj vrijednosti, a struja smanjiti. Kod brzina motora manjih od prije spomenute radne brzine, doći će do regeneracije energije u razvodnu mrežu izmjenične struje, ili tek nakon što su izabrani otpornici za usporavanje apsorbirali svoje maksimalno opterećenje za taj napon. The level of deceleration power, and the distribution of the energy generated by the wheel motors 32, 34, is regulated by the controller 66. However, there are limitations to the distribution of the energy generated during the deceleration operation, because the deceleration resistors 48, 50 are groups of stepped resistors, of fixed values. , and the voltage and current produced by motors 32 and 34 are limited by the design limitations of the motors themselves. The retarding power that must be generated mechanically as power in watts, in 32, 34 wheel motors, is an electrical function of the product of voltage and current, and mechanically a function of the product of torque and speed. The construction of commutators, motor windings, and other magnetic conditions limit the maximum voltage and magnitude of current that can be commutated (transferred from the brushes to the commutator) in motors. Therefore, the current and voltage limitations of the motor must be considered when selecting values for the step resistor groups 48, 50. The selected resistance values are compromises at best when considering the full range of motor speeds. At maximum motor voltage, resistors 48, 50 establish the armature current, and the motor construction establishes the operating speed that can switch that current. At that operating speed, all the current generated by the wheel motors 32, 34 must flow through the selected resistors in order to achieve the maximum deceleration force (or effort). If the maximum deceleration force is not required, the motor voltage can be lowered, so that the current through the resistors 48, 50 is reduced, which allows a portion of the motor current to be regenerated back into the AC distribution network 18 via the armature converters 24, 26. This means a greater current and lower efficiency for the same deceleration force, than when the voltage can be maintained at the maximum value, and the current can be reduced. At motor speeds lower than the aforementioned operating speed, energy will be regenerated into the AC distribution network, or only after the selected deceleration resistors have absorbed their maximum load for that voltage.

Isto se može ostvariti druga regeneracija kod manjih sila usporavanja daljnjim snižavanjem motornog napona, ali to znači veće struje i manju efikasnost nego kad se motori održavaju na maksimalnom naponu. Također se mora, kada dolazi do regeneracije, voditi računa da se ne regenerira više energije nego što mreža izmjenične struje može apsorbirati. Obratno, ako motori kotača rade na brzinama većim od izabrane, struja se mora smanjiti radi dobre komutacije motora. Napon se mora sniziti da bi se smanjila struja, što znači da je sila usporavanja smanjena proporcionalno kvadratu zahtjevanog smanjenja struje, umjesto linearno, što bi bio slučaj kada bi se mogla zadržati maksimalna vrijednost napona, a smanjiti samo struja. Another regeneration can also be achieved with lower deceleration forces by further lowering the motor voltage, but this means higher currents and lower efficiency than when the motors are maintained at maximum voltage. Also, when regeneration occurs, care must be taken not to regenerate more energy than the AC network can absorb. Conversely, if the wheel motors are running at speeds higher than selected, the current must be reduced for good motor commutation. The voltage must be reduced to reduce the current, which means that the retarding force is reduced proportionally to the square of the required reduction in current, instead of linearly, which would be the case if the maximum voltage value could be maintained and only the current reduced.

Kao rezultat ovih ograničenja, dodatna struja za napajanje preko pretvarača 24, 26 razvodne mreže izmjenične struje na raspolaganju je samo kod određenih nivoa napora (ili sile) usporavanja. U ostalo vrijeme mora se trošiti dodatno gorivo u motoru 12 radi napajanja motora da savlada parazitna ili dodatna opterećenja, i da pokreće generator 16, čak i kada sustav radi u režimu usporavanja i znatne količine električne energije se dovode u otpornike 48, 50 i rasipaju kao toplina. Bilo bi efikasnije kad bi se prva energija generirala motorima 32, 34 kada rade u režimu usporavanja, mogla voditi neposredno natrag u mrežu izmjenične struje preko pretvarača da zamijeni opterećenja mreže izmjenične struje i/ili pomoćna i parazitna opterećenja motora., prije nego što se bilo koja količina energije rasipa preko otpornika za usporavanje. Međutim, to nije moguće sa postojećim sustavima pogona i upravljanja tegljača, zbog sustavnih operativnih ograničenja koja su naprijed razmatrana. As a result of these limitations, additional current to feed through the AC mains converter 24, 26 is only available at certain levels of deceleration effort (or force). At other times, additional fuel must be consumed in the engine 12 to power the engine to overcome parasitic or additional loads, and to drive the generator 16, even when the system is operating in the deceleration mode and substantial amounts of electricity are fed into the resistors 48, 50 and dissipated as warmth. It would be more efficient if the first energy generated by motors 32, 34 when operating in deceleration mode could be fed directly back to the AC grid via an inverter to replace AC grid loads and/or auxiliary and parasitic motor loads, before what amount of power is dissipated across the retarding resistor. However, this is not possible with existing tugboat propulsion and control systems, due to the systemic operational limitations discussed above.

Na slici 2 prikazan je jedan poboljšan sustav 110 za pokretanje i usporavanje tegljača u skladu sa prikazanim pronalaskom, koji omogućava da se početna energija generirana u tijeku ciklusa usporavanja regenerira u mrežu izmjenične struje da bi regenerirala sva opterećenja diesel motora prije nego što se bilo koja količina energije isporuči otpornicima. Kod poboljšanog sustava 110, većina komponenata je ista, ili u suštini ista, kao odgovarajući dijelovi i komponente prikazani i opisani u vezi sa poznatim sustavom sa slike 1, i dobili su odgovarajuće brojeve ispred kojih je stavljeno "1". Tako motor 112 u sustavu 110 odgovara diesel motoru 12 u poznatom sustavu 10, generator 116 izmjenične struje odgovara generatoru 16 izmjenične struje, itd. Figure 2 shows an improved tractor starting and decelerating system 110 in accordance with the disclosed invention, which allows the initial energy generated during the deceleration cycle to be regenerated into the AC network to regenerate all diesel engine loads before any amount of supply energy to the resistors. In the improved system 110, most of the components are the same, or substantially the same, as the corresponding parts and components shown and described in connection with the prior art system of Figure 1, and have been assigned corresponding numbers preceded by a "1". Thus engine 112 in system 110 corresponds to diesel engine 12 in known system 10, AC generator 116 corresponds to AC generator 16, and so on.

Kod sustava 110, otpornici 48, 50 za usporavanje uklonjeni su iz kola jednosmjerne struje povezanih sa motorima 32, 34 i zamijenjeni su otpornicima 176 za usporavanje koji imaju sličnu funkciju i jednak kapacitet kao kombinirani otpornici 48, 50 sa slike 1. Otpornici 176 priključeni su preko jednog kruga istosmjerne struje prikazanog vodovima 180, 182 za napajanje istosmjerne struje, koji su, sa svoje strane, električno povezani sa jednim pretvaračem 184 za usporavanje. Pretvarač 184 za usporavanje je pogodno električno povezan sa razvodnom mrežom 118 izmjenične struje, a preko upravljačkog voda 186 sa kontrolerom 166. In system 110, the retarding resistors 48, 50 have been removed from the DC circuits connected to the motors 32, 34 and have been replaced with retarding resistors 176 having a similar function and the same capacitance as the combined resistors 48, 50 of Figure 1. The resistors 176 are connected via a single DC circuit shown by DC supply lines 180, 182, which are in turn electrically connected to a single deceleration converter 184. Deceleration converter 184 is conveniently electrically connected to AC distribution network 118, and via control line 186 to controller 166.

Pretvarač 184 za usporavanje je tiristorskog tipa i poželjno je jedan trofazni, poluvalno upravljani ispravljač, koji koristi šest tiristora priključenih na tri faze izmjenične struje u mosnoj konfiguraciji, slično armaturnim pretvaračima 124, 126, ali sa odgovarajuće povećanim kapacitetom. Buck converter 184 is of the thyristor type and is preferably a three-phase, half-wave controlled rectifier, using six thyristors connected to three AC phases in a bridge configuration, similar to armature converters 124, 126, but with correspondingly increased capacity.

U režimu pokretanja sustav 110 radi u suštini na isti način kao i poznati sustav 10 (slika 1). Energija izmjenične struje, generirana u generatoru 116 izmjenične struje, pokretanom motorom 112, dovodi se preko mreže 118 izmjenične struje do tiristorskih armaturnih pretvarača 124, 126 radi pretvaranja u energiju istosmjerne struje. Energija se dovodi do DC elektromotora 132, 134 kotača, i prenosi se preko pogonskih vratila 136, 138 i zupčaničkih reduktora 140, 142 na pogonske kotače 144, 146 tegljača. U toku režima pokretanja pretvarač za usporavanje se ne aktivira, pa se energija ne isporučuje otpornicima za usporavanje. In boot mode, system 110 operates in substantially the same manner as known system 10 (Figure 1). The alternating current energy, generated in the alternating current generator 116, driven by the motor 112, is supplied via the alternating current network 118 to the thyristor armature converters 124, 126 for conversion into direct current energy. Energy is supplied to the DC electric motors 132, 134 of the wheels, and is transmitted via drive shafts 136, 138 and gear reducers 140, 142 to the drive wheels 144, 146 of the tractor. During startup mode, the deceleration converter is not activated, so no power is supplied to the deceleration resistors.

Kada se aktivira režim usporavanja, pretvarač 58 pobude regenerira postojeću energiju pobude natrag u mrežu izmjenične struje i zatim daje struju pobude u suprotnom smjeru. Time se mijenja smjer motornog momenta, i DC elektromotori 132, 134 kotača raditi će kao generatori istosmjerne struje, koji dobivaju pogon od pogonskih kotača 144, 146 tegljača. Alternativno, umjesto mijenjanja smjera pobudne struje, može se promijeniti smjer armaturne struje (struje kotve) u motorima 132, 134 kotača, korištenjem dvostrukih armaturnih pretvarača umjesto armaturnih pretvarača 124, 126. Armaturni pretvarači 124, 126 podešeni su tako da se energija regenerira u mrežu izmjenične struje. Količina generirane energije usporavanja je regulirana kontrolerom 66 da bi se održala komandirana brzina vozila. Kako više nema otpornika za usporavanje na kotačima 128, 130 motora istosmjerne struje, sva energija generirana motorima regenerira se preko tiristorskih pretvarača u razvodnu mrežu 118 izmjenične struje. Regenerirana energija se najprije koristi za napajanje svih drugih opterećenja u mreži izmjenične struje, kao što je pretvarač 158 pobude i regulator 120 napona. To rasterećuje generator 116 izmjenične struje i smanjuje potrošnju goriva kod motora 112. Kako je dodatna generirana energija na raspolaganju od motora 132, 134, energija se dovodi na generator 116 izmjenične struje, tako da on počinje raditi kao sinkroni motor izmjenične struje koji pokreće motor 112. To potpuno rasterećuje motor 112, budući da je energija iz generatora 116 na raspolaganju za zadovoljavanje svih dodatnih i parazitnih potreba za energiju motora 112, čime se potrošnja goriva svodi u biti na nulu. When the deceleration mode is activated, the excitation converter 58 regenerates the existing excitation energy back into the AC network and then provides excitation current in the opposite direction. This changes the direction of the motor torque, and the DC electric motors 132, 134 of the wheels will work as direct current generators, which receive power from the drive wheels 144, 146 of the tractor. Alternatively, instead of changing the direction of the excitation current, the direction of the armature current (armature current) in the wheel motors 132, 134 can be changed by using dual armature converters instead of the armature converters 124, 126. The armature converters 124, 126 are adjusted so that the energy is regenerated into the grid alternating current. The amount of deceleration energy generated is regulated by controller 66 to maintain the commanded vehicle speed. Since there are no longer any retarding resistors on the wheels 128, 130 of the DC motors, all the energy generated by the motors is regenerated via the thyristor converters into the AC distribution network 118. The regenerated energy is first used to power all other loads in the AC network, such as the excitation converter 158 and the voltage regulator 120 . This relieves the load on the AC generator 116 and reduces the fuel consumption of the motor 112. As additional generated power is available from the motors 132, 134, power is supplied to the AC generator 116 so that it begins to operate as an AC synchronous motor driving the motor 112 .This completely relieves the engine 112, since power from the generator 116 is available to meet all the additional and parasitic power needs of the engine 112, reducing fuel consumption to essentially zero.

U tom trenutku, sva dodatna energija generirana motorima 132, 134 kotača biti će prenijeta preko razvodne mreže 118 izmjenične struje do pretvarača 184 za usporavanje radi pretvaranja u energiju istosmjerne struje i potrošnju u otpornicima 176 za usporavanje. Kao i kod sustava sa slike 1, motor 156 ventilatora vrši pokretanje ventilatora za hlađenje (nisu prikazani) radi disipacije generirane topline u atmosferu. At that point, any additional power generated by the wheel motors 132, 134 will be transferred via the AC distribution grid 118 to the deceleration converter 184 for conversion to DC power and consumption in the deceleration resistors 176. As with the system of Figure 1, the fan motor 156 drives the cooling fans (not shown) to dissipate the generated heat to the atmosphere.

Kontroler 166 prati količinu regenerirane energije usporavanja unijetu u krug naizmjenične struje, broj obrta motora i frekvenciju i napon generatora izmjenične struje, kao i druge relevantne parametre pogonskog motora, tako da pravilno upravlja cjelokupnim radom sustava. Prisustvo tiristorskog pretvarača 184 za usporavanje, povezanog sa sustavom energije izmjenične struje, omogućava beskonačno promjenijivo isporučivanje viška energije usporavanja otpornicima 176 za usporavanje. Kako armaturni pretvarači 124, 126 omogućuju da se sva energija usporavanja generirana motorima 132, 134 regenerira u mrežu izmjenične struje, motori 132, 134 mogu raditi na maksimalnim granicama napona i struje u cijelom opsegu njihovih brzina, osiguravajući maksimalni obrtni moment i snagu za usporavanje. Time se otklanjaju operativna ograničenja nametnuta poznatim sustavima koji imaju stupnjevite otpornike za usporavanje, nepromjenjivog kapaciteta, povezane preko kruga istosmjerne struje pogonskih motora. The controller 166 monitors the amount of regenerated deceleration energy input to the AC circuit, the engine RPM, and the frequency and voltage of the AC generator, as well as other relevant drive motor parameters, so as to properly manage the overall operation of the system. The presence of a thyristor buck converter 184 coupled to the AC power system allows infinitely variable delivery of excess buck energy to the buck resistors 176 . As armature converters 124, 126 allow all deceleration energy generated by motors 132, 134 to be regenerated into the AC grid, motors 132, 134 can operate at maximum voltage and current limits throughout their speed range, providing maximum torque and deceleration power. This eliminates the operational limitations imposed by known systems that have stepwise retarding resistors of constant capacity connected across the DC circuit of the drive motors.

Sustav 110 također je prilagođen za primanje i korištenje energije istosmjerne struje iz nekog izvora izvan tegljača, kao što su konvencionalne dvostruke zračne trolne linije istosmjerne struje. Kao što je prikazano isprekidanim linijama na slici 2, može se, po želji, tegljaču dodati jedna trolna jedinica 188, koja obuhvaća elemente kao što je pantograf ili trolne šipke, prikazane shematski pod oznakom 190, koje se mogu po izboru priključiti na trolnu liniju istosmjerne struje. Trolna jedinica 188 također obuhvaća elemente za električno povezivanje sa stranom istosmjerne struje pretvarača 184 za usporavanje preko vodova 184 za usporavanje preko vodova 180, 182 istosmjerne struje. System 110 is also adapted to receive and use DC power from a source external to the tug, such as conventional dual overhead DC trolling lines. As shown in broken lines in Figure 2, a single trolling unit 188 can be added to the tug, if desired, which includes elements such as a pantograph or trolling rods, shown schematically at 190, which can optionally be connected to a direct current trolling line. electricity. The control unit 188 also includes elements for electrical connection to the DC side of the inverter 184 for retarding via the retarding lines 184 for retarding via the direct current lines 180, 182.

Dioda 178 za usporavanje redno je vezana za priključivanje na naponske polove suprotne onima koji su normalno ostvareni na otpornicima 176 za usporavanje, tako da je dioda 178 normalno suprotno usmjerena i izolira otpornike 176 za usporavanje, čime sprečava da se energija iz trolne mreže dovodi u otpornike. The retarder diode 178 is connected in series to connect to voltage poles opposite to those normally realized on the retarder resistors 176, so that the diode 178 is normally oppositely biased and isolates the retarder resistors 176, thereby preventing power from the trolling network from being fed into the resistors .

Na mjestima gdje je na raspolaganju trolna mreža za napajanje, uređaj 190 za priključivanje na zračnu mrežu može se aktivirati bilo od strane rukovatelja vozila, bilo pogodnim automatskim uređajem, da priključi sustav 110 na trolnu mrežu za napajanje. Kada kontroler 166 osjeti da je uključena trolna jedinica 188, tiristori u pretvaraču 184 za usporavanje (koji sada funkcionira kao kombinirani pretvarač trola/usporavanje) podešava se tako da se energija regenerira u razvodnu mrežu 118 izmjenične struje. Regenerirana energija se koristi za napajanje svih potrošača izmjenične struje na tegljaču u režimu pokretanja, uključujući potrebnu energiju za pogonske motore 132, 134, pretvarač 158 pobude, i regenerator 120 napona. Dodatna energija izmjenične struje iz pretvarača 174 za usporavanje na raspolaganju je za pogon generatora 116 izmjenične struje kao sinkronog motora za potpuno rasterećenje motora 112, čime se smanjuje potrošnja goriva praktično na nulu. Kontroler 166 će nastaviti regulirati regulator 120 napona da bi se održao željeni napon sustava. In locations where a power grid is available, the overhead grid connection device 190 may be activated either by the vehicle operator or by a suitable automatic device to connect the system 110 to the power grid. When the controller 166 senses that the trolling unit 188 is on, the thyristors in the retarding converter 184 (which now functions as a combined trolling/retarding converter) are adjusted so that power is regenerated into the AC distribution network 118 . The regenerated energy is used to power all the AC consumers on the tractor in the starting mode, including the necessary energy for the drive motors 132, 134, the excitation converter 158, and the voltage regenerator 120. The additional AC energy from the deceleration converter 174 is available to drive the AC generator 116 as a synchronous motor to completely relieve the motor 112, thereby reducing fuel consumption to virtually zero. Controller 166 will continue to regulate voltage regulator 120 to maintain the desired system voltage.

Kod sustava 110, energija se može dovoditi u mrežu izmjenične struje istovremeno iz trolne jedinice 188 preko pretvarača 184 i iz generatora 116 izmjenične struje, pokretanog motorom 112. Zbog toga nije potrebno isključivati, ili prekidati rad, ugrađenog diesel sustava za generiranje energije prije priključenja na vanjsku trolnu mrežu za napajanje. Kada bude na raspolaganju energija iz trolne mreže, ona će automatski zamijeniti energiju izmjenične struje iz generatora izmjenične struje, da bi se smanjilo i, na kraju, otklonilo opterećenje motora 112. Obrnuto, kada tegljač napušta područje gdje je na raspolaganju energija iz trolne mreže, naprava 190 za priključivanje na trolnu mrežu će se isključiti i prestati će dovođenje energije u sustav izmjenične struje iz trolne jedinice. Kontroler 166 će registrirati gubitak napajanja iz trolne jedinice i automatski će uputiti dodatno gorivo u motor 112 da bi se generirala potrebna pokretačka energija preko generatora 116 izmjenične struje. Sve se ovo ostvaruje bez korištenja složene električne isključno-uključne opreme ili posebnog upravljačkog sustava za reguliranje napona i struje koja se iz trolne mreže dovodi do DC pogonskih motora 132, 134. Kod sustava sa slike 2, maksimalni napon trolne mreže ne treba biti puno viši od maksimalnog napona koji se normalno generira u razvodnom sistemu 118 izmjenične struje generatorom 116, kako bi tiristori pravilno radili. Približno brojčano, napon istosmjerne struje koji se dovodi na svaki DC elektromotora 132, 134 kotača preko armaturnih pretvarača 124, 126 isti je kao i napon izmjenične struje. Za DC elektromotore kotača, projektirane da rade na maksimumu od oko 1000 V, sustav prikazan na slici 2, biti će pogodan za upotrebu sa trolnom mrežom za napajanje od samo oko 1000 V. With system 110, power can be supplied to the AC network simultaneously from the trolling unit 188 via the converter 184 and from the AC generator 116, driven by the motor 112. Therefore, it is not necessary to turn off, or interrupt the operation of, the built-in diesel power generation system before connecting to external trolling network for power supply. When trawl power is available, it will automatically replace AC power from the AC generator to reduce and eventually eliminate the load on the engine 112. Conversely, when the tug leaves an area where trawl power is available, the trolling grid connection device 190 will shut down and power to the AC system from the trolling unit will cease. The controller 166 will detect the loss of power from the trolling unit and will automatically direct additional fuel to the engine 112 to generate the necessary driving energy via the AC generator 116. All this is achieved without the use of complex electrical switching-on equipment or a special control system for regulating the voltage and current that is supplied from the trolling network to the DC drive motors 132, 134. In the system from Figure 2, the maximum voltage of the trolling network should not be much higher from the maximum voltage that is normally generated in the alternating current distribution system 118 by the generator 116, in order for the thyristors to work properly. Roughly numerically, the DC voltage supplied to each wheel DC electric motor 132, 134 via the armature converters 124, 126 is the same as the AC voltage. For DC electric wheel motors, designed to operate at a maximum of about 1000 V, the system shown in Figure 2 will be suitable for use with a trolling network for a supply of only about 1000 V.

Postoji određeni broj postrojenja za trolnu podršku u rudnicima širom svijeta, koja koriste trolne linije za napajanje istosmjernom strujom napona 1000 do 1200 V, postavljene kao dopunski izvor energije za diesel-električne tegljače koji rade na usponim nagnutim površinama. Za takva postrojenja, sustav za napajanje i usporavanje, takav kako je prikazan na slici 2, i koji koristi pogonske motore od 1000 V, bio bi pogodan i osiguravao bi znatne prednosti u odnosu na poznate sustave. There are a number of trolling support facilities in mines around the world, which use 1000 to 1200 V DC power trolling lines installed as a supplemental power source for diesel-electric haulers operating on uphill inclines. For such plants, a power and deceleration system such as that shown in Figure 2, using 1000 V drive motors, would be suitable and would provide significant advantages over known systems.

Druga postrojenja za trolnu podršku generiraju, međutim, napone u trolnoj mreži u opsegu od 2000 do 2200 V, te ne mogu biti pogodna za uporabu sa tegljačima koji imaju paralelno vezane motore kotača za istosmjernu struju od 1000 V, kako je prikazano na slici 2. Zbog toga su kod jednog alternativnog izvođenja izuma ostvareni postupak i uređaj za pokretanje i usporavanje terenskih tegljača koji mogu koristiti dodatnu energiju iz trolne mreže u širokom opsegu napona istosmjerne struje, od oko 1000 do oko 2200 V. To izvođenje, prikazano na slici 3, obuhvaća sustav 210 koji ima puno istih komponenata kao i sistem 110, prikazan na slici 2. Odgovarajući dijelovi i funkcije označeni su odgovarajućim sustavom pozivnih brojeva, kod kojeg je prva brojka svakog broja komponente promijenjena od "1" u "2". Na taj način je motor 212 sa slike 3 u srži isti kao i motor 112 sa unutarnjim sagorijevanjem sa slike 2, generator 216 izmjenične struje isti kao generator 116 izmjenične struje itd. Other trolling support plants, however, generate trolling line voltages in the range of 2000 to 2200 V, and may not be suitable for use with tugs having parallel-connected 1000 V DC wheel motors, as shown in Figure 2. Therefore, in one alternative embodiment of the invention, a procedure and a device for starting and decelerating off-road tractors that can use additional energy from the trolling network in a wide range of direct current voltage, from about 1000 to about 2200 V, have been realized. This embodiment, shown in Figure 3, includes system 210 which has many of the same components as system 110, shown in Figure 2. Corresponding parts and functions are identified by a corresponding reference number system, where the first digit of each component number is changed from "1" to "2". Thus, the engine 212 of Figure 3 is essentially the same as the internal combustion engine 112 of Figure 2, the AC generator 216 is the same as the AC generator 116, and so on.

Kod sustava 210, generator 216 izmjenične struje prilagođen je za generiranje izmjenične struje napona od približno 2000 V, koju će tretirati armaturni pretvarač 224 pretvoriti u istosmjernu struju istog napona za napajanje DC elektromotora 232, 234 kotača. Kako su, međutim pogonski motori 232, 234 vezani na red, svaki će dobiti smao oko 1000 V maksimalno. [to omogućava primjenu konvencionalnih motora od 1000 V za pogon kotača tegljača. In system 210, AC generator 216 is adapted to generate AC voltage of approximately 2000 V, which will be treated by armature converter 224 to DC current of the same voltage to power DC electric motors 232, 234 wheels. However, since the drive motors 232, 234 are connected in series, each will receive a maximum of about 1000 V. [this enables the use of conventional 1000 V motors to drive tractor wheels.

Sa ovom konfiguracijom, trolna jedinica 228 može koristiti istosmjernu struju napajanja iz zračne linije sve do oko 2000 do 2200 V. Kako će trolno/usporivački pretvarač 284 regenerirati svu istosmjernu struju nižih napona dobivenu iz trolne jedinice u mrežu za napajanje izmjeničnom strujom na željenom višem naponu (na primjer 2000 V), sustav se također može koristiti sa postojećim trolnim linijama napajanja istosmjernom strujom od 1000 V bez izmjena u sustavu za pokretanje i usporavanje tegljača. With this configuration, the trolling unit 228 can use overhead DC power up to about 2000 to 2200 V. As the trolling/retarder converter 284 will regenerate all of the lower voltage DC power received from the trolling unit to the AC power grid at the desired higher voltage (for example 2000 V), the system can also be used with existing 1000 V DC power supply trolling lines without modifications to the tug's start and deceleration system.

Kako su obadva motora 232, 234 i motorske pobude 262, 262 vezane na red, svaki od motora 232, 234 će davati u srži jednak obrtni momenat pogonskim kotačima 244, 246 tegljača. U nekim slučajevima, kao što su uvjeti na sklizavoj cesti može biti poželjno da pogonski kotači na jednoj strani tegljača daju manji obrtni momenat od onih na drugoj strani, kako bi se kontroliralo proklizavanje kotača. Ako se želi, taj se cilj može postići ugrađvanjem u sustav 210 jednog dodatnog tiristroskog pretvarača 292 pobude, iste konstrukcije kao i pretvarač 258 pobude. Pretvarač 292 pobude može biti električno povezan sa razvodnom mrežom izmjenične struje kako je prikazano, i povezan sa kontrolerom 266 preko upravljačkog voda 294. Dodatni vod 296 istosmjerne struje povezuje drugi pretvarač 292 sa drugim pobudnim namotajem 264, pri čemu su obadva pobudna namotaja 262 i 264 posebno uzemljena, kao što je i prikazano. Kontroler 266 se tada može koristiti za nezavisno upravljanje struje pobude za motore 232 i 234 kako bi pojedinačno podešavao veličinu pokretačkog momenta ili momenta usporavanja koje generira svaki od motora. Since both motors 232, 234 and motor drives 262, 262 are connected in series, each of the motors 232, 234 will provide essentially equal torque to the drive wheels 244, 246 of the tractor. In some cases, such as slippery road conditions, it may be desirable for the drive wheels on one side of the tractor to provide less torque than those on the other side, in order to control wheel slip. If desired, this goal can be achieved by incorporating in the system 210 one additional thyristor excitation converter 292, of the same construction as the excitation converter 258. The excitation converter 292 may be electrically connected to the AC distribution network as shown, and connected to the controller 266 via a control line 294. An additional DC line 296 connects the second converter 292 to the second excitation coil 264, both excitation coils 262 and 264 specially grounded, as shown. Controller 266 can then be used to independently control the excitation current for motors 232 and 234 to individually adjust the amount of starting torque or decelerating torque generated by each motor.

Funkcioniranje i prednosti sustava 210 za pokretanje, odnosno usporavanje, u biti su iste kao i one opisane u vezi sa sustavom 110, prikazanim na slici 2, osim što trolna jedinica 288 može automatski prihvatiti napon trolne mreže od oko 1000 do oko 2200 V bez potrebe za promjenom priključaka, uvođenjem uključno-isključnih naprava ili drugih izmjena sustava. Napon generatora izmjenične struje automatski će se održavati na željenom nivou od 2000 V izmjenične struje radom regulatora 22 napona. U sustav se mogu ugraditi i generatori višeg napona izmjenične struje, što daje proporcionalno veći opseg maksimalnog napona trolne mreže. The operation and advantages of the starting and decelerating system 210 are essentially the same as those described in connection with the system 110 shown in FIG. 2, except that the trolling unit 288 can automatically accept a trolling line voltage of about 1000 to about 2200 V without the need for changing connections, introducing on-off devices or other changes to the system. The alternating current generator voltage will automatically be maintained at the desired level of 2000 V alternating current by the operation of the voltage regulator 22. Generators of higher voltage alternating current can be installed in the system, which gives a proportionally larger range of the maximum voltage of the trolling net.

Prethodni prikaz i opis je samo dan kao ilustracija, i razne izmjene se mogu načiniti u konfiguraciji, funkcioniranju i upravljanju sustavom, a da se ne odstupi od opsega izuma izloženog u priloženim patentnim zahtjevima. Tako na primjer, kao što će uočiti stručnjaci, tiristrorski pretvarač se može koristiti za napajanje energijom razvodne mreže izmjenične struje iz nekog vanjskog izvora napajanja energijeom istosmjerne struje, bez obzira na to, da li se vanjska energija dovodi preko pretvarača za usporavanje, kako je prikazano na slikama 2 ili 3, ili se energija dovodi preko posebnog trolnog pretvarača priključenog uz trolnu jedinicu. Na taj se način poznati sustavi, kao što je onaj prikazan na slici 1, mogu modificirati, ili se postojeći tegljači doraditi, za korištenje trolne podrške dodavanjem naprave za priključenje na trolnu mrežu uključene u mrežu napajanja izmjeničnom strujom preko tiristorskih pretvarača. Operativne prednosti uvođenja energije iz trolne linije u razvodnu mrežu izmjenične struje preko tiristorskog pretvarača biti će ostvarene bez obzira da li su otpornici za usporavanje priključeni na napojnu mrežu izmjenične struje, kako je prikazano na slici 1. Dalje, ako se poznati sustav sa slike 1 modificira da prima napajanje iz trolne mreže preko tiristorskog pretvarača pri 2000 V, očigledno je iz prethodnog prikaza opisa i opisa prikazanog izuma, da se motori 32, 34 kotača u poznatom sustavu mogu vezati na red, a druge komponente modificirati tako da prihvate približno 2000 V izmjenične struje u napojnoj mreži 18 izmjenične struje. Za sve ove opisane modifikacije i varijacije sustava za pokretanje i usporavanje, kao i druge koje će razmotriti stručnjaci iz ovog područja, smatra se da su u opsegu prikazanog izuma. The foregoing depiction and description is provided by way of illustration only, and various changes may be made in the configuration, operation, and management of the system without departing from the scope of the invention set forth in the appended claims. For example, as will be appreciated by those skilled in the art, a thyristor converter can be used to power an AC distribution network from some external DC power source, regardless of whether the external power is supplied via a buck converter, as shown in figures 2 or 3, or the energy is supplied via a separate trolling converter connected to the trolling unit. In this way, known systems, such as that shown in Figure 1, can be modified, or existing tugs modified, to use trolling support by adding a device for connecting to the trolling network connected to the AC supply network via thyristor converters. The operational advantages of introducing power from the trolling line into the AC distribution network via a thyristor converter will be realized regardless of whether the retarding resistors are connected to the AC supply network, as shown in Figure 1. Further, if the known system of Figure 1 is modified to receive power from the trolling network via a thyristor converter at 2000 V, it is obvious from the foregoing description and description of the disclosed invention that the wheel motors 32, 34 in the known system can be connected in series and other components modified to accept approximately 2000 V a.c. currents in the supply network 18 alternating currents. All of these described modifications and variations of the starting and decelerating system, as well as others that will be considered by those skilled in the art, are believed to be within the scope of the disclosed invention.

Claims (20)

1. Električni pogon i sustav distribucije za vozilo koji obuhvaća: - mrežu izmjenične struje (118, 218); - generator izmjenične struje (116, 216) vezan na rečenu mrežu izmjenične struje i prilagođen za povezivanje na motor s unutarnjim sagorijevanjem (112, 212); - istosmjerni motor (132, 232), koji ima zavojNIcu (162, 262) i kotvu - pretvarač struje(158, 258) za opskrbu električnom energijom iz rečene mreže izmjenične struje na zavojnicu istosmjernog motora koji reagira na ulazni signal upravljanja; - pretvarač kotve (124, 224) za upućivanje struje iz rečene mreže izmjenične struje na kotvu istosmjernog motora koji reagira na ulazni signal upravljanja i upravljačko središte (106, 206) za nadzor rečenih pretvarača; naznačen time, što: - pretvarač kontaktne sprovodne motke (184, 284) koji ima priključke na istosmjernu struju, ulazni upravljački sklop i ima priključke na izmjeničnu struju vezane na rečenu mrežu izmjenične struje, za promjenu istosmjerne struje primjenjene na rečene priključke istosmjerne struje i upućivanje promijenjene istosmjerne struje na rečenu mrežu izmjenične struje koja reagira nadzirajući signale primljene kod ulaznog upravljačkog sklopa rečenog pretvarača kontaktne sprovodne motke; i gdje - rečeni regulator (166, 266) ima izlaze vezane na ulazni upravljački sklop rečenog pretvarača kontaktne sprovodne motke, na ulazni upravljački sklop rečenog pretvarača pola i na ulazni upravljački sklop rečenog pretvarača kotve, rečeni regulator također ima ulaz za osjećanje istosmjerne struje primjenjene na rečene priključke istosmjerne struje rečenog pretvarača kontaktne sprovodne motke, rečeni regulator za nadzor rečenog pretvarača pola i rečeni pretvarač kotve za upućivanje struje iz rečene mreže izmjenične struje na rečenu zavojnicu, odnosno kotvu i za otvaranje rečenog pretvarača kontaktne sprovodne motke na takav način da uputi promijenjenu istosmjernu struju na rečenu mreže izmjenične struje istovremeno s rečenim generatorom izmjenične struje upućujući izmjeničnu struju na rečenu mrežu izmjenične struje.1. Electric drive and distribution system for a vehicle that includes: - alternating current network (118, 218); - an alternating current generator (116, 216) connected to said alternating current network and adapted for connection to an internal combustion engine (112, 212); - DC motor (132, 232), which has a coil (162, 262) and an armature - a current converter (158, 258) for supplying electricity from said alternating current network to the coil of the direct current motor that responds to the input control signal; - an armature converter (124, 224) for directing current from said alternating current network to the armature of a DC motor that responds to the input control signal and a control center (106, 206) for monitoring said converters; characterized by the fact that: - a contact conductor converter (184, 284) having direct current connections, an input control circuit and having alternating current connections connected to said alternating current network, for changing the direct current applied to said direct current connections and directing the changed direct current to said an alternating current network which responds by monitoring signals received at the input control circuit of said contact conductor pole converter; and where - said controller (166, 266) has outputs connected to the input control circuit of said contact conductor converter, to the input control circuit of said pole converter and to the input control circuit of said armature converter, said controller also has an input for sensing the direct current applied to said terminals of the direct current of said converter of the contact lead pole, said regulator for monitoring said pole converter and said armature converter for directing current from said alternating current network to said coil, i.e. the armature and for opening said converter of the contact lead pole in such a way as to direct the changed direct current to said alternating current network simultaneously with said alternating current generator directing alternating current to said alternating current network. 2. Sustav prema zahtjevu 1, naznačen time, što rečeni regulator ima ulaze za primanje naredbi o brzini hoda stroja, struje kotve i struje zavojnice, tako daje rečeni regulator također za nadzor rečenog pretvarača kontaktne sprovodne motke na takav način da reagirajući na rečene pretvarače zavojnice i kotve daje dovoljno struje iz rečene mreže izmjenične struje, da rečena mreža izmjenična struje daje struju rečenom generatoru izmjenične struje kao sinhroni motor.2. The system according to claim 1, characterized in that said regulator has inputs for receiving commands on the speed of the machine, armature current and coil current, so that said regulator is also for monitoring said contact conductor pole converter in such a way that responding to said coil converters and the armature provides enough current from said alternating current network, that said alternating current network provides current to said alternating current generator as a synchronous motor. 3. Sustav prema zahtjevu 1, naznačen time, što rečeni pretvarač kontaktne sprovodne motke obuhvaća trofazni punovalno regulirani tiristorski ispravljač.3. The system according to claim 1, characterized in that said contact conductor pole converter comprises a three-phase full-wave regulated thyristor rectifier. 4. Sustav prema zahtjevu 1, naznačen time, što nadalje obuhvaća elektroenergetsku mrežu (188, 288) za povezivanje rečenih istosmjernih priključaka na gornju liniju istosmjerne kontaktne sprovodne motke.4. The system according to claim 1, characterized in that it further comprises an electric power network (188, 288) for connecting said DC connections to the upper line of the DC contact conductor pole. 5. Sustav prema zahtjevu 4, naznačen time, što je rečeni izmjenični generator prilagođen da djeluje kao izmjenični električni motor koji daje struju stroju s unutrašnjim sagorijevanjem kada je električna energija primljena kod istosmjernih priključaka, tako da je energija istosmjerne linije kontaktne sprovodne motke iskorištena za uklanjanje opterećenja na stroju sa unutrašnjim sagorijevanjem.5. A system according to claim 4, characterized in that said alternator is adapted to act as an alternator electric motor which supplies current to an internal combustion engine when electrical energy is received at the direct current connections, so that the energy of the contact conductor pole direct line is used to remove loads on an internal combustion engine. 6. Sustav prema zahtjevu 1, naznačen time, što rečeni pretvarač kotve obuhvaća jedan tiristorski pretvarač kotve (224) povezan na rečenu mrežu izmjenične struje i s rečenim istosmjernim motorom obuhvaća par istosmjernih rotirajućih motora (232, 234) serijski povezanih na istosmjernu stranu rečenog jednog tiristorskog pretvarača kotve.6. The system according to claim 1, characterized in that said armature converter comprises one thyristor armature converter (224) connected to said AC network and with said DC motor comprises a pair of DC rotating motors (232, 234) connected in series to the DC side of said single thyristor anchor converter. 7. Sustav prema zahtjevu 6, naznačen time, što rečeni pretvarač električnog polja obuhvaća: par strujnih zavojnica (262, 264), svaka od rečenih strujnih uzvojnica je električki povezana na odgovarajući pretvarač električne struje i spojena s jednim od rečenog para istosmjernih rotirajućih motora serijski povezanih tako da rečeni regulator može neovisno nadzirati svaki od rečenih tiristorskih pretvarača električne struje.7. The system according to claim 6, characterized in that said electric field converter comprises: a pair of current coils (262, 264), each of said current coils being electrically connected to a respective electric current converter and connected to one of said pair of DC rotary motors connected in series so that said controller can independently monitor each of said thyristor electric current converters. 8. Postupak za rad sustava na električni pogon i sustav distribucije za vozilo, rečeno vozilo obuhvaća stroj s unutrašnjim sagorijevanjem (112, 212), izmjenični generator (116, 216) za generiranje izmjenične struje iz rečenog stroja i primjena iste na mrežu izmjenične struje (118, 218), pretvarač kontaktne sprovodne motke (184, 284) vezan na rečenu izmjeničnu mrežu i na istosmjerne priključke (190, 290) kod kojih se prima vanjska istosmjerna struja i motor na električni pogon (132, 232) vezan na rečenu izmjeničnu mrežu preko pretvarača polja (158, 258) i pretvarače kotve (124, 224), naznačen time, što obuhvaća stupnjeve: - osjećanje nazočnosti istosmjerne struje primjenjene na rečene istosmjerne priključke - mijenjanje rečene istosmjerne struje primijenjene na rečene istosmjerne priključke u izmjeničnu struju s rečenim pretvaračem kontaktne sprovodne motke; - otvaranje rečenog pretvarača kontaktne sprovodne motke radi primjene rečene promijenjene istosmjerne struje na rečenu izmjeničnu mrežu istovremeno i skupa s izmjeničnom strujom iz rečenog izmjeničnog generatora; i - napajanje rečenog motora na električni pogon s rečenom promijenjenom istosmjernom strujom skupa s izmjeničnom strujom iz rečenog izmjeničnog generatora.8. Procedure for the operation of an electric drive system and a distribution system for a vehicle, said vehicle includes an internal combustion engine (112, 212), an alternating current generator (116, 216) for generating alternating current from said engine and applying it to the alternating current network ( 118, 218), a contact conductor pole converter (184, 284) connected to said alternating network and to direct current connections (190, 290) where external direct current is received and an electric motor (132, 232) connected to said alternating network via field converters (158, 258) and armature converters (124, 224), characterized by the fact that it includes stages: - sensing the presence of direct current applied to said direct connections - changing said direct current applied to said direct current connections to alternating current with said contact conductor pole converter; - opening of the said converter of the contact conductor pole in order to apply the said changed direct current to the said alternating current network simultaneously and together with the alternating current from the said alternating current generator; and - power supply of said electric motor with said changed direct current together with alternating current from said alternating generator. 9. Postupak prema zahtjevu 8, naznačen time, što je dodatni stupanj napajanje rečenog izmjeničnog generatora kao sinhronog motora s rečenom promijenjenom istosmjernom strujom.9. The method according to claim 8, indicated by the fact that the additional stage is the power supply of said alternating current generator as a synchronous motor with said changed direct current. 10. Postupak prema zahtjevu 8, naznačen time, što su dodatni stupnjevi: aktiviranje zaustavljanja nadzorom rečenog motornog pretvarača tako daje energija rečenoj izmjeničnoj mreži isporučena s rečenim motorom da napaja sa strujom rečeni generator kao sinhroni motor; i - vezanje usporavajućeg sklopa (176, 276) na izmjeničnu mrežu tijekom rečenog zaustavljanja radi rasipanja suviška dobivene energije na rečeni izmjenični generator s rečenim motorom.10. The method according to claim 8, characterized in that the additional stages are: activating the stop monitoring of said motor converter so as to energize said AC network supplied with said motor to power said generator as a synchronous motor; and - connecting the decelerating assembly (176, 276) to the AC network during the said stop in order to dissipate the excess energy obtained on the said AC generator with the said motor. 11. Postupak prema zahtjevu 10, naznačen time, što stupanj vezanja obuhvaća: - povezivanje rečenog usporavajućeg sklopa preko rečenih istosmjernih priključaka.11. The method according to claim 10, characterized in that the binding stage includes: - connecting said decelerating assembly via said DC connections. 12. Postupak prema zahtjevu 8, naznačen time, što stupanj napajanja sa strujom obuhvaća: - isporučivanje izmjenične struje iz rečenog izmjeničnog generatora na izmjeničnu mrežu; - isporučivanje izmjenične struje s izmjenične mreže na prvi tiristorski pretvarač (158, 258; 124, 224); - pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu struju u rečenom prvom tiristorskom pretvaraču; - isporučivanje istosmjerne električne struje iz rečenog prvog tiristorskog pretvarača na rečeni motor na električni pogon.12. The method according to claim 8, characterized in that the power supply stage includes: - delivering alternating current from said alternating current generator to the alternating current network; - supplying alternating current from the alternating network to the first thyristor converter (158, 258; 124, 224); - converting alternating current into direct current in said first thyristor converter; - delivering direct current from said first thyristor converter to said electrically driven motor. 13. Postupak prema zahtjevu 12, naznačen time, što obuhvaća dodatne stupnjeve: - korištenje promijenjene istosmjerne struje za rad rečenog izmjeničnog generatora kao izmjeničnog motora; i - napajanje strujom stroja s unutrašnjim sagorijevanjem iz rečenog izmjeničnog generatora koji radi kao izmjenični motor.13. The method according to claim 12, characterized in that it includes additional stages: - use of the changed direct current for the operation of said alternating current generator as an alternating current motor; and - power supply of the internal combustion machine from the said AC generator that works as an AC motor. 14. Električni pogon i sustav distribucije za vozilo koji obuhvaća: - mrežu izmjenične struje (118, 218); - generator izmjenične struje (116, 216) vezan na rečenu mrežu izmjenične struje i prilagođen za povezivanje na motor s unutrašnjim sagorijevanjem (112, 212); - motor na istosmjernu struju (132, 232), koji ima zavojnicu (162, 262) i kotvu; - pretvarače (124, 224; 158, 258) za upućivanje struje iz rečene mreže izmjenične struje na zavojnicu i kotvu istosmjernog motora koji odgovara na ulazni signal upravljanja i regulator (166, 266) za nadzor rečenih pretvarača; naznačen time, što: - je usporavajući sklop (176, 276) povezan preko rečenih istosmjernih priključaka; i - pretvarač kontaktna sprovodna motka/usporavanje (184, 284) ima istosmjerne priključke, ima ulazni upravljački sklop i ima izmjenične priključke vezane na rečenu izmjeničnu mrežu, za promjenu primijenjene istosmjerne struje na rečene istosmjerne priključke i primjenjivanje promijenjene istosmjerne struje na rečenu izmjeničnu mrežu koja reagira nadzirajući signale primljene kod ulaznog upravljačkog sklopa rečenog pretvarača kontaktna sprovodna motka/usporavanje; - rečeni regulator (166, 266) koji ima izlaze vezane na ulazni upravljački sklop rečenog pretvarača kontaktna sprovodna motka/usporavanje na ulazni upravljački sklop rečenog pretvarača, rečeni regulator također ima ulaz za osjećanje primijenjene istosmjerne struje na rečene istosmjerne priključke rečenog pretvarača kontaktna sprovodna motka/usporavač, rečeni regulator za nadzor rečenog pretvarača radi primjene struje iz rečene izmjenične mreže na rečenu zavojnicu i kotvu, i za otvaranje rečenog pretvarača kontaktna sprovodna motka/usporavač na takav način da primjeni promijenjenu istosmjernu struju na rečenu izmjeničnu mrežu; i - gdje je rečeni regulator, u usporenom načinu, također za nadzor rečenog pretvarača radi primjene obrnute struje na istosmjerni motor tako daje primijenjena struja na rečenu izmjeničnu mrežu na takav način da rečena izmjenična mreža daje struju rečenom izmjeničnom generatoru kao sinhroni motor, i također za reguliranje rečenog pretvarača kontaktna sprovodna motka/usporavač na takav način da rečeni usporavajući sklop prima struju iz rečene izmjenične mreže.14. Electric drive and distribution system for a vehicle that includes: - alternating current network (118, 218); - an alternating current generator (116, 216) connected to said alternating current network and adapted for connection to an internal combustion engine (112, 212); - direct current motor (132, 232), which has a coil (162, 262) and an armature; - converters (124, 224; 158, 258) for directing current from said alternating current network to the coil and armature of a DC motor that responds to the input control signal and a regulator (166, 266) for monitoring said converters; characterized by the fact that: - the deceleration circuit (176, 276) is connected via said direct current connections; and - the contact rod/retarder converter (184, 284) has DC connections, has an input control circuit, and has AC connections connected to said AC network, for changing the applied DC current to said DC connections and applying the changed DC current to said AC network in response by monitoring the signals received at the input control circuit of said converter contact conductive pole/deceleration; - said regulator (166, 266) having outputs connected to the input control circuit of said inverter contact lead/deceleration to the input control circuit of said converter, said regulator also having an input for sensing the applied direct current to said DC terminals of said converter contact lead/ retarder, said regulator for monitoring said converter to apply current from said AC network to said coil and armature, and for opening said converter contact rod/retarder in such a way as to apply the changed direct current to said AC network; and - where said regulator, in slow mode, is also for monitoring said converter to apply reverse current to the DC motor so that the applied current is applied to said AC network in such a way that said AC network provides current to said AC generator as a synchronous motor, and also for regulating of the said converter contact rod/retarder in such a way that the said retarder circuit receives current from the said alternating network. 15. Sustav prema zahtjevu 14, naznačen time, što rečeni usporavajući sklop obuhvaća otpornik (176, 276) i diodu (178, 278) serijski povezane između rečenih istosmjernih priključaka na takav način daje rečena dioda reverzno predpobuđena kada je istosmjerna struja primijenjena na rečene istosmjerne priključke.15. The system according to claim 14, characterized in that said retarding circuit comprises a resistor (176, 276) and a diode (178, 278) connected in series between said DC terminals in such a way that said diode is reverse biased when DC current is applied to said DC terminals. connections. 16. Sustav prema zahtjevu 14, naznačen time, što rečeni pretvarači obuhvaćaju: - pretvarač polja (158, 258) za primjenu energije iz rečene izmjenične mreže na zavojnicu istosmjernog motora koji reagira na signale primljene kod ulaznog upravljačkog sklopa; i - pretvarač kotve (124, 224) za primjenu energije iz rečene izmjenične mreže na kotvu istosmjernog motora koja odgovara na signale primljene kod ulaznog upravljačkog sklopa; i - kada je rečeni regulator u usporenom načinu, nadzire rečeni pretvarač da primjeni obrnutu struju na zavojnicu tako da rečeni pretvarač kotve primjenjuje struju na rečenu izmjeničnu mrežu.16. System according to claim 14, characterized in that said converters include: - a field converter (158, 258) for applying energy from said alternating network to the coil of a DC motor that responds to signals received at the input control circuit; and - armature converter (124, 224) for applying energy from said alternating network to the armature of a DC motor which responds to signals received at the input control circuit; and - when said controller is in slow mode, it controls said converter to apply reverse current to the coil so that said armature converter applies current to said AC network. 17. Sustav prema zahtjevu 14, naznačen time, što rečeni usporavajući sklop obuhvaća: - Usporavajući otpornik (176, 276) prilagođen da kada rečeni sustav radi u usporenom načinu troši električnu energiju generiranu s rečenim istosmjernim motorom; - tiristorski pretvarač usporavajućih otpornika (184, 284) električki povezan na rečenu izmjeničnu mrežu i na rečene usporavajuće otpornike, rečeni tiristorski pretvarači usporavajućih otpornika obuhvaćaju dijelove za primanje izmjenične električne struje iz rečene izmjenične mreže i isporučivajući istosmjernu struju na rečene usporavajuće otpornike; - i s rečenim regulatorom je također električki povezan na rečene tiristorski pretvarač usporavajućih otpomika, radi nadzora rada rečenih tiristorskih pretvarača usporavajućih otpornika radi nadzora pravca i količine momenta usporavanja izražen s rečenim istosmjernim motorom tako da kada rečeni sustav radi u rečenom usporenom načinu, električna energija generirana rečenim istosmjernim motorom se može upotrijebiti za smanjenje zahtjeva za energijom za stroj s unutrašnjim sagorjevanjem, sa suviškom energije generirane s rečenim istosmjernim motorom isporučene na rečeni usporavajući otpornik.17. The system according to claim 14, characterized in that said deceleration assembly comprises: - A deceleration resistor (176, 276) adapted to consume electrical energy generated with said DC motor when said system operates in deceleration mode; - thyristor converter of retarding resistors (184, 284) electrically connected to said alternating network and to said retarding resistors, said thyristor converter of retarding resistors includes parts for receiving alternating electric current from said alternating network and delivering direct current to said retarding resistors; - and with said regulator is also electrically connected to said thyristor converter of deceleration displacements, in order to monitor the operation of said thyristor converters of decelerating resistors in order to monitor the direction and amount of deceleration moment expressed with said direct current motor so that when said system operates in said decelerated mode, the electrical energy generated by said A DC motor can be used to reduce the power requirements of an internal combustion engine, with excess power generated by said DC motor being supplied to said retarding resistor. 18. Sustav prema zahtjevu 17, naznačen time, što: Elektroenergetska mreža (188) za selektivno povezivanje rečenog sustava na istosmjernu liniju za električnu energiju izvan vozila i za isporučivanje rečene vanjske istosmjerne linije za električnu energiju na istosmjernu stranu rečenog tiristorskog pretvarača usporavajućih otpornika, tako da vanjska istosmjerna linija za električnu energiju može biti prevedena u izmjeničnu električnu energiju s rečenim tiristorskim pretvaračem usporavajućih otpornika isporučena rečenoj mreži izmjenične struje radi zamjene izmjenične električne energije generirane rečenim generatorom za izmjeničnu struju i radi smanjenja zahtjeva za električnom energijom za stroj s unutrašnjim sagorijevanjem.18. A system according to claim 17, characterized in that: an electrical power network (188) for selectively connecting said system to a DC power line outside the vehicle and for supplying said external DC power line to the DC side of said thyristor converter of retarding resistors, so that the external DC power line can be converted to AC power with said retarding resistor thyristor converter supplied to said AC grid to replace the AC power generated by said AC generator and to reduce the power requirement of the internal combustion engine. 19. Sustav prema zahtjevu 18, naznačen time, što su rečeni dijelovi elekroenergetske mreže povezani kod istosmjernog napona suprotne polarnosti prema onom koji normalno postoji preko rečenih usporavajućih otpornika i dodatno obuhvaća diodu električne energije (178, 278) povezanu između rečenih linija energetske mreže i rečeni usporavajućeg otpornika tako da kada je vanjska istosmjerna linija za električnu energiju povezana na rečeni sustav preko rečene linije energetske mreže, suprotna polarnost istosmjerne linije za električnu energiju će okrenuti polarizaciju diode i blokirati istosmjernu liniju za električnu energiju od opskrbe usporavajućih otpornika dozvoljavajući rečenoj istosmjernoj liniji za električnu energiju da opskrbi rečeni tiristorski pretvarač usporavajućeg otpornika za pretvorbu u izmjeničnu električnu energiju.19. The system according to claim 18, characterized in that said parts of the electrical network are connected at a DC voltage of opposite polarity to that which normally exists across said retarding resistors and additionally includes an electrical energy diode (178, 278) connected between said lines of the power network and said retarding resistor so that when an external DC power line is connected to said system via said power grid line, the opposite polarity of the DC power line will reverse the polarization of the diode and block the DC power line from supplying the retarding resistors allowing said DC power line to energy to supply said retarding resistor thyristor converter for conversion to alternating electrical energy. 20. Sustav prema zahtjevu 17, naznačen time, što usporavajući otpornik obuhvaća: - veći broj otpornika prilagođenih na pretvorbu suviška generirane električne energije u toplinu; i - uređaj (156, 256) za rasipanje topline proizvedene rečenim otpornicima.20. The system according to claim 17, characterized in that the retarding resistor comprises: - a greater number of resistors adapted to the conversion of excess electricity generated into heat; and - a device (156, 256) for dissipating the heat produced by said resistors.
HRP-2274/90A 1989-11-30 1993-03-22 Method and apparatus for propelling and retarding off-road haulers HRP930418B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/443,177 US5103923A (en) 1989-11-30 1989-11-30 Method and apparatus for propelling and retarding off-road haulers
YU227490A YU48591B (en) 1989-11-30 1990-11-28 Method and apparatus for propelling and slowing-down off-road haulers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HRP930418A2 true HRP930418A2 (en) 1994-10-31
HRP930418B1 HRP930418B1 (en) 1999-12-31

Family

ID=27033441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HRP-2274/90A HRP930418B1 (en) 1989-11-30 1993-03-22 Method and apparatus for propelling and retarding off-road haulers

Country Status (1)

Country Link
HR (1) HRP930418B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
HRP930418B1 (en) 1999-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU639056B2 (en) Method and apparatus for propelling and retarding off-road haulers
US5992950A (en) Controlled stop function for locomotives
US7137344B2 (en) Hybrid energy off highway vehicle load control system and method
CA2289332C (en) Method and apparatus for a hybrid battery configuration for use in an electric or hybrid electric motive power system
US7309929B2 (en) Locomotive engine start method
US4900944A (en) Booster unit for diesel electric locomotive
CA2682066C (en) Multi-power source locomotive control
US8324846B2 (en) Electric drive retarding system and method
US8395335B2 (en) Method and system for eliminating fuel consumption during dynamic braking of electric drive machines
US8857542B2 (en) Method and apparatus to eliminate fuel use for electric drive machines during trolley operation
AU2012348038A1 (en) Method and apparatus to eliminate fuel use for electric drive machines during trolley operation
HRP930418A2 (en) Method and apparatus for propelling and retarding off - road haulers
CA1283472C (en) Booster unit for diesel electric locomotive
CA2591696C (en) Method and apparatus for a hybrid battery configuration for use in an electric or hybrid electric motive power system
SI9012274A (en) Method and apparatus for propelling and retarding off-road haulers
JPS6112442B2 (en)
JPS6160641B2 (en)
JPH04193004A (en) Electric thruster for crawler vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A1OB Publication of a patent application
AIPI Request for the grant of a patent on the basis of a substantive examination of a patent application
PPPP Transfer of rights

Owner name: LETOURNEAU, INC., US

B1PR Patent granted
ODRP Renewal fee for the maintenance of a patent

Payment date: 20081127

Year of fee payment: 19

PBON Lapse due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20091129