PL154606B1 - Sposób i układ do prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 154 606 POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 87 10 16 (P. 268281)

Int. CI.⁵ B60L 15/20

Pierwsszństwo--URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 89 04 17

Opis patentowy opublikowano: 1992 04 30 π 7 V T ira FAT32T0WEG9 RP ϊΜ**** ¹⁸⁸ νΖά.·ϊϊ32-'α·νί·α

Twórcy wynalazku: Stanisław Pirog, Stanisław Gąsiorek, Jarosław Czekoński, Leszek Bieńkowski, Józef Drelicharz

Uprawniony z patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (Polska),

Miejskie Przedsiębiorstwo Komunikacyjne,

Kraków (Polska)

Sposób i układ do prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego znajdujący zastosowanie w trakcji miejskiej.

Znany sposób prowadzenia impulsowego rozruchu pojazdu trakcyjnego polega na zestawieniu układu napędowego pojazdu do rozruchu, prowadzeniu rozruchu na charakterystyce naturalnej za pomocą przerywacza prądu stałego pracującego ze stałą częstotliwością impulsowania i zmiennym współczynnikiem wypełnienia, a następnie włączeniu gałęzi osłabienia wzbudzenia i dalsze prowadzenie rozruchu na charakterystyce sztucznej za pomocą przerywacza pracującego z częstotliwością o większej wartości i zmiennym współczynnikiem wypełnienia. W przypadku hamowania sposób polega na naładowaniu kondensatora komutacyjnego przerywacza wytworzonym uprzednio wysokim napięciem o wartości zapewniającej pełne zdolności komutacyjne przerywacza, zestawieniu układu napędowego do hamowania i prowadzeniu hamowania odzyskowego przy napięciu sieci trakcyjnej o wartości zawartej w dopuszczalnych granicach lub hamowania oporowego przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych poza granicami dopuszczalnych jego wartości z równoczesnym zablokowaniem hamowania odzyskowego, przy czym zarówno hamowanie odzyskowe jak i oporowe prowadzi się za pomocą impulsów przerywacza pracującego ze stałą częstotliwością i zmiennym współczynnikiem wypełnienia.

Przejścia z prowadzenia hamowania oporowego na prowadzenie hamowania odyskowego przy wahaniach napięcia sieci trakcyjnej powyżej lub poniżej dopuszczalnych jego wartości dokonuje się po uprzednim wyłączeniu hamowania i ponownym zestawieniu układu napędowego do hamowania odzyskowego.

Znany z publikacji Instytutu Elektrotechniki w Warszawie (Prace Instytutu Elektrotechniki,

Zeszyt nr 99 wyd. IEL Warszawa 1977 r. str. 95) układ zawiera dwie połączone równolegle grupy silników napędowych prądu stałego przyłączone do dodatniego bieguna sieci trakcyjnej poprzez

154 606 filtr sieciowy i wyłącznik sieciowy. Każda grupa silników napędowych składa się z dwóch silników szeregowych prądu stałego, których połączone szeregowo tworniki przyłączone są z jednej strony poprzez styki nawrotnika i styk stycznika jazdy do wyjścia filtru sieciowego, a z drugiej strony poprzez styk i nawrotnika i transduktor pomiaru prądu silników z początkiem szeregowo połączonych uzwojeń wzbudzenia tych silników. Koniec uzwojeń wzbudzenia poprzez diodę połączony jest z przerywaczem tyrystorowym prądu stałego składającym się z gałęzi roboczej utworzonej z szeregowo połączonych tyrystora roboczego, dławika i bezpiecznika oraz gałęzi komutacyjnej utworzonej z kondensatora komutacyjnego połączonego szeregowo z tyrystorem komutacyjnym zbocznikowanym przeciwrównołegle diodą połączoną szeregowo z dławikiem. Gałąź robocza przerywacza zbocznikowana jest gałęzią oscylacyjną, utworzoną z szeregowo połączonego dławika i diody. Wyjście przerywacza połączone jest z ujemnym biegunem napięcia sieci trakcyjnej. Uzwojenia wzbudzenia zbocznikowane są gałęzią osłabienia wzbudzenia, utworzoną z szeregowo połączonego rezystora osłabienia wzbudzenia i styku stycznika osłabienia wzbudzenia. Koniec uzwojeń wzbudzenia połączony jest poprzez diodę rozładowczą jazdy i drugi styk stycznika jazdy z wyjściem filtru sieciowego. Początek uzwojeń wzbudzenia połączony jest z gałęzią hamowania oporowego, utworzoną z szeregowo połączonej diody, dwóch rezystorów hamowania i tyrystora hamowania, którego katoda połączona jest z jednej strony poprzez styk stycznika jazdy z filtrem sieciowym, a z drugiej strony połączona jest poprzez styk stycznika hamowania z katodą diody rozładowczej hamowania, której anoda połączona jest z ujemnym biegunem napięcia sieci trakcyjnej. Katoda diody gałęzi hamowania połączona jest z katodą diody rozładowczej jazdy, a punkt wspólny rezystorów hamowania połączony jest poprzez tyrystor zwrotu energii z wyjściem filtru sieciowego. Transduktor pomiaru prądu silników napędowych każdej grupy połączony jest ze sterownikiem podającym impulsy sterujące na bramki odpowiednich tyrystorów w układzie. Ze sterownikiem połączony jest również transduktor pomiaru napięcia sieci trakcyjnej przyłączony do wejścia filtru sieciowego, a wejście układu zbocznikowane jest diodą tłumienia przepięć. Punkt wspólny kondensatora komutacyjnego i tyrystora komutacyjnego każdego przerywacza przyłączony jest do jednej pary wyjść układu wstępnego ładowania kondensatorów komutacyjnych, a druga para wyjść tego układu połączona jest z początkiem uzwojeń wzbudzenia każdej grupy silników. Wejście układu ładowania kondensatorów komutacyjnych połączone jest z dodatnim biegunem baterii akumulatorów, której biegun ujemny połączony jest z ujemnym biegunem napięcia sieci trakcyjnej.

Niedogodnością opisanego sposobu i układu jest brak możliwości przejścia z hamowania oporowego na hamowanie odzyskowe w przypadku nagłych wahań napięcia sieci trakcyjnej powyżej górnej dopuszczalnej jego granicy, zależnych od jej obciążenia oraz konieczność stosowania pomiaru prędkości, przy pomocy którego określany jest moment załączania obwodu odwzbudzania przy rozruchu. Ponadto w przypdku hamowania zachodzi konieczność wytworzenia wysokiego napięcia do łaowania kondensatora komutacyjnego przerywacza za pomocą skomplikowanego elektronicznego układu wstępnego ładowania tego kondensatora.

Sposób prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego, według wynalazku, polegający przy rozruchu na zestawieniu układu napędowego pojazdu do rozruchu, prowadzeniu rozruchu na charakterystyce naturalnej za pomocą impulsów prądu przerywacza prądu stałego o stałej częstotliwości impulsowania i zmiennym współczynniku wypełniania oraz włączeniu gałęzi osłabienia wzbudzenia, a przy hamowaniu polegający na naładowaniu kondensatora komutacyjnego przerywacza, zestawieniu układu napędowego pojazdu do hamowania oraz prowadzeniu hamowania odzyskowego przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych w dopuszczalnych granicach lub hamowania oporowego przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych poza dopuszczalnymi jego granicami za pomocą impulsów prądu przerywacza, charakteryzuje się tym, że przy rozruchu równocześnie z zestawieniem układu napędowego pojazdu do rozruchu dokonuje się włączenia gałęzi osłabienia wzbudzenia. Następnie prowadzi się rozruch na charakterystyce naturalnej za pomocą impulsów prądu przerywacza o stałej częstotliwości impulsowania i zmiennym współczynniku wypełnienia, a po uzyskaniu współczynnika wypełnienia o wartości granicznej prowadzi się dalej rozruch na charakterystyce sztucznej za pomocą impulsów prądu o malejącej częstotliwości impulsowania i stałym czasie braku impulsu prądowego. Przy hamowaniu równocześnie z zestawieniem układu napędowego pojazdu trakcyjnego do hamowania ładuje się kondensator komutacyjny przerywacza do napięcia o wartości równej napięciu baterii

154 606 pokładowej, po czym za pomocą impulsów prądu o zmiennej częstotliwości impulsowania i zmiennym współczynniku wypełniania prowadzi się hamowanie odzyskowe przy napięciu sieci zawartym w dopuszczalnych granicach, a przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych powyżej górnej dopuszczalnej granicy prowadzi się hamowanie oporowe, zaś po włączeniu tyrystora hamowania oporowego przy wartości napięcia sieci trakcyjnej mniejszej od spadku napięcia na rezystorze hamowania prowadzi się równocześnie hamowanie oporowe i hamowanie odzyskowe, a przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych poniżej dolnej dopuszczalnej granicy po odłączeniu hamującego układu napędowego od sieci trakcyjnej prowadzi się hamowanie oporowe.

Układ do prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego, według wynalazku, wyposażonego w jedną lub więcej równolegle połączone grupy silników napędowych przyłączonych do dodatniego bieguna sieci trakcyjnej poprzez filtr sieciowy i wyłącznik sieciowy oraz sterownik, do którego podłączony jest układ pomiaru napięcia sieci trakcyjnej, przy czym każda grupa silników napędowych przyłączona do filtru sieciowego poprzez indywidualny stycznik jazdy zawiera jeden lub więcej silników szeregowych prądu stałego, których zarówno tworniki jak i uzwojenia wzbudzenia połączone są szeregowo oraz nawrotnik, przerywacz tyrystorowy prądu stałego zawierający gałąź roboczą i gałąź komutacyjną, układ pomiaru prądu silników połączony ze sterownikiem jak również obwód ładowania kondensatora komutacyjnego połączony z dodatnim biegunem baterii pokładowej, gałąź osłabienia wzbudzenia utworzoną z rezystora i styku stycznika, gałąź hamowania oporowego zawierającą rezystor i tyrystor hamowania oporowego, diodę rozładowczą, której anoda połączona jest z końcem uzwojeń wzbudzenia silników oraz elementy półprzewodnikowe umożliwiające zwrot energii do sieci trakcyjnej, charakteryzuje się tym, że pierwszy styk indywidualnego stycznika jazdy, łączący każdą grupę silników napędowych poprzez filtr sieciowy i wyłącznik sieciowy z siecią trakcyjną, zbocznikowany jest gałęzią utworzoną z szeregowo połączonej szóstej diody i siódmej diody. Pomiędzy pierwszym stykiem stycznika jazdy a twornikiem silnika włączony jest bocznik pomiarowy prądu silników. Katoda szóstej diody połączona jet z filtrem sieciowym, a do punktu wspólnego szóstej i siódmej diody przyłączona jest katoda diody rozładowczej, której anoda poprzez trzecią diodę i bezpiecznik połączona jest z wejściem przerywacza prądu stałego. Gałąź robocza przerywacza zawiera szeregowo połączony dławik komutacyjny i tyrystor roboczy lub szeregowo połączony dławik komutacyjny i tyrystor roboczy zbocznikowany przeciwrównoległe pierwszą diodą, a gałąź komutacyjna zawiera szeregowo połączony kondensator komutacyjny i tyrystor komutacyjny zbocznikowany przeciwrównoległe drugą diodą. Wyjście przerywacza połączone jest z biegunem ujemnym sieci trakcyjnej. Katoda diody rozładowczej połączona jet poprzez rezystor hamowania, tyrystor hamowania i drugi styk stycznika hamowania z końcem tworników silników, a anoda diody rozładowczej połączona jest poprzez styki nawrotnika z końcem uzwojenia wzbudzenia. Katoda tyrystora hamowania oporowego połączona jest z katodą czwartej diody, której anoda połączona jest z ujemnym biegunem sieci trakcyjnej. Koniec tworników silników połączonyjest z anodą piątej diody, której katoda połączona jest poprzez styki nawrotnika z początkiem uzwojenia wzbudzenia i równocześnie poprzez pierwszy styk stycznika hamowania połączona jest z punktem wspólnym bocznika pomiarowego i anody siódmej diody, a poprzez gałąź osłabienia wzbudzenia utworzoną z szeregowo połączonego drugiego styku stycznika jazdy i rezystora osłabienia wzbudzenia połączona jest z katodą trzeciej diody. Początek tworników silników połączony jest z dodatnim biegunem baterii pokładowej poprzez trzeci styk stycznika hamowania i gałąź ładowania kondensatora komutacyjnego utworzoną z szeregowo połączonej diody dowzbudzania, dławika dowzbudzającego, rezystora ograniczającego i bezpiecznika. Zaciski pomiarowe bocznika pomiarowego prądu silników połączone są poprzez układ pomiaru prądu ze znanym sterownikiem, z którym połączony jest również układu pomiaru napięcia na kondensatorze komutacyjnym przerywacza, układ pomiaru napięcia sieci trakcyjnej oraz bramki tyrystorów układu.

Zaletą sposobu i układu do prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego według wynalazku, jest możliwość prowadzenia równocześnie hamowania oporowego i hamowania odzyskowego przy wahaniach napięcia w sieci trakcyjnej oraz możliwość samoczynnego odwzbudzania silników bez potrzeby stosowania układu pomiarowego prędkości pojazdu trakcyjnego·. Ponadto układ eliminuje potrzebę stosowania skomplikowanego elektronicznego układu wstępnego ładowania kondensatora komutacyjnego przerywacza.

154 606

Sposób prowadzenia impulsowego rozruchu polega na tym, że po włączeniu napięcia zasilającego pojazd trakcyjny za pomocą wyłącznika sieciowego, zestawia się układ napędowy do rozruchu za pomocą styków stycznika jazdy włączanego przez motorniczego nastawnikiem jazdy. Równocześnie z zestawieniem układu napędowego do rozruchu włącza się gałąź osłabienia wzbudzenia. Następnie prowadzi się rozruch impulsami prądu o stałej częstotliwości impulsowania wynoszącej 400 Hz i zmiennym współczynniku wypełniania tyrystora roboczego przerywacza. Po uzyskaniu współczynnika wypełniania o wartości granicznej równej 0,9 prowadzi się dalej rozruch na charakterystyce sztucznej impulsami prądu o malejącej częstotliwości impulsowania i stałym czasie braku impulsu prądowego wynoszącym 300 ps, aż do momentu uzyskania pełnego odwzbudzania silnika, co uzyskuje się przy częstotliwości impulsowania wynoszącej 5 Hz.

Natomiast sposób prowadzenia impulsowego hamowania polega na tym, że zestawia się układ napędowy pojazdu do hamowania i równocześnie ładuje się kondensator komutacyjny przerywacza do napięcia o wartości równej napięciu baterii pokładowej, po czym za pomocą impulsów prądu przerywacza pracującego ze zmienną częstotliwością impulsowania i zmiennym współczynnikiem wypełniania prowadzi się hamowanie odzyskowe przy napięciu sieci trakcyjnej zawartym w granicach dopuszczalnych wartości. Przy napięciu sieci o wartościach zawartych powyżej górnej dopuszczalnej granicy prowadzi się hamowanie oporowe, zaś po włączeniu tyrystora hamowania oporowego przy wartości napięcia sieci mniejszej od spadku napięcia na rezystorze hamowania prowadzi się równocześnie hamowanie oporowe i hamowanie odzyskowe. Natomiast przy napięciu sieci o wartościach zawartych poniżej dolnej dopuszczalnej granicy odłącza się hamujący układ napędowy od sieci trakcyjnej i prowadzi się tylko hamowanie oporowe.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowo-blokowy układu.

Układ przedstawiony na rysunku zawiera silnik szeregowy prądu stałego, którego twornik Tw poprzez bocznik pomiarowy Tw styk SJ1 indywidualnego stycznika jazdy, filtr sieciowy Fs i wyłącznik sieciowy Ws połączony jest z dodatnim biegunem sieci trakcyjnej. Styk SJ1 stycznika jazdy zbocznikowany jest gałęzią utworzoną z szeregowo połączonych diod D6 i D7, przy czym katoda diody D6 połączona jest z filtrem sieciowym Fs. Do punktu wspólnego diod D6, D7 podłączona jest katoda diody rozładowczej Do, której anoda poprzez diodę D3 i bezpiecznik B połączona jest z wejściem przerywacza prądu stałego P, którego gałąź robocza zawiera szeregowo połączony dławik komutacyjny Lk i tyrystor roboczy TY1 zbocznikowany' przeciwrównolegle diodą Dl. Gałąź komutacyjna zawiera szeregowo połączony kondensator komutacyjny Ck i tyrystor komutacyjny TY2 zbocznikowany przeciwrównolegle diodą D2. Wyjście przerywacza prądu stałego P połączone jest z biegunem ujemnym sieci trakcyjnej. Katoda diody rozładowczej Do połączona jest poprzez rezystor hamowania RH, tyrystor hamowania TYH oporowego i styk SH2 stycznika hamowania z końcem twornika Tw silnika, a anoda diody rozładowczej Do połączona jest poprzez styki nawrotnika NW z końcem uzwojenia wzbudzenia Uw, zaś katoda tyrystora hamowania TYH oporowego połączona jest z katodą diody D4, której anoda połączona jest z ujemnym biegunem sieci trakcyjnej. Koniec twornika Tw silnika połączony jest z anodą diody D5, której katoda połączona jest poprzez styki nawrotnika NW z początkiem uzwojenia wzbudzenia Uw i równocześnie poprzez styk SH1 stycznika hamowania połączona jest z punktem wspólnym bocznika pomiarowego Bp i anody diody D7, a poprzez gałąź osłabienia wzbudzenia utworzoną z szeregowo połączonego styku SJ2 stycznika jazdy i rezystora osłabienia wzbudzenia Rw połączona jest z katodą diody D3. Początek twornika Tw silnika połączony jest z dodatnim biegunem ' baterii pokładowej Ak poprzez styk SH3 stycznika hamowania i gałąź ładowania kondensatora komutacyjnego Ck utworzoną z szeregowo połączonej diody dowzbudzania Dd, dławika Ld dowzbudzającego, rezystora Rd ograniczającego i bezpiecznika B. Zaciski pomiarowe bocznika pomiarowego Bp połączone są poprzez układ pomiaru prądu UPJ ze znanym sterownikiem nie uwidocznionym na rysunku. Ze sterownikiem tym połączony jest układ pomiaru napięcia UPN2 na kondensatorze komutacyjnym Ck, układ pomiaru napięcia UPN1 sieci trakcyjnej oraz bramki tyrystorów TY1, TY2, TYH układu.

Działanie układu jest następujące. W zależności od wyboru układ realizuje rozruch lub hamowanie pojazdu trakcyjnego. Stan rozruchu poprzedzony jest zamknięciem wyłącznika sieciowego Ws. Rozruch rozpoczyna się w momencie zestawienia układu napędowego do rozruchu,

154 606 czyli następuje przyłączenie układu do sieci trakcyjnej poprzez styk SJ1 stycznika jazdy i równoczesne załączenie gałęzi osłabienia wzbudzenia poprzez styk SJ2 stycznika jazdy. Pod wpływem napięcia sieci płynie prąd w obwodzie: Ws, Fs, SJ1, Bp, Tw, D5, Uw, D3, B, Ck, D2. Kondensator komutacyjny Ck przerywacza ładuje się do napięcia sieci trakcyjnej. Wartość dopuszczalna prądu wyłączanego przez tyrystor roboczy TY1 przerywacza uzależniona jest od wartości napięcia na kondensatorze komutacyjnym Ck, mierzonego przez układu pomiaru napięcia UPN2. Podanie impulsu sterującego na bramkę tyrystora roboczego TY1 przez sterownik nie uwidoczniony na rysunku, powoduje jego załączenie i przepływ narastającego prądu w obwodzie roboczym i gałęzi osłabienia wzbudzenia: SJ2, Rw, przy czym szybkość narastania prądu ograniczona jest indukcyjnością uzwojenia wzbudzenia Uw i twornika Tw.

Po osiągnięciu przez prąd wartości zadanej, mierzonej za pomocą bocznika pomiarowego Bp przez układ pomiaru UPJ prądu, sterownik wydaje sygnał, który blokuje impulsy sterujące tyrystorem roboczym TY1, a wyzwala impulsy załączające tyrystor komutacyjny TY2. Załączenie tyrystora komutacyjnego TY2 powoduje przeładowanie kondensatora komutacyjnego Ck do przeciwnej polaryzacji w obwodzie: Ck, Lk, TY1, TY2. Po przeładowaniu kondensator komutacyjny Ck zaczyna rozładowywać się prądem obciążenia pod wpływem sumy napięcia sieci i napięcia na jego zaciskach. W wyniku tego, prąd obciążenia płynący przez dławik Lk i tyrystor roboczy TY1 przejmuje gałąź: Ck, D2 i następuje ponowne przeładowanie kondensatora komutacyjnego Ck w obwodzie: D2, Dl, Lk, Ck. Na diodzie Dl pojawia się wówczas spadek napięcia wstecznie polaryzujący tyrystor TY1, który w przypadku braku impulsów sterujących, powoduje trwałe wyłączenie tyrystora TY1. W przypadku gdy tyrystor roboczy TY 1 nie jest zbocznikowany diodą Dl, kondensator komutacyjny Ck przeładowuje się w obwodzie: D2, obciążenie, Ck. Na katodzie tyrystora roboczego TY1 pojawia się wówczas dodatnie napięcie kondensatora Ck, polaryzujące tyrystor TY1 wstecznie, co powoduje również jego trwałe wyłączenie w przypadku braku impulsów sterujących. Po przeładowaniu kondensatora komutacyjnego Ck następuje jego dalsze doładowanie prądem obciążenia do wartości napięcia sieci trakcyjnej z równoczesnym przejmowaniem prądu obciążenia przez diodę rozładowczą Do, który zamyka się w obwodzie: Uw, Do, D6, SJ1, Bp, Tw, D5. Prąd w tym obwodzie płynie pod wpływem energii nagromadzonej w indukcyjności uzwojeń silnika i zanika z szybkością uzależnioną od stałej czasowej tego obwodu.

Ponowne załączenie tyrystora roboczego TY1 przerywacza P powoduje ponowne przyłączenie silnika do sieci trakcyjnej, wskutek czego następuje zanik prądu diody rozładowczej Do i narastanie prądu w przerywaczu w warunkiem początkowym o wartości w momencie załączenia tyrystora roboczego TY1. Prowadzenie rozruchu na charakterystyce naturalnej rozpoczyna się ze stałą częstotliwością impulsowania wynoszącą 400 Hz i małym współczynniku wypełniania impulsów prądu przerywacza P. W wyniku tego proces odwzbudzania silnika nie następuje gdyż przez rezystor osłabienia wzbudzenia Rw prąd płynie tylko w czasie, gdy tyrystor roboczy TY1 jest załączony. Po uzyskaniu współczynnika wypełnienia o ograniczonej wartości wynoszącej 0,9 dokonuje się zmniejszania częstotliwości impulsowania do minimalnej wartości granicznej wynoszącej około 5 Hz z zachowaniem stałego czasu nieprzewodzenia tyrystora roboczego TY1 przerywacza P wynoszącego około 300 ps. Zmniejszanie częstotliwości impulsownia przy stałym czasie nieprzewodzenia powoduje, że proces odwzbudzania zaczyna przebiegać samoczynnie i trwa do momentu zakończenia rozruchu, a dalsza jazda odbywa się przy odwzbudzonym silniku z prędkością zależną od obciążenia pojazdu. Przerwanie jazdy następuje w momencie rozłączenia styków SJ1, SJ2 stycznika jazdy i zablokowania impulsów sterujących tyrystorami TY1, TY2 przerywacza. Silniki pojazdu znajdują się wówczas w stanie wybiegu, który zostaje przerwany przez ponowne zestawienie układu napędowego do rozruchu lub hamowania. Hamowanie rozpoczyna się w momencie zestawienia układu napędowego pojazdu do hamowania za pmocą nastawnika hamowania załączonego przez motorniczego, co powoduje zamknięcie styków SH1, SH2, SH3 stycznika hamowania.

W przypadku, gdy prędkość pojazdu jest mała, a napięcie sieci trakcyjnej jest mniejsze od dolnej dopuszczalnej granicy zostaje wyłączony wyłącznik sieciowy Ws. Równocześnie z zamknięciem stycznika hamowania rozpoczyna się ładowanie kondensatora komutacyjnego Ck do napięcia o wartości napięcia baterii pokładowej Ak prądem płynącym w obwodzie: Ak, Bd, Rd, Ld, Dd, SH3,

Bp, SH1, Uw, D3, B, Ck, D2 oraz ładowanie kondensatora filtru sieciowego Fs w obwodzie: Ak, Bd,

154 606

Rd, Ld, Dd, SH3, Bp, D7, D6. Podanie na bramkę tyrystora TY1 impulsu załączającego powoduje przepływ prądu wzbudzenia silnika pod wpływem napięcia baterii pokładowej Alt w obwodzie: Alt, Bd, Rd, Ld, Dd, SH3, Bp, Uw, Lk, TYl. Pojawiający się strumień magnetyczny w wirującym silniku powoduje powstanie narastającej SEM twornika Tw, pod wpływem której zaczyna płynąć prąd hamowania zamykając się w obwodzie: D4, SH2, Tw, Bp, SH1, Uw, TY1. Prąd ten wywołuje moment hamujący i równocześnie powoduje zwiększenie strumienia wzbudzenia oraz SEM twornika Tw. Prąd płynący przez przerywacz jest sumą prądu dowzbudzania wywołanego napięciem baterii pokładowej Ak oraz prądu twornika Tw silnika wywołanego narastającą SEM twornika Tw. Wzrost SEM twornika Tw do wartości większej od wartości napięcia baterii pokładowej Ak powoduje, że prąd dowzbudzania zanika wskutek wstecznej polaryzacji diody dowzbudzającej Dd. Gdy prąd przerywacza P osiągnie wartość określoną napięciem kondensatora komutacyjnego Ck lub gdy zostanie wyczerpany czas przewodzenia w danym okresie impulsowania zostaje załączony tyrystor komutacyjny TY2. Załączenie tyrystora TY2 powoduje wyłączenie tyrystora TY1, po wyłączeniu którego następuje doładowanie kondensatora Ck oraz kondensatora filtru sieciowego Fs, pod wpływem SEM twornika Tw i SEM samoindukcji powstającej w indukcyjności uzwojenia wzbudzenia Uw i dławika dowzbudzającego Ld, do napięcia większego od napięcia baterii pokładowej Ak. W dalszych kolejnych taktach pracy przerywacza napięcie na kondensatorze Ck rośnie powodując wzrost prądu hamowania, a więc następuje wzbudzanie silnika i wzbudzanie przerywacza P. W momencie gdy napięcie na kondensatorze filtru sieciowego Fs osiągnie wartość dolnej dopuszczalnej granicy napięcie sieci trakcyjnej następuje załączenie tyrystora hamowania TYH. W części okresu impulsowania, gdy przewodzi tyrystor TY1 przez rezystor hamowania RH płynie, pod wpływem SEM twornika Tw, prąd w obwodzie: Tw, Bp, D7, RH, TYH, SH2, a w części okresu, gdy tyrystor TY1 nie przewodzi przez rezystor RH płynie prąd pod wpływem sumy SEM twornika Tw oraz SEM samoindukcji powstającej na zaciskach uzwojenia wzbudzenia Uw.

W przypadku, gdy prędkość pojazdu trakcyjnego jest duża i występuje brak napięcia w sieci trakcyjnej, początek hamowania przebiega jak podczas hamowania z małą prędkością pojazdu. W momencie, gdy napięcie na kondensatorze filtru sieciowego Fs osiągnie wartość równą górnej dopuszczalnej granicy, następuje załączenie tyrystosra RH. Przez rezystor RH płynie prąd pod wpływem SEM twornika Tw w obwodzie: Tw, Bp, D7, RH, TYH, SH2. W tym zakresie prędkość, prąd wzbudzenia ma wartość mniejszą od prądu twornika Tw i jest regulowany przez zmianę współczynnika wypełnienia tyrystora roboczego TY1 przerywacza P. W momencie wyłączenia tyrystora TY 1 prąd wzbudzenia płynie w obwodzie: Uw, Do, D7, SH1, malejąc ze stałą czasową tego obwodu. Przepływ prądu przez diodę D7 umożliwiony jest przez jej spolaryzowanie w kierunku przewodzenia większym prądem twornika Tw. Zmniejszanie się prądu twornika Tw na wskutek zmniejszania się prędkości pojazdu i prądu wzbudzenia, powoduje załączenie tyrystora TY1 i narastanie prądu wzbudzenia w obwodzie: D4, Tw, Bp, Uw, TY1. Zwiększanie współczynnika wypełnienia impulsów prądu przerywacza P do wartości granicznej dla danej częstotliwości impulsowania powoduje zwiększanie się prądu wzbudzenia. Dalsze zwiększanie współczynnika wypełnienia impulsów prądu poprzez zmniejszanie częstotliwości impulsowania z równoczesnym zachowaniem stałego czasu nieprzewodzenia tyrystora roboczego TY! przerywacza P powoduje zrównanie się prądu wzbudzenia z zadanym prądem twornika Tw i zablokowanie diody D7 oraz dalsze działanie układu jak przy małych prędkościach.

W przypadku, gdy prędkość pojazdu jest duża, a wartość napięcia sieci trakcyjnej jest zawarta w dopuszczalnych granicach, pod wpływem wytworzonej w procesie wzbudzania silnika i przerywacza P narastającej SEM twornika Tw płynie do sieci trakcyjnej prąd w obwodzie: D4, SH2, Tw, Bp, D7, Dó, Fs, Ws. Realizowane jest więc hamowanie odzyskowe zc zwrotem energii hamującego pojazdu do sieci trakcyjnej.

W miarę zmniejszania się prędkości pojazdu, dla utrzymania zadanej wartości prądu hamowania zwiększany jest współczynnik wypełnienia impulsów tyrystora TYl do wartości granicznej dążącej do zwarcia silnika przy prędkości bliskiej zero. Powoduje to zmniejszanie się średniej wartości prądu dostarczanego do sieci przez hamujący pojazd.

W przypadku, gdy wartość napięcia sieci trakcyjnej wzrośnie ponad górną dopuszczalną granicę zostaje załączony tyrystor hamowania TYH powodując przepływ prądu twornika Tw przez rezystor RH. Realizowanejest więc hamowanie oporowe z wytracaniem energii hamującego pojazdu

154 606 na rezystorze RH. Hamowanie oporowe odbywa się do momentu, gdy wartość napięcia sieci przewyższając wartość spadku napięcia na rezystorze RH, wywołanego przepływającym przez niego prądem hamowania, powoduje zaporowe spolaryzowanie diody D6. Obniżenie się napięcia sieci trakcyjnej do wartości mniejszej od spadku napięcia na rezystorze RH powoduje spolaryzowanie diody D6 w kierunku przewodzenia i przepływ prądu hamującego silnika poprzez diodę D6 do sieci trakcyjnej i równocześnie poprzez rezystor RH. Realizowane jest wówczas równocześnie hamowanie oporowe i hamowanie odzyskowe.

W przypadku, gdy napięcie sieci trakcyjnej obniży się do wartości poniżej dolnej dopuszczalnej granicy, powodującej ograniczenie momentu hamowania silnika, układ napędowy zostaje odłączony od sieci za pomocą wyłącznika Ws i odbywa się wówczas tylko hamowanie oporowe, a układ działa tak jak w przypadku małych prędkości.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego polegający przy rozruchu na zestawieniu układu napędowego pojazdu trakcyjnego do rozruchu, prowadzeniu rozruchu na charakterystyce naturalnej za pomocą impulsów prądu przerywacza o stałej częstotliwości impulsowania i zmiennym współczynniku wypełnienia oraz włączenia gałęzi osłabienia wzbudzenia, a przy hamowaniu polegający na naładowaniu kondensatora komutacyjnego przerywacza, zestawieniu układu napędowego pojazdu do hamowania oraz prowadzeniu hamowania odzyskowego przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych w dopuszczalnych granicach lub hamowania oporowego przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych poza dopuszczalnymi jego granicami za pomocą impulsów prądu przerywacza, znamienny tym, że przy rozruchu równocześnie z zestawieniem układu napędowego pojazdu do rozruchu dokonuje się włączenia gałęzi osłabienia wzbudzenia, następnie prowadzi się rozruch na charakteiystyce naturalnej za pomocą impulsów prądu o stałej częstotliwości impulsowania i zmiennym współczynniku wypełniania, a po uzyskaniu współczynnika wypełnienia o wartości granicznej prowadzi się dalej rozruch na charakterystyce sztucznej za pomocą impulsów prądu o malejącej częstotliwości impulsowania i stałym czasie braku impulsu prądowego, zaś przy hamowaniu równocześnie z zestawieniem układu napędowego pojazdu do hamowania ładuje się kondensator komutacyjny przerywacza do napięcia o wartości równej napięciu baterii pokładowej, po czym za pomocą impulsów prądu przerywacza o zmiennej częstotliwości impulsowania i zmiennym współczynniku wypełnienia prowadzi się hamowanie odzyskowe przy napięciu sieci zawartym w dopuszczalnych granicach, a przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych powyżej górnej dopuszczalnej granicy prowadzi się hamowanie oporowe, zaś po włączeniu tyrystora hamowania oporowego przy wartości napięcia sieci trakcyjnej mniejszej od spadku napięcia na rezystorze hamowania prowadzi się równocześnie hamowanie oporowe i hamowanie odzyskowe, a przy napięciu sieci trakcyjnej o wartościach zawartych poniżej dolnej dopuszczalnej granicy po odłączeniu hamującego układu napędowego od sieci trakcyjnej prowadzi się hamowanie oporowe.
2. 2. Układ do prowadzenia impulsowego rozruchu i hamowania pojazdu trakcyjnego wyposażonego w jedną lub więcej równolegle połączone grupy silników napędowych przyłączonych poprzez filtr sieciowy i wyłącznik sieciowy do dodatniego bieguna sieci trakcyjnej oraz sterownik, do którego podłączony jest układ pomiaru napięcia sieci trakcyjnej, przy czym każda grupa silników napędowych przyłączona do filtru sieciowego poprzez indywidulany stycznik jazdy zawiera jeden lub więcej silników szeregowych prądu stałego, których zarówno tworniki jak i uzwojenia wzbudzenia połączone są szeregowo oraz nawrotnik, przerywacz tyrystorowy prądu stałego zawierający gałąź roboczą i gałąź komutacyjną, układ pomiaru prądu silników połączony ze sterownikiem, jak również obwód ładowania kondensatora komutacyjnego połączony z dodatnim biegunem baterii pokładowej, gałąź osłabienia wzbudzenia utworzoną z rezystora i styku stycznika, gałąź hamowania oporowego zawierającą rezystor i tyrystor hamowania, diodę rozładowczą, której anoda połączona jest z końcem uzwojeń wzbudzenia silników oraz elementy półprzewodnikowe umożliwiające zwrot energii do sieci trakcyjnej, znamienny tym, że styk (SJ1)

   154 666 indywidualnego stycznika jazdy, łączący każdą grupę silników napędowych poprzez filtr sieciowy (Fs) i wyłącznik sieciowy (Ws) z siecią trakcyjną, zbocznikowany jest gałęzią utworzoną z szeregowo połączonych diod (D6 i D7), a pomiędzy stykiem (SJ1) stycznikajazdy a twornikiem (Tw) silnika włączony jest bocznik pomiarowy (Bp) prądu silników, przy czym katoda diody (D6) połączona jest z filtrem sieciowym (Fs), zaś do punktu wspólnego diod (D6, D7) podłączona jest katoda diody rozładowczej (Do), której anoda poprzez diodę (D3) i bezpiecznik (B) połączona jest z wejściem przerywacza (P) prądu stałego, którego gałąź robocza zawiera szeregowo połączony dławik komutacyjny (Lk) i tyrystor roboczy (TY1) lub szeregowo połączony dławik komutacyjny (Lk) i tyrystor roboczy (TY1) zbocznikowany przeciwrównolegle diodą (Dl), zaś gałąź komutacyjna zawiera szeregowo połączony kondensator komutacyjny (Ck) i tyrystor komutacyjny (TY2) zbocznikowany przeciwrównolegle diodą (D2), a wyjście przerywacza (P) prądu stałego połączone jest z biegunem ujemnym sieci trakcyjnej, ponadto katoda diody rozładowczej (Do) połączona jest poprzez rezystor hamowania (RH), tyrystor hamowania oporowego (TYH) i styk (SH2) stycznika hamowania z końcem tworników (Tw) silników, a anoda diody rozładowczej (Do) połączona jest poprzez styki nawrotnika (NW) z końcem uzwojenia wzbudzenia (Uw), zaś katoda tyrystora hamowania oporowego (TYH) połączona jest z katodą diody (D4), której anoda połączona jest z ujemnym biegunem sieci trakcyjnej, a koniec tworników (Tw) silników połączony jest z anodą diody (D5), której katoda połączona jest poprzez styki nawrotnika (Nw) z początkiem uzwojenia wzbudzenia (Uw) i równocześnie poprzez styk (SH1) stycznika hamowania połączona jest z punktem wspólnym bocznika pomiarowego (Bp) i anody diody (D7), a poprzez gałąź osłabienia wzbudzenia utworzoną z szeregowo połączonego styku (SJ2) stycznika jazdy i rezystora osłabienia wzbudzenia (Rw) połączona jest z katodą diody (D3), zaś początek tworników (Tw) silników połączony jest z dodatnim biegunem baterii pokładowej (Ak) poprzez styk (SH3) stycznika hamowania i gałąź ładowania kondensatora komutacyjnego (Ck) utworzoną z szeregowo połączonej diody (Dd) dowzbudzania dławika (Ld) dowzbudzającego, rezystora (Rd) ograniczającego i bezpiecznika (Bd), a zaciski pomiarowe bocznika pomiarowego (Bp) połączone są poprzez układ pomiaru prądu (UPJ) ze znanym sterownikiem, z którym połączony jest również układ pomiaru napięcia (UPN2) na kondensatorze komutacyjnym (Ck), układ pomiaru napięcia (UPN1) sieci trakcyjnej oraz bramki tyrystorów (TY1, TY2, TY4) układu.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł