RO119011B1 - Sistem cu osii motoare, independente electric, pentru acţionarea unor locomotive electrice - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un sistem cu osii motoare, independente electric, pentru acţionarea unor locomotive electrice. Sistemul conform invenţiei este compus dintr-un transformator principal (8), fără comutator-graduator mecanic, alimentat de la o reţea monofazată (1), transformator (8) care, printr-o înfăşurare (12), alimentează un circuit de încălzire tren (28, 29, 30, 31 şi 22), înfăşurare (12) care mai alimentează, cu tensiune monofazată, un sistem de servicii auxiliare, format din convertoare statice, trifazate (38) sau monofazate (42), pentru antrenarea unor compresoare şi ventilatoare, alimentarea unor consumatori monofazaţi (43) ai unei instalaţii (46) pentru încărcarea unei baterii de acumulatoare (48) alimentare consumatori de comandă (47), transformator principal (8), care, prin înfăşurări secundare (11), cu prize mediane (25), alimentează nişte sisteme de acţionare de tip osie motoare, independentă electric, fiecare conţinând un redresor semicomandat (80), nişte traductoare (79, 70 şi 69), contactoare pentru regim de tracţiune (71) sau de frânare (72), un invertor de sens (74) pentru un motor de tracţiune (66). ŕ

Description

Invenția se referă la un sistem cu osii motoare, independente electric, pentru acționarea unor locomotive electrice, cu patru sau șase osii motoare, destinat să echipeze locomotivele electrice.

Este cunoscut faptul că locomotivele electrice, aflate în exploatare, cu șase osii motoare și cu patru osii motoare, care au același principiu constructiv, cu câte un motor de c.c., cu excitație serie pentru fiecare osie, reglaj comun lent, în trepte de tensiune în număr de 43, ce includ 40 trepte pe partea de înaltă tensiune de 25KV, prin sistemul electromecanic comutator -graduator și trei trepte de slăbire câmp, prin șuntarea excitației motorului de tracțiune, după ce tensiunea redresată pe motor a ajuns la valoarea maximă. Redresarea tensiunii se face cu câte o punte monofazată cu 48 de diode conectate serie-paralel, pentru fiecare motor de tracțiune, atât redresorul, cât și motorul de tracțiune fiind răcite de către două motoventilatoare montate deasupra redresorului. Acestea sunt grupate câte patru sau șase motoare și alimentate cu tensiune trifazată nesimetrică obținută prin transformarea tensiunii monofazate, cu ajutorul unor reactanțe și condensatoare de defazaj și pornire.

în regim de frânare electrică, motoarele de tracțiune funcționează ca generator și debitează pe rezistoare de frânare, montate în două blocuri cu rezistoare ventilate forțat cu motoventilatoare ale căror motoare sunt alimentate din sistemul trifazat, nesimetric, al serviciilor auxiliare, obținut conform celor de mai sus.

Motoarele ce acționează ventilatoarele pentru redresoare și motoare de tracțiune sunt alimentate din sistemul trifazat nesimetric, formând două grupe de câte patru sau șase motoare comandate dintr-un singur contactor și protejate cu întreruptoare automate tip USOL, cele două motoventilatoare pentru un motor de tracțiune făcând parte din grupe diferite.

Tot din sistemul trifazat nesimetric al serviciilor auxiliare, sunt alimentate două motocompresoare pentru asigurarea aerului necesar frânei pneumatice și câte un motor pentru pompa de ulei, pentru ventilator răcire ulei, transformator principal, comandate cu contactoare și protejate cu USOL-uri.

Comenzile sunt secvențiale cu relee, protecțiile sunt clasice cu relee și întreruptoare automate, neselective, iar infrastructura electrică este cu conexiuni cu papuci de cablu, plăci de borne cu șurub, fără protecție la atingere și conectori priză-fișă cu 30 de poli nefiabili, protecțiile motoarelor serviciilor auxiliare sunt cu USOL-uri, iar protecțiile contra punerilor la masă sunt cu relee cu bobina conectată la masă, ceea ce, de cele mai multe ori, duce la distrugeri locale, deoarece o nouă punere la masă înseamnă, de fapt, un scurtcircuit. Protecția la scurtcircuit a redresoarelor de tracțiune se realizează cu scurtcircuitoare comandate prin intermediul unor transformatoare de impuls ducând la solicitări foarte mari ale înfășurărilor secundare de tracțiune ale transformatorului principal atunci când lucrează aceste scurtcircuitoare.

Protecția circuitului de încălzire tren nu poate sesiza puneri la masă neferme pe circuitul de încălzire al unor vagoane de călători, tractate de locomotivă.

Dezavantajele soluției de acționare menționată constau în faptul că reglajul tensiunii motoarelor de tracțiune se face lent, în trepte, pentru toate motoarele odată, fără independență și reacție negativă de turație. Protecțiile contra patinării, contra scurtcircuitelor și a punerilor la masă, sunt mai puțin rapide, iar uneori distructive, posibilitatea unor defecte, datorită infrastructurii electrice (conexiunilor) este foarte mare, apar defecțiuni foarte dese în sistemul trifazat nesimetric, uneori chiar explozii de condensatoare, consumuri de energie mari pe circuitele de comandă și servicii auxiliare, raport mai slab între energia consumată și forța de tracțiune obținută, detectarea, cu greutate, a defecțiunilor apărute, redundanță scăzută, fiabilitate scăzută, imposibilitatea protejării instalației de încălzire a vagoanelor tractate de către locomotivă.

RO 119011 Β1

Sistemul conform invenției elimină dezavantajele sus menționate, prin aceea că, în 50 scopul modernizării și fiabilizării locomotivelor, prin acționarea cu osii motoare independente electric, este alcătuit din transformator principal fără comutator-graduator electromecanic, câte un redresor cu patru tiristoare și două diode în punte dublă și montaj economic, cu protecție rapidă la scurtcircuit, pentru fiecare motor de tracțiune, câte un invertor trifazat cu IGBT de 11 KW alimentat din aceeași înfășurare secundară ca și redresorul semicomandat 55 pentru alimentarea celor două motoare ale ventilatorului ce răcește câte un redresor și motor de tracțiune, două invertoare trifazate cu IGBT de câte 22KW fiecare pentru alimentarea a două motocompresoare, un invertor identic de 22KW pentru alimentare motopompă și motoventilator, pentru răcire ulei transformator principal, un invertor monofazat cu IGBT pentru alimentarea consumatorilor monofazați, două invertoare cu IGBT de 22KW alimentate de 60 pe câte un rezistor de frânare, pentru alimentarea cu tensiune trifazată a motoventilatoarelor rezistoarelor de frânare, instalație de comandă și diagnoză cu microprocesor, cu calculator de bord, interfețe analog-digitale cu izolare galvanică, interfață serială pentru culegere de date din memoria calculatorului de bord, sistem inteligent, distribuit pentru comenzi și achiziții de date la nivel local în locomotivă, reglaj de viteză, bucle de reglare de curent și turație 65 pe fiecare motor, traductoare de turație, de curent și de tensiune, display și tastatură în fiecare post de comandă, sistem de comandă multiplă dintr-o singură cabină a mai multor locomotive cuplate mecanic și electric, protecție împotriva patinării și blocării roților boghiului, protecții, pentru fiecare motor auxiliar, la scurtcircuit cuprinse în invertoare, iar la suprasarcină, lipsă fază și puneri la masă prin demarcare, monitorizarea permanentă a rezistenței 70 de izolație pe circuitele de comandă, de servicii auxiliare și de încălzire tren prin relee specializate tip Bender, conectată cu cleme elastice tip Weidmuller, toate acestea ducând la o caracteristică de tracțiune-frânare mult mai eficientă, o fiabilitate sporită, cheltuieli de întreținere și exploatare a locomotivei mult mai mici și posibilitatea ca aceste locomotive să fie incluse în trafic internațional, mai ales că prin creșterea tensiunii nominale a motoarelor de 75 tracțiune de la 770 V la 900 V, viteza locomotivelor poate crește de la 120km/h, la 140 -160 km/h fără să fie afectate caracteristicile de remorcare.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- modernizarea sistemului de reglare a regimurilor de tracțiune-frânare prin eliminarea sistemului mecanic tip “comutator-graduator pe partea de 25KV cu reglaj în trepte și 80 înlocuirea lui cu un sistem cu reglaj continuu cu tiristori;

- modernizarea rezistoarelor de frânare și economii de energie prin alimentarea motoventilatoarelor acestora din tensiunea continuă, culeasă pe rezistorul de frânare, prin intermediul unor invertoare cu IGBT;

- eliminarea sistemului trifazat nesimetric format cu condensatoare, cu reactanțe și 85 contactori și înlocuirea acestuia printr-un sistem trifazat simetric de alimentare a serviciilor auxiliare format cu convertoare statice;

- sistem modern de comandă și diagnoză cu microprocesor pentru întreaga locomo- tivă; modernizarea infrastructurii electrice a locomotivei și a sistemului de protecții al acesteia pentru circuitele electrice de forță și comandă; 90

- îmbunătățirea performanțelor locomotivei prin reglaj de viteză, reglaj continuu de tensiune, protecție sigură la patinare și acționare independentă pe fiecare osie;

- utilizarea, mult mai eficient, a aderenței, puterea la obadă putând crește cu apro- ximativ 10% datorită sistemului de reglare independent pe fiecare osie, în sistem tip osie motoare independentă electric; 95

- creșterea vitezei locomotivei de la 120km/h la 140km/h sau chiar la 16Dkm/h fără a afecta caracteristicile sale de remorcare; deoarece prin creșterea tensiunii nominale pe motoarele de tracțiune de la 770 V la 900 V, puterea locomotivei crește cu aproximativ 16%;

RO 119011 Β1

- scăderea costurilor de întreținere si exploatare;

- creșterea fiabilității locomotivei;

- reduceri de greutate și câștig de spațiu în locomotivă;

- locomotivele pot fi utilizate în trafic internațional;

- simplifică modul de comandă a locomotivei de către mecanic si creează posibilitatea conducerii mai multor locomotive dintr-un singur post de comandă prin transmitere serială, sistemul căpătând semnificația funcționării în comandă unică a mai multor osii motoare independente electric;

- se elimină importul de acționări electrice complete pentru modernizarea locomotivelor existente;

- scade foarte mult pericolul unor incendii, în locomotivă sau pe vagoanele de călători tractate, din cauza unor izolații slăbite sau a unor protecții ineficiente privind punerile la masă;

- eliminarea scurtcircuitoarelor pentru protecția redresoarelor cu diode duce la eliminarea efectelor distructive ale acestora, atunci când intră în funcțiune, asupra înfășurărilor de tracțiune ale transformatorului principal.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 ...7 care reprezintă:

- fig. 1, schema electrică pentru alimentarea transformatorului principal al locomotivei și sistemul de servicii auxiliare precum și circuitul de alimentare încălzire tren,

- fig. 2, schema electrică a unui convertor static, pentru servicii auxiliare,

- fig. 3, schema electrică de forță pentru regimul de tracțiune - frânare a unei osii motoare, independentă electric,

- fig. 4, schița de amplasare a echipamentului electric pentru o osie motoare independentă,

- fig. 5, schema electrică pentru rezistoare de frânare autoventilate,

- fig. 6, schema bloc pentru instalația de comandă și diagnoză a locomotivei cu patru osii motoare,

- fig. 7, schema electrică de forță pentru regimul de tracțiune - frânare la locomotiva cu patru osii motoare.

Conform invenției, un sistem cu osii motoare independente electric, pentru acționarea unor locomotive electrice, se compune dintr-o sursă principală a locomotivei în legătură cu fig.1, în care tensiunea de 25kV, 50Hz a unei catenare 1 este culeasă prin niște pantografe 2, un întrerupător automat principal 3 cu două separatoare 4 alimentând înfășurările primare 9 și 10 conectate în paralel între punctele 24 ale unui transformator principal 8 și închizându-se la sursa primară de 25 kV printr-o înfășurare 17 a unui transformator sugător” 16, niște contacte de osie 20 (în număr de patru pentru o locomotivă cu patru osii sau sase pentru o locomotivă cu șase osii) și prin niște șine 21 ale căii de rulare. O punere la masă 22 direct la carcasa locomotivei cu legătură directă la boghiu, osie și roată asigură o protecție sigură la atingere atunci când toate contactele de osie 20 ar fi întrerupte, un transformator de curent 6 asigură protecția la suprasarcină, un descărcător 5 asigură protecția la supratensiuni, iar un dispozitiv de punere la masă oferă siguranță și protecție celor care lucrează în locomotivă.

Tot în legătură cu fig.1, transformatorul 8 are niște înfășurări secundare identice 11, fiecare cu borne mediane 25 și borne extreme 51, astfel de înfășurări fiind în număr de patru sau șase, în funcție de tipul de locomotivă și numărul de osii motoare ale acesteia. Transformatorul 8 mai are o înfășurare 12 pentru alimentarea unor circuite de încălzire tren, prin niște borne 13,15 și alimentare servicii auxiliare pe locomotivă, dintr-o mediană a înfășurării

12, prin niște borne 13,14.

RO 119011 Β1

Tot în legătură cu fig.1, un circuit de încălzire tren pleacă de la înfășurarea 12 prin borna 15, trece printr-un contactor 26 de cuplare încălzire tren, un cablu 28 și niște prize 29 existente pe capetele exterioare ale locomotivei, prize 29 ce se cuplează cu niște cuple 30 150 de-a lungul trenului asigurând alimentarea cu 1500V, 50Hz a fiecărui încălzitor electric 31 de pe fiecare vagon, încălzitor 31 ce are borna de ieșire legată la un circuit de masă 32 (format din masa 22 la vagon - boghiu - osie - roată) în legătură cu șina 21, șină prin care circuitul se închide spre locomotivă prin niște contacte de osie 20, care asigură o legătură directă între roți și osii fără trecerea unui curent electric prin rulmenții locomotivei, prin niște 155 înfășurări 18 și 19 ale unui transformator sugător 16, (se observă că atunci când circuitul de încălzire tren este alimentat, prin contactele de osie 20 și prin înfășurarea 18 trece un curent rezultat ca diferență dintre curentul de încălzire tren și curentul primar consumat din rețea, ceea ce face ca prin introducerea transformatorului 16 să se poată folosi contacte de osie la un curent de aproximativ trei ori mai mic decât dacă nu ar fi fost utilizat un transfor- 160 mator sugător 16), printr-o bobină de reactanță 23 pentru mărirea puterii de scurtcircuit a înfășurării 12, iar prin borna 13 se închide la înfășurarea 12.

înfășurarea 12 de încălzire tren este protejată la supracurenți prin supravegherea cu un transformator de curent 33 iar întregul circuit de încălzire tren inclusiv pe vagoane până la încălzitoarele electrice 31 este protejat de un sistem de monitorizare 34 a rezistenței de 165 izolație, care testează în permanență valoarea rezistenței de izolație față de masă avertizând atunci când se atinge o valoare minimă admisă și deconectând automat acest circuit atunci când rezistența de izolație coboară sub un nivel de avarie.

Tot în legătură cu fig.1, bornele 13,14 ale înfășurării 12 servesc la alimentarea unor consumatori pentru servicii auxiliare necesari pe locomotivă, în fig. 1 fiind cuprins un circuit 170 de alimentare a unei motopompe 35 și a unui motoventilator 36 pentru recircularea și răcirea uleiului transformatorului principal 8, precum și circuite de alimentare a unor motocompresoare 44 pentru aerul necesar frânei pneumatice și circuite pentru alimentarea unor consumatori monofazati 43.

>

Toți acești consumatori sunt alimentați din tensiunea monofazată de 790V/501 Hz de 175 la bornele 13,14 ale înfășurării 12, prin cuplarea unui contactor 37 care alimentează niște convertoare statice 38 ce scot la ieșire o tensiune trifazată simetrică de 380V, 50Hz alimentând niște motoare 35, 36 și 44 prin intermediul unor demarcare 39 care protejează fiecare motor la suprasarcină, lipsă fază, puneri la masă și blocare rotor, iar protecția la scurtcircuit asigurând-o fiecare convertor 38. Partea de alimentare (monofazată) a circuitului este pro- 180 tejată contra punerilor la masă printr-un releu diferențial 40, iar contra supracurenților printrun transformator de curent 41. Tot din același circuit este alimentat si un convertor 42 care scoate la ieșire o tensiune monofazată de 380V, 50Hz necesară alimentării unor consumatori monofazați existenți pe locomotivă (încălzire cabină, încălzire geamuri etc.) 43, inclusiv instalația 46 pentru încărcarea unei baterii de acumulatoare 48 de 110Vc.c. ce asigură 185 alimentarea tuturor circuitelor de comandă 47 ale locomotivei, aceste circuite de comandă fiind protejate contra punerilor la masă accidentale printr-o instalație 45 cu relee diferențiale și izometre pentru monitorizarea rezistenței de izolație.

Tot în legătură cu fig.1, serviciile auxiliare ale locomotivei pot fi alimentate și de la o sursă exterioară (existentă în depouri) de 3 x 380V, 50Hz prin intermediul unei prize 49 și 190 unui contactor tripolar 50 (care se închide numai dacă contactorul 37 este deconectat) convertoarele statice 38 fiind astfel alimentate cu 3 x 380V, 50Hz.

Conform invenției, un sistem cu osii motoare independente electric pentru acționarea unor locomotive electrice, se compune din niște convertoare 38 în legătură cu fig. 2, în care fiecare convertor este format din niște borne de intrare 52 la care poate fi conectată fie o 195

RO 119011 Β1 tensiune monofazată de 50Hz între 550V și 1000V, fie o tensiune trifazată de 380V, 50Hz, un circuit de protecție și conectare la sursa de alimentare 53, o punte redresoare trifazată 54, un bloc 55 cu tiristor și rezistor pentru încărcarea graduală a circuitului intermediar, un filtru de intrare 56, un chopper 57, un circuit intermediar 58 cu tensiune constantă, un invertor trifazat 59 cu tranzistoarc IGBT, niște borne de ieșire 60 la care se pot conecta consumatori trifazați de 3 x 380V, 50 Hz, niște traductoare de curent 61, de tensiune 62, de temperatură 63, o unitate electronică de comandă si diagnoză 64 care prin borne de comandă 65 este alimentată cu 11OVc.c. și asigură legătura cu unitatea centrală pentru comanda, controlul și diagnoza locomotivei 101 (în legătură cu fig. 6). Diferența dintre un convertor trifazat 38 și un convertor monofazat 42 constă în faptul că la 42 invertorul 59 are numai două brațe ( perechi) de tranzistoare IGBT, în loc de trei brațe cât are un convertor 38.

Conform invenției un sistem cu osii motoare independente electric pentru acționarea unor locomotive electrice se compune din circuite de tracțiune-frânare tip osie motoare independentă electric în legătură cu fig. 3, în care fiecare osie motoare independentă electric are în componență câte un motor de tracțiune 66 (format din indus 67 și excitație 68), traductor de curent cu izolare galvanică 69, traductor de turație 70, niște contactoare de tracțiune 71, niște contactoare de frânare 72, un rezistor de frânare 73, un inversor de sens de mers 74, un rezistor permanent de slăbire câmp 75, trei rezistoare de slăbire câmp 76 cu niște contactori 77 pentru trei trepte de slăbire câmp, o bobină a unui seif de aplatisare 78, un traductor de tensiune 79, un redresor semicomandat în montaj economic 80 (răcit cu ulei sau aer) format din patru tiristori 81 și două diode 82, un contactor 83 pentru conectarea la înfășurarea secundară pentru tracțiune 11, un convertor mono / trifazat 38 pentru alimentarea a două motoventilatoare 84 prin intermediul unor demarcare 39, o unitate electronică 85 cu microprocesor (pentru comandă, reglare, protejare inclusiv la patinare și interconectare cu unitatea centrală 101 a regimurilor de tracțiune-frânare), niște filtre 86 cu ajutorul cărora comutația tiristoarelor 81 nu produce perturbații asupra comunicațiilor radio si niște isometre 87 ce monitorizează în permanență rezistorul de izolație a circuitului electric al osiei motoare independente prevenind orice avarie datorită unei slăbiri de izolație sau unor puneri la masă atât pe partea de c.a. cât și pe partea de c.c.

Din punct de vedere funcțional, tot în legătură cu fig.3, odată cu conectarea locomotivei și comandă regim de tracțiune, pornește convertorul 38 și încep să se rotească ventilatoarele acționate de motoarele 84, apoi imediat, prin niște relee de presiune 84, se validează funcționarea sistemului de răcire și se conectează contactorii 83 și 71. Astfel unitatea 85 a primit informația de tracțiune și dacă întreaga instalație este validă (nu se semnalizează nici o avarie) atunci se comandă pe rând, pe fiecare alternanță, mai întâi tiristoarele conectate pe mediana 25 în schemă, până la deschiderea lor completă când se obține UI 1/2, după care, dacă nu s-a ajuns la viteza prescrisă, se deschid funcție de alternanța tensiunii, celelalte două tiriștoare, până ce se ajunge la tensiunea nominală pe motor, după care, dacă viteza locomotivei tot nu este suficientă se trece la închiderea pe rând a contactorilor 77 introducând cele trei trepte de slăbire câmp prin rezistoarele 76. Inversorul de sens 74 poate fi comandat și manevrat numai cu locomotiva oprită, la viteză O, poziția lui dând sensul curentului prin excitația motorului de tracțiune și semnal (înainte sau înapoi) de deplasare a locomotivei. Circuitul se închide de la (+) prin elementele 78, 71, 74, 68, 74, 67, 69, 71 și la (-) minusul redresorului 80. Sistemul poate funcționa în regim de avarie și fără ventilație până la temperatura limită de funcționare a radiatoarelor redresorului indicată de un traductor de temperatură 80'.

RO 119011 Β1 în regim de frânare contactoarele 71 se deschid și se închide contactorul 72, motorul trecând în regim de generator al cărui indus debitează pe rezistorul de frânare 73, iar excitația acestuia se înseriază cu a celorlalte motoare fiind alimentate și controlate de osia motoare independentă electric nr.2 a locomotivei, în legătură cu fig.7. 245

Tot în legătură cu fig.3, din punct de vedere calitativ se știe din experimentări că un redresor de tipul lui 80 nu produce perturbații semnalelor de cale de 75Hz, iar influențele pe care le-ar putea produce la frecvențe mari semnalelor de comunicație radio sunt eliminate prin niște filtre 86 special dimensionate. Pe partea de ieșire a redresorului 80 se obține într-adevăr un factor de ondulație mai prost decât la ieșirea unui redresor cu diode. Acest 250 inconvenient se elimină prin faptul că seiful 78 are o inductivitate suficientă iar motorul de tracțiune 66, se modernizează odată cu reparația capitală prin aceea că factorul de ondulație admis se mărește de la 30% la 40%, tensiunea nominală crește de la 770V la 900V, turația maximă crește de la 1980 rot/min la 2185 rot/min. Acest lucru face ca soluția propusă prin invenție să fie utilă și pentru creșterea vitezei locomotivei de la 120km/h la 140km/h sau 255 160 km/h, fără a afecta semnificativ caracteristicile sale de remorcare, estimându-se o putere utilă suplimentară de aproximativ 25% atât prin creșterea puterii motorului de tracțiune cât și prin folosirea mai eficientă a forței de aderență.

Conform invenției un sistem cu osii motoare independente electric pentru acționarea unor locomotive electrice se compune din blocuri de aparate tip osie motoare independentă 260 electric în legătură cu fig. 4 în care aerul de răcire 88 este absorbit prin acoperișul dublu 89 al locomotivei de către niște moto ventilatoare 84 și împins peste un redresor 80 și un convertor 38, peste niște rezistoare de slăbire câmp 75 și 76 și peste un motor de tracțiune 66 montat sub sașiul 90 al locomotivei.

Tot în legătură cu fig.4 în acest tip de bloc sunt montate aparatele electrice 39, 69, 265

71,72,79,83,85,86,87 cuprinse în fig. 3, completând astfel și în montaj conceptul de osie motoare independentă electric.

Conform invenției, un sistem cu osii motoare independente electric existent pe locomotivă se compune și din niște blocuri 91 sau 92 cu rezistoare de frânare 73 autoventilate, în legătură cu fig. 5, în care, de pe un rezistor de frânare 73 este alimentat în curent con- 270 tinuu un invertor 93, care dă la ieșire 3 x 220V, 50Hz și alimentează niște motoventilatoare 94, protejate la suprasarcină, la lipsă de fază si la puneri la masă de niște demarcare 39 care permit comandă și semnalizare la distanță.

Pentru o locomotivă cu patru osii motoare se utilizează două blocuri 92, iar pentru una cu șase osii motoare se utilizează două blocuri 91. 275

Un convertor 93 poate fi, din punct de vedere constructiv pentru tipizare, identic cu convertorul 38 sau poate avea la intrare doar o punte 54 monofazată pentru ca să nu conteze polaritatea de conectare a convertorului pe rezistorul de frânare 73. Convertorul 93 diferă de convertorul 38 prin reglaje, praguri impuse și logica de comandă, adică prin soft.

Conform invenției, un sistem cu osii motoare independente electric, pentru acționarea 280 unor locomotive, se compune și dintr-o instalație de comandă și diagnoză în legătură cu fig.6, în care fiecare pupitru de comandă 95 al locomotivei conține un automat programabil de bord 96 cu ecran (display) și tastatură proprie 97 și un panou 99 cu aparatură de comandă, inclusiv un controler de comandă 98 la dispoziția mecanicului, iar comenzile date de mecanic sunt transmise prin interfețe cu izolare galvanică 100, la unitatea centrală de 285 comandă și diagnoză 101 care coordonează, prin intermediul unor magistrale 102 de comandă vehicul, unități de comandă tractiune-frânare 85 ale fiecărei osii motoare

RO 119011 Β1 independentă electric, (în număr de patru sau șase funcție de tipul locomotivei) unități de comandă 64 ale unor convertoare 38, 42 și 93 ale serviciilor auxiliare și instalațiile 103 privind frâna pneumatica a locomotivei, frâna de urgență și celelalte instalații de siguranță existente pe locomotivă.

Tot în legătură cu fig.6, unitatea centrală 101, care cuprinde și instalația de diagnoză 104, prin niște magistrale de diagnoză 105, stabilește permanent, în mod direct, legătura cu niște ecrane 97 și afișează orice defect apărut, acest defect putând fi explicitat, printr-un text mai amplu prin apelarea codului său de la tastatura automatului programabil 96, iar prin niște magistrale 106 este într-o continuă și permanentă legătură de comunicare cu automatul programabil de bord 96.

Tot în legătură cu fig. 6, unitatea centrală de comandă și diagnoză 101, printr-o magistrală 107 pentru comandă multiplă comunică prin intermediul unei interfețe speciale 108 cu o magistrală 109 care se numește magistrală tren și are rolul de a permite conducerea a două sau mai multe locomotive de același tip dintr-o singură cabină de comandă. Magistrala 109 face practic legătura între interfețe 108 prin intermediul unor cuple speciale 110 de transmisie serială ce se conectează atunci când două locomotive funcționează în comandă multiplă.

Tot în legătură cu fig. 6, toate magistralele menționate sunt cabluri ecranate și torsadate cu până la nouă fire, pe aceste cabluri existând o circulație de semnale de tip serial, iar cuplarea, între cabluri (magistrale) și blocurile de comandă menționate, facându-se prin cuplele tipizate pentru comunicări seriale: RS232 respectiv RS485.

Legăturile interne 111 ale unităților de comandă sunt specifice unităților programabile cu microprocesor, iar legăturile 112 dintre interfețe și aparatura de comandă sunt cabluri flexibile, de secțiuni și tensiuni corespunzătoare, conexiunile facându-se prin intermediul unor cleme elastice tip Weidmuller.

Conform invenției un sistem cu osii motoare independente electric pentru acționarea unor locomotive electrice se compune dintr-un sistem electric de tracțiune-frânare cu patru osii motoare în legătură cu fig.7 în care se regăsesc patru osii motoare independente electric conform cu fig. 3 și 4, la care se adaugă patru contactoare de frânare 72' și un traductor de curent 69' pentru a putea realiza schema de frânare electrică a întregii locomotive și în care se simbolizează legăturile dintre unitatea centrală de protecție și semnalizare a locomotivei 101 și unitățile electronice de comandă 85 pentru fiecare osie motoare (fig.6) și legătura cu sistemul de alimentare 8 și cu serviciile auxiliare ale locomotivei (fig.l).

Tot în legătură cu fig.7, unitatea electronică cu microprocesor 85' pentru comandă, reglare și protecția celei de-a doua osii motoare independentă electric, deși constructiv este identică cu celelalte unități 85, funcțional aceasta controlează si regimul de frânare, deoarece puntea redresoare 80 a acestei osii alimentează toate excitațiile 68 înseriate ale celor patru motoare de tracțiune, informația de curent de excitație la frânare fiind transmisă de un traductor de curent 69‘.

în regim de tracțiune se închid contactoarele de tracțiune 71, inversoarele 74 având fiecare poziția corespunzătoare sensului de mers prescris și a poziției motorului respectiv pe osie astfel încât toate osiile să se rotească în sensul de mers prescris (înainte sau înapoi), funcționarea fiecărei osii fiind ca cea descrisă la fig.3.

Tot în legătură cu fig.7, în regim de frânare electrică se deschid contactoarele 71 și se închid contactoarele 72 care fac ca indusurile 67 să debiteze tensiune pe rezistoarele de frânare 73, respectiv se închid niște contactoare 72' care înseriază toate excitațiile 68 și le

RO 119011 Β1 conectează la sursa de alimentare reglabilă 80 (redresorul semicomandat al celei de-a doua osii a locomotivei), iar 101 prin 85' și un traductor de turație 69' controlează curentul de frâ- 335 nare al locomotivei realizând o caracteristică de frânare foarte eficientă. Celelalte unități 85 împreună cu 101 intervin doar dacă sunt probleme de blocare a roților sau supracurenți prin indusurile 67, mărimi de curent și turație supravegheate de traductoarele de curent și de turație 69 respectiv 70.

Odată cu apariția tensiunii pe rezistoarele de frânare 73 pornesc si convertoarele 93 340 care alimentează motoventilatoarele 94 ventilând astfel rezistoarele de frânare. Motoarele 94 sunt legate în triunghi pentru a avea o turație corespunzătoare și a răci eficient rezistoarele de frânare și la viteze mici ale locomotivei, practic până la 10 km/h. Sub această viteză frâna electrică devine ineficientă și este înlocuită cu frâna pneumatică până la oprirea locomotivei. 345

O locomotivă cu șase osii motoare independente electric are o schemă identică cu cea din fig.7 la care se mai adaugă schema a două osii motoare independente electric, două contactoare de frânare 72', pentru frânare electrică fiind utilizate două blocuri 91 (în legătură cu fig.5) în loc de 92.

Claims (1)

1. 350 Revendicare

   Sistem cu osii motoare, independente electric, pentru acționarea unor locomotive, caracterizat prin aceea că, în scopul modernizării locomotivelor, prin acționare electrică cu independență constructivă și funcțională a fiecărei osii motoare, se compune dintr-un trans- 355 formator principal (8), fără comutator-graduator mecanic, obținut prin modificarea celui existent pe locomotivă, alimentat de la o rețea monofazată (1) de 25kV, 50Hz prin niște pantografe (2), disjunctor (3), transformator sugător (16), contacte de osie (20) și sistemul de șine (21), transformator (8) care, printr-o înfășurare (12), alimentează cu 1500V 50Hz un circuit de încălzire tren (28,29,30,31,22) conectat cu un contactor (26) și protejat printr-un trans- 360 formator de curent (33) și un dispozitiv de monitorizare a izolației (34), înfășurare (12) care mai alimentează cu tensiune monofazată de 790V, 50Hz un sistem de servicii auxiliare ale locomotivei, protejat printr-un dispozitiv (40) contra deteriorării izolației, format din convertoare statice trifazate (38) sau monofazate (42), demarcare (39) pentru separarea și protecția unor motoare electrice trifazate cu rotor în scurtcircuit (35, 36,44) pentru antrenarea unor 365 compresoare și ventilatoare, alimentarea unor consumatori monofazați (43), a unei instalații (46) pentru încărcarea unei baterii de acumulatoare (48), alimentare consumatori de comandă (47) de 11OVcc și protejarea acestora printr-un dispozitiv (45) contra unor puneri la masă, aceleași servicii auxiliare putând fi alimentate, în ștand sau în depou, și de la o sursă de 3 x 380V, 50Hz, cu ajutorul unei prize (49) și unui contactor tripolar (50), prin intermediul 370 unuia din convertorii (38, 42 sau 93) care se compune dintr-o punte redresoare cu diode (54), alimentată prin trei borne (52) și un dispozitiv de conectare și protecție (53), niște traductoare de curent (61), de tensiune (62) și de temperatură (63), un circuit de încărcare (55) a bateriei de condensatoare (56), un chopper (57) care asigură un circuit intermediar (58) cu tensiune constantă, un invertor cu tranzistoare IGBT (59), o unitate de comandă (64) cu 375 microprocesor și niște borne de ieșire de forță (60) si de comandă (65), transformatorul principal (8) prin niște înfășurări secundare (11) cu prize mediane (25) alimentează niște sisteme de acționare tip osie motoare, independentă electric, fiecare fiind formată din contactor (83), filtru radio (86), dispozitive de protecție a izolației circuitelor (87), redresor (80)

   RO 119011 Β1 semicomandat cu patru tiristoare (81) și două diode (82), protejat cu traductor de temperatură (80') pe radiatoare, niște traductoare de tensiune (79), de turație (70) și de curent (69), niște contactoare pentru regim de tracțiune (71) sau de frânare (72), un inversor de sens (74) pentru inversarea sensului de rotație al unui motor de tracțiune (66) cu indus (67) și excitație (68) serie, niște rezistoare de slăbire câmp conectate permanent (75) sau numai după ce tensiunea a ajuns la valoarea maximă pe motor (76) cu niște contactoare (77) de slăbire câmp, un seif (68) pentru aplatizarea curentului, un rezistor de frânare (73) pe care debitează în regim de frânare mașina electrică de tracțiune (66) devenită generator de c.c. cu excitație separată, excitație (68) care, în regim de frânare, se înseriază cu celelalte excitații (68) ale unor motoare de tracțiune ce aparțin altor osii motoare independente electric prin intermediul unor contactoare (72'), curentul de excitație fiind măsurat de un traductor de curent (69¹), alimentarea cu tensiune a tuturor excitațiilor făcându-se de la un singur redresor (80), cel al osiei numărul doi de exemplu, iar comanda și reglajul regimului de frânare rămânând în sarcina unei singure unități de comandă, reglare și diagnoză (85'), fiecare unitate (85) având și rolul de supraveghere și protecție a locomotivei la patinare în regim de tracțiune și la blocare în regim de frânare, regim în care rezistoarele de frânare (73) montate în niște blocuri (91 sau 92) sunt autoventilate cu ajutorul câte unui motoventilator (94), protejat la suprasarcină, lipsă fază și puneri la masă de către un demaror (39) și alimentat dintr-un convertor cu tranzistoare IGBT (93), care este alimentat în c.c. direct de pe una din rezistoare, asigurând totodată protecția motorului ventilatorului la scurtcircuit, iar prin legarea motorului în triunghi la ieșirea convertorului se obține tensiunea de 3x220V, 50Hz, putându-se asigura o răcire suficientă a rezistoarelor de frânare până la viteze mici ale locomotivei, sub 15km/h, iar sistemele tip osie motoare independentă electric se conectează într-o acționare complexă sub aceeași comandă formând locomotive cu patru sau șase osii motoare independente electric având un sistem de comandă, control, reglare, diagnoză și comandă multiplă a locomotivei compus din unitățile de comandă, control și diagnoză a regimurilor de tracțiune-frânare (85), niște controlere (99) și niște automate programabile (96) cu ecran (97) montate pe fiecare bord (95) al cabinelor de comandă, niște interfețe (100) cu izolare galvanică prin intermediul cărora mărimile prescrise de mecanicul locomotivei se transmit printr-o rețea de cabluri (112) si prin niște magistrale (102) de vehicul, magistrale prin intermediul cărora unitatea electronică centrală de comandă și diagnoză (101) a locomotivei comunică cu niște unități electronice de comandă, reglare, protecție și diagnoză (85) a regimurilor de tracțiune-frânare ale fiecărei osii motoare, cu sistemul de comandă al serviciilor auxiliare (64) și cu sistemul de comandă a frânei pneumatice (103), prin intermediul unei magistrale (106) de vehicul cu automatul programabil (96) de pe bordul (95) conducător, prin intermediul unor magistrale (105) de diagnoză cu ecranul (97) activat, iar printr-o magistrală (107) de tren, cu unitatea (108) de comandă multiplă, care, prin intermediul unor magistrale (109) de tren și un sistem de cuplare (110) a acestora între locomotive, facilitează conducerea mai multor locomotive cuplate între ele de la un singur pupitru de comandă (95).