RU2090387C1

RU2090387C1 - Device to protect diesel locomotive traction motor field current weakening resistors from emergency currents

Info

Publication number: RU2090387C1
Application number: RU94034396A
Authority: RU
Inventors: О.И. Новиков
Original assignee: Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU94034396A

Abstract

FIELD: railway transport; automatic control of traction motors with protection of control power circuits. SUBSTANCE: device has current limiting resistor and relay element with break outlet contact. Novelty is use of relay element with thermal relay whose heating element is connected to first stage field weakening resistor and contact is installed for mechanical locking in switched off position. Device uses series connection of thermal relay contacts which control traction motors field weakening resistors of parallel circuits. EFFECT: improved reliability of protection. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области регулирования тяговых электродвигателей и предназначено для защиты силовых электрических цепей регулирования. The invention relates to the field of regulation of traction electric motors and is intended to protect power electrical control circuits.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому является устройство, содержащее токоограничивающие резисторы, диоды и электромагнитное реле, (Вилькович Б. И. Автоматическое управление электрической передачей и электрические схемы тепловозов. М. "Транспорт", 1987, с. 203-204, 220). Его катушка подключена через резисторы, блокировочные контакты реверсивных переключателей и якорных обмоток тяговых электродвигателей параллельных цепей. Размыкающий контакт реле включен в цепь катушек контакторов возбуждения тягового генератора, который питает тяговые электродвигатели. При обрыве цепи обмоток возбуждения и движении с ослабленным возбуждением по контакторам и резисторам цепи ослабления протекает большой аварийный ток и напряжение на этой цепи возрастает. В этом режиме реле срабатывает, размыканием контакта обеспечивает снятие возбуждения с генератора и напряжения с тяговых электродвигателей. Таким образом, предотвращается возгорание электрооборудования тепловоза. The closest in technical essence to the described is a device containing current-limiting resistors, diodes and an electromagnetic relay, (Vilkovich B. I. Automatic control of electric transmission and electric circuits of diesel locomotives. M. "Transport", 1987, p. 203-204, 220) . Its coil is connected through resistors, interlocking contacts of reversing switches and anchor windings of traction motors of parallel circuits. The relay opening contact is included in the circuit of the excitation contactors coils of the traction generator, which feeds the traction motors. When the field winding circuit breaks and the motion with weakened excitation is broken, a large emergency current flows through the contactors and resistors of the attenuation circuit and the voltage on this circuit rises. In this mode, the relay operates, opening the contact ensures the removal of excitation from the generator and voltage from the traction motors. Thus, the ignition of the electrical equipment of the locomotive is prevented.

Известному устройству присущи такие недостатки: сложное исполнение, ложные срабатывания от кратковременных повышений напряжения на индуктивных цепях обмоток возбуждения при отключениях резисторов ослабления, невозможность использовать устройство для защиты одной цепи электродвигателей, т.к. реле включается на разность напряжений, как минимум двух параллельных цепей электродвигателей. The known device has such disadvantages: complex execution, false positives from short-term voltage increases on inductive circuits of the field windings when the attenuation resistors are disconnected, the inability to use the device to protect one circuit of electric motors, because the relay is switched on to the voltage difference of at least two parallel motor circuits.

Во избежание указанных недостатков в устройстве для защиты от аварийных токов резисторов ослабления возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза, содержащем для группы тяговых электродвигателей токоограничивающий резистор и релейный элемент со снабженным механической защелкой размыкающим контактом, включенным в цепь катушек контакторов возбуждения тягового генератора, связанного через реверсор с последовательно включенными якорными обмотками тягового электродвигателя и их обмотками возбуждения, параллельно которым через замыкающие контакты соответствующих контакторов включены резисторы ослабления, для каждой группы тяговых электродвигателей в качестве релейного элемента использовано тепловое реле, причем нагревательный элемент теплового реле включен через токоограничивающий резистор параллельно резистору первой ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей, а контакты тепловых реле соединены последовательно. In order to avoid these drawbacks, the device for protection against the accidental currents of the weakening excitation resistors of the locomotive traction electric motors, containing for the group of traction motors a current-limiting resistor and a relay element equipped with a mechanical latch opening contact included in the circuit of the excitation contactors of the traction generator connected through a reverser with series-connected anchor windings of the traction motor and their field windings, parallel to which through the contacting contacts of the respective contactors include attenuation resistors, a thermal relay is used as a relay element for each group of traction electric motors, the heating element of the thermal relay is connected through a current-limiting resistor parallel to the resistor of the first stage of attenuation of the excitation of the traction motors, and the contacts of the thermal relays are connected in series.

Таким образом, особенность настоящего предложения состоит в том, что нагревательный элемент реле включают не последовательно с контролируемым элементом-резистором, а параллельно через токоограничивающий резистор. Такое включение нагревательных элементов позволяет для контроля тока резисторов ослабления, по которым протекает ток, больший наибольшего номинального тока тепловых реле 200А, использовать тепловые реле, имеющие небольшие номинальные токи и соответственно менее инерционные. Thus, a feature of this proposal is that the relay heating element is switched on not in series with the monitored resistor element, but in parallel through a current-limiting resistor. This inclusion of heating elements allows for the use of thermal relays having small nominal currents and, accordingly, less inertial, to control the current of the attenuation resistors, through which a current greater than the largest rated current of thermal relays 200A flows.

При протекании тока в цепи контролируемого резистора ослабления, нагревается он и тепловой элемент реле. При этом путем выбора сопротивления токоограничивающего резистора цепи нагревательного элемента всегда можно обеспечить, чтобы он нагревался быстрее контролируемого резистора и обеспечивая снятие напряжения с тяговых электродвигателей и соответственно с контролируемого резистора раньше, чем его температура достигает значения, при котором может возникнуть пожар. При кратковременных повышениях напряжения на контролируемом резисторе тепловое реле не успевает сработать в силу своей инерционности. В результате этого исключаются ложные срабатывания защиты. Этому способствует также подключение теплового элемента параллельно не обмоткам возбуждения, как в известном устройстве, а параллельно резистору первой ступени ослабления возбуждения, который подключается к обмоткам возбуждения первым и остается подключенным на второй ступени ослабления возбуждения. When current flows in the circuit of a controlled attenuation resistor, it heats up and the thermal element of the relay. In this case, by choosing the resistance of the current-limiting resistor of the heating element circuit, it can always be ensured that it heats faster than the controlled resistor and ensures that the voltage is removed from the traction motors and, accordingly, from the controlled resistor before its temperature reaches a value at which a fire can occur. With short-term voltage increases on the controlled resistor, the thermal relay does not have time to trip due to its inertia. As a result of this, false positives of protection are excluded. This also contributes to the connection of the thermal element in parallel not to the field windings, as in the known device, but in parallel to the resistor of the first stage of field weakening, which is connected to the field windings first and remains connected to the second stage of field weakening.

Технический результат изобретения характеризуется упрощением и повышением надежности, т. к. предложенное устройство содержит меньшее количество элементов, обеспечивает защитные функции при любом количестве параллельных цепей электродвигателей, защищено от ложных срабатываний от помех. The technical result of the invention is characterized by a simplification and increased reliability, because the proposed device contains fewer elements, provides protective functions for any number of parallel circuits of electric motors, is protected from false positives from interference.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства защиты. The drawing shows a circuit diagram of a protection device.

На схеме показаны тяговый генератор 1, к которому через контакторы 2 подключены тяговые электродвигатели с якорными обмотками 3, соединенными последовательно с обмотками возбуждения 4 через контакты 5 реверсивных переключателей. Параллельно цепям обмоток 4 подключены через контакторы 6 и 7 резисторы первой 8 и второй 9 ступеней ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. Устройство защиты содержит тепловые реле с нагревательными элементами 10 и размыкающими контактами 11, которые выполнены с механической фиксацией, когда они размыкают электрическую цепь. Элементы 10 подключены к резисторам первой ступени ослабления возбуждения через токоограничивающие резисторы 12. Контакты 11 соединены последовательно и соединены с клеммами 13, которые включены в цепь питания непоказанных катушек контакторов возбуждения генератора 1. The diagram shows a traction generator 1, to which traction motors with anchor windings 3 connected in series with field windings 4 through contacts 5 of the reversing switches are connected through contactors 2. Parallel to the winding circuits 4, resistors of the first 8 and second 9 stages of attenuation of the excitation of traction electric motors are connected through contactors 6 and 7. The protection device contains thermal relays with heating elements 10 and opening contacts 11, which are made with mechanical locking when they open the electrical circuit. The elements 10 are connected to the resistors of the first stage of attenuation through current-limiting resistors 12. The contacts 11 are connected in series and connected to the terminals 13, which are included in the power supply circuit of the not shown coils of the excitation contactors of the generator 1.

Устройство защиты работает в такой последовательности. The protection device operates in this sequence.

При движении тепловоза для увеличения его скорости замыкают контакты 6, резисторы 8 шунтируют цепи обмоток 4, обеспечивают первую ступень ослабления возбуждения электродвигателей. Для дальнейшего увеличения скорости замыкают контакты 7. При замкнутых контактах 6 и 7 цепи обмоток 4 шунтируются параллельно соединенными резисторами 8, 9 и обеспечивается вторая ступень более интенсивного ослабления возбуждения тяговых электродвигателей и соответственно дальнейший рост скорости тепловоза. Резисторы 8 и 9 имеют сопротивление, большее сопротивления цепи обмоток 4, которые ограничивают ток, напряжение и соответственно нагрев резисторов 8 и 9. При включенных контакторах 6 напряжение резисторов 8 прикладывается к цепям 10-12 и по элементам 10 протекает ток, величина которого ограничивается сопротивлением резисторов 12 и является недостаточной для срабатывания тепловых реле. When the locomotive moves to increase its speed, contacts 6 are closed, resistors 8 bypass the winding circuits 4, provide the first stage of weakening the excitation of electric motors. To further increase the speed, contacts 7 are closed. When contacts 6 and 7 are closed, the winding circuits 4 are shunted in parallel by connected resistors 8, 9 and a second stage of more intensive attenuation of the excitation of traction motors and, accordingly, a further increase in the speed of the locomotive are provided. Resistors 8 and 9 have a resistance greater than the resistance of the circuit of the windings 4, which limit the current, voltage and, accordingly, heating of the resistors 8 and 9. When the contactors 6 are turned on, the voltage of the resistors 8 is applied to the circuits 10-12 and a current flows through the elements 10, the value of which is limited by the resistance resistors 12 and is insufficient for the operation of thermal relays.

При движении тепловоза в режиме ослабленного возбуждения и обрыве цепи обмоток 4 прекращается возбуждение тяговых электродвигателей, напряжение якорных обмоток 3 значительно уменьшается, большая часть напряжения генератора 1 прикладывается к резистору 8 цепи электродвигателей с поврежденными обмотками 4 и температура резистора 8 этой цепи растет. При этом увеличивается ток в цепи элемента 10, он нагревает биметаллические пластины теплового реле, его контакт 11 размыкает цепь питания катушки контактора возбуждения и становится на защелку (фиксируется механически в отключенном положении). После этого снимаются возбуждение с тягового генератора, напряжение с цепи, которая имеет поврежденную обмотку 4. Нагрев резистора 8 прекращается раньше, чем его температура достигает значения, при котором может возникнуть на тепловозе пожар. When the locomotive moves in a weakened excitation mode and the circuit of the windings 4 is cut off, the excitation of the traction motors stops, the voltage of the armature windings 3 decreases significantly, most of the voltage of the generator 1 is applied to the resistor 8 of the electric motor circuit with damaged windings 4, and the temperature of the resistor 8 of this circuit increases. At the same time, the current in the circuit of element 10 increases, it heats the bimetallic plates of the thermal relay, its contact 11 opens the power supply circuit of the excitation contactor coil and latchs (it is locked mechanically in the off position). After that, the excitation is removed from the traction generator, the voltage from the circuit that has a damaged winding 4. The heating of the resistor 8 stops before its temperature reaches a value at which a fire can occur on the locomotive.

При отключении контакторами 2 одной или нескольких параллельных цепей электродвигателей тепловые реле оставшихся включенными цепей электродвигателей обеспечивают защиту их резисторов ослабления возбуждения электродвигателей. When the contactors 2 disconnect one or more parallel electric motor circuits, the thermal relays of the remaining electric motor circuits that are turned on provide protection for their electric motor weakening resistors.

Claims

A device for protecting against accidental currents of field-damping traction electric motors of a diesel locomotive, comprising a current-limiting resistor and a relay element with a mechanical latch for a group of traction electric motors, an open contact included in the circuit of the coil contactors of the excitation of the traction generator, connected through the reverser to the traction motor’s armature windings and their field windings, parallel to which through the make contacts of the corresponding Factors include attenuation resistors, characterized in that for each group of traction electric motors a thermal relay is used as a relay element, the heating element of the thermal relay being connected through a current-limiting resistor parallel to the resistor of the first stage of attenuation of the excitation of the traction motors, and the contacts of the thermal relays are connected in series.