RU2238858C2

RU2238858C2 - Electric train speed control device

Info

Publication number: RU2238858C2
Application number: RU2002131137A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Винник (RU); Л.В. Винник; А.М. Фридберг (RU); А.М. Фридберг; бцев Г.Г. Р (RU); Г.Г. Рябцев; А.И. Сухоруков (RU); А.И. Сухоруков; К.С. Желтов (RU); К.С. Желтов
Original assignee: ЗАО "Завод по ремонту электроподвижного состава"
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-10-27

Abstract

FIELD: transport engineering.

SUBSTANCE: invention relates to transport electric systems with dc motors, particularly, to speed control systems of underground cars. Proposed device has two groups of traction motors connected in series with corresponding controllable starting resistors. It has also four main change-over elements in form of three thyristors and one diode, group of capcitor energy accumulators, additional switching elements, group of additional diodes and charging device. Under standard conditions groups of traction motors with starting resistors are switched on by means of main change-over elements first into series circuit and then into shunt circuits. Under emergency conditions groups of traction motors are connected by main change-over elements into series circuit without starting resistors and then are connected by means of additional switching elements through definite time intervals to first, second, etc capacitor energy accumulators. Said capacitor energy accumulators are changed through additional diodes and charging device from contact system before operation.

EFFECT: provision of self propelled operation of electric train in case of failure of contact system.

1 dwg

Description

Устройство относится к электрическим системам транспортных средств с двигателями постоянного тока, в частности к системам регулирования скорости электроподвижного состава метрополитена.The device relates to electrical systems of vehicles with DC motors, in particular to systems for controlling the speed of electric rolling stock of the subway.

Известно устройство (патент РФ №2110420, В 60 L 15/08, Бюл. №13, 1998 г.) для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых электродвигателей, включенных последовательно с соответствующими пусковыми резисторами, и четыре переключающих элемента, выполненных в виде тиристоров и диода.A device is known (RF patent No. 2110420, 60 L 15/08, Bull. No. 13, 1998) for controlling the speed of electric rolling stock, containing two groups of traction motors connected in series with the corresponding starting resistors, and four switching elements made in the form of thyristors and a diode.

Недостатком известного устройства является невозможность автономного движения электроподвижного состава, например самостоятельная эвакуация электроподвижного состава с линии при отключении напряжения контактной сети, что не обеспечивает аварийную безопасность движения.A disadvantage of the known device is the impossibility of autonomous movement of electric rolling stock, for example, the independent evacuation of electric rolling stock from the line when the voltage of the contact network is disconnected, which does not provide emergency traffic safety.

Цель изобретения - обеспечение устройством возможности автономного движения электроподвижного состава.The purpose of the invention is to provide the device with the possibility of autonomous movement of electric rolling stock.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых электродвигателей, включенных последовательно с соответствующими регулируемыми пусковыми резисторами, основные переключающие элементы в виде тиристоров и диода, предназначенные для соединения при пуске тяговых электродвигателей вместе с пусковыми резисторами сначала в последовательную, а затем в две параллельные цепи, силовой контактор, через который вывод первой группы тяговых электродвигателей соединен с контактной сетью, отличающиеся тем, что к выводу первой группы тяговых электродвигателей, связанному через силовой контактор с контактной сетью, подключены дополнительные коммутирующие элементы, каждый из которых соединен с первыми выводами соответствующих конденсаторных накопителей энергии и соответствующими катодами дополнительной группы диодов, аноды дополнительных диодов соединены с соответствующими выводами зарядного устройства, вход которого подключен через дополнительный контактор к контактной сети, вторые выводы конденсаторных накопителей энергии подключены к заземляющей шине устройства.This goal is achieved by the fact that the device for controlling the speed of electric rolling stock containing two groups of traction motors connected in series with the corresponding adjustable starting resistors, the main switching elements in the form of thyristors and a diode, designed to connect when starting the traction motors together with starting resistors, first in series and then into two parallel circuits, a power contactor through which the output of the first group of traction motors is connected inen with a contact network, characterized in that additional switching elements are connected to the output of the first group of traction motors connected through a power contactor to the contact network, each of which is connected to the first outputs of the corresponding capacitor energy storage devices and the corresponding cathodes of an additional group of diodes, anodes of additional diodes connected to the corresponding terminals of the charger, the input of which is connected through an additional contactor to the contact network, the second conclusions to ndensatornyh energy storage device connected to the ground bus.

На чертеже показана схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.

Тяговые электродвигатели 1-4 соединены с пусковыми резисторами 5 и 6, сопротивление которых ступенями выводятся переключающими устройствами 7 и 8. Тяговые электродвигатели 1 и 3 через линейный контактор 9 и токоприемник 10 подключаются к контактной сети 11 и через тиристор 12 - к пусковому резистору 6. Пусковой резистор 5 соединен через тиристор 13 с цепью двигателей 2, 4 и земляной шиной 14. Между пусковыми резисторами 5 и 6 включены тиристор 15 и диод 16. К выводам тяговых электродвигателей подключены дополнительные коммутирующие элементы 17.1-17.N, которые соединены с первыми выводами соответствующих конденсаторных накопителей 18.1-18.N энергии и катодами соответствующих дополнительных диодов 19.1-19.N. В качестве коммутирующих элементов могут использоваться контакторы, тиристоры или транзисторы. Количество N конденсаторных накопителей энергии и дополнительных коммутирующих элементов и диодов выбирается в зависимости от допустимой амплитуды бросков тока тяговых электродвигателей при подключении их к конденсаторным накопителям энергии. Аноды дополнительных диодов 19.1-19.N подключены к соответствующим выходным выводам 20.1-20.N зарядного устройства 20. Вход зарядного устройства 20 подключен через дополнительный контактор 21 к токоприемнику 10 и заземляющей шине 14 устройства. Вторые выводы конденсаторных накопителей 18.1-18.N энергии соединены с заземляющей шиной 14 устройства.Traction motors 1-4 are connected to starting resistors 5 and 6, the resistance of which is output in steps by switching devices 7 and 8. Traction motors 1 and 3 through a linear contactor 9 and current collector 10 are connected to the contact network 11 and through the thyristor 12 to the starting resistor 6. The starting resistor 5 is connected through a thyristor 13 to a circuit of motors 2, 4 and the ground bus 14. Between the starting resistors 5 and 6, a thyristor 15 and a diode 16 are connected. Additional switching elements 17.1-17.N are connected to the terminals of the traction motors. are connected to first terminals of the respective storage capacitor energy 18.1-18.N and 19.1-19.N cathodes of respective further diodes. As the switching elements can be used contactors, thyristors or transistors. The number N of capacitor energy storage devices and additional switching elements and diodes is selected depending on the permissible inrush current amplitude of traction motors when connecting them to capacitor energy storage devices. The anodes of the additional diodes 19.1-19.N are connected to the corresponding output terminals 20.1-20.N of the charger 20. The input of the charger 20 is connected through an additional contactor 21 to the current collector 10 and the grounding bus 14 of the device. The second terminals of the capacitor banks 18.1-18.N are connected to the grounding bus 14 of the device.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Перед выходом состава на линию заряжают от контактной сети конденсаторные накопители 18.1-18.N энергии. Для этого замыкают дополнительный контактор 21 и включают зарядное устройство 20. На выводах 20.1-20.N зарядного устройства 20 формируется возрастающая по амплитуде последовательность напряжений (например, 100, 200, 300 В...), от которых через дополнительные диоды 19.1-19.N заряжаются соответствующие конденсаторные накопители 18.1-18.N энергии. По окончании заряда конденсаторных накопителей 18.1-18.N энергии в систему управления тяговыми электродвигателями подается сигнал, разрешающий сбор силовой цепи вагона (на схеме устройство контроля заряда не показано).Before the composition leaves the line, capacitor storage devices 18.1-18.N are charged from the contact network. To do this, close the additional contactor 21 and turn on the charger 20. At the terminals 20.1-20.N of the charger 20, an amplitude-increasing sequence of voltages is formed (for example, 100, 200, 300 V ...), from which through additional diodes 19.1-19 .N the corresponding capacitor storage devices 18.1-18.N are charged. At the end of the charge of the capacitor banks 18.1-18.N, a signal is sent to the traction motor control system that allows the collection of the car’s power circuit (the charge control device is not shown in the diagram).

В нормальном режиме пуска в начальный момент сопротивление резисторов 5 и 6 полностью введено в цепь тяговых электродвигателей, сигналы управления на тиристоры 12, 13 и 15 не подаются. При замыкании линейного контактора 9 электродвигатели 1-4 через резисторы 5, 6 и диод 16 подключаются по схеме последовательного соединения к контактной сети 11. При дальнейшем пуске сопротивление резисторов 5 и 6 ступенями выводятся переключающими устройствами 7 и 8. После полного выведения сопротивления резисторов 5 и 6 включают тиристор 15, а переключающее устройства 7 и 8 устанавливаются в исходное состояние, при котором сопротивление резисторов 5 и 6 вновь вводится в цепь тяговых электродвигателей. Затем включают тиристоры 12 и 13, в результате чего электродвигатели 1, 3, и 2, 4 подключаются к контактной сети по схеме параллельного соединения. Параметры элементов силовой цепи рассчитываются таким образом, чтобы при переключении тяговых электродвигателей на параллельное соединение потенциалы точек подключения электродвигателей к пусковым резисторам в параллельных цепях были равны. В практике это условие может не соблюдаться из-за технологического разброса параметров тяговых электродвигателей и пусковых резисторов, и в начальный момент переключения двигателей на параллельное соединение по тиристору 15 может протекать уравнительный ток. Однако при выведении первых ступеней пусковых резисторов 5 и 6 потенциал катода тиристора 15 начинает повышаться, а анода понижаться, в результате чего уравнительный ток начинает уменьшаться, и при его значениях, близких к нулю, тиристор 15 закрывается. Дальнейший пуск тяговых электродвигателей выведением ступеней пусковых резисторов 5 и 6 происходит уже при отключенном тиристоре 15.In the normal start-up mode, at the initial moment, the resistance of resistors 5 and 6 is fully inserted into the traction motor circuit, control signals to thyristors 12, 13 and 15 are not supplied. When the linear contactor 9 is closed, the motors 1-4 through the resistors 5, 6 and the diode 16 are connected in series to the contact network 11. With further start-up, the resistance of the resistors 5 and 6 are outputted by switching devices 7 and 8. After the resistance of the resistors 5 and 5 are completely removed 6 turn on the thyristor 15, and the switching devices 7 and 8 are set to the initial state in which the resistance of the resistors 5 and 6 is reintroduced into the circuit of the traction motors. Then turn on the thyristors 12 and 13, as a result of which the electric motors 1, 3, and 2, 4 are connected to the contact network in a parallel connection diagram. The parameters of the power circuit elements are calculated so that when switching the traction motors to a parallel connection, the potentials of the connection points of the electric motors to the starting resistors in parallel circuits are equal. In practice, this condition may not be met due to the technological variation of the parameters of the traction motors and starting resistors, and at the initial moment of switching the motors to a parallel connection, a surge current can flow through the thyristor 15. However, when the first stages of the starting resistors 5 and 6 are withdrawn, the cathode potential of the thyristor 15 starts to increase, and the anode decreases, as a result of which the equalizing current starts to decrease, and at its values close to zero, the thyristor 15 closes. Further launch of traction motors by removing the stages of starting resistors 5 and 6 occurs even when the thyristor 15 is turned off.

В аварийном режиме, когда отключается напряжение в контактной сети или в результате какой-либо неисправности к контактной сети нельзя подключаться, для эвакуации подвижного состава с линии питание тяговых электродвигателей 1-4 осуществляется от конденсаторных накопителей 18.1-18.N энергии. Для этого силовой контактор 9 размыкают и включают тиристор 15, создавая цепь тяговых электродвигателей 1-4 без пусковых резисторов 5, 6. Затем поочередно через определенные интервалы времени включают дополнительные коммутирующие элементы 17.1-17.N, через которые тяговые электродвигатели 1-4 подключаются в определенной последовательности к конденсаторным накопителям 18.1-18.N энергии. Амплитуда напряжений на конденсаторных накопителях 18.1-18.N энергии имеет возрастающую последовательность, в результате чего реализуется безреостатный пуск тяговых электродвигателей 1-4.In emergency mode, when the voltage in the contact network is disconnected or as a result of any malfunction, it is impossible to connect to the contact network, for the evacuation of rolling stock from the line, the power of the traction motors 1-4 is supplied from capacitor banks 18.1-18.N of energy. For this, the power contactor 9 is opened and the thyristor 15 is turned on, creating a chain of traction motors 1-4 without starting resistors 5, 6. Then, alternately at certain intervals, additional switching elements 17.1-17.N are switched on, through which the traction motors 1-4 are connected to a certain sequence to capacitor drives 18.1-18.N energy. The amplitude of the voltages on the capacitor energy storage devices 18.1-18.N has an increasing sequence, as a result of which a non-reactive start of traction electric motors 1-4 is realized.

Таким образом, в предложенном устройстве осуществляется пуск тяговых электродвигателей от конденсаторных накопителей энергии, что обеспечивает возможность автономного движения электроподвижного состава при отключении напряжения контактной сети.Thus, in the proposed device, the traction motors are started from capacitor energy storage devices, which makes it possible to autonomously move the electric rolling stock when the voltage of the contact network is disconnected.

Claims

A device for controlling the speed of electric rolling stock, containing two groups of traction motors connected in series with the corresponding adjustable starting resistors, the main switching elements in the form of thyristors and a diode, designed to connect when starting the traction motors together with the starting resistors, first in series and then in two parallel circuit, power contactor through which the output of the first group of traction motors is connected to the contact network, and grounding a bus, characterized in that the device is equipped with capacitor energy storage devices, an additional group of diodes, a charger, additional switching elements and an additional contactor, while additional switching elements are connected to the output of the first group of traction electric motors, each of which is connected to the first terminals of the respective capacitor drives energy and the corresponding cathodes of an additional group of diodes, the anodes of additional diodes are connected to the corresponding and a pin charging device, the input of which is connected via an additional contactor to contact network, the second terminals of the capacitor energy storage device connected to the grounding bus.