RU2280567C2 - Automatic temperature control system of traction vehicle traction transformer - Google Patents

Automatic temperature control system of traction vehicle traction transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2280567C2
RU2280567C2 RU2004132750/11A RU2004132750A RU2280567C2 RU 2280567 C2 RU2280567 C2 RU 2280567C2 RU 2004132750/11 A RU2004132750/11 A RU 2004132750/11A RU 2004132750 A RU2004132750 A RU 2004132750A RU 2280567 C2 RU2280567 C2 RU 2280567C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axial fan
sensor
axial
traction
flow fan
Prior art date
Application number
RU2004132750/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004132750A (en
Inventor
Николай Михайлович Луков (RU)
Николай Михайлович Луков
Оксана Николаевна Ромашкова (RU)
Оксана Николаевна Ромашкова
Андрей Сергеевич Космодамианский (RU)
Андрей Сергеевич Космодамианский
Игорь Аркадьевич Алейников (RU)
Игорь Аркадьевич Алейников
Николай Николаевич Торукало (RU)
Николай Николаевич Торукало
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" (РГОТУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" (РГОТУПС) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" (РГОТУПС)
Priority to RU2004132750/11A priority Critical patent/RU2280567C2/en
Publication of RU2004132750A publication Critical patent/RU2004132750A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2280567C2 publication Critical patent/RU2280567C2/en

Links

Landscapes

  • Transformer Cooling (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: electric machine engineering.
SUBSTANCE: invention relates to automatic systems for checking and control of temperature of traction electric machines and transformers. Proposed system contains traction transformer, tank 4 and cooler 14 connected by pipelines, pump 24 with electric drive 25, axial-flow fan 19 with electric drive 22, cooling liquid temperature transmitter 13, load current sensor 12 of traction transformer, outside ambient cooling air temperature transmitter 15, axial-flow fan delivery sensor 16, axial-flow fan blade tilting angle sensor 17, axial-flow fan blade turning mechanism 18, axial- flow fan shaft rotation sensor 20, power sensor 23 detecting power consumed by axial-flow fan, microprocessor controller 21 with control system operation algorithms and program of minimization of energy consumption by axial-flow fan electric drive. Microprocessor controller is connected by inputs with all transmitters and sensors of system and is connected by outputs with axial-flow fan blade turning mechanism and electric drives of axial-flow fan and pump.
EFFECT: increased reliability of traction transformer and its cooling system, reduced power taken for cooling.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к автоматическим системам контроля и регулирования температуры тяговых электрических машин и трансформаторов, например, тягового электрического подвижного состава переменного тока электрических железных дорог. На электрических железных дорогах переменного тока напряжение питания в контактной сети равно 25 кВ и может изменяться в пределах 19÷29 кВ. Напряжение питания тяговых электродвигателей тягового электрического подвижного состава составляет 3 кВ, поэтому применение на нем тяговых трансформаторов необходимо [1]. Электрические железные дороги работают при температуре наружного воздуха, изменяющейся в пределах от -50 до +40°С [2]. Для охлаждения тяговых трансформаторов и другого тягового электрооборудования применяют воздушные и воздушно-жидкостные системы охлаждения.The present invention relates to the field of electrical engineering, in particular to automatic temperature control and regulation systems for traction electric machines and transformers, for example, traction electric rolling stock of alternating current of electric railways. On AC electric railways, the supply voltage in the contact network is 25 kV and can vary within 19 ÷ 29 kV. The supply voltage of traction electric motors of traction electric rolling stock is 3 kV, so the use of traction transformers on it is necessary [1]. Electric railways operate at an outdoor temperature that varies from -50 to + 40 ° C [2]. For cooling traction transformers and other traction electrical equipment, air and air-liquid cooling systems are used.

Известно устройство для управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением [3], которое с целью сокращения расхода электроэнергии снабжено термометрическими сигнализаторами и реле тока. Такие устройства работают в релейном режиме, что приводит к значительным колебаниям температуры трансформатора, к снижению его надежности и к увеличенным затратам энергии на охлаждение трансформатора [4, 5].A device for controlling blow fans of power transformers with oil cooling [3], which in order to reduce power consumption is equipped with thermometric signaling devices and current relays. Such devices operate in a relay mode, which leads to significant fluctuations in the temperature of the transformer, to a decrease in its reliability, and to increased energy costs for cooling the transformer [4, 5].

Известен способ управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с воздушно-масляным охлаждением, при котором измеряют температуру верхних слоев масла, ток нагрузки и температуру охлаждающего воздуха [6]. Затем по формулам, полученным из условий минимальных потерь электрической энергии, и в зависимости от тока нагрузки и температуры охлаждающего воздуха определяют оптимальную температуру верхних слоев масла, которую сравнивают с измеренным значением температуры верхних слоев масла. При достижении фактической температуры масла расчетного значения вентиляторы дутья включаются, а при снижении фактической температуры ниже расчетной - выключаются. При этом способе температура трансформатора также регулируется релейно, что снижает надежность трансформатора и увеличивает затраты энергии на его охлаждение.A known method of controlling the blower fans of power transformers with air-oil cooling, in which measure the temperature of the upper layers of oil, the load current and the temperature of the cooling air [6]. Then, according to the formulas obtained from the conditions of minimal loss of electric energy, and depending on the load current and the temperature of the cooling air, the optimum temperature of the upper layers of the oil is determined, which is compared with the measured temperature of the upper layers of the oil. When the actual oil temperature reaches the calculated value, the blower fans turn on, and when the actual temperature drops below the calculated temperature, they turn off. With this method, the temperature of the transformer is also regulated relay, which reduces the reliability of the transformer and increases the energy consumption for its cooling.

Известно устройство автоматического управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с воздушно-масляным охлаждением, в котором с целью повышения надежности устройства применены датчик температуры масла, датчик температуры охлаждающего воздуха, датчик тока нагрузки и сумматор этих сигналов [7]. Указано, что устройство обеспечивает повышение точности реализации требуемых характеристик путем включения и отключения вентиляторов. Таким образом, это устройство также работает в релейном режиме, что снижает надежность трансформатора и увеличивает затраты энергии на его охлаждение.A device is known for automatic control of blowing fans of power transformers with air-oil cooling, in which, in order to increase the reliability of the device, an oil temperature sensor, a cooling air temperature sensor, a load current sensor and an adder of these signals are used [7]. It is indicated that the device provides improved accuracy in the implementation of the required characteristics by turning fans on and off. Thus, this device also operates in a relay mode, which reduces the reliability of the transformer and increases the energy consumption for its cooling.

Известно устройство автоматического управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с воздушно-масляным охлаждением, в котором применены два термометрических сигнализатора и два реле тока, а также реле времени и магнитный пускатель [8]. С целью сокращения расхода электрической энергии на двигатели вентиляторов дутья, повышения надежности устройства оно снабжено двумя сигнальными реле, включенными в цепи термометрических сигнализаторов. Это устройство также работает в релейном режиме, что снижает надежность трансформатора и увеличивает затраты энергии на его охлаждение.A device is known for automatic control of blowing fans of power transformers with air-oil cooling, in which two thermometric signaling devices and two current relays are used, as well as a time relay and a magnetic starter [8]. In order to reduce the consumption of electric energy on the blower fan motors, to increase the reliability of the device, it is equipped with two signal relays included in the thermometric signaling circuit. This device also operates in relay mode, which reduces the reliability of the transformer and increases the energy cost of cooling it.

Известно устройство автоматического управления дутьевыми охладителями силовых трансформаторов с воздушно-масляным охлаждением, которое содержит датчик температуры масла, датчик тока нагрузки, модель теплового процесса обмотки трансформатора и сумматор сигналов [9]. Устройство также работает в релейном режиме и ему присущи все недостатки релейных устройств регулирования. Кроме того, модель теплового процесса обладает тем недостатком, что с течением времени, не достаточно точно отражает статические и динамические свойства обмотки.A device is known for automatic control of air-oil cooled power transformer cooler coolers, which contains an oil temperature sensor, a load current sensor, a model of the thermal process of the transformer winding and a signal adder [9]. The device also works in relay mode and it has all the disadvantages of relay control devices. In addition, the thermal process model has the disadvantage that, over time, it does not accurately reflect the static and dynamic properties of the winding.

На тяговом электрическом подвижном составе переменного тока не применяются индивидуальные системы охлаждения и регулирования температуры тяговых трансформаторов, которые имеют воздушно-масляное охлаждение [1, 2, 10, 11]. Регулирование температуры масла на выходе из бака трансформатора осуществляется при постоянном расходе охлаждающего воздуха через воздушно-масляные теплообменники путем включения и выключения электропривода масляного насоса (20÷45 включений в час), что приводит к колебаниям температуры масла в значительном (10÷20°С) диапазоне. Превышение температуры масла над температурой охлаждающего воздуха составляет 15÷37°С [11]. В [11] установлено, что наиболее вероятными причинами массового выхода из строя масляных насосов на электровозах ВЛ65 и попадания металла в трансформаторное масло являются:On traction electric rolling stock of alternating current, individual cooling and temperature control systems of traction transformers that have air-oil cooling are not used [1, 2, 10, 11]. The temperature control of the oil at the outlet of the transformer tank is carried out at a constant flow of cooling air through the air-oil heat exchangers by turning the electric drive of the oil pump on and off (20 ÷ 45 starts per hour), which leads to fluctuations in the oil temperature in significant (10 ÷ 20 ° C) range. The excess of the oil temperature over the temperature of the cooling air is 15 ÷ 37 ° C [11]. In [11] it was established that the most likely causes of mass failure of oil pumps on electric locomotives VL65 and metal ingress into transformer oil are:

1. Переохлаждение трансформаторного масла в зимний период эксплуатации и работа масляного насоса на масле с недопустимо высокой вязкостью (из-за очень низкой температуры масла).1. Subcooling of transformer oil during the winter period of operation and operation of the oil pump in oil with unacceptably high viscosity (due to the very low temperature of the oil).

2. Увеличенное (по сравнению с электровозом ВЛ85) в два раза количество включений масляного насоса, особенно в зимний период эксплуатации.2. The increase (compared with the VL85 electric locomotive) is twice the number of starts of the oil pump, especially during the winter period of operation.

Для исключения массового выхода из строя масляных насосов и попадания металла в трансформаторное масло в [11] предлагается поддерживать постоянную температуру трансформатора на уровне примерно 45÷50°С (что подтверждается и мировым опытом электровозостроения), тогда как в настоящее время поддерживается (!) постоянный перегрев (т.е. превышение температуры). При этом температура трансформатора изменяется в зависимости от температуры наружного охлаждающего воздуха в пределах примерно (-30÷+60°С), что негативно сказывается не только на работоспособности масляного насоса, но и трансформатора в целом. В [11] отмечается, что поддерживать постоянную температуру трансформатора можно при регулировании температуры путем изменения расхода охлаждающего воздуха через теплообменники. В [11] предлагается релейная система регулирования температуры масла трансформатора путем дросселирования воздуха, проходящего через теплообменники. Известно [4, 5], что релейное регулирование температуры снижает надежность трансформатора и его системы охлаждения и увеличивает затраты энергии на его охлаждение.In order to exclude the mass failure of oil pumps and metal getting into transformer oil, it is proposed in [11] to maintain a constant temperature of the transformer at a level of about 45 ÷ 50 ° С (which is also confirmed by world experience in electric locomotive construction), while at the present time (!) A constant overheating (i.e. temperature rise). The temperature of the transformer varies depending on the temperature of the external cooling air within approximately (-30 ÷ + 60 ° С), which negatively affects not only the performance of the oil pump, but also the transformer as a whole. In [11], it is noted that a constant temperature of the transformer can be maintained by controlling the temperature by changing the flow of cooling air through heat exchangers. In [11], a relay system for controlling the temperature of transformer oil by throttling air passing through heat exchangers is proposed. It is known [4, 5] that relay temperature control reduces the reliability of the transformer and its cooling system and increases the energy cost of cooling it.

Предлагаемая непрерывная автоматическая система регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства не имеет недостатков, присущих известным автоматическим устройствам и системам регулирования температуры тяговых трансформаторов.The proposed continuous automatic temperature control system of the traction transformer of the traction vehicle does not have the disadvantages inherent in the known automatic devices and temperature control systems of traction transformers.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности тягового трансформатора и его системы охлаждения и уменьшении затрат энергии на его охлаждение. Предлагаемое изобретение предназначено для использования в тяговом электрическом подвижном составе (электровозы, электропоезда и др.), питаемом высоким переменным напряжением.The technical result of the invention consists in increasing the reliability of the traction transformer and its cooling system and reducing energy costs for its cooling. The present invention is intended for use in traction electric rolling stock (electric locomotives, electric trains, etc.), powered by high alternating voltage.

Автоматическая система регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства содержит следующие основные элементы (чертеж. Принципиальная блок-схема автоматической системы регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства): провод 1 контактной сети; токоприемник 2; бак 4 с охлаждающей жидкостью; тяговый трансформатор, имеющий магнитопровод 3, сетевую обмотку 5, тяговую обмотку 6 для питания тяговых выпрямителей, обмотку собственных нужд (расщепители фаз, электроприводы насосов и вентиляторов, полупроводниковые преобразователи и др.) 7; трубопроводы охлаждающей жидкости (масла, смеси этиленгликоля с дистиллированной водой и др.) 8 и 9; индуктивное сопротивление тяговой нагрузки (реакторы, тяговые электродвигатели и др.) 10; активное сопротивление тяговой нагрузки 11; датчик 12 тока нагрузки тягового трансформатора, установленный на выходе трансформатора; датчик 13 температуры охлаждающей жидкости на выходе из бака 4 трансформатора, установленный в трубопровод на выходе охлаждающей жидкости из бака 4 трансформатора; охладитель (воздушные охладители охлаждающей жидкости - теплообменники) 14; датчик 15 температуры наружного охлаждающего воздуха и датчик 16 подачи осевого вентилятора, установленные в воздухопроводе за осевым вентилятором; датчик 17 угла наклона лопастей осевого вентилятора; механизм 18 поворота лопастей осевого вентилятора; осевой вентилятор 19; датчик 20 частоты вращения вала осевого вентилятора; микропроцессорный контроллер 21 с программой минимизации затрат энергии на электропривод осевого вентилятора; электропривод 22 осевого вентилятора; датчик 23 мощности, потребляемой электроприводом осевого вентилятора; насос охлаждающей жидкости 24 с его электроприводом 25.The automatic temperature control system of the traction vehicle traction transformer contains the following main elements (drawing. Schematic diagram of the automatic temperature control system of the traction vehicle traction transformer): wire 1 of the contact network; current collector 2; tank 4 with coolant; a traction transformer having a magnetic circuit 3, a network winding 5, a traction winding 6 for powering the traction rectifiers, auxiliary winding (phase splitters, electric pumps and fans, semiconductor converters, etc.) 7; coolant pipelines (oils, ethylene glycol mixtures with distilled water, etc.) 8 and 9; inductive resistance of traction load (reactors, traction motors, etc.) 10; active resistance of the traction load 11; a traction transformer load current sensor 12 installed at the transformer output; a sensor 13 of the coolant temperature at the outlet of the transformer tank 4, installed in the pipeline at the outlet of the coolant from the transformer tank 4; cooler (air coolant coolers - heat exchangers) 14; an external cooling air temperature sensor 15 and an axial fan supply sensor 16 installed in the air duct behind the axial fan; the sensor 17 of the angle of inclination of the axial fan blades; a mechanism 18 for rotating the axial fan blades; axial fan 19; an axial fan shaft speed sensor 20; microprocessor controller 21 with a program to minimize energy costs for the electric drive of an axial fan; electric drive 22 axial fan; a sensor 23 of the power consumed by the electric drive of the axial fan; coolant pump 24 with its electric drive 25.

К семи входам микропроцессорного контроллера 21 (см. чертеж) подключено семь датчиков: датчик 13 температуры охлаждающей жидкости подключен к первому входу, датчик 12 тока нагрузки тягового трансформатора подключен ко второму входу, датчик 15 температуры наружного охлаждающего воздуха подключен к третьему входу, датчик 16 подачи осевого вентилятора подключен к четвертому входу, датчик 17 угла наклона лопастей осевого вентилятора подключен к пятому входу, датчик 20 частоты вращения вала осевого вентилятора подключен к шестому входу, а датчик 23 мощности, потребляемой электроприводом осевого вентилятора, подключен к седьмому входу.Seven sensors are connected to the seven inputs of the microprocessor controller 21 (see the drawing): the coolant temperature sensor 13 is connected to the first input, the traction transformer load current sensor 12 is connected to the second input, the external cooling air temperature sensor 15 is connected to the third input, the supply sensor 16 the axial fan is connected to the fourth input, the inclined angle sensor 17 of the axial fan blades is connected to the fifth input, the axial fan shaft speed sensor 20 is connected to the sixth input, and the sensor 23 the power consumed by the axial fan electric drive is connected to the seventh input.

К трем выходам микропроцессорного контроллера 21 (см. чертеж) подключены следующие элементы системы: электропривод 22 осевого вентилятора 19 подключен к первому выходу, электропривод 25 насоса 24 подключен ко второму выходу, а механизм 18 поворота лопастей осевого вентилятора 19 подключен к третьему выходу.The following system elements are connected to the three outputs of the microprocessor controller 21 (see the drawing): the electric drive 22 of the axial fan 19 is connected to the first output, the electric drive 25 of the pump 24 is connected to the second output, and the mechanism of rotation of the blades of the axial fan 19 is connected to the third output.

Технический результат от применения предлагаемой автоматической системы регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства заключается в значительном повышении надежности тягового трансформатора и его системы охлаждения и в снижении затрат энергии на его охлаждение. Это достигается путем обеспечения непрерывного качественного регулирования температуры (без ее колебаний) и автоматического выбора таких значений частоты вращения и угла наклона лопастей осевого вентилятора, при которых достигаются наименьшие затраты энергии на его привод.The technical result from the use of the proposed automatic temperature control system of the traction transformer of the traction vehicle is to significantly increase the reliability of the traction transformer and its cooling system and to reduce the cost of energy for cooling it. This is achieved by providing continuous high-quality temperature control (without its fluctuations) and automatic selection of such values of the rotational speed and angle of inclination of the axial fan blades at which the lowest energy consumption for its drive is achieved.

Технический результат обеспечивается тем, что автоматическая система регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства дополнительно содержит следующие элементы: датчик 16 подачи осевого вентилятора; датчик 17 угла наклона лопастей осевого вентилятора; механизм 18 поворота лопастей осевого вентилятора; датчик 20 частоты вращения вала осевого вентилятора; микропроцессорный контроллер 21 с программой минимизации затрат энергии на электропривод осевого вентилятора; датчик 23 мощности, потребляемой электроприводом осевого вентилятора.The technical result is ensured by the fact that the automatic temperature control system of the traction transformer of the traction vehicle further comprises the following elements: an axial fan supply sensor 16; the sensor 17 of the angle of inclination of the axial fan blades; a mechanism 18 for rotating the axial fan blades; an axial fan shaft speed sensor 20; microprocessor controller 21 with a program to minimize energy costs for the electric drive of an axial fan; a sensor 23 of the power consumed by the electric drive of the axial fan.

Предлагаемая автоматическая система регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства работает следующим образом в соответствии с алгоритмами ее работы, заложенными в микропроцессорный контроллер 21. При температуре Т1 охлаждающей жидкости на выходе из бака 4 с охлаждающей жидкостью ниже заданного значения сигнал U1 на выходе датчика 13 температуры охлаждающей жидкости, а также сигналы U8 и U9 на выходе микропроцессорного контроллера 21 такие, что включен электропривод 25 насоса 24 и частота вращения nв и подача Q осевого вентилятора 19 равны нулю. При повышении температуры Т1 охлаждающей жидкости выше заданного значения выходные сигналы U1 датчика 13 температуры охлаждающей жидкости и U9 микропроцессорного контроллера 21 увеличиваются, что приводит к увеличению частоты вращения nв и подачи Q осевого вентилятора 19 и к увеличению теплоотвода в охладителе 14. Это увеличение подачи Q осевого вентилятора 19 происходит до тех пор пока температура Т1 не достигнет заданного значения.The proposed automatic temperature control system of the traction transformer of the traction vehicle operates as follows in accordance with the algorithms of its operation embedded in the microprocessor controller 21. At a temperature T 1 of the coolant at the outlet of the tank 4 with coolant below the set value, the signal U 1 at the output of the sensor 13 temperatures of the coolant, as well as signals U 8 and U 9 at the output of the microprocessor controller 21, such that the electric drive 25 of the pump 24 and the speed n in and giving Q of the axial fan 19 are equal to zero. When the temperature T 1 of the coolant rises above a predetermined value, the output signals U 1 of the coolant temperature sensor 13 and U 9 of the microprocessor controller 21 increase, which leads to an increase in the rotational speed n in and supply Q of the axial fan 19 and to an increase in the heat sink in the cooler 14. This an increase in the feed Q of the axial fan 19 occurs until the temperature T 1 reaches a predetermined value.

Если ток нагрузки Iн тягового трансформатора начнет увеличиваться, то это приводит к увеличению выходных сигналов U2 датчика 12 тока нагрузки и U9 микропроцессорного контроллера 21, что в свою очередь приводит к увеличению частоты вращения nв и подачи Q осевого вентилятора 19 и к увеличению теплоотвода в охладителе 14 без изменения температуры T1. Это изменение подачи Q осевого вентилятора 19 происходит каждый раз при изменении тока нагрузки Iн тягового трансформатора.If the load current I n of the traction transformer starts to increase, this leads to an increase in the output signals U 2 of the load current sensor 12 and U 9 of the microprocessor controller 21, which in turn leads to an increase in the rotational speed n in and supply Q of the axial fan 19 and to increase heat sink in the cooler 14 without changing the temperature T 1 . This change in the feed Q of the axial fan 19 occurs every time when the load current I n of the traction transformer changes.

Увеличение температуры Т3 наружного охлаждающего воздуха приводит к увеличению выходных сигналов U3 датчика 15 температуры наружного охлаждающего воздуха и U9 микропроцессорного контроллера 21. Это в свою очередь приводит к увеличению частоты вращения nв и подачи Q осевого вентилятора 19 и к увеличению теплоотвода в охладителе 14. Это изменение подачи Q осевого вентилятора 19 происходит каждый раз при изменении температуры Т3 наружного охлаждающего воздуха.An increase in the temperature T 3 of the external cooling air leads to an increase in the output signals U 3 of the sensor 15 for the temperature of the external cooling air and U 9 of the microprocessor controller 21. This in turn leads to an increase in the rotational speed n in and supply Q of the axial fan 19 and to an increase in the heat sink in the cooler 14. This change in the supply Q of the axial fan 19 occurs each time the temperature T 3 of the external cooling air changes.

Таким образом, изменения тока нагрузки Iн тягового трансформатора или температуры Т3 наружного охлаждающего воздуха приводят к соответствующим изменениям частоты вращения nв и подачи Q осевого вентилятора 19 при сохранении регулируемой температуры Т1 на заданном уровне. Такое комбинированное регулирование температуры Т1 с использованием дополнительных сигналов управления по току нагрузки тягового трансформатора и по температуре наружного охлаждающего воздуха, которые суммируются с сигналом по регулируемой температуре Т1, обеспечивает точное поддержание ее на заданном уровне без колебаний. Известно, что только комбинированные системы регулирования температуры имеют большие запасы устойчивости и высокие показатели качества работы [12]. Это значительно повышает надежность тягового трансформатора и его системы охлаждения.Thus, changes in the load current I n of the traction transformer or the temperature T 3 of the external cooling air lead to corresponding changes in the rotational speed n in and supply Q of the axial fan 19 while maintaining the adjustable temperature T 1 at a given level. Such a combined temperature control T 1 using additional control signals for the load current of the traction transformer and for the temperature of the external cooling air, which are added to the signal for the adjustable temperature T 1 , ensures that it is accurately maintained at a given level without hesitation. It is known that only combined temperature control systems have large stability margins and high performance indicators [12]. This greatly improves the reliability of the traction transformer and its cooling system.

Непрерывное регулирование регулируемой температуры Т1 снижает затраты энергии на охлаждение по сравнению с релейным регулированием в несколько (4-6) раз [4, 5]. КПД осевого вентилятора зависит от частоты вращения вала nв и от угла наклона лопастей α. Эти зависимости КПД имеют максимумы при определенных значениях частоты вращения вала nв и угла наклона лопастей α [13, стр.194, 195]. Поэтому в предлагаемой автоматической системе регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства применена программа минимизации затрат энергии на электропривод 22 осевого вентилятора 19. Автоматическая система регулирования температуры в соответствии с программой минимизации затрат энергии на электропривод выбирает такие значения частоты вращения nв и угла наклона лопастей α осевого вентилятора (при заданной подаче Q осевого вентилятора 19), при которых КПД осевого вентилятора и КПД электропривода осевого вентилятора принимают максимальные значения. Максимальные значения КПД определяются по минимуму мощности, потребляемой электроприводом вентилятора, при данном режиме работы автоматической системы регулирования температуры, для чего используется датчик 23 мощности, потребляемой электроприводом осевого вентилятора.Continuous regulation of the controlled temperature T 1 reduces the energy consumption for cooling in comparison with relay regulation by several (4-6) times [4, 5]. The efficiency of the axial fan depends on the shaft speed n in and on the angle of the blades α. These dependencies of efficiency have maximums at certain values of the shaft rotation frequency n in and the angle of inclination of the blades α [13, p. 194, 195]. Therefore, the proposed automatic regulation system program minimize energy costs tractive vehicle traction transformer temperature applied to the actuator 22 of the axial fan 19. Automatic temperature control system in accordance with the program to minimize energy consumption for electric chooses values n in the rotational speed and the angle α of inclination of the blades of the axial fan (for a given flow Q of the axial fan 19), in which the efficiency of the axial fan and the efficiency of the electric drive Vågå fan has a maximum value. The maximum values of efficiency are determined by the minimum power consumed by the electric fan drive, with this mode of operation of the automatic temperature control system, for which a sensor 23 of the power consumed by the electric axial fan is used.

Источники информацииInformation sources

1. Игонин А.И., Барановский Е.Ф., Куканов В.П. Трансформаторы и реактивное оборудование электроподвижного состава. - М.: Транспорт, 1981. - 142 с.1. Igonin A.I., Baranovsky E.F., Kukanov V.P. Transformers and reactive equipment of electric rolling stock. - M.: Transport, 1981. - 142 p.

2. Дубровский З.М., Попов В.И., Тушканов Б.А. Грузовые электровозы переменного тока: Справочник. - М.: Транспорт, 1998. - 503 с.2. Dubrovsky Z.M., Popov V.I., Tushkanov B.A. AC Electric Freight Locomotives: A Guide. - M.: Transport, 1998 .-- 503 p.

3. A.c. SU 1089636 (СССР). Устройство для управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением / М.Л.Ланда, Ю.Б.Шур, БИ №16. 1984.3. A.c. SU 1089636 (USSR). A device for controlling blow fans of power transformers with oil cooling / M.L. Landa, Yu.B. Shur, BI No. 16. 1984.

4. Луков Н.М. Автоматическое регулирование температуры двигателей. - М.: Машиностроение, 1977. - 224 с.4. Lukov N.M. Automatic temperature control of engines. - M .: Mechanical Engineering, 1977 .-- 224 p.

5. Луков Н.М. Автоматическое регулирование температуры двигателей. - М.: Машиностроение, 1995. - 271 с.5. Lukov N.M. Automatic temperature control of engines. - M.: Mechanical Engineering, 1995 .-- 271 p.

6. A.c. SU 1341686 (СССР). Способ управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением / М.Л.Ланда, Ю.Б.Шур, М.М.Михайлова и В.В.Зорин, БИ №36, 1987.6. A.c. SU 1341686 (USSR). A method of controlling fans of blasting power transformers with oil cooling / M.L. Landa, Yu.B. Shur, M.M. Mikhailova and V.V. Zorin, BI No. 36, 1987.

7. A.c. SU 1394246 (СССР). Устройство автоматического управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов /Я.К.Розенкорн, М.А.Бики, В.В.Биманис и Я.К.Чукурс, БИ №17, 1988.7. A.c. SU 1394246 (USSR). Automatic control device for blowing fans of power transformers / Ya.K. Rosenkorn, M.A. Biki, V.V. Bimanis and Ya.K. Chukurs, BI No. 17, 1988.

8. A.c. SU 1464221 (СССР). Устройство управления вентиляторами дутья силовых трансформаторов с масляным охлаждением /М.А.Бики, А.И.Назаров, В.С.Сероштанов, В.В.Соколов и В.Я.Филиппшин, БИ №9, 1989.8. A.c. SU 1464221 (USSR). Control device for blowing fans of oil-cooled power transformers / M.A. Biki, A. I. Nazarov, V. S. Seroshtanov, V. V. Sokolov and V. Ya. Filippshin, BI No. 9, 1989.

9. A.c. SU 1621088 (СССР). Устройство автоматического управления дутьевыми охладителями силовых трансформаторов /Я.К.Розенкорн, Л.В.Васильев, В.Н.Аринсон, Я.К.Чукрус и А.В.Путниньш, БИ №2, 1991.9. A.c. SU 1621088 (USSR). Automatic control device for blowing coolers of power transformers / Ya.K. Rosenkorn, L.V. Vasiliev, V.N. Arinson, Ya.K. Chukrus and A.V. Putninsh, BI No. 2, 1991.

10. Ротанов Н.А., Захарченко Д.Д. Тяговые электрические машины и трансформаторы. - М.: Транспорт, 1995.10. Rotanov N.A., Zakharchenko D.D. Electric traction machines and transformers. - M .: Transport, 1995.

11. Исследование тепловых режимов тяговых трансформаторов электровозов ВЛ85 и разработка мероприятий по повышению их надежности //О.И.Скогорев, Л.И.Матвеев, В.В.Злобин и др. Сб. науч. тр. Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения (ВЭлНИИ). Электровозостроение, Новочеркасск, 1999, вып.41, с.310-318.11. The study of thermal conditions of traction transformers of electric locomotives VL85 and the development of measures to increase their reliability // O.I. Skogarev, L.I. Matveev, V.V. Zlobin and others. Sat. scientific tr All-Russian Research and Design Institute of Electric Locomotive Engineering (VELNII). Electric locomotive construction, Novocherkassk, 1999, issue 41, p. 310-318.

12. Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов. - М.: Транспорт, 1989. - 296 с.12. Lukov N.M. Fundamentals of automation and automation of diesel locomotives. - M.: Transport, 1989 .-- 296 p.

13. Куликов Ю.А. Системы охлаждения силовых установок тепловозов. - М.: Машиностроение, 1988. - 280 с. (с.195).13. Kulikov Yu.A. Cooling systems of power plants of diesel locomotives. - M.: Mechanical Engineering, 1988 .-- 280 p. (p. 195).

Claims (1)

Автоматическая система регулирования температуры тягового трансформатора тягового транспортного средства, содержащая тяговый трансформатор, сетевая обмотка которого подключена к токоприемнику, тяговая - к тяговой нагрузке, а обмотка собственных нужд - к вспомогательным потребителям, обмотки и магнитопровод тягового трансформатора размещены в баке с охлаждающей жидкостью, соединенном трубопроводами с охладителем; насос с электроприводом, предназначенный для прокачки охлаждающей жидкости через бак и охладитель; осевой вентилятор с электроприводом, предназначенный для подачи наружного охлаждающего воздуха к охладителю; датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик тока нагрузки тягового трансформатора; датчик температуры наружного охлаждающего воздуха, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик подачи осевого вентилятора, механизм поворота лопастей осевого вентилятора, датчик угла наклона лопастей осевого вентилятора, датчик частоты вращения вала осевого вентилятора, датчик мощности, потребляемой электроприводом осевого вентилятора, микропроцессорный контроллер с алгоритмами работы системы регулирования и с программой минимизации затрат энергии на электропривод осевого вентилятора; в которой предусмотрен выбор таких значений угла наклона лопастей и скорости вращения вала осевого вентилятора, которые при данной необходимой подаче наружного охлаждающего воздуха к охладителю при данных значениях температуры охлаждающей жидкости, тока нагрузки тягового трансформатора и температуры наружного охлаждающего воздуха, соответствуют наибольшим значениям КПД осевого вентилятора и КПД электропривода осевого вентилятора и наименьшим затратам энергии на электропривод осевого вентилятора, что определяется по датчику мощности, потребляемой электроприводом осевого вентилятора; к семи входам микропроцессорного контроллера подключены датчик температуры охлаждающей жидкости - к первому входу, датчик тока нагрузки тягового трансформатора - ко второму входу, датчик температуры наружного охлаждающего воздуха - к третьему его входу, датчик подачи осевого вентилятора - к четвертому входу, датчик угла наклона лопастей осевого вентилятора - к пятому входу, датчик частоты вращения вала осевого вентилятора - к шестому входу, а датчик мощности, потребляемой электроприводом осевого вентилятора - к седьмому входу; первый выход микропроцессорного контроллера соединен с электроприводом осевого вентилятора, второй его выход - с электроприводом насоса, а третий выход - с механизмом поворота лопастей осевого вентилятора.An automatic temperature control system for the traction transformer of a traction vehicle, containing a traction transformer, the network winding of which is connected to the current collector, the traction to the traction load, and the auxiliary winding to auxiliary consumers, the windings and the magnetic circuit of the traction transformer are placed in a tank with coolant connected by pipelines with cooler; an electric pump designed to pump coolant through the tank and cooler; electric axial fan, designed to supply external cooling air to the cooler; coolant temperature sensor; traction transformer load current sensor; an external cooling air temperature sensor, characterized in that it further comprises an axial fan feed sensor, an axial fan blade rotation mechanism, an axial fan blade angle sensor, an axial fan shaft speed sensor, a power sensor consumed by an axial fan electric drive, a microprocessor controller with algorithms the operation of the regulation system and with the program for minimizing energy costs for the electric drive of an axial fan; which provides for the selection of such values of the angle of inclination of the blades and the rotational speed of the axial fan shaft, which for a given supply of external cooling air to the cooler for given values of the temperature of the cooling liquid, the load current of the traction transformer and the temperature of the external cooling air, correspond to the highest values of the efficiency of the axial fan and The efficiency of the axial fan electric drive and the lowest energy consumption for the axial fan electric drive, which is determined by the power sensor STI consumed electric axial fan; to seven inputs of the microprocessor controller a coolant temperature sensor is connected to the first input, a traction transformer load current sensor to the second input, an external cooling air temperature sensor to its third input, an axial fan supply sensor to the fourth input, an axial blade angle sensor a fan to the fifth input, an axial fan shaft speed sensor to the sixth input, and a power sensor consumed by the axial fan electric drive to the seventh input; the first output of the microprocessor controller is connected to the electric drive of the axial fan, its second output is connected to the electric drive of the pump, and the third output is connected to the rotation mechanism of the axial fan blades.
RU2004132750/11A 2004-11-11 2004-11-11 Automatic temperature control system of traction vehicle traction transformer RU2280567C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132750/11A RU2280567C2 (en) 2004-11-11 2004-11-11 Automatic temperature control system of traction vehicle traction transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132750/11A RU2280567C2 (en) 2004-11-11 2004-11-11 Automatic temperature control system of traction vehicle traction transformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004132750A RU2004132750A (en) 2006-04-20
RU2280567C2 true RU2280567C2 (en) 2006-07-27

Family

ID=36607762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004132750/11A RU2280567C2 (en) 2004-11-11 2004-11-11 Automatic temperature control system of traction vehicle traction transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2280567C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478046C1 (en) * 2011-08-01 2013-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) Device for electric locomotive continuous temperature control and automatic adjustment of electric power equipment load
RU2489763C2 (en) * 2008-03-12 2013-08-10 Альстом Транспорт Са Oil cooling system, particularly for transformers powering traction electric motors, transformer equipped with said system, and method of determining flow parameters of coolant liquid in cooling system
RU2661279C2 (en) * 2013-12-03 2018-07-13 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Methods and system of diagnostics for multi-speed electric fan with relay control
RU2758020C1 (en) * 2021-01-11 2021-10-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Cogeneration plant
RU2819035C1 (en) * 2023-10-25 2024-05-13 Александр Александрович Зарифьян Alternating current electric locomotive fan rpm automated control system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112098745B (en) * 2020-08-19 2022-11-29 中车长春轨道客车股份有限公司 Paperless debugging method for traction transformer of compound-number motor train unit

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489763C2 (en) * 2008-03-12 2013-08-10 Альстом Транспорт Са Oil cooling system, particularly for transformers powering traction electric motors, transformer equipped with said system, and method of determining flow parameters of coolant liquid in cooling system
RU2478046C1 (en) * 2011-08-01 2013-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) Device for electric locomotive continuous temperature control and automatic adjustment of electric power equipment load
RU2661279C2 (en) * 2013-12-03 2018-07-13 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Methods and system of diagnostics for multi-speed electric fan with relay control
RU2758020C1 (en) * 2021-01-11 2021-10-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Cogeneration plant
RU2819035C1 (en) * 2023-10-25 2024-05-13 Александр Александрович Зарифьян Alternating current electric locomotive fan rpm automated control system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004132750A (en) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5643492B2 (en) Method and apparatus for power bus stabilization device
US7876061B2 (en) Power system with multiple generator units
US5446362A (en) Thermal protection for AC traction motors using temperature estimations to calculate torque limits and blower speed requirements
US7141953B2 (en) Methods and apparatus for optimal voltage and frequency control of thermally limited systems
CN109435680A (en) Automotive power temperature control equipment and its control method
GB2281985A (en) An electrical power generating arrangement
US20080297075A1 (en) Power system with multiple generator units
JP4607053B2 (en) Engine-driven generator
RU2280567C2 (en) Automatic temperature control system of traction vehicle traction transformer
US11440673B2 (en) Aircraft propulsion system with voltage regulator
RU2009132423A (en) FUEL ENGINE LOAD SERVER AND METHOD FOR SEARCHING ITS DYNAMIC OPTIMIZATION
RU2330993C2 (en) System to control air cooling devices
RU2426895C1 (en) Automatic combined micro-processor temperature regulator of power unit of vehicle
CN103031796A (en) Construction machine with automatic fan rotational speed regulation
KR102411481B1 (en) Cooling system for a ship using flow control
US20060288714A1 (en) Refrigeration fan motor controller for ECM
Rishel Control of variable speed pumps for HVAC water systems/Discussion
RU106310U1 (en) AIR COOLING CONTROL SYSTEM
KR20130109797A (en) Cooling sea water control system for ships
RU2256996C1 (en) Computer-aided winding temperature control system for traction electrical machines with ac motor driven fan
US20190249650A1 (en) Motor drive system and method
CN104421215A (en) Variable speed fluid coolant filter assembly
AU2015238862B2 (en) Blower system and method
CN107605867A (en) The intelligent temperature control system of rig
NL2021031B1 (en) Operating a fan of an engine-generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061112