RU2471651C2 - Электрическое устройство аварийного торможения с приводом с постоянными магнитами и с регулированием тормозного момента - Google Patents
Электрическое устройство аварийного торможения с приводом с постоянными магнитами и с регулированием тормозного момента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471651C2 RU2471651C2 RU2008135805/11A RU2008135805A RU2471651C2 RU 2471651 C2 RU2471651 C2 RU 2471651C2 RU 2008135805/11 A RU2008135805/11 A RU 2008135805/11A RU 2008135805 A RU2008135805 A RU 2008135805A RU 2471651 C2 RU2471651 C2 RU 2471651C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- braking
- brake
- braking torque
- torque
- switching means
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
- B61H1/00—Applications or arrangements of brakes with a braking member or members co-operating with the periphery of the wheel rim, a drum, or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
- H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/003—Dynamic electric braking by short circuiting the motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/24—Arrangements for stopping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрическому устройству аварийного торможения для транспортного средства на электрической тяге. Устройство содержит вращающуюся электромеханическую машину с постоянными магнитами, устройство создания тормозного момента, средства коммутации. Между устройством создания тормозного момента и электромеханической машиной последовательно подключена катушка индуктивности для регулирования тормозного момента. Технический результат заключается в повышении эффективности электрического тормоза. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к электрическому устройству аварийного торможения с регулированием тормозного момента, предназначенному для транспортного средства на электрической тяге, например для железнодорожного транспортного средства.
Аварийное торможение обеспечивает надежное создание необходимого тормозного усилия.
В области железнодорожных транспортных средств в основном различают два типа торможения: рабочее торможение и аварийное торможение.
- Рабочее торможение является торможением, наиболее часто применяемым во время эксплуатации железнодорожных транспортных средств. Оно может быть изменяемым между минимальным значением усилия, близким к 0, и максимальным значением усилия. Сама система рабочего торможения может иметь несколько вариантов в зависимости от поездов: только электрический тормоз, только механический тормоз или комбинированный электрический и механический тормоз. Она предназначена для осуществления всех «нормальных» остановок и замедлений поезда, а также для сдерживающего торможения на уклонах. Однако оно не является аварийным в том смысле, что использует много электрических, электронных, механических, пневматических или гидравлических компонентов, в которых может возникнуть неисправность и, следовательно, которые могут привести к усилию торможения, отличному от желаемого, и даже, учитывая новые цепи тяги со статическим переключением тяга/торможение, к тяговому усилию.
- Аварийное торможение, как показывает его название, используют только в экстренных случаях. Этот экстренный случай может быть вызван либо внешними экстренными условиями, либо неисправностью рабочего тормоза. Задачей этого тормоза является максимально быстрая и максимально надежная остановка поезда. Этот тормоз не является изменяемым, а является аварийным, то есть возможность его выхода из строя является чрезвычайно низкой. Следовательно, этот тормоз должен использовать как можно меньше компонентов. Как правило, он является чисто механическим, но это требует его соответствующих размеров, что может отрицательно сказаться на его стоимости и массе, в частности, для высокоскоростного поезда, в котором рассеиваемая энергия торможения является достаточно большой. Поэтому представляет интерес реализация электрического аварийного торможения.
Электрическое устройство аварийного торможения описано в патенте DE 10160612А1. Недостатком этого устройства является то, что получаемая характеристика усилие/скорость электрического аварийного торможения зависит только от характеристик привода и от выбранного значения сопротивления тормозных резисторов, поэтому ее нельзя регулировать, то есть она не позволяет приближаться к требуемой кривой усилие/скорость. Например, она может привести к чрезмерным усилиям на высокой скорости, которые могут приводить к чрезмерному сцеплению или, наоборот, к слишком незначительным усилиям на низкой скорости.
Предлагаемое этим изобретением устройство должно позволять регулировать характеристику усилие/скорость этого аварийного электрического тормоза, чтобы она более соответствовала получаемому сцеплению, в зависимости от скорости, и, следовательно, получить более эффективный аварийный электрический тормоз.
Первое устройство этого типа описано в немецкой патентной заявке, опубликованной под номером DE 102004032680А1. Оно относится к системе торможения, содержащей цепь тормозных резисторов, соединенных звездой или треугольником, которую можно соединить с приводом с постоянными магнитами при помощи коммутатора электромеханического типа, содержащего набор реле. Оно выполнено с добавлением емкостной цепи, содержащей три конденсатора, соединенных параллельно с цепью тормозных резисторов. В отсутствие контроля путем активного регулирования эта емкостная цепь позволяет увеличить тормозное усилие, производимое аварийным электрическим тормозом на высокой скорости, компенсируя реактивную энергию, создаваемую внутренними обмотками статора привода.
Предложенное изобретение относится к другому устройству, позволяющему, наоборот, ограничивать тормозное усилие на повышенных скоростях, когда сцепление является относительно слабым, позволяя при этом получать существенное усилие электрического торможения на низких скоростях. Оно состоит в добавлении цепи трехфазных катушек индуктивности между резистивным устройством создания тормозного момента и приводом с постоянными магнитами.
Объектом изобретения является электрическое тормозное устройство с регулированием тормозного момента, предназначенное для транспортного средства на электрической тяге, в частности железнодорожного транспортного средства, содержащее вращающуюся электромеханическую машину, содержащую, по меньшей мере, одну обмотку с электрическими контактами, электрическое устройство создания тормозного момента, не содержащее активных силовых выключателей, средства коммутации, выполненные с возможностью селективного соединения электрических контактов электромеханической машины с устройством создания тормозного момента, характеризующееся тем, что между средствами коммутации и устройством создания тормозного момента последовательно электрически соединяют, по меньшей мере, одну катушку индуктивности регулирования тормозного момента.
Согласно частным вариантам выполнения тормозное устройство содержит один или несколько следующих признаков:
- электромеханическая машина является машиной с постоянными магнитами,
- с контактами каждой индукционной катушки соединяют вспомогательный выключатель тока для обеспечения переключения средств коммутации,
- средства коммутации являются средствами электромеханического типа,
- устройство создания тормозного момента содержит, по меньшей мере, один тормозной резистор, соединенный со средствами коммутации через, по меньшей мере, одну индукционную катушку регулирования тормозного момента,
- устройство создания тормозного момента содержит, по меньшей мере, три тормозных резистора, электрически установленных звездой,
- устройство создания тормозного момента содержит три тормозных резистора, электрически установленных треугольником,
- устройство создания тормозного момента содержит диодный выпрямительный мост и резистор, соединенный с выходными контактами диодного выпрямительного моста,
- индукционные катушки регулирования тормозного момента подключены между средствами коммутации и диодным выпрямительным мостом,
- устройство создания тормозного момента содержит выпрямительный мост, образованный обратными диодами тягового инвертора, соединенного со средствами коммутации, тормозной резистор, соединенный с контактами тягового инвертора, контактор, последовательно соединенный с тормозным резистором, и цепь блокировки, позволяющую производить аварийную блокировку электронных силовых выключателей тягового инвертора, и
- индукционные катушки регулирования тормозного момента подключены между средствами коммутации и тяговым инвертором.
Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания варианта выполнения, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - электрическая схема первого варианта выполнения аварийного электрического тормоза, интегрированного в тяговую цепь;
фиг.2 - электрическая схема версии варианта выполнения аварийного электрического тормоза, показанного на фиг.1, в которой устройство создания тормозного момента является цепью резисторов, установленных треугольником;
фиг.3 - электрическая схема версии вариантов, показанных на фиг.1 и 2, аварийного электрического тормоза, в которой устройство создания тормозного момента содержит только один резистор;
фиг.4 - электрическая схема версии выполнения аварийного электрического тормоза, показывающая уровень интегрирования в тяговую цепь, более высокий, чем уровень на фиг.1-3.
На фиг.1 показан аварийный электрический тормоз, интегрированный в электрическую тяговую цепь 1 железнодорожного транспортного средства.
Электрическая тяговая цепь 1 питается от контактной линии (или от третьего рельса) 2 высокого напряжения, относительно массы 4, соединенной с землей.
Электрическая тяговая цепь 1 содержит, в виде каскада, пантограф (или скользящий контакт) 6 для отбора электрической энергии от контактной линии 2, за которым следует линейный прерыватель 8, выполняющий функцию главного выключателя/контактора между тяговой цепью 1 и контактной линией 2.
Тяговая цепь 1 содержит также вращающуюся электромеханическую машину 10 постоянного возбуждения, выполненную с возможностью получения питания от силового электронного преобразователя 12.
Вращающаяся электромеханическая машина 10 содержит в данном случае статор с трехфазными обмотками питания, снабженными входными электрическими контактами 13, 14, 15 для каждой фазы, и ротор, возбуждение которого обеспечивается постоянным магнитом.
В режиме электрической тяги электромеханическая машина 10 работает в качестве привода, тогда как в режиме электрического торможения она работает в качестве генератора напряжения.
Силовой электронный преобразователь 12 содержит, в виде каскада от прерывателя 8 к приводу 10, линейный фильтр 16 классической конструкции LC с последовательно подключенной катушкой индуктивности и параллельно установленным конденсатором, классический реостатный тормозной преобразователь 17 и инвертор 18 в данном случае с трехфазным переменным выходом, выполненный с возможностью подачи питания на вращающуюся машину 10 через электромеханический соединительный коммутатор 20.
Все элементы тяговой цепи соединены с общей массой 4 через обратную линию 22.
Кроме способности работать в качестве тяговой цепи, электрическая тяговая цепь 1 выполнена с возможностью работать также в качестве первого неаварийного электрического тормоза, называемого рабочим тормозом.
Первый так называемый рабочий электрический тормоз содержит компоненты тяговой цепи 1, а именно генератор 10, инвертор 18, конфигурированный в режиме выпрямителя, реостатный тормозной преобразователь 17, линейный фильтр 16 и электромеханический коммутатор 20.
Второй так называемый аварийный электрический тормоз, кроме электромеханической машины 10, содержит электромеханический соединительный коммутатор 20 и регулируемый блок 24 создания тормозного момента, содержащий устройство 26 создания тормозного момента в виде резистивной цепи диссипативных резисторов нагрузки и устройство 28 пассивного регулирования тормозного момента в виде цепи катушек индуктивности, выполненное с возможностью регулирования момента аварийного электрического торможения по максимальной мощности электромеханической машины и по изначально присутствующему сцеплению колесо/рельс в зависимости от скорости.
Реостатный тормозной преобразователь 17 содержит силовой электронный выключатель 32 типа IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor или биполярный транзистор с изолированным затвором), например, последовательно соединенный с реостатным тормозным резистором 34, с которым параллельно соединен обратный диод.
Инвертор 18 содержит три трехфазные переменные выходные линии 37, 38, 39, каждая из которых выполнена с возможностью соединения соответственно с входным электрическим контактом 13, 14, 15 фазы статора привода 10 при помощи соединения, реализуемого при помощи электромеханического коммутатора 20.
Инвертор 18 выполнен в виде классической конструкции с 6 электронными силовыми выключателями 42, 44, 46, 48, 50, 52, соединенными по трем фазам, подключенным между выходом входного фильтра 16 и обратной линией 22.
Каждый электронный силовой выключатель 42, 44, 46, 48, 50, 52 содержит соответственно силовой транзистор типа IGBT, например, 54, 56, 58, 60, 62, 64, управляемый по состоянию пропускания/запирания для силового тока, при этом каждый силовой транзистор связан с обратным диодом 66, 68, 70, 72, 74 и 76, установленным путем антипараллельного подключения.
На фиг.1 стрелка каждого силового транзистора показывает направление прохождения тока, когда этот транзистор является пропускающим.
Каждый силовой выключатель 42, 44, 46 соответственно связан с силовым выключателем 48, 50, 52, при этом выход одного из первых соединен с входом одного из вторых и образует выход инвертора, при этом каждый выход соединен соответственно с выходной линией 37, 38, 39 инвертора.
Цепи управления электронными силовыми выключателями на фиг.1 не показаны, и предполагается, что они выполнены с возможностью обеспечения синхронной тяговой работы электромеханической машины 10 в режиме привода.
Электромеханический коммутатор 20 содержит набор из трех входных контактных площадок 80, 82, 84, соединенных соответственно с тремя входными контактами 13, 14, 15 привода 10.
Электромеханический коммутатор 20 содержит также первую группу выходных контактных площадок 86, 88, 90, соединенных соответственно с выходными линиями 37, 38, 39 инвертора 18.
Электромеханический коммутатор 20 содержит также вторую группу электрически изолированных выходных контактных площадок 92, 94, 96, выполненных с возможностью соединения соответственно с входными контактными площадками 80, 82, 84 для изолирования привода 10 от инвертора 18.
Электромеханический коммутатор 20 содержит также третью группу выходных контактных площадок 98, 100, 102, соединенных с устройством 24 создания тормозного момента соответственно на входах 104, 106, 108.
Электромеханический коммутатор 20 содержит командный вход 109, выполненный с возможностью приема команды коммутации, позволяющий переключать по выбору совокупность электрических соединений, выполненных в виде механических контактных элементов, от входных контактных площадок 80, 82 и 84 на выходные контактные площадки, выбирая между первой группой выходных контактных площадок, второй группой выходных контактных площадок и третьей группой выходных контактных площадок. Поскольку электромеханический коммутатор 20 содержит ограниченное число пассивных элементов, он является безопасным и надежным.
Регулируемый блок 24 создания тормозного момента содержит входные контакты 104, 106, 108, соединенные соответственно с выходными контактными площадками 98, 100, 102 третьей группы электромеханического коммутатора 20.
В данном случае резистивная цепь 26, образующая устройство создания тормозного момента, состоит из трех резисторов 110, 112, 114, соединенных по схеме звезды с общим узлом 78. Каждый резистор 100, 112, 114 цепи соединен соответственно с катушкой 116, 118, 120 индуктивности индуктивной цепи 28, образующей устройство пассивного регулирования, которая, в свою очередь, соединена с соответствующим входным контактом 104, 106, 108 третьей группы выходных контактных площадок электромеханического коммутатора 20.
Во время работы в тяговом режиме электромеханическая машина 10 работает как привод, и в этом случае электромеханический коммутатор 20 конфигурирован таким образом, чтобы выходные контактные площадки 86, 88, 90 первой группы были соединены с входными контактными площадками 80, 82, 84. Таким образом, инвертор 18 питает привод 10 синусоидальным током, синхронизированным со скоростью привода.
Во время рабочего торможения электромеханический коммутатор 20 сохраняет то же состояние, что и в режиме тяги.
Инвертор 18 конфигурирован для работы в режиме выпрямителя, и преобразователь 17 служит для ограничения мощности торможения, направляемой в линию 6, до максимальной мощности, которую может принять эта линия, при этом возможный избыток мощности торможения рассеивается в резисторе 34.
Во время аварийного электрического торможения электромеханический коммутатор 20 последовательно переключается на вторую группу 92, 94, 96, затем на третью группу выходных площадок 98, 100, 102 таким образом, чтобы изолировать привод 10 от силового преобразователя 12, а затем соединить каждый контакт 13, 14, 15 вращающейся машины 10, работающей в режиме генератора, с устройством 24 создания тормозного момента через соответствующие входы 104, 106 и 108.
При этом генератор 10 выдает ток через каждый электрический контакт 13, 14,15 в резистивную цепь 26 нагрузки, образованную тремя резисторами 110, 112 и 114.
Таким образом, механическая энергия транспортного средства преобразуется в электрическую энергию в генераторе 10, затем в тепло за счет эффекта Джоуля в резистивной цепи 26, что и приводит к торможению транспортного средства.
В отсутствие индуктивной цепи 28, поскольку электродвижущая сила вращающейся машины 10 пропорциональна скорости ее вращения, собственная индуктивность статора вызывает потерю напряжения, тоже пропорциональную скорости, в результате чего в зависимости от скорости слегка уменьшается создаваемый тормозной момент.
Однако этого недостаточно на высоких скоростях по причине слишком слабого значения собственной индуктивности статора.
Добавление катушки 116, 118, 120 индуктивности, последовательно соединенной с каждой фазовой катушкой индуктивности статора, доступной на контактах 13, 14, 15, позволяет увеличить падение напряжения, пропорциональное скорости вращения ротора электромеханической машины 10, и привести, таким образом, создаваемый тормозной момент в интервал значений, совместимых с максимальной мощностью привода, избегая при этом заклинивания колес и максимально обеспечивая сцепление.
Вышеуказанное добавление катушек индуктивности позволяет, таким образом, выбрать устройство 26 создания тормозного момента с низкими значениями сопротивления резисторов 110, 112, 114 для получения еще большего момента на низких скоростях, снижая при этом слишком высокий момент, который мог бы быть произведен на высоких скоростях и который привел бы к превышению максимальной электрической мощности привода и к чрезмерному скольжению колес.
В отличие от устройства, описанного в патентной заявке DE 102004032680A1, которое при данном значении сопротивления резисторов 110, 112, 114 позволяет увеличить усилие торможения на высокой скорости, компенсируя падение напряжения, индуцированного в обмотках статора привода, показанное на фиг.1 устройство позволяет, наоборот, ограничить это усилие на высокой скорости в зависимости от мощности привода и от сцепления, изначально получаемого на высоких скоростях. Описанное в данном случае устройство позволяет, таким образом, выбрать резисторы с низкими значениями сопротивления для получения большого тормозного усилия на низкой скорости, не опасаясь при этом чрезмерного увеличения тормозных усилий на высоких скоростях.
На фиг.2 показана версия аварийного электрического тормоза, показанного на фиг.1, в которой резисторы 104, 106, 108 резистивной цепи 26 установлены треугольником, а не звездой, как на фиг.1.
В этой версии, показанной на фиг.2, аварийный электрический тормоз аналогичен показанному на фиг.1, при этом резистивная нагрузка 26, установленная треугольником, эквивалента резистивной нагрузке, установленной звездой.
Преимуществом монтажа треугольником является то, что он позволяет сохранить две трети мощности торможения при простой неисправности по сравнению с половиной мощности в случае резисторов, установленных звездой.
На фиг.3 показана версия аварийного электрического тормоза, в которой устройство 26 создания тормозного момента содержит только один резистор с добавлением диодного выпрямительного моста.
Устройство 26 создания тормозного момента содержит классический диодный мост 130, пассивно конфигурированный в виде выпрямительного моста, с тремя входами 132, 134 и 136, выполненными с возможностью получения питания, в данном случае от трехфазного тока.
Устройство 26 создания тормозного момента содержит также единственный биполярный терминальный резистор 138 нагрузки, подключенный между двумя выходами 140 и 142 диодного моста 130. В данном случае диодный мост 130 содержит шесть диодов.
Устройство 28 пассивного регулирования содержит цепь из трех катушек 160, 162, 164 индуктивности, каждая из которых последовательно соединена соответственно между входом диодного моста 130, обозначенным соответственно 132, 134, 136, и выходной контактной площадкой третьей выходной группы 98, 100, 102 электромеханического коммутатора 20.
С каждой катушкой 160, 162, 164 индуктивности соединен соответственно контактор 170, 172, 174, позволяющий в любой момент остановить аварийное торможение, не создавая нежелательных перенапряжений при одновременном замыкании контакторов 174, 176, 178 и при размыкании сразу после этого контакторов электромеханического коммутатора 20.
Во время работы при аварийном торможении контакторы 170, 172, 174 находятся в разомкнутом положении.
На каждом электрическом контакте 13, 14, 15 генератор 10 выдает ток в устройство 26 создания тормозного момента на входы 132, 134, 136 через устройство 28 пассивного регулирования.
После выпрямления выходных переменных токов генератора 10 выпрямительный диодный мост 130 питает постоянным электрическим током единственный резистор 138, который рассеивает электрическую энергию в виде тепла за счет эффекта Джоуля.
Регулирование, осуществляемое катушками 160, 162 и 164 индуктивности, аналогично описанному со ссылками на фиг.1 и 2.
В случае, когда желательно прекратить аварийное торможение на высокой скорости, необходимо перевести коммутатор 20 в положение, позволяющее отсоединить генератор 10 от устройства 28 пассивного регулирования.
Однако в этом случае ток, накапливаемый в катушках 160, 162, 164 индуктивности, может создать недопустимое перенапряжение во время электромеханического переключения коммутатора 20.
Чтобы облегчить переключение коммутатора 20 до отсоединения катушек 160, 162, 164 индуктивности от выходных контактных площадок 98, 100, 102 коммутатора, на контакторы 170, 172, 174 подается команда на замыкание.
Таким образом, катушки 160, 162, 164 индуктивности замыкаются накоротко, и ток, накопленный внутри каждой катушки, может протекать свободно.
После этого коммутатор 20 отсоединяет входные контактные площадки 104, 106 и 108 от катушек 160, 162, 164 индуктивности.
После осуществления переключения коммутатора 20 по истечении заранее определенного промежутка времени на контакторы 170, 172, 174 подается команда на размыкание.
Таким образом, происходит включение режима тяги или рабочего торможения, и устройство работает аналогично варианту, показанному на фиг.1 и 2.
На фиг.4 схематично показана версия вариантов аварийного электрического тормоза, показанных на фиг.1, 2 и 3, которая характеризуется более высокой степенью интегрирования с электрической тяговой цепью.
Электрическая тяговая цепь 1 аналогична описанной со ссылками на фиг.3 и отличается тем, что:
- электромеханический коммутатор 20 с тремя группами выходных контактных площадок заменен электромеханическим коммутатором 180, содержащим только первую 86, 88, 90 и вторую 92, 94, 96 группы выходных контактных площадок;
- в данном случае устройство 26 создания тормозного момента содержит:
диодный мост с обратными диодами 66, 68, 70, 72, 74, 76 инвертора 18,
резистор 182 нагрузки, последовательно соединенный с электромеханическим контактором 183, при этом весь узел подключен к контактам преобразователя 17 и инвертора 18,
цепи 184 блокировки, позволяющие блокировать силовые выключатели 54, 56, 58, 60, 62, 64 инвертора 18 и выключатель 32 преобразователя 17 и замкнуть контактор 183.
Электромеханический коммутатор 180 используют для отсоединения привода 10 от инвертора 18 в случае короткого замыкания последнего. В этом случае коммутатор становится коммутатором, классически используемым в этом типе тяговых цепей, и не претерпевает изменений в рамках изобретения.
Работа в тяговом режиме и в режиме рабочего торможения аналогична вариантам, показанным на фиг.1, 2 и 3.
Во время аварийного электрического торможения электромеханический коммутатор 180 остается в положении, при котором электромеханическая машина 10 соединена с инвертором 18.
Цепи 184 блокировки подают команду на шесть силовых транзисторов 54, 56, 58, 60, 62, 64 инвертора 18 и силовой транзистор 32 для их приведения в состояние пропускания.
Параллельно цепи 184 подают команду на замыкание вспомогательного электромеханического реле 183.
Таким образом, силовой инвертор 18 в данном случае играет роль простого выпрямительного моста, состоящего из диодов 66, 68, 70, 72, 74, 76. В аварийном режиме цепи 184 блокировки не позволяют инвертору 18 работать в режиме инвертора.
Таким образом, диодный мост из обратных диодов 66, 68, 70, 72, 74, 76 выполняет функцию выпрямительного моста 130, показанного на фиг.3; он направляет энергию от генератора 10 в резистор 182 нагрузки, который в этом случае соединен с мостом.
Устройство 188 пассивного регулирования содержит набор индукционных катушек, в данном случае трех катушек 190, 192, 194, каждая из которых соединена с выходом 37, 38, 39 инвертора 18 и с выходной контактной площадкой 86, 88, 90 первой группы выходных контактных площадок коммутатора 180.
Параллельно с каждой катушкой 190, 192, 194 индуктивности соединен контактор 196, 198, 200, позволяющий в любой момент прекратить аварийное торможение, не создавая нежелательных перенапряжений. Для этого одновременно замыкают контакторы 196, 198, 200 и сразу после этого размыкают контакторы электромеханического коммутатора 180.
Устройство 180, улучшающее характеристику усилие/скорость аварийного электрического торможения, работает так же, как и устройство 28, показанное на фиг.3.
Преимуществом устройства регулирования является адаптация тормозного момента в зависимости от скорости с учетом сцепления колес с рельсами. Это преимущество представляет особый интерес при высоких скоростях, учитывая, что в отсутствие устройства регулирования повышается риск заклинивания колес при торможении на высокой скорости.
Преимуществом устройства, показанного на фиг.4, является его более высокий уровень интегрирования в тяговую цепь, что позволяет уменьшить число компонентов и габариты.
Claims (11)
1. Электрическое тормозное устройство с регулированием тормозного момента, предназначенное для транспортного средства на электрической тяге, в частности железнодорожного транспортного средства, содержащее вращающуюся электромеханическую машину (10), содержащую, по меньшей мере, одну обмотку с электрическими контактами (13, 14, 15), реостатное электрическое устройство (26) создания тормозного момента, не содержащее активных силовых выключателей, средства (20, 180) коммутации, выполненные с возможностью селективного соединения электрических контактов (13, 14, 15) электромеханической машины (10) с устройством (26) создания тормозного момента, отличающееся тем, что между средствами (20, 180) коммутации и устройством (26) создания тормозного момента последовательно электрически подключают, по меньшей мере, одну катушку (116, 118, 120, 160, 162, 164, 190, 192, 194) индуктивности для регулирования тормозного момента.
2. Тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что электромеханическая машина (10) является машиной с постоянными магнитами.
3. Тормозное устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что с контактами каждой катушки (160, 162, 164, 190, 192, 194) индуктивности соединен вспомогательный выключатель (170, 172, 174, 196, 198, 200) тока для обеспечения переключения средств (20, 180) коммутации.
4. Тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что средства (20, 180) коммутации являются средствами электромеханического типа.
5. Тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (26) создания тормозного момента содержит, по меньшей мере, один тормозной резистор (110, 112, 114, 138, 182), соединенный со средствами (20, 180) коммутации через, по меньшей мере, одну катушку (116, 118, 120, 160, 162, 164, 190, 192, 194) индуктивности регулирования тормозного момента.
6. Тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (26) создания тормозного момента содержит, по меньшей мере, три тормозных резистора (110, 112, 114), соединенные по схеме «звезды».
7. Тормозное устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (26) создания тормозного момента содержит три тормозных резистора (110, 112, 114), соединенные по схеме треугольника.
8. Тормозное устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство (26) создания тормозного момента содержит диодный выпрямительный мост (130) и резистор (138), соединенный с выходными контактами (140, 142) диодного выпрямительного моста.
9. Тормозное устройство по п.8, отличающееся тем, что катушки (116, 118, 120) индуктивности регулирования тормозного момента подключены между средствами (20) коммутации и диодным выпрямительным мостом (130).
10. Тормозное устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство (26) создания тормозного момента содержит выпрямительный мост, образованный обратными диодами (66, 68, 70, 72, 74, 76) тягового инвертора (18), соединенного со средствами (180) коммутации, тормозной резистор (182), соединенный с контактами тягового инвертора (18), контактор (183), последовательно соединенный с тормозным резистором (182), и цепь (184) блокировки, позволяющую производить аварийную блокировку электронных силовых выключателей тягового инвертора (18).
11. Тормозное устройство по п.10, отличающееся тем, что катушки (190, 192, 194) индуктивности регулирования тормозного момента подключены между средствами (180) коммутации и тяговым инвертором (18).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0757339A FR2920611B1 (fr) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Dispositif de freinage electrique securitaire avec moteur a aimants permanents et regulation du couple de freinage. |
FR0757339 | 2007-09-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008135805A RU2008135805A (ru) | 2010-03-10 |
RU2471651C2 true RU2471651C2 (ru) | 2013-01-10 |
Family
ID=39301231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008135805/11A RU2471651C2 (ru) | 2007-09-04 | 2008-09-03 | Электрическое устройство аварийного торможения с приводом с постоянными магнитами и с регулированием тормозного момента |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8148925B2 (ru) |
EP (1) | EP2033833B1 (ru) |
JP (1) | JP2009077624A (ru) |
KR (1) | KR101504585B1 (ru) |
CN (1) | CN101380901B (ru) |
CA (1) | CA2639391C (ru) |
DK (1) | DK2033833T3 (ru) |
ES (1) | ES2747774T3 (ru) |
FR (1) | FR2920611B1 (ru) |
PL (1) | PL2033833T3 (ru) |
RU (1) | RU2471651C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676754C1 (ru) * | 2018-01-09 | 2019-01-11 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ электрического торможения синхронного генератора |
EA037221B1 (ru) * | 2018-02-14 | 2021-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз" | Способ и система энергоэффективного управления подвижным составом с использованием коэффициента сцепления в режиме электрического торможения |
RU2773454C1 (ru) * | 2021-06-10 | 2022-06-03 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Система управления робототехнических средств |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8324846B2 (en) * | 2008-09-15 | 2012-12-04 | Caterpillar Inc. | Electric drive retarding system and method |
DE102009008549A1 (de) * | 2009-02-12 | 2010-08-19 | Bombardier Transportation Gmbh | Anordnung zum Betreiben von Verbrauchern in einem Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie, wahlweise aus einem Energieversorgungsnetz oder aus einer Motor-Generator-Kombination |
US8878468B2 (en) * | 2011-04-29 | 2014-11-04 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Electric machine assembly with fail-safe arrangement |
DE102013201630A1 (de) * | 2013-01-31 | 2014-07-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Bremseinheit für ein Fahrzeug und Fahrzeug mit einer derartigen Bremseinheit |
CN103762821B (zh) * | 2014-02-13 | 2017-01-18 | 哈尔滨工业大学 | 电磁制动直线电机系统及其控制方法 |
US20160254738A1 (en) * | 2014-03-20 | 2016-09-01 | Tbk Co., Ltd. | Self-charging type electromagnetic retarder |
DE102015210001A1 (de) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Bremsschaltung im AC Motorstromkreis |
CN104859668B (zh) * | 2015-02-13 | 2017-06-16 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 储能式牵引系统 |
CN104760505A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-08 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种城市轨道交通地面制动电阻 |
JP6904201B2 (ja) * | 2017-09-27 | 2021-07-14 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置、ロボット、及びロボットシステム |
CN107623466B (zh) * | 2017-09-30 | 2019-07-12 | 北京交通大学 | 一种交直交牵引传动系统的制动装置及制动方法 |
CN107707158B (zh) * | 2017-10-30 | 2020-04-24 | 上海能传软件有限公司 | 一种变频器综合制动系统及其工作方法 |
KR102157345B1 (ko) * | 2018-05-23 | 2020-09-17 | 서울대학교산학협력단 | 인버터와 전동기 사이 전력 네트워크를 포함하는 전동기 구동 시스템 |
CN109067267B (zh) * | 2018-08-15 | 2021-10-22 | 天津大学 | 一种用于无刷直流电机的换相转矩波动抑制方法 |
EP3672058A1 (de) * | 2018-12-17 | 2020-06-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Betreiben von schaltelementen eines wechselrichters eines mittels wenigstens einer zumindest dreiphasigen synchronmaschine angetriebenen, insbesondere schienengebundenen fahrzeugs |
EP3921936B1 (de) * | 2019-02-07 | 2024-03-13 | Sew-Eurodrive GmbH & Co. KG | Antriebssystem mit wechselrichter und elektromotor und verfahren zum betreiben eines antriebssystems |
JP7058850B2 (ja) * | 2019-03-12 | 2022-04-25 | 株式会社辰巳菱機 | 電気装置、電気装置の短絡部 |
DE102020117480A1 (de) | 2020-07-02 | 2022-01-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Befestigungsvorrichtung für ein Gepäckstück an einem Motorrad |
FR3113024B1 (fr) * | 2020-07-28 | 2022-08-26 | Jtekt Europe Sas | Procédé de freinage magnétique d’une colonne de direction inclus dans un système de direction d’un véhicule |
US11463037B2 (en) * | 2020-09-10 | 2022-10-04 | Delta Electronics, Inc. | Motor control system and method of controlling the same |
US20230158895A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-05-25 | Transportation Ip Holdings, Llc | Electric power system and method |
US20230083236A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-03-16 | Transportation Ip Holdings, Llc | System and method for vehicle system charging |
EP4227142A1 (en) * | 2022-02-09 | 2023-08-16 | Volvo Truck Corporation | An electric machine drive arrangement for a heavy-duty vehicle |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4010376A1 (de) * | 1990-03-30 | 1991-10-02 | Kurt Prof Dr Ing Warbinek | Antrieb, insbesondere einzelspindelantrieb fuer eine arbeitsstelle einer ringspinnmaschine |
RU2046492C1 (ru) * | 1993-12-09 | 1995-10-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "БЭЛ" | Устройство электрического торможения газотурбинной установки |
DE10160612A1 (de) * | 2001-12-11 | 2003-06-26 | Siemens Ag | Traktionsantrieb |
DE102004032679A1 (de) * | 2004-07-06 | 2006-02-02 | Siemens Ag | Motorbremse für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1261585B (de) * | 1963-07-11 | 1968-02-22 | Licentia Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines asynchronen Kaefiglaeufermotors |
US3991352A (en) * | 1975-06-19 | 1976-11-09 | Westinghouse Electric Corporation | Apparatus and method for reducing effective inductance in a dynamic braking circuit |
US4039914A (en) * | 1975-11-25 | 1977-08-02 | General Electric Company | Dynamic braking in controlled current motor drive systems |
US4096423A (en) * | 1976-03-01 | 1978-06-20 | General Electric Company | Direct current motor chopper propulsion system |
US4426606A (en) * | 1982-11-08 | 1984-01-17 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Emergency stop device for brushless motors |
JPH01133583A (ja) * | 1987-11-16 | 1989-05-25 | Omron Tateisi Electron Co | 電動機の制動装置 |
US5283507A (en) * | 1990-12-20 | 1994-02-01 | General Electric Company | Regenerative braking protection for an electrically-propelled traction vehicle |
US5208741A (en) * | 1991-03-28 | 1993-05-04 | General Electric Company | Chopper circuit for dynamic braking in an electric power conversion system |
DE69229961T2 (de) * | 1991-04-09 | 1999-12-23 | Honda Motor Co Ltd | Bremsregelsystem für ein elektrisches Fahrzeug |
US5323095A (en) * | 1991-04-30 | 1994-06-21 | General Electric Company | Propulsion and electric braking system for electric traction motor vehicle |
US5808392A (en) * | 1994-04-28 | 1998-09-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Permanent magnet type rotating machine |
US6445879B1 (en) * | 1999-07-21 | 2002-09-03 | Lg Electronics Inc. | Apparatus and method for braking a washing machine |
ATE556482T1 (de) * | 2001-12-01 | 2012-05-15 | Iskra Wind Turbines Ltd | Synchron-wechselstromgenerator mit einem bremsmechanismus |
KR100621475B1 (ko) * | 2002-07-10 | 2006-09-13 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 엘리베이터의 제어장치 |
CN2584447Y (zh) * | 2002-11-23 | 2003-11-05 | 大连机车车辆厂 | 机车电阻制动控制装置 |
JP4134706B2 (ja) * | 2002-12-10 | 2008-08-20 | 日産自動車株式会社 | 車両用制動装置 |
DE102004032680B4 (de) | 2004-07-06 | 2012-11-08 | Siemens Ag | Motorbremse für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug |
-
2007
- 2007-09-04 FR FR0757339A patent/FR2920611B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-08-29 PL PL08163324T patent/PL2033833T3/pl unknown
- 2008-08-29 DK DK08163324.0T patent/DK2033833T3/da active
- 2008-08-29 ES ES08163324T patent/ES2747774T3/es active Active
- 2008-08-29 EP EP08163324.0A patent/EP2033833B1/fr not_active Not-in-force
- 2008-09-02 CA CA2639391A patent/CA2639391C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2008-09-03 RU RU2008135805/11A patent/RU2471651C2/ru active
- 2008-09-04 JP JP2008226822A patent/JP2009077624A/ja active Pending
- 2008-09-04 KR KR1020080087379A patent/KR101504585B1/ko active IP Right Grant
- 2008-09-04 US US12/231,568 patent/US8148925B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-09-04 CN CN2008102155340A patent/CN101380901B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4010376A1 (de) * | 1990-03-30 | 1991-10-02 | Kurt Prof Dr Ing Warbinek | Antrieb, insbesondere einzelspindelantrieb fuer eine arbeitsstelle einer ringspinnmaschine |
RU2046492C1 (ru) * | 1993-12-09 | 1995-10-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "БЭЛ" | Устройство электрического торможения газотурбинной установки |
DE10160612A1 (de) * | 2001-12-11 | 2003-06-26 | Siemens Ag | Traktionsantrieb |
DE102004032679A1 (de) * | 2004-07-06 | 2006-02-02 | Siemens Ag | Motorbremse für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676754C1 (ru) * | 2018-01-09 | 2019-01-11 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ электрического торможения синхронного генератора |
EA037221B1 (ru) * | 2018-02-14 | 2021-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Смартвиз" | Способ и система энергоэффективного управления подвижным составом с использованием коэффициента сцепления в режиме электрического торможения |
RU2773454C1 (ru) * | 2021-06-10 | 2022-06-03 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Система управления робототехнических средств |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20090024652A (ko) | 2009-03-09 |
JP2009077624A (ja) | 2009-04-09 |
CN101380901A (zh) | 2009-03-11 |
CA2639391A1 (fr) | 2009-03-04 |
EP2033833B1 (fr) | 2019-07-03 |
EP2033833A3 (fr) | 2015-11-18 |
US20090066272A1 (en) | 2009-03-12 |
FR2920611B1 (fr) | 2012-05-18 |
RU2008135805A (ru) | 2010-03-10 |
EP2033833A2 (fr) | 2009-03-11 |
CN101380901B (zh) | 2012-11-21 |
DK2033833T3 (da) | 2019-09-16 |
FR2920611A1 (fr) | 2009-03-06 |
KR101504585B1 (ko) | 2015-03-23 |
ES2747774T3 (es) | 2020-03-11 |
US8148925B2 (en) | 2012-04-03 |
PL2033833T3 (pl) | 2019-12-31 |
CA2639391C (fr) | 2017-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2471651C2 (ru) | Электрическое устройство аварийного торможения с приводом с постоянными магнитами и с регулированием тормозного момента | |
RU2501672C2 (ru) | Устройство аварийного реостатного торможения с двухполюсным резистивным узлом и с приводом на постоянных магнитах | |
RU2470813C2 (ru) | Предохранительное устройство для обнаружения недостаточности электрического торможения и для переключения на аварийный тормоз | |
RU2414046C2 (ru) | Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором | |
EP1444770B1 (en) | Electric motor drive | |
US9086048B2 (en) | Pitch drive device capable of emergency operation for a wind or water power plant | |
US8963476B2 (en) | Synchronous machine with switching element in the excitation circuit | |
RU2666049C1 (ru) | Надежный электрический тормоз для синхронного двигателя | |
US9787226B2 (en) | Alternating current electric system and control method thereof | |
WO2003028201A1 (en) | Reversible dc motor drive including a dc/dc converter and four quadrant dc/dc controller | |
RU2498492C2 (ru) | Дизель-электрическая система привода | |
US8860383B2 (en) | Control device and method for controlling a separately excited rotor winding of a synchronous machine | |
JP6253850B2 (ja) | 交流回転電機の制御装置 | |
PL215457B1 (pl) | Urzadzenie do zasilania elektrycznego pojazdu szynowego | |
EP2517920B1 (en) | An electric safety braking device | |
RU2700243C1 (ru) | Устройство ослабления магнитного поля тягового электродвигателя электровоза переменного тока | |
CS273662B1 (en) | Electrical drive for full portal gantry crane's bridge travel that obstructs bridge's getting jammed |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150918 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |