RU1781761C - Device for overheating protection of traction motors and rectifier plants with forced cooling - Google Patents

Abstract

Использование: электротехника, в частности теплова  защита т говых электрических машин и выпр мительных установок, например на железнодорожном транспорте . Сущность изобретени : сигнал с датчиков 9, определ ющих температуру охлаждающего воздуха на выходе каждой электрической машины, подают на входы максиселектора 8. Полученный на выходе максиселектора 8 максимальный сигнал в компараторе 6 сравниваетс  с сигналом, поступившим отдатчика 7температуры воздуха окружающей среды. При достижении заданной разности температур компаратор 6 срабатывает и подает сигнал на входдизъ- юнктора 2. Одновременно по второму каналу с помощью датчиков 5 и максиселектора 4 и компаратора 3 контролируют температуру корпусов диодов выпр мительной установки . По вл ющиес  на выходах компараторов 3 и 6 сигналы поступают на дизьюнктор 2, который переводит пороговый элемент 1 в состо ние, привод щее к повышению степени охлаждени  т говых электрических машин и аппаратов. Контроль за перегревом изол ции осуществл етс  по температуре охлаждающего воздуха, что позволило избежать недостатков, присущих методу измерени  температуры с помощью тепловой модели, температура электродвигател , в которой определ лась косвенно по величине токов  кор  и возбуждени . 1 ил. С/) с vj 00 ОUsage: electrical engineering, in particular thermal protection of electric traction machines and rectifiers, for example, in railway transport. SUMMARY OF THE INVENTION: the signal from the sensors 9, which determine the temperature of the cooling air at the outlet of each electric machine, is fed to the inputs of the max selector 8. The maximum signal received at the output of the max selector 8 in the comparator 6 is compared with the signal received from the ambient air temperature sensor 7. When the specified temperature difference is reached, the comparator 6 is triggered and sends a signal to the input of the isolator 2. At the same time, the temperature of the diode cases of the rectifier installation is monitored using the sensors 5 and the max selector 4 and the comparator 3. The signals appearing at the outputs of the comparators 3 and 6 are fed to a disruptor 2, which puts the threshold element 1 into a state, leading to an increase in the degree of cooling of electric traction machines and apparatuses. The superheat of the insulation was controlled by the temperature of the cooling air, which avoided the disadvantages inherent in the method of measuring temperature using a thermal model, the temperature of the electric motor, which was determined indirectly by the value of the core currents and excitation. 1 ill. C /) with vj 00 O

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  тепловой защиты электрических машин и выпр мительных установок , например на железнодорожном транспорте. Может быть использовано на тепловозах, электровозах и других транспортных средствах, использующих принудительное т говых электрических машин и аппаратов от группового или централизованного воздухо- снабжени  The invention relates to electrical engineering and is intended for the thermal protection of electrical machines and rectifiers, for example in rail transport. It can be used on diesel locomotives, electric locomotives and other vehicles using forced traction electric machines and apparatus from a group or centralized air supply

Известно устройство дл  защиты т говых электродвигателей (ТЭД) от перегрева, содержащее датчики тока  корей ТЭД, мак- сиселектор, блоки умножени , интегрировани  и. датчик температуры окружающей среды, а также датчик расхода охлаждающего воздуха.A device is known for protecting traction electric motors (TEDs) from overheating, comprising Kore TED current sensors, a max selector, multiplication, integration, and. ambient temperature sensor, as well as a cooling air flow sensor.

Указанное устройство осуществл ет измерение токов  корей каждого электродви- гател  локомотива, выдел ет из них максимальное значение и с помощью интегратора моделирует тепловое состо ние обмоток электродвигате/г , учитыва  п рРГэтом температуру охлаждающей среды через показани  датчика температуры, устанавливаемого в общем вентил ционном канале, а также показани  датчика расхода охлаждающего воздуха.The indicated device measures the currents of the cores of each electric motor of the locomotive, extracts the maximum value from them, and, using an integrator, simulates the thermal state of the motor / g windings, taking into account the temperature of the cooling medium through the readings of the temperature sensor installed in the common ventilation duct, as well as indications of a cooling air flow sensor.

Недостатком данного устройства  вл етс  отсутствие измерени  температуры главных и дополнительных полюсов, которые могут быть лимитирующими по температурной напр женности дл  некоторого типа электродвигателей.The disadvantage of this device is the lack of temperature measurement of the main and additional poles, which can be limiting in temperature temperature for some type of electric motors.

Указанный недостаток устранен путем ввода в тепловую модель датчика тока возбуждени  в другом известном устройстве, которое  вл етс  наиболее близким к за вл емому , как по технической сущностидак и достигаемому результату. Устройство содержит следующие существенные признаки , сходные с признаками за вл емого технического решени : датчик температуры наружного воздуха, два максиселектора, компаратор и пороговый элемент.This drawback has been eliminated by introducing an excitation current sensor into the thermal model in another known device, which is the closest to the claimed, as the technical essence of the achieved result. The device contains the following essential features similar to those of the claimed technical solution: an outdoor temperature sensor, two max selectors, a comparator and a threshold element.

Такое исполнение имеет следующие недостатки: во-первых, при групповом приводе вентил тора охлаждающего воздуха возможны случайные отключени  принудительного охлаждени  или его резкое сниже- ние на одном из ТЭД, которое не учитываетс  в тепловой модели, реализованной в данном устройстве, и что в конечном итоге может привести к перегреву ТЭД и выходу его из стро , во-вторых, в режиме эксплуатации ТЭД происходит изменение аэродинамического сопротивлени  вентил ционных каналов ротора электродвигател , что влечет за собой изменение егоThis design has the following disadvantages: firstly, with a group drive of a cooling air fan, forced cooling can be switched off accidentally or it may sharply decrease on one of the TEDs, which is not taken into account in the thermal model implemented in this device, and that ultimately can lead to overheating of the TED and its failure, and secondly, in the operation mode of the TED there is a change in the aerodynamic resistance of the ventilation ducts of the rotor of the electric motor, which entails a change in it

температурного режима при одном и том же нагружающем токе, эго изменение не учитываетс  в тепловой модели рассматриваемого устройства.temperature at the same loading current, this change is not taken into account in the thermal model of the device in question.

Цель изобретени  - повышение надежности работы т говых электрических машин и выпр мительных установок с принудительным охлаждением.The purpose of the invention is to increase the reliability of electric traction machines and forced draft rectifiers.

Поставленна  цель достигаетс  тем, чтоThe goal is achieved in that

известное устройство, содержащее датчик температуры наружного воздуха, два макси- селектора, компаратор и пороговый элемент , дополнительно снабжено датчиками температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины и датчиками температуры корпусов диодов выпр мительной установки, вторым компаратором и дизъюнктором, при этом выходы датчиков температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины подключены ко входу первого максиселектора , выход которого подключен к одному из входов первого компаратора, ко второму входу которого подключен выходThe known device comprising an outdoor temperature sensor, two maxi-selectors, a comparator and a threshold element is additionally equipped with temperature sensors for cooling air at the outlet of each electric machine and temperature sensors of the rectifier diode cases, a second comparator and a disjunctor, while the outputs of the temperature sensors cooling air at the outlet of each electric machine is connected to the input of the first max selector, the output of which is connected to one of the inputs of the first computer arator, to the second input of which the output is connected

датчика температуры наружного воздуха, а выходы датчиков температуры корпусов диодов подключены ко входу второго максиселектора ,, выход которого подключен ко входу второго компаратора, выходы же обоих компараторов соединены с входом дизъ- юнктора, выход которого соединен с пороговым элементом.outdoor temperature sensor, and the outputs of the temperature sensors of the diode cases are connected to the input of the second max selector, the output of which is connected to the input of the second comparator, the outputs of both comparators are connected to the input of the disjunctor, the output of which is connected to a threshold element.

Таким образом, в предлагаемом устройстве производитс  непосредственное измерение температуры охлаждающего воздуха в выхлопном окне каждого электродвигател , которое пропорционально температуре его лимитирующей обмотки.Thus, in the proposed device, a direct measurement of the temperature of the cooling air in the exhaust window of each electric motor is carried out, which is proportional to the temperature of its limiting winding.

Кроме того, контролируетс  температура наиболее нагретых диодов, что предотвращает выход из стро  выпр мительной установки.In addition, the temperature of the warmest diodes is monitored, which prevents the rectifier installation from failing.

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.The drawing shows a structural diagram of the proposed device.

Устройство содержит пороговый элемент 1, воздействующий на производительность вентил тора централизованного или группового принудительного воздухоснаб- жени  т говых электрических машин и аппаратов (например, выпр мительной установки, преобразовател  и т.д.), вход которого соединен с выходом дизьюнктора 2. Один вход дизьюнктора 2 соединен с компаратором 3, вход которого соединен сThe device contains a threshold element 1, affecting the performance of the fan of a centralized or group forced air supply of electric vehicles and devices (for example, a rectifier, converter, etc.), the input of which is connected to the output of the disjunctor 2. One input of the disjunctor 2 is connected to a comparator 3, the input of which is connected to

максиселектором 4, входы подключены к датчикам температуры электрических аппаратов 5 (диодов, тиристоров, и т.д.).max selector 4, the inputs are connected to temperature sensors of electrical apparatus 5 (diodes, thyristors, etc.).

Второй вход дизъюнктора 2 соединен с выходом компаратора 6, один из входов котррого соединен с датчиком 7 температурыThe second input of the disjunctor 2 is connected to the output of the comparator 6, one of the inputs of which is connected to the temperature sensor 7

охлаждающей среды ТЭД, а другой вход соединен с максиселектором 8, на входы которого подключены датчики температуры охлаждающего воздуха 9, установленные на выходе из каждой электрический машины. TED cooling medium, and the other input is connected to a max selector 8, the inputs of which are connected to the temperature sensors of the cooling air 9 installed at the outlet of each electric machine.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

В режиме т ги или электрического торможени  локомотива температурные датчики 9, определ ющие нагрев охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины, подают пропорциональный сигнал на входы максиселектора 8, на выходе выдел етс  максимальный сигнал одного из датчиков 9.In the mode of traction or electric braking of the locomotive, temperature sensors 9, which determine the heating of cooling air at the outlet of each electric machine, supply a proportional signal to the inputs of max selector 8, the maximum signal of one of the sensors 9 is output.

Полученный максимальный сигнал от датчиков 9 сравниваетс  с сигналом, поступившим в компаратор 6 с другого входа от датчика 7 температуры охлаждающей среды на входе электрической машины. При дости- жении заданной дл  данного типа электродвигателей разности температур от датчиков 9 и 7 компаратор 6 срабатывает и подает сигнал на вход дизъюнктора 2.The received maximum signal from the sensors 9 is compared with the signal received by the comparator 6 from another input from the temperature sensor 7 of the cooling medium at the input of the electric machine. When the temperature difference set for the given type of electric motors from the sensors 9 and 7 is reached, the comparator 6 is activated and gives a signal to the input of the disjunctor 2.

Одновременно устройство определ ет температуру корпусов диодов выпр мительной установки, дл  чего при помощи максиселектора 4 выдел етс  максимальный сигнал одного из датчиков 5 температу- ры корпуса диода выпр мительной установки. Этот сигнал подаетс  на один из входов компаратора 3, на другой вход этого компаратора подаетс  опорный сигнал, определ ющий порог срабатывани  компаратора при достижении заданной максимальной температуры одного из диодов выпр мительной установки.At the same time, the device determines the temperature of the cases of the rectifier diodes of the rectifier installation, for which the maximum signal of one of the sensors 5 of the temperature of the rectifier diode case temperature 5 is extracted using the max selector 4. This signal is supplied to one of the inputs of the comparator 3, a reference signal is supplied to the other input of this comparator, which determines the threshold for the comparator to operate when the specified maximum temperature of one of the rectifier diodes is reached.

При превышении любой из температур диодов заданной величины на выходе компаратора 3 по вл етс  максимальный сиг- нал.When any of the diode temperatures exceeds a predetermined value, the maximum signal appears at the output of the comparator 3.

Любой из по вл ющихс  сигналов на выходах компараторов 3 и 6 поступает на вход дизьюнктора 2, который переводит пороговый элемент 1 в состо ние, привод щее к повышению степени охлаждени  т говых электрических машин и аппаратов.Any of the appearing signals at the outputs of the comparators 3 and 6 is fed to the input of the disjunctor 2, which puts the threshold element 1 in a state leading to an increase in the degree of cooling of electric traction machines and apparatuses.

Предлагаемое устройство позвол ет повысить надежность защиты электрических машин и аппаратов от перегрева, за счет непосредственного измерени  температуры охлаждающего воздуха на выходах из электрических машин, позвол ющего оценить нагрев обмоток через известные зависимости t06M. f(toxfl.eo3.), предотвраща  перегрев изол ции обмоток и температуры нагрева диодов выпр мительной установки с верх допустимых пределов в т желых режимах эксплуатации тепловоза.The proposed device makes it possible to increase the reliability of protection of electric machines and apparatuses from overheating by directly measuring the temperature of cooling air at the exits of electric machines, which makes it possible to evaluate the heating of the windings through the known dependences of t06M. f (toxfl.eo3.), preventing overheating of the insulation of the windings and the heating temperature of the rectifier diodes from the top of the permissible limits in the heavy operating conditions of the locomotive.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  защиты от перегрева т говых электрических машин и выпр митель- ных установок с принудительным охлаждением, содержащее датчики температуры наружного воздуха, два максиселектора , компаратор и пороговый элемент, о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  надежности, в него дополнительно введены датчики температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины, датчики температуры корпусов диодов выпр мительных установок, второй компаратор и дизъюнктор, при этом выходы датчиков температуры охлаждающего воздуха на выходе из каждой электрической машины подключены к входам первого максиселектора , выход которого подключен к одному из входов первого компаратора, к второму входу которого подключен выход датчика температуры наружного воздуха, а выходы датчиков температуры корпусов диодов подключены к входам второго максиселектора , выход которого подключен ко входу второго компаратора, выходы обоих компараторов соединены с входом дизъюн- kTopa, выход которого соединен с пороговым элементом.SUMMARY OF THE INVENTION A device for protecting against overheating of electric traction machines and forced draft rectifiers, comprising outdoor temperature sensors, two max selectors, a comparator and a threshold element, which, in order to increase reliability, incorporate additionally introduced sensors of the temperature of the cooling air at the outlet of each electric machine, temperature sensors of the housing of the diodes of the rectifier units, a second comparator and a disjunctor, while the outputs of the temperature sensors The cooling air circuits at the outlet of each electric machine are connected to the inputs of the first max selector, the output of which is connected to one of the inputs of the first comparator, to the second input of which the output of the outdoor temperature sensor is connected, and the outputs of the temperature sensors of the diode cases are connected to the inputs of the second max selector, the output of which connected to the input of the second comparator, the outputs of both comparators are connected to the input of the kTopa disjunction, the output of which is connected to the threshold element.