ES2279746T3 - Unidad de accionamiento. - Google Patents
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Abstract
Unidad de accionamiento, que comprende al menos una máquina asíncrona (1) y al menos un motor de marcha eléctrico (7), en la que la máquina asíncrona (1) puede ser accionada a través de al menos un motor de combustión interna (2) y que alimenta a través de al menos un vibrador (3) en el lado de entrada al menos un circuito intermedio (4), que pone la energía de accionamiento eléctrico a la disposición del motor de marcha eléctrico (7), en la que el circuito intermedio (4) está acoplado con al menos una instalación de alimentación (8), a través de la cual se puede alimentar la energía necesaria al circuito intermedio (4), por medio de la cual el vibrador (3) en el lado de salida genera el campo de giro necesario para el arranque de la máquina asíncrona (1) y en la que el vibrador (3) en el lado de entrada se puede controlar de tal manera que la máquina asíncrona (1) arranca en el modo de motor el motor de combustión interna (2), caracterizada porque el vibrador (3) en el lado de entrada se puede controlar con la energía generada por el generador en el modo del motor de marcha, de tal forma que la máquina asíncrona (1) arranca en el modo de motor el motor de combustión interna (2) y a continuación se puede controlar en el modo de generador.
Description
Unidad de accionamiento.
La invención se refiere a una unidad de
accionamiento, que comprende al menos una máquina asíncrona y al
menos un motor de marcha eléctrico, en la que la máquina asíncrona
puede ser accionada a través de al menos un motor de combustión
interna y que alimenta a través de al menos un vibrador en el lado
de entrada al menos un circuito intermedio, que pone la energía de
accionamiento eléctrico a la disposición del motor de marcha
eléctrico, en la que el circuito intermedio está acoplado con al
menos una instalación de alimentación, a través de la cual se puede
alimentar la energía necesaria al circuito intermedio, por medio de
la cual el vibrador en el lado de salida genera el campo de giro
necesario para el arranque de la máquina asíncrona y en la que el
vibrador en el lado de entrada se puede controlar de tal manera que
la máquina asíncrona arranca en el modo de motor el motor de
combustión interna.
Se conoce a partir del documento JP
08-079908 una unidad de accionamiento, en la que con
un motor de combustión interna se acciona una máquina asíncrona,
que alimenta un motor de marcha. Cuando la máquina de combustión
interna no trabaja, el motor de marcha es alimentado por una
batería.
Se conoce a partir del documento US 5 552 681
una instalación de alimentación, que posibilita arrancar una
máquina asíncrona en una unidad de accionamiento de este tipo. La
energía necesaria para ello está acumulada en un condensador. Con
la ayuda de la máquina asíncrona se puede arrancar entonces el motor
de combustión interna.
En una unidad de accionamiento conocida, por lo
tanto, una máquina síncrona sirve como generador, que es accionado
por un motor de combustión interna. La máquina síncrona está
acoplada a través de un rectificador con un circuito intermedio de
tensión continua, que pone la energía de accionamiento eléctrico a
la disposición de al menos un motor de marcha eléctrico. El
generador síncrono necesita para el arranque un aparato de
excitación, que genera un campo magnético en el rotor o bien en el
estator. Las unidades de accionamiento conocidas son relativamente
grandes y relativamente pesadas. El empleo de unidades de
accionamiento de este tipo requiere, por lo tanto, un espacio de
construcción correspondiente, que está disponible sólo en una medida
limitada en los vehículos ferroviarios y que limita el espacio
útil
restante.
restante.
El cometido de la presente invención es, por lo
tanto, crear una unidad de accionamiento, que presenta un peso más
reducido y un volumen más reducido frente a las unidades de
accionamiento conocidas hasta ahora.
El cometido se soluciona de acuerdo con la
invención a través de las características de la reivindicación 1 de
la patente. Las configuraciones ventajosas de la unidad de
accionamiento de acuerdo con la invención se describen en las otras
reivindicaciones de la patente.
El cometido de indicar una unidad de
accionamiento adecuada se soluciona porque el vibrador en el lado
de entrada se puede controlar con la energía generada por el
generador en el modo del motor de marcha, de tal forma que la
máquina asíncrona arranca en el modo de motor el motor de combustión
interna y a continuación se puede controlar en el modo de
generador.
De esta manera se consigue la ventaja de que en
un instante adecuado, en el que está disponible energía eléctrica a
través del frenado del vehículo, la máquina asíncrona puede trabajar
como motor, para arrancar el motor de combustión interna, en el
caso de que estuviera desconectado. Por lo tanto, de una manera
ventajosa se descarga una instalación de alimentación. La unidad de
accionamiento de acuerdo con la invención tiene de una manera
ventajosa un peso más reducido y un volumen más reducido con
respecto a las unidades de accionamiento conocidas. Por lo tanto,
en los vehículos ferroviarios, que están equipados con la unidad de
accionamiento de acuerdo con la invención, está disponible más
espacio útil.
En la unidad de accionamiento de acuerdo con la
invención, la energía eléctrica necesaria para el accionamiento y
la alimentación de otros consumidores es generada por al menos una
máquina asíncrona, que es accionada por al menos un motor de
combustión interna. La red de corriente trifásica (campo de giro),
que es necesaria para el empleo de la máquina asíncrona es
predeterminada a través de un vibrador en el lado de entrada. De
esta manera, la máquina asíncrona se puede accionar tanto como motor
como también como generador. La corriente trifásica generada por la
máquina asíncrona es rectificada en el vibrador del lado de entrada
y a continuación es alimentada a un circuito intermedio, que puede
estar configurado como circuito intermedio de tensión continua
(reivindicación 9) o como circuito intermedio de corriente continua
(reivindicación 10). Desde el circuito intermedio se alimentan los
consumidores mencionados anteriormente. En el consumidor se puede
tratar, por ejemplo, de un motor de marcha asíncrono de corriente
trifásica. A continuación del circuito intermedio está conectado
entonces al menos un vibrador en el lado de salida, que suministra
la corriente trifásica necesaria para el motor de marcha. Pero en
el consumidor se puede tratar también de un motor de marcha de
corriente continua. La excitación externa, que es necesaria en
determinados casos de aplicación para la aceleración de la máquina
asíncrona, se lleva a cabo de una manera ventajosa a través de una
instalación de alimentación. La instalación de alimentación carga
el circuito intermedio desde una batería y genera a través del
vibrador del lado de entrada la red de corriente trifásica para el
funcionamiento de la máquina asíncrona.
Con una instalación de alimentación diseñada de
forma correspondientemente fuerte se arranca el motor de combustión
interna con la ayuda de la máquina asíncrona conmutada al modo
motor. Entonces se puede suprimir un arrancador separado.
La máquina asíncrona es conmutada al modo motor
para emitir entonces en un entorno admisible energía al motor de
combustión interna o a un freno de disco adicional acoplado con la
máquina asíncrona. Puesto que se puede arrancar a través de la
máquina asíncrona, es posible desconectar el motor de combustión
interna en trayectos en pendiente o accionarlo desde la máquina
asíncrona, sin tener que implicar la alimentación de
combustible.
De acuerdo con otra configuración ventajosa, el
vibrador del lado de entrada se puede reagrupar para una
alimentación de corriente desacoplada de la máquina asíncrona (por
ejemplo, a través de hilo de alimentación o un tercer carril). En
el caso de una alimentación de corriente alterna, se reagrupan los
elementos del vibrador como regulador de cuatro cuadrantes y en el
caso de una alimentación de corriente continua, se reagrupan como
regulador de dos cuadrantes (reivindicación 6).
A continuación se explican en detalle ejemplos
de realización de la invención en el dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra un diagrama de principio de
una primera forma de realización de la unidad de accionamiento de
acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra un diagrama de principio de
una segunda forma de realización de la unidad de accionamiento de
acuerdo con la invención.
En las figuras 1 y 2 se designa con 1 una
máquina asíncrona, que está configurada en los ejemplos de
realización representados como máquina asíncrona de corriente
trifásica. La máquina asíncrona 1 se puede accionar a través de un
motor de combustión interna 2, que está realizado de una manera
preferida como motor Diesel.
La máquina asíncrona 1 está acoplada a través de
un vibrador 3 (de una manera preferida un vibrador de impulsos) con
un circuito intermedio 4. El circuito intermedio 4 está realizado,
en los ejemplos de realización representados en las figuras 1 y 2,
como circuito intermedio de tensión continua y presenta un
condensador de circuito intermedio 5. En el marco de la invención,
sin embargo, el circuito intermedio puede estar configurado también
como circuito intermedio de corriente continua.
Desde el circuito intermedio 4 se alimenta a
través de un vibrador 6 del lado de salida (vibrador de impulsos) un
motor de marcha eléctrico 7 (motor de corriente trifásica, motor de
marcha asíncrono de corriente trifásica).
En el marco de la invención, en el motor de
marcha eléctrico se puede tratar también de un motor de marcha de
corriente continua, que es alimentado o bien directamente desde el
circuito intermedio 4 o a través de un pulsador desde el circuito
intermedio 4.
Las formas de realización de la unidad de
accionamiento de acuerdo con la invención, que se representan en
las figuras 1 y 2, presentan, además, en cada caso, una instalación
de alimentación 8, que se pueden acoplar, respectivamente, con el
circuito intermedio 4 a través del cierre de un conmutador de
potencia 16. A través de la instalación de alimentación 8 se puede
alimentar la energía necesaria al circuito intermedio 4, por medio
de la cual el vibrador 3 del lado de entrada genera el campo de giro
necesario para el arranque de la máquina asíncrona 1.
El vibrador 3 en el lado de entrada se puede
controlar en este caso de tal forma que la máquina asíncrona 1
arranque en el modo motor el motor de combustión interna 2.
En las unidades de accionamiento de acuerdo con
las figuras 1 y 2, es posible de una manera más ventajosa controlar
el vibrador 3 del lado de entrada, cuando la energía es generada por
un generador en el lado del motor de marcha, de tal forma que la
máquina asíncrona 1 arranque en el modo motor el motor de combustión
interna 2 y a continuación sea controlada en el modo de generador.
La energía, que se alimenta al circuito intermedio 4, es en este
caso tan alta que el vibrador 3 del lado de entrada puede accionar
la máquina asíncrona 1 en el modo motor, con el fin de arrancar el
motor de combustión interna 2.
Durante el frenado de un vehículo ferroviario,
el freno generador proporciona, en la zona superior de la
velocidad, una parte esencial de la actividad de frenado. El motor
de marcha 7 es accionado en este caso en el modo generador y genera
en este caso energía de frenado. Con esta energía de frenado
generada por generador en el lado del motor de marcha, la máquina
asíncrona 1, que trabaja entonces en el modo motor, puede accionar
el motor de combustión interna 2.
En la forma de realización de la unidad de
accionamiento de acuerdo con la invención, que se muestra en la
figura 1, la máquina asíncrona 1 se puede conmutar al modo motor,
con el fin de emitir entonces en un entorno admisible energía de
frenado al motor de combustión interna 2 y/o a un freno de disco 9
adicional acoplado con el motor de combustión interna 2. Puesto que
se puede arrancar a través de la máquina asíncrona 1, es posible
desconectar el motor de combustión en trayectos en pendiente o
accionarlo por la máquina asincrona 1, sin tener que implicar la
alimentación de combustible.
En la configuración de la unidad de
accionamiento de acuerdo con la figura 2 es posible conmutar la
energía de frenado generada por generador por el motor de marcha 7
sobre una resistencia de freno trifásica 10. En el ejemplo de
realización representado, esto se lleva a cabo a través de un
conmutador de potencia 11.
De una manera adicional o alternativa, la
máquina asíncrona 1 se puede separar del vibrador 3 del lado de
entrada por medio de un conmutador de potencia 12. La energía de
frenado generada por generador por el motor de marcha 7 es
aplicada, cuando el conmutador de potencia 12 está abierto,
exclusivamente sobre la resistencia de frenado trifásica 10, en
cambio cuando el conmutador de potencia 11 está abierto y el
conmutador de potencia 12 está cerrado, se aplica la energía de
frenado generada por generador por el motor de marcha 7
exclusivamente sobre la máquina asíncrona 1. A través del cierre de
los dos conmutadores 11 y 12 se aplica la energía de frenado
generada por generador por el motor de marcha 7 tanto sobre la
máquina asíncrona 1 como también sobre la resistencia de frenado
trifásica 10.
En el ejemplo de realización representado,
además, en serie con la resistencia de frenado trifásica 10 está
dispuesto un motor asíncrono 13 de una unidad de ventilador para la
refrigeración de la resistencia de frenado trifásica 10. De esta
manera se asegura que cuando el conmutador de potencia 11 está
cerrado, la resistencia de frenado 10 es refrigerada por el
ventilador 14 de la unidad de ventilador.
En las formas de realización, mostradas en las
figuras 1 y 2, de la unidad de accionamiento de acuerdo con la
invención, para el arranque de la máquina asíncrona 1 se conecta en
primer lugar el circuito intermedio 4 a través del cierre del
conmutador de potencia 16 con la instalación de alimentación 8. El
circuito intermedio 4 es cargado de esta manera desde una batería
de vehículo 15. Después de que se ha alimentado la energía necesaria
al circuito intermedio, se sincroniza el vibrador 3 del lado de
entrada en el modo motor, con el fin de utilizar la máquina
asíncrona como motor para el arranque del motor de combustión
interna 2.
En el funcionamiento normal (el proceso de
arranque ha terminado totalmente y el conmutador de potencia 16
está abierto de nuevo), el vibrador 3 del lado de entrada sincroniza
la máquina asíncrona 1 con una frecuencia, que es menor que la
frecuencia, que corresponde al número de revoluciones del motor de
combustión interna 2. A través de este número de revoluciones
supersincronizado del motor de combustión interna, la máquina
asíncrona 1 trabaja en modo generador.
En el modo de frenado, el vibrado 3 del lado de
entrada sincroniza la máquina asíncrona 1 con una frecuencia, que
es mayor que la frecuencia que corresponde al número de revoluciones
del motor de combustión interna 2. A través de este número de
revoluciones subsincronizado del motor de combustión interna 2, la
máquina asíncrona 1 trabaja en el modo motor. La energía generada
en este caso por la máquina asíncrona 1 se puede aplicar, por
ejemplo, sobre el disco de freno 9 (ver la figura 1) o sobre la
resistencia de freno trifásica 10 (ver la figura 2).
Los tipos de funcionamiento de la unidad de
accionamiento descritos anteriormente se realizan en los ejemplos
de realización descritos a través de un control 17. El control 17
actúa en este caso de una manera alternativa o al mismo tiempo
sobre el motor de combustión interna 2, sobre el vibrador 3 del lado
de entrada y/o sobre el vibrador 6 del lado de salida. Además, a
través del control 17 se puede controlar la conexión adicional de
la instalación de alimentación 8 así como la activación de los
conmutadores de potencia 11 y 12. Se entiende por sí mismo en este
contexto que a tal fin se puede emplear, en lugar de un control,
también una regulación.
Claims (11)
1. Unidad de accionamiento, que comprende al
menos una máquina asíncrona (1) y al menos un motor de marcha
eléctrico (7), en la que la máquina asíncrona (1) puede ser
accionada a través de al menos un motor de combustión interna (2) y
que alimenta a través de al menos un vibrador (3) en el lado de
entrada al menos un circuito intermedio (4), que pone la energía de
accionamiento eléctrico a la disposición del motor de marcha
eléctrico (7), en la que el circuito intermedio (4) está acoplado
con al menos una instalación de alimentación (8), a través de la
cual se puede alimentar la energía necesaria al circuito intermedio
(4), por medio de la cual el vibrador (3) en el lado de salida
genera el campo de giro necesario para el arranque de la máquina
asíncrona (1) y en la que el vibrador (3) en el lado de entrada se
puede controlar de tal manera que la máquina asíncrona (1) arranca
en el modo de motor el motor de combustión interna (2),
caracterizada porque el vibrador (3) en el lado de entrada
se puede controlar con la energía generada por el generador en el
modo del motor de marcha, de tal forma que la máquina asíncrona (1)
arranca en el modo de motor el motor de combustión interna (2) y a
continuación se puede controlar en el modo de generador.
2. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que la máquina asíncrona (1) acciona el
motor de combustión interna (2) con energía de frenado generada por
el generador en el lado del motor de marcha.
3. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 2, en la que la energía de frenado generada por el
generador en el lado del motor de marcha se puede conmutar al menos
a una resistencia de frenado trifásica (10).
4. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que la máquina asíncrona (1) se puede
separar del vibrador (3) en el lado de entrada y la energía de
frenado generada por el generador en el lado del motor de marcha se
puede conmutar al menos a una resistencia de frenado trifásica
(10).
5. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 3 ó 4, en la que en serie o en paralelo con la
resistencia de frenado trifásica (10) está dispuesto un motor
asíncrono (13) de una unidad de ventilador para la refrigeración de
la resistencia de frenado trifásica (10).
6. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que para una alimentación de corriente
desacoplada de la máquina asíncrona (1), se pueden reagrupar los
elementos del vibrador (3) en el lado de entrada en el caso de una
alimentación de corriente alterna como regulador de cuatro
cuadrantes y en el caso de una alimentación de corriente continua
como regulador de dos cuadrantes.
7. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que el motor de combustión interna (2) está
acoplada directamente con la máquina asíncrona (1).
8. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que el motor de combustión interna (2) está
acoplado a través de un engranaje con la máquina asíncrona (1).
9. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que el circuito intermedio (4) está
configurado como circuito intermedio de tensión continua.
10. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que el circuito intermedio (4) está
configurado como circuito intermedio de corriente continua.
11. Unidad de accionamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que el motor de combustión interna (2)
está configurado como motor Diesel.
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