ES2353143T5 - Sistema de propulsión y frenado de un vehículo sobre raíles con freno generador y freno por rozamiento adicional - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de propulsión y frenado de un vehículo sobre raíles con freno generador y freno por rozamiento adicional Estado de la técnica
La invención se basa en un sistema de propulsión y frenado de un vehículo sobre raíles o de un tren de vehículos sobre raíles, que contiene una propulsión de tracción para la propulsión y para el frenado generador, conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
La finalidad a la hora de equipar vehículos sobre raíles es usar máquinas propulsoras cada vez más efectivas y ligeras. Como máquina propulsora estándar se utiliza hoy en día la máquina asincrónica alimentada por convertidor. Esta máquina ofrece sin embargo poco potencial para perfeccionamiento con relación a la reducción de masa y densidad del par de giro y exige en su aplicación, en el caso de vehículos sobre raíles, casi siempre un reductor. Por ese motivo pueden reconocerse actualmente cada vez más intentos por desarrollar y usar máquinas sincrónicas con excitación permanente como propulsiones de vehículo. Esta clase de máquina hace posible, mediante su elevada densidad del par de giro, la materialización de propulsiones directas y consigue sobre todo, mediante la eliminación del reductor, una reducción muy elevada de la masa del ramal de propulsión.
La máquina sincrónica excitada permanentemente presenta, a causa de su excitación permanente, algunas particularidades en comparación con la técnica asincrónica. De este modo es posible, por ejemplo, en el caso de una máquina rotatoria además del funcionamiento de generador regulado por convertidor, con piezas constructivas puramente pasivas conseguir una acción de frenado. La acción de frenado generada mediante una máquina sincrónica excitada permanentemente, mediante un conexionado de resistencias de frenado, se conoce del documento DE 10160612 A1.
Al conectar posteriormente la máquina sincrónica rotatoria excitada permanentemente a resistencias de frenado se obtiene, en función del número de revoluciones del motor sincrónico y con ello también de la velocidad del vehículo, una curva característica de momentos o fuerzas, que por lo demás se designa también como curva característica de frenado natural. Esta curva característica de frenado posee un máximo en el desarrollo del número de revoluciones/de la velocidad.
En esta aplicación de la acción de frenado generadora de un motor sincrónico excitado permanentemente es problemático el hecho de que la curva característica de frenado natural no presenta un desarrollo de par de frenado constante a través del número de revoluciones. La problemática a la hora de aplicar la acción de frenado pasiva de un motor sincrónico excitado permanentemente se deduce de que se reduce la acción de frenado de la curva característica de frenado natural, en el caso de números de revoluciones o velocidades muy bajos y muy altos. En especial en el margen de velocidades muy bajas la fuerza de frenado se acerca a cero, de tal modo que el vehículo no puede frenarse hasta su detención, de tal modo que existe el riesgo de rodar cuesta abajo. Lo mismo es aplicable si se avería el motor sincrónico excitado permanentemente, por ejemplo, a causa de una interrupción de línea. En el documento EP 1321 330 A2 se hace patente un sistema genérico de propulsión y frenado de un vehículo, en el que en el caso de frenos generadores con piezas constructivas puramente pasivas (curva característica de frenado natural), en función del valor del número de revoluciones del motor sincrónico excitado permanentemente y/o del valor al menos de una magnitud que se basa en este número de revoluciones, se activa o desactiva al menos un freno por rozamiento.
La invención se ha impuesto la tarea de perfeccionar el sistema de propulsión y frenado de un vehículo antes descrito, de tal modo que el par de frenado aplicado por el motor sincrónico sea lo más alto posible, para reducir el desgaste del freno por rozamiento.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención mediante las particularidades de las reivindicaciones 1, 2 y 4.
Manifiesto de la invención
En el caso del frenado generador con piezas constructivas puramente pasivas (curva característica de frenado natural), en función del valor del número de revoluciones del motor sincrónico excitado permanentemente y/o del valor al menos de una magnitud que se basa en este número de revoluciones, se activa o desactiva al menos un freno por rozamiento. En otras palabras se conecta o desconecta, en función del número de revoluciones, la acción de frenado de al menos un freno por rozamiento. De este modo puede compensarse en el caso de un número de revoluciones cero, con números de revoluciones muy bajos o muy altos, la debilidad del par de frenado causada por la clase constructiva de un motor sincrónico excitado permanentemente. Por ejemplo se conecta el freno adicional, en especial un freno por rozamiento electro-neumático si el motor sincrónico excitado permanentemente se hace funcionar, en el marco de un freno generador, dentro de un margen de número de revoluciones que está situado por
debajo del número de revoluciones con el que alcanza su máximo de par de frenado. A la inversa es imaginable que el freno por rozamiento se desconecte de nuevo en función del número de revoluciones, si el motor sincrónico excitado permanentemente se hace funcionar para el frenado generador, en un margen de número de revoluciones en el que el freno por rozamiento (ya) no es necesario para alcanzar una acción de frenado suficiente.
Aquí es ventajoso en especial que un conexionado o desconexionado de este tipo en función del número de revoluciones de un freno por rozamiento, con relación al freno generador, pueda realizarse mediante medios sencillos y para esto no se utilice en especial ninguna regulación que, en función de una prefijación de valor nominal para el par de frenado, regule el conexionado o desconexionado del freno por rozamiento. Más bien el conexionado o desconexionado del freno por rozamiento se realiza exclusivamente en función del número de revoluciones del motor sincrónico excitado permanentemente o de una magnitud basada en este número de revoluciones, en el marco de un control sencillo y puede materializarse mediante medios de comparación y conexión sencillos.
En el caso de una selección adecuada de la magnitud basada en el número de revoluciones es además posible compensar una avería del motor sincrónico excitado permanentemente mediante el
freno por rozamiento. Por ejemplo en el caso de una interrupción del conexionado de carga o de una conexión de devanado del motor sincrónico excitado permanentemente, la corriente eléctrica I que circula a través del circuito de carga y/o la tensión U, inducida en los bornes del motor sincrónico excitado permanentemente, bajan por debajo de un valor crítico Ikrit o Ukrit, de tal modo que en este caso se conecta el freno por rozamiento.
Para tener en cuenta el comportamiento temporal del freno generador están previstos medios, mediante los cuales un conexionado, en función del valor del número de revoluciones del motor sincrónico excitado permanentemente o del valor de al menos una magnitud basada en este número de revoluciones, de al menos un freno por rozamiento para la acción de frenado del motor sincrónico excitado permanentemente, no puede realizarse hasta que al menos haya transcurrido un periodo de tiempo necesario para establecer un par de frenado lo mayor posible, con relación al respectivo número de revoluciones, mediante el motor sincrónico excitado permanentemente.
La magnitud que se basa en el número de revoluciones del motor sincrónico excitado permanentemente está formada por la corriente eléctrica I, que circula a través del circuito de carga, y/o por la tensión U inducida en los bornes del motor sincrónico excitado permanentemente. Esto se debe a que estas magnitudes dependen directamente del número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente y varían con el mismo. Pueden detectarse y valorarse en especial mediante un dispositivo de medición sencillo.
Adicionalmente puede utilizarse como magnitud que se basa en el número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente también el par de giro M entregado por el motor sincrónico excitado permanentemente, cuya dependencia del número de revoluciones n se ha representado en la figura 2 como curva característica de frenado natural. Si por ejemplo el par de giro M entregado por el motor sincrónico excitado permanentemente desciende por debajo de un valor de par de giro crítico Mkrit, esto indica una avería del motor sincrónico excitado permanentemente (M = 0) o bien un funcionamiento en un margen de número de revoluciones en el cual el par de giro no es suficiente. Esto es decisivo en especial con relación al presente caso en el que el freno generador, que se basa en el motor sincrónico excitado permanentemente, y el freno por rozamiento conectado en caso necesario representen un freno de seguridad o de emergencia, que esté subordinado a un freno de servicio como nivel de seguridad. Esto es debido a que entonces el funcionamiento del freno de seguridad o de emergencia está asegurado, en el caso de una avería del freno generador, mediante el freno por rozamiento que después engrana. El freno por rozamiento adicional se conecta si el valor de la magnitud basada en el número de revoluciones del motor sincrónico excitado permanentemente supera un valor límite prefijado o si este último desciende por debajo de un valor límite prefijado. En especial puede conectarse la acción de frenado de al menos un freno por rozamiento adicional si el valor de la magnitud, que se basa en este número de revoluciones, cae dentro de un intervalo prefijado. La magnitud de este intervalo la determina el técnico según sea necesario.
Este intervalo para el número de revoluciones o para la magnitud, que se basa en el número de revoluciones, está situado de forma preferida por debajo de un valor del número de revoluciones o de un valor de la magnitud que se basa en este número de revoluciones, al cual está asociado un valor máximo del par de frenado generado por el motor sincrónico excitado permanentemente. Por ello si el número de revoluciones del motor sincrónico o la magnitud, que se basa en el número de revoluciones, llega a causa de un proceso de frenado desde valores superiores a este intervalo, se conecta el freno por rozamiento y compensa la debilidad del par de frenado con números de revoluciones bajos del motor sincrónico, es decir, desde este intervalo hasta el número de revoluciones cero, de tal modo que por un lado se aumenta el par de frenado y por otro lado se impide con éxito que el vehículo sobre raíles salga rodando.
El freno generador que se basa en el motor sincrónico excitado permanentemente y el freno por rozamiento, conectado en caso necesario, forman un freno de seguridad o de emergencia, que está subordinado a un freno de
servicio como nivel de seguridad.
Para materializar el freno de seguridad o de emergencia, el freno generador y el freno por rozamiento cooperan con un bucle de seguridad del vehículo sobre raíles o del tren de vehículos sobre raíles, de tal modo que después de superar o descender por debajo de un valor límite, mediante una magnitud guiada a lo largo del bucle de seguridad, el motor sincrónico excitado permanentemente se conecte al circuito de carga y en caso necesario se active el freno por rozamiento.
El modo de funcionamiento preciso del sistema de impulsión y frenado conforme a la invención se aclara con base en la siguiente descripción de un ejemplo de ejecución.
Dibujos
Un ejemplo de ejecución de la invención se ha representado en el dibujo y se explica con más detalle en la siguiente descripción. En el dibujo muestran:
la figura 1 una representación esquemática de una propulsión de tracción para un vehículo de corriente alterna, que contiene un motor sincrónico excitado permanentemente, conforme a una forma de ejecución de la invención;
la figura 2 una curva característica de frenado del motor sincrónico excitado permanentemente de la figura 1 en funcionamiento generador;
la figura 3 una representación esquemática de un bucle de seguridad para activar un freno de seguridad o de emergencia, que contiene el motor sincrónico excitado permanentemente de la figura 1. Descripción del ejemplo de ejecución
En la figura 1 se ha representado con más detalle una propulsión de tracción 1 para un vehículo de corriente alterna, también llamado vehículo sobre raíles AC, en donde se ha caracterizado con 2 un transformador de tracción, con 4 un convertidor de corriente, con 6 un motor sincrónico excitado permanentemente y con 8 una instalación de frenado. El transformador de tracción 2 presenta un devanado primario 10 y varios devanados secundarios 12, de los que aquí sólo se ha representado un devanado secundario 12. El convertidor de corriente de tracción 4 presenta un ajustador de cuatro cuadrantes 14, un circuito de aspiración 16, una batería de condensador 18, un dispositivo de protección contra sobrecorriente 20 y un convertidor de corriente pulsatoria 22 en el lado de la máquina. El ajustador de cuatro cuadrantes 14 está enlazado en el lado de la tensión alterna con el devanado secundario 12 del transformador de tracción 2 y conectado, en el lado de la tensión continua, eléctricamente en paralelo. Eléctricamente en paralelo a las dos conexiones 24 y 26 en el lado de la tensión continua de este circuito de alimentación están conectados el circuito de aspiración 16, la batería de condensador 18, el dispositivo de protección contra sobrecorriente 20 y las conexiones de entrada en el lado de la tensión continua del convertidor de corriente pulsatoria 22 en el lado de la máquina. En el lado de salida, el convertidor de corriente pulsatoria 22 en el lado de la máquina puede unirse a conexiones del motor sincrónico excitado permanentemente 6.
La instalación de frenado 8 se compone, por cada fase del motor sincrónico excitado permanentemente 6, de una resistencia de freno 28 y de un conmutador 30. Estas resistencias de freno 28 están conectadas eléctricamente por ejemplo en estrella y presentan por ejemplo, en cada caso, un valor resistivo constante. Alternativamente es imaginable un circuito en triángulo. El conmutador 30 está enlazado de este modo con las salidas del convertidor de corriente pulsatoria 22 y las entradas del motor sincrónico excitado permanentemente 6, de tal forma que las entradas del motor sincrónico excitado permanentemente 6 pueden unirse, por un lado, a la resistencia de freno 28 y, por otro lado, a las salidas del convertidor de corriente pulsatoria 22 en el lado de la máquina.
Estos conmutadores 30, que se designan también como interruptores Fail-Safe, pueden accionarse eléctrica, mecánica o neumáticamente. En cuanto el conmutador 30 pasa de la posición de funcionamiento “marcha”, es decir que los bornes del motor sincrónico excitado permanentemente 6 están unidos a las salidas del convertidor de corriente pulsatoria 22 en el lado de la máquina, a la posición de funcionamiento “frenado”, es decir que los bornes del motor sincrónico excitado permanentemente 6 están unidos a un circuito de carga 32 en forma de las resistencias de freno 28 conectadas por ejemplo en estrella, el motor sincrónico excitado permanentemente 6 genera un par de frenado que varía con la reducción de la velocidad del vehículo sobre raíles, de forma correspondiente al desarrollo de la curva característica de frenado. Para generar el par de frenado no se necesita ni el convertidor de corriente pulsatoria 22 en el lado de la máquina ni ningún tipo de regulación.
Una propulsión de tracción 1 de este tipo se describe a fondo en el documento DE 101 60 612 A1 citado al comienzo. Por ello no se tratará la misma ulteriormente.
Aparte de las resistencias 28 o en lugar de éstas, el circuito de carga 32 puede contener también otros elementos constructivos electrónicos pasivos como condensadores y/o inductividades, en forma de bobinas de choque. En el
caso de un circuito en paralelo formado por una resistencia 28 y un condensador se aumenta por ejemplo el máximo del par de frenado Mmax. Frente a esto puede reducirse el máximo del par de frenado Mmax del motor sincrónico excitado permanentemente 6, mediante una inductividad conectada en serie a la resistencia 28. En general es imaginable una multitud de circuitos de carga 32, ya sea por la variación de los valores de resistencia, capacidad o inductividad y/o por la variación del conexionado de los diferentes elementos constructivos (en paralelo o en serie).
Al menos a un eje del vehículo sobre raíles AC está asociado un motor sincrónico excitado permanentemente 6 con convertidor de corriente de tracción 4 y los otros elementos constructivos conforme a la figura 1. Con ello las resistencias de freno 28 forman el circuito de carga 32 asociado al motor sincrónico 6, al que se conecta para el frenado generador mediante el conmutador 30. En el funcionamiento de frenado generador un motor sincrónico 6 de este tipo presenta una curva características de frenado 34, como se ha representado por ejemplo en la figura 2. Como curva característica de frenado 34 se entiende a continuación el desarrollo del par de frenado M o de la fuerza de frenado F a través del número de revoluciones n del motor sincrónico 6, que en el caso presente de propulsión directa es idéntico al número de revoluciones del eje. Este número de revoluciones del eje es proporcional a la velocidad de marcha del vehículo sobre raíles AC. Como puede reconocerse con base en la figura 2, el par de frenado M aumenta conforme aumenta desde cero el número de revoluciones n primero oblicuamente para, una vez alcanzado un valor máximo Mmax, decrecer de nuevo. A este par de frenado máximo Mmax está asociado un número de revoluciones nMmax. Esto representa un desarrollo normal de una curva característica de frenado 36 de un motor sincrónico excitado permanentemente 6, al que está conectado en funcionamiento de frenado generador un circuito de carga 32 con resistencias de freno 28.
Para compensar la debilidad del par de frenado del motor sincrónico excitado permanentemente 6, causada por la clase constructiva en el caso de números de revoluciones muy bajos o muy altos, en el caso del frenado generador en función del valor del número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente 6 o del valor de al menos una magnitud, que se basa en este número de revoluciones, se activa o desactiva al menos un freno por rozamiento 36, en donde por activación debe entenderse una inmovilización del freno por rozamiento 36 y por desactivación una liberación del freno por rozamiento 36.
De forma preferida, la magnitud que se basa en el número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente 6 está formada por la corriente eléctrica, que circula a través del circuito de carga 6, y/o por la tensión U inducida en sus bornes. Esto se debe a que estas magnitudes U, I dependen directamente del número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente 6 y varían con el mismo. Estas magnitudes U, I son detectadas por un dispositivo combinado de medición y conmutación (figura 3), y son recogidas por la instalación de frenado 8.
Alternativa o adicionalmente puede utilizarse como magnitud que se basa en el número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente también el par de giro M entregado por el motor sincrónico excitado permanentemente, cuya dependencia del número de revoluciones n se ha representado en la figura 2 como curva característica de frenado natural. Si por ejemplo el par de giro M entregado por el motor sincrónico excitado permanentemente desciende por debajo de un valor de par de giro crítico Mkrit, esto indica una avería del motor sincrónico excitado permanentemente (M = 0) o bien un funcionamiento en un margen de número de revoluciones en el cual el par de giro no es suficiente.
De forma preferida se conecta como freno por rozamiento un freno por rozamiento 36 electro-neumático, alternativamente también electro-hidráulico o electro-mecánico, si el número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente 6 en el marco del freno, partiendo de valores superiores (véase la flecha en la figura 2) llega a un intervalo de número de revoluciones ni, n2 , que está situado por debajo del número de revoluciones nMmax, con el que alcanza su máximo de par de frenado Mmax, como ilustra la figura 2. El freno por rozamiento 36 permanece después activado, hasta que el número de revoluciones n ha alcanzado el valor cero, como ilustra la curva característica de frenado 39 del freno por rozamiento en la figura 2, representada a trazos y puntos. Este freno por rozamiento es responsable en especial de un par de frenado Mreib adicional y constante, que está superpuesto mediante adición al par de frenado M del freno generador 8, que se presenta en ese momento con el número de revoluciones n respectivo.
Un par de frenado M bajo de la instalación de frenado generador 8 exige una tensión inducida U baja en los bornes de motor y con ello, en los elementos de conexionado 28 pasivos conectados, una corriente I baja. Transferido a las magnitudes U e I que se basan en el número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente 6, esto significa que el uso del freno electro-neumático 36 se impide mientras la magnitud eléctrica U y/o la corriente I estén situadas por encima de un valor mínimo o, análogamente al intervalo de número de revoluciones ni, n2 , por encima de un intervalo correspondiente, es decir, sean en cada caso mayores. Frente a esto el freno electroneumático 36 se activa en el caso de que la tensión U y/o la corriente I caigan por debajo de este valor mínimo o dentro del intervalo.
El frenado generador representa de forma preferida, mediante el motor sincrónico excitado permanentemente 6 y el freno por rozamiento 38 conectado en caso necesario, un freno de seguridad o de emergencia, que está
subordinado a un freno de servicio del vehículo sobre raíles AC como nivel de seguridad. Este freno por rozamiento puede ser a su vez un freno generador.
Para materializar el freno de seguridad o de emergencia, la propulsión de tracción 1 puede cooperar con un bucle de seguridad 40 del vehículo sobre raíles AC, de tal modo que después de superar o descender por debajo de un valor límite, mediante una magnitud guiada a lo largo del bucle de seguridad 40, por ejemplo mediante una tensión de bucle de seguridad Us, el motor sincrónico excitado permanentemente 6 se conecte al circuito de carga 32 para activar el freno generador como freno de seguridad o de emergencia.
Para tener en cuenta el comportamiento temporal del freno generador se realiza un conexionado, independiente del valor del número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente 6 o del valor de las magnitudes U, I basadas en este número de revoluciones, del freno por rozamiento electro-neumático 36 para la acción de frenado del motor sincrónico excitado permanentemente 6, cuando haya transcurrido un periodo de tiempo necesario para establecer un par de frenado M mediante el motor sincrónico excitado permanentemente 6.
Después de la activación del freno de seguridad o de emergencia se retrasa un tiempo determinado la activación dado el caso necesaria del freno por rozamiento 36 (compensación del retraso de tiempo de conmutación, tiempo de establecimiento de corriente, etc.). Durante este tiempo la instalación de frenado 8 que contiene el motor sincrónico excitado permanentemente 6 establece el par de frenado M. Después del tiempo de retardo se activa el freno por rozamiento 36, en el caso de que por ejemplo la tensión U inducida por la instalación de frenado 8 esté situada por debajo de un valor límite crítico Ugrenz, o en cuanto caiga por debajo de este valor límite Ugrenz.
Conforme al circuito de la figura 3, esto se materializa por medio de que en primer lugar el valor de la tensión de bucle de seguridad Us es vigilada constantemente por el dispositivo combinado de medición y conmutación 38. Asimismo también la instalación de frenado 8 obtiene constantemente este valor del bucle de seguridad 40.
Esta tensión de bucle de seguridad Us se corresponde por ejemplo con una tensión de batería Ubatt, la cual el conductor pone a cero mediante la separación del bucle de seguridad 40 por ejemplo para activar un freno de emergencia, mediante un botón pulsador de emergencia dispuesto en la cabina del conductor. Asimismo esta tensión de bucle de seguridad Us se pone también a cero si se avería el freno principal y el freno generador 8 tiene que activarse en caso necesario, junto con el freno por rozamiento 36, como nivel de seguridad subordinado. Esto lo puede realizar por ejemplo el conductor mediante el accionamiento del botón pulsador de emergencia o, sin embargo, producirse también automáticamente mediante un control correspondiente que puede detectar una avería del freno de servicio.
Un elemento de retardo 44 del dispositivo combinado de medición y conmutación 38 trata el valor momentáneo de la tensión de bucle de seguridad Us retrasado en el tiempo, para señalizar un “SÍ” para la separación del bucle de seguridad 40, es decir para una activación de un frenado de emergencia, o una avería del freno de servicio, o bien para enviar un “NO” para un freno de servicio operativo o ninguna activación del freno de emergencia a la entrada de un elemento “Y” 46.
Asimismo se alimentan las magnitudes U, I que proceden de la instalación de frenado 8 a una unidad combinado de valoración/comparación 42 del dispositivo combinado de medición y conmutación 38. Esta unidad 42 compara el valor de U e/o I con un valor límite prefijado, para decidir si es necesaria o no una conexión del freno por rozamiento 36. En caso afirmativo, la unidad de comparación/valoración 42 genera en su salida o en la otra entrada del elemento “Y” 46 un “SÍ”, en caso negativo un “NO”.
El elemento “Y” 46 conecta por último una señal de activación al freno por rozamiento 36 para su activación, en el caso de a sus dos entradas esté aplicado un “SÍ”, en caso contrario no se genera una señal de activación de este tipo y no se activa el freno por rozamiento.
En el caso de que el freno de servicio esté operativo y tampoco se requiera un frenado de seguridad o de emergencia, el bucle de seguridad 40 recibe una tensión de bucle de seguridad Us distinta de cero. Después el dispositivo de conmutación 32, disponible en la instalación de frenado generador 8, se conmuta a la posición “marcha”, en la que el motor sincrónico excitado permanentemente 6 no induce ninguna tensión U o no circula ninguna corriente I a través del circuito de carga 32. De la comparación de la tensión U en la unidad de valoración/comparación 42 con una tensión límite prefijada Ugrenz se obtiene lo siguiente: U < Ugrenz. Debido a que para esta condición debería en realidad conectarse el freno por rozamiento, a la salida de la unidad de valoración/comparación 42 se aplica un “SÍ”. Frente a esto el elemento de retardo 44 activa un “NO”, ya que la tensión de bucle de seguridad Us no ha variado. Como resultado el elemento “Y” 46 no activa en consecuencia ninguna señal de activación para el freno por rozamiento 36.
En el caso de requerirse un frenado de seguridad o de emergencia, o en el caso de averiarse el freno por rozamiento, se modifica la tensión de bucle de seguridad Us, de forma características, por ejemplo se hace cero, lo
que se interpreta como señal de activación para el freno de seguridad o de emergencia y en la instalación de frenado 8 es responsable de que el dispositivo de conmutación 32 pase del modo de funcionamiento “marcha” al modo de funcionamiento “frenado” y, hasta después de un determinado tiempo de retardo que es necesario para establecer el par de frenado M posible a causa del número de revoluciones n disponible en ese momento, no induzca una tensión U o entregue una corriente I. La unidad de valoración/comparación 42 envía por ello un “SÍ”, porque la tensión inducida U al principio del proceso de frenado sigue siendo muy pequeña y se aplica: U < Ugrenz. Frente a esto, aunque a la entrada del elemento de retardo 4 ya no aplica ninguna tensión de bucle de seguridad Us, porque la misma se ha puesto a cero mediante el accionamiento del botón pulsador de emergencia, a su salida se sigue aplicando en principio un “NO” a causa del retraso de tiempo.
El elemento “Y” 46, a cuyas entradas se aplican en consecuencia un “SÍ” desde la unidad de valoración/compensación 42 y un “NO” desde el elemento de retardo 44, no envía en consecuencia ninguna señal de activación para el freno por rozamiento 36.
Una vez transcurrido un determinado periodo de tiempo At, que dura hasta que por ejemplo la tensión U inducida por el motor sincrónico excitado permanentemente haya aumentado hasta un valor mayor que Ugrenz y en consecuencia se aplica: U < Ugrenz, la unidad de valoración/comparación 42 envía un “NO”. En el diagrama de número de revoluciones conforme a la figura 2 esto significa que el número de revoluciones n del motor sincrónico excitado permanentemente está situado todavía por encima del intervalo ni, n2. Entretanto, es decir una vez transcurrido At, se aplica a la salida del elemento de retardo 44 un “SÍ”, de tal modo que el elemento “Y” 46 a su vez no envía ninguna señal de activación para el freno por rozamiento 36.
Solamente en el caso de una caída de la tensión U inducida por el motor sincrónico excitado permanentemente 6 por debajo de la tensión límite Ugrenz (U < Ugrenz) o si el número de revoluciones n en el transcurso del proceso de frenado cae desde arriba en el intervalo ni, n2 y en consecuencia el par de frenado M se hace excesivamente pequeño (véase la figura 2), se genera a la salida de la unidad de valoración/comparación 42 un “SÍ”, que junto con el “SÍ” asimismo disponible del elemento de retardo 44 en el elemento “Y” 46, provoca la formación de la señal de activación para el freno por rozamiento 36, que apoya después la instalación de frenado generador 8 del modo descrito anteriormente.
La invención no está limitada a propulsiones de tracción de vehículos, que son alimentados por un circuito de corriente alterna, sino que puede utilizarse también en el caso de propulsiones de tracción de vehículos con motores sincrónicos excitados permanentemente, que son alimentados por una red de corriente continua, como las que se describen por ejemplo en el documento DE 10160612 Ai.
Lista de símbolos de referencia
1 Propulsión de tracción
2 T ransformador de tracción
4 Convertidor de corriente de tracción
6 Motor sincrónico
8 Instalación de frenado
10 Devanado primario
12 Devanado secundario
14 Ajustador de cuatro cuadrantes
16 Circuito de aspiración
18 Batería de condensador
20 Dispositivo de protección contra sobretensión 22 Convertidor de corriente pulsatoria
24 Conexión
26 Conexión
28 Resistencia de freno
30 Conmutador
32 Circuito de carga
34 Curva característica de frenado
36 Freno por rozamiento
38 Dispositivo de medición y conmutación 39 Curva característica de frenado
40 Bucle de seguridad
42 Unidad de valoración/comparación
44 Elemento de retardo
46 Elemento “Y”
Claims (5)
1. Sistema de propulsión y frenado de un vehículo sobre raíles o de un tren de vehículos sobre raíles, que contiene una propulsión de tracción (1) para la propulsión y para el frenado generador, en donde al menos a un eje del vehículo sobre raíles o del tren de vehículos sobre raíles está asociado al menos un motor sincrónico excitado permanentemente (6) y un convertidor de corriente de tracción (4), y en donde el convertidor de corriente de tracción (4) presenta al menos un convertidor de corriente pulsatoria (22) en el lado de la máquina y el motor sincrónico excitado permanentemente (6) está unido en sus bornes a un conmutador (30), de tal modo que el motor sincrónico excitado permanentemente (6) se conecta, para accionar el convertidor de corriente pulsatoria (22) o para el frenado generador, a un circuito de carga (32) que contiene al menos un elemento de carga (28), en donde en el caso del frenado generador se activa o desactiva adicionalmente al menos un freno por rozamiento (36), en función del valor de al menos una magnitud (U, I) que se basa en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6), caracterizado por que
a) el freno generador forma mediante el motor sincrónico excitado permanentemente (6) y en caso necesario mediante el freno por rozamiento (36) conectado un freno de seguridad o de emergencia, que esté subordinado a un freno de servicio como nivel de seguridad,
b) el freno generador (8) y el freno por rozamiento (36) cooperan con un bucle de seguridad (40) del vehículo sobre raíles o del tren de vehículos sobre raíles, de tal modo que después de superar o descender por debajo de un valor límite, mediante una magnitud (Us) guiada a lo largo del bucle de seguridad (40), el motor sincrónico excitado permanentemente (6) se conecta al circuito de carga (32) y en caso necesario se activa el freno por rozamiento (36), en donde
c) el freno por rozamiento (36) adicional puede conectarse si el valor de la magnitud (U, I) basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) desciende por debajo de un valor límite prefijado, en donde
d) la magnitud basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) es la corriente eléctrica (I) que circula a través del circuito de carga (32) y/o la tensión (U) inducida en los bornes del motor sincrónico excitado permanentemente (6), y en donde
e) están previstos medios (42, 44, 46), mediante los cuales un conexionado, en función del valor de al menos una magnitud (U, I) basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6), del al menos un freno por rozamiento (36) para la acción de frenado del motor sincrónico excitado permanentemente (6) no puede realizarse hasta que al menos haya transcurrido un periodo de tiempo (At) necesario para establecer un par de frenado (M) lo mayor posible, con relación al respectivo número de revoluciones (n), mediante el motor sincrónico excitado permanentemente (6).
2. Sistema de propulsión y frenado de un vehículo sobre raíles o de un tren de vehículos sobre raíles, que contiene una propulsión de tracción (1) para la propulsión y para el frenado generador, en donde al menos a un eje del vehículo sobre raíles o del tren de vehículos sobre raíles está asociado al menos un motor sincrónico excitado permanentemente (6) y un convertidor de corriente de tracción (4) , y en donde el convertidor de corriente de tracción (4) presenta al menos un convertidor de corriente pulsatoria (22) en el lado de la máquina y el motor sincrónico excitado permanentemente (6) está unido en sus bornes a un conmutador (30), de tal modo que el motor sincrónico excitado permanentemente (6) se conecta, para accionar el convertidor de corriente pulsatoria (22) o para el frenado generador, a un circuito de carga (32) que contiene al menos un elemento de carga (28), en donde en el caso del frenado generador se activa o desactiva adicionalmente al menos un freno por rozamiento (36), en función del valor de la al menos una magnitud (U, I) que se basa en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6), caracterizado por que
a) el freno generador forma mediante el motor sincrónico excitado permanentemente (6) y en caso necesario mediante el freno por rozamiento (36) conectado un freno de seguridad o de emergencia, que está subordinado a un freno de servicio como nivel de seguridad,
b) el freno generador (8) y el freno por rozamiento (36) cooperan con un bucle de seguridad (40) del vehículo sobre raíles o del tren de vehículos sobre raíles, de tal modo que después de superar o descender por debajo de un valor límite, mediante una magnitud (Us) guiada a lo largo del bucle de seguridad (40), el motor sincrónico excitado permanentemente (6) se conecta al circuito de carga (32) y en caso necesario se activa el freno por rozamiento (36), en donde
c) la acción de frenado del al menos un freno por rozamiento (36) puede conectarse si el valor de la magnitud (U, I) que se basa en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) cae dentro de un intervalo prefijado, en donde
d) la magnitud basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) es la corriente eléctrica (I) que circula a través del circuito de carga (32) y/o la tensión (U) inducida en los bornes del motor sincrónico excitado permanentemente (6), y en donde
e) están previstos medios (42, 44, 46), mediante los cuales un conexionado, en función del valor de al menos una magnitud (U, I) basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6), del al menos un freno por rozamiento (36) para la acción de frenado del motor sincrónico excitado permanentemente (6) no puede realizarse hasta que al menos haya transcurrido un periodo de tiempo (At)
necesario para establecer un par de frenado (M) lo mayor posible, con relación al respectivo número de revoluciones (n), mediante el motor sincrónico excitado permanentemente (6).
3. Sistema de propulsión y frenado según la reivindicación 2, caracterizado por que el intervalo para la magnitud (U, I) que se basa en el número de revoluciones (n) se sitúa por debajo de un valor (UMmax) de la magnitud (U, I) que se basa en este número de revoluciones (nMmax), al cual está asociado un valor máximo (Mmax) del par de frenado (M) generado por el motor sincrónico excitado permanentemente (6).
4. Sistema de propulsión y frenado de un vehículo sobre raíles o de un tren de vehículos sobre raíles, que contiene una propulsión de tracción (1) para la propulsión y para el frenado generador, en donde al menos a un eje del vehículo sobre raíles o del tren de vehículos sobre raíles está asociado al menos un motor sincrónico excitado permanentemente (6) y un convertidor de corriente de tracción (4), y en donde el convertidor de corriente de tracción (4) presenta al menos un convertidor de corriente pulsatoria (22) en el lado de la máquina y el motor sincrónico excitado permanentemente (6) está unido en sus bornes a un conmutador (30), de tal modo que el motor sincrónico excitado permanentemente (6) se conecta, para accionar el convertidor de corriente pulsatoria (22) o para el frenado generador, a un circuito de carga (32) que contiene al menos un elemento de carga (28), en donde en el caso del frenado generador se activa o desactiva adicionalmente al menos un freno por rozamiento (36), en función del valor del número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) y/o del valor de al menos una magnitud (U, I) basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6), caracterizado por que
a) el freno generador forma mediante el motor sincrónico excitado permanentemente (6) y en caso necesario mediante el freno por rozamiento (36) conectado un freno de seguridad o de emergencia, que esté subordinado a un freno de servicio como nivel de seguridad,
b) el freno generador (8) y el freno por rozamiento (36) cooperan con un bucle de seguridad (40) del vehículo sobre raíles o del tren de vehículos sobre raíles, de tal modo que después de superar o descender por debajo de un valor límite, mediante una magnitud (Us) guiada a lo largo del bucle de seguridad (40), el motor sincrónico excitado permanentemente (6) se conecta al circuito de carga (32) y en caso necesario se activa el freno por rozamiento (36),
c) el freno por rozamiento (36) adicional puede conectarse si el valor del número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) o el valor de la magnitud (U, I) basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) supera un valor límite prefijado, en donde
d) la magnitud basada en el número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) es la corriente eléctrica (I) que circula a través del circuito de carga (32) y/o la tensión (U) inducida en los bornes del motor sincrónico excitado permanentemente (6), y en donde
e) están previstos medios (42, 44, 46), mediante los cuales un conexionado, en función del valor del número de revoluciones (n) del motor sincrónico excitado permanentemente (6) o del valor de la al menos una magnitud (U, I) basada en el número de revoluciones (n), del motor sincrónico excitado permanentemente (6) del al menos un freno por rozamiento (36) para la acción de frenado del motor sincrónico excitado permanentemente (6) no puede realizarse hasta que al menos haya transcurrido un periodo de tiempo (At) necesario para establecer un par de frenado (M) lo mayor posible, con relación al respectivo número de revoluciones (n), mediante el motor sincrónico excitado permanentemente (6).
5. Sistema de propulsión y frenado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un freno por rozamiento (36) comprende un freno por rozamiento electro-neumático, electro-hidráulico, electro mecánico, neumático, mecánico o hidráulico.
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