RU2291544C1 - Automatic temperature and moisture content control gear for dc traction machine windings - Google Patents
Automatic temperature and moisture content control gear for dc traction machine windings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291544C1 RU2291544C1 RU2005108737/09A RU2005108737A RU2291544C1 RU 2291544 C1 RU2291544 C1 RU 2291544C1 RU 2005108737/09 A RU2005108737/09 A RU 2005108737/09A RU 2005108737 A RU2005108737 A RU 2005108737A RU 2291544 C1 RU2291544 C1 RU 2291544C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- winding
- machine
- electric machine
- windings
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 4
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к автоматическим системам контроля и регулирования температурно-влажностного режима, а также защиты от перегрева и переувлажнения изоляции обмоток электрических машин, например обмоток тяговых электрических машин электровозов.The invention relates to electrical engineering, in particular to automatic control systems and regulation of temperature and humidity conditions, as well as protection against overheating and waterlogging of the insulation of the windings of electric machines, for example windings of traction electric cars of electric locomotives.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для автоматического регулирования температуры обмотки тяговой электрической машины постоянного тока [1]. Недостатком данного устройства является то, что оно не может быть использовано для автоматического контроля и регулирования влажности изоляции обмоток тяговых электрических машин электровозов.The closest technical solution, selected as a prototype, is a device for automatically controlling the temperature of the winding of a traction electric DC machine [1]. The disadvantage of this device is that it cannot be used to automatically control and regulate the humidity of the insulation of the windings of traction electric machines of electric locomotives.
Предлагаемое устройство для автоматического регулирования температурно-влажностного режима обмоток электрической машины постоянного тока 1 (см. фиг.1) содержит канал 2 для охлаждающей среды; вентилятор 3 с управляемым приводом 4; перфорированный электросушитель воздуха 25 с управляемым преобразователем мощности 24 и с датчиком тока Iэ 28; датчики 5 и 26 температуры Твз и влажности Wвз охлаждающе-нагревающей среды с преобразователями 6 и 27; датчики 7, 8 и 9 падения напряжения Δuгп, Δuко и Δuдп, соответственно на обмотке главных 10 полюсов, на компенсационной обмотке 11 и на обмотке добавочных 12 полюсов электрической машины; датчик 13 частоты вращения nд вала электрической машины; датчик 14 тока Iд и датчик 15 напряжения Uд на зажимах электрической машины; датчик 16 частоты вращения nв вала вентилятора, пропорциональной подаче Gвз вентилятора; блоки 17, 18 и 19 расчета значений омического сопротивления в горячем состоянии Rгпаг, Rкоaг и Rдпаг, соответственно обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов, причем на вход блока 17 подают выходные сигналы преобразователей 7 и 14, на вход блока 18 подают выходные сигналы преобразователей 8 и 14, а на вход блока 19 подают выходные сигналы преобразователей 9 и 14; блок 20 расчета (измерений БИ) значений средней температуры и влажности изоляции обмотки главных (Тгпаср) полюсов, компенсационной обмотки (Ткоаср) и обмотки добавочных (Тдпаср) полюсов (являющихся измеренными значениями температуры этих обмоток в соответствии с правилами измерения температуры обмоток электрических машин стандартным методом сопротивления), причем на вход блока 20 подают выходные сигналы блоков 17, 18 и 19, в блок 20 вводят также значения сопротивления обмотки главных Rгпaх полюсов, компенсационной обмотки Rкоах и обмотки добавочных Rдпах полюсов в холодном состоянии; блок 21 расчета величины мощности Рд электрической машины, причем на вход блока 21 подают выходные сигналы преобразователей 14 и 15; блок 22 вычислений, содержащий математическую модель тяговой электрической машины как тепловлажностного объекта, позволяющую определять нестационарное поле распределения температур в ней как едином тепловлажностном объекте при работе в электрической цепи локомотива в реальных условиях эксплуатации и расчетным путем определять значения максимальной локальной температуры и влажности изоляции вращающейся якорной обмотки Тяaр, обмотки главных Тгпар полюсов, компенсационной обмотки Ткоар и обмотки добавочных Тдпар полюсов тяговой электрической машины в зависимости от регулирующих (подача охлаждающей среды Gвз и возмущающих (напряжение Uд, ток Iд электрической машины, частота nд вращения вала электрической машины и температура Твз охлаждающей среды) воздействий, причем на вход блока 22 подают выходные сигналы преобразователей 6, 13, 14, 15, 16, 20, 21 и 27, в блок 22 вводят также заданные значения максимальной локальной температуры и влажности изоляции якорной обмотки Тяаз, обмотки главных Тгпаз полюсов, компенсационной обмотки Ткоаз и обмотки добавочных Тдпаз полюсов тяговой электрической машины; монитор М (поз.23) для визуального представления информации.The proposed device for automatically controlling the temperature and humidity conditions of the windings of an electric DC machine 1 (see Fig. 1) comprises a channel 2 for a cooling medium;
Устройство для автоматического регулирования температуры обмоток электрической машины постоянного тока работает следующим образом. Предварительно в ячейки памяти ЭВМ вводят информацию о значениях Rгпaх, Rкоах, Rдпах Тяаз, Тгпаз, Ткоаз и Тдпаз для данного типа тяговой электрической машины. В соответствии с заложенной программой в ЭВМ вводят сигналы с измерительных преобразователей 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15 и 16. В блоке 22 (фиг.1), содержащем математическую модель MM тяговой электрической машины как теплового объекта (поз.29 на фиг.2), производят расчетное определение значений Тяар, Тгпар, Ткоар и Tдпар, а также значений средней температуры обмотки главных (Тгпаср)р полюсов, компенсационной обмотки (Ткоаср)р и обмотки добавочных (Тдпаср)р полюсов по измеренным значениям Твз, nд, Iд, Uд и nв. В блоках 17, 18 и 19 по измеренным значениям ΔUгп, ΔUко, ΔUдп и Iд рассчитывают значения Rгпar Rкоаr и Rдпаr. В блоке 20 рассчитывают значения (Тгпаср)и, (Ткоаср)и и (Тдпаср)и, являющиеся измеренными значениями средней температуры обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов электрической машины, информацию о них выводят на монитор 23 и вводят также в блок коррекции БК (поз.31 на фиг.2) блока БВ. В блоке 31 проводят сравнение рассчитанных и измеренных значений средней температуры обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов.A device for automatically controlling the temperature of the windings of an electric DC machine operates as follows. Previously in the computer memory to input the information about the values of R a x r, R a to x, R x and dp, I and T s, T r and s, and s to T and T dn and for this type of traction electric machine. In accordance with the program, the signals from the measuring transducers 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15, and 16 are input into the computer. In block 22 (Fig. 1), which contains the mathematical model MM of the traction electric machine as a thermal object (pos. 29 in Fig. 2), they calculate the values of T i a r , T gp a r , T k a r and T dp a r , as well as the values of the average temperature of the main winding (T gp a cp ) p poles, compensation winding ( T to a cp ) p and windings of additional (T dp a cp ) p poles according to the measured values of T b , n d , I d , U d and n c . In blocks 17, 18 and 19 from the measured values of ΔU gp , ΔU ko , ΔU dp and I d calculate the values of R gp a r R ko a r and R dp a r . In block 20, the values of (T gp a cp ) and , (T k a cp ) and and (T dp a cp ) and , which are the measured values of the average temperature of the winding of the main poles, the compensation winding and the winding of the additional poles of the electric machine, are calculated, information about them displayed on the monitor 23 and also entered into the block correction BC (
Если расхождение в результатах расчетов и измерений находится в допустимых пределах, с блока 31 подают на вход блока 29 воздействие α, корректирующее процесс вычисления значений максимальной локальной температуры якорной обмотки Тяар обмотки главных Тгпар полюсов, компенсационной обмотки Ткоар и обмотки добавочных Тдпар полюсов. Далее в блоке сравнения БС (поз.30) проводят сравнение рассчитанных значений Тяар, Тгпар, Ткоар и Тдпар с заданными значениями Тяаз, Тгпаз, Ткоаз и Тдпаз и вырабатывают сигналы рассогласования, представляющие собой разность между рассчитанными и заданными значениями максимальной локальной температуры якорной обмотки, обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов: (Тяар-Тяаз), (Тгпар-Тгпаз), (Ткоар-Ткоаз) и (Тдпар-Тдпаз). При нагревании обмоток электрической машины, если (Тяар-Тяаз)2 0, (Тгпар-Тгпаз)2 0, (Ткоар-Ткоаз)2 0 и (Тдпар-Тдпаз)2 0, то цикл расчетного определения величин Тяар, Тгпар, Ткоар и Tдпap повторяют, причем расчет проводят при новых измеренных значениях Твз, Uд, Iд, Uд и Uв. Если какой-либо из сигналов рассогласования (Тяар-Тяаз)>0, (Тгпар-Тгпаз)>0, (Ткоар-Ткоаз)>0 или (Тдпар-Тдпаз)>0, то его подают на вход блока формирования БФ сигнала управляющего воздействия (поз.27), где сигнал корректируют по величине возмущающих воздействий Рдв, Iд и Твз.If the difference in the calculation results and the measurement is within acceptable limits from
С выхода блока 32 подают сигнал (управляющего воздействия на вход управляемого привода 4 (фиг.1) вентилятора охлаждения. Если при дальнейшем нагревании обмоток электрической машины сигнал рассогласования увеличивается, то соответственно увеличивается и подача вентилятора, в результате чего регулируемая величина Тяар, Тгпар Ткоар или Тдпар поддерживается в заданных пределах. Значения Тяар, Тгпар, Ткоар и Тдпар выводятся на монитор 23. Если условие (Тяар-Тяаз)>0 выполняется, и при этом выполняется одно из условий (Тгпар-Тгпаз)>0, (Ткоар-Ткоаз)>0 или (Тдпар-Тдпаз)>0, то на вход блока 27 подают сигнал рассогласования (Тяар-Тяаз), поскольку наименьший ресурс по тепловому фактору имеет изоляция якорной обмотки. Если (Тяар-Тяаз)2 0, но при этом одновременно выполняются условия (Тгпар-Тгпаз)>0, (Ткоар-Ткоаз)>0 и (Тдпар-Тдпаз)>0, то на вход блока 27 подают максимальный по величине сигнал. Оптимальный подход к выбору заданных значений Тяаз, Тгпаз, Ткоаз и Тдпаз должен обеспечить наибольший ресурс изоляционных материалов обмоток, определяющий в основном долговечность электрической машины, при минимуме расхода электроэнергии на функционирование устройства для автоматического регулирования температуры обмоток.From the output of
Если расхождение в результате расчетов и измерений значений средней температуры обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов электрической машины превышает допустимые пределы, в случае возможных сбоев при выполнении программы функционирования устройства, выходе из строя системы измерения параметров или по другим причинам, то с выхода блока 31 подают сигнал β о переводе устройства в аварийный режим работы на вход блока 32, далее с выхода блока 32 подают сигнал γ управляющего воздействия на увеличение подачи вентилятора до максимального значения. Одновременно выводят информацию β о переводе устройства в аварийный режим работы, сбоях или возникших неисправностях и их причин на монитор 23.If the discrepancy as a result of calculations and measurements of the average temperature of the winding of the main poles, the compensation winding and the winding of the additional poles of the electric machine exceeds the permissible limits, in case of possible failures during the execution of the device’s functioning program, failure of the parameter measurement system or for other reasons, then
При движении локомотива на выбеге, когда измеряемые параметры Uд=0 и Iд=0, величины Тяар, Тгпар, Ткоар и Тдпар определяют расчетным путем в блоке 29, содержащем математическую модель, по последним значениям Тяар, Тгпар, Ткоар и Тдпар на момент отключения напряжения питания электрической машины и измеренным значениям Твз, nд и nв, далее сравнивают в блоке 30 расчитанные значения Тяар, Тгпар, Ткоар и Тдпар с заданными Тяаз, Тгпаз, Ткоаз и Тдпаз. При уменьшении сигналов рассогласования (Тяар-Тяаз), (Tгпaр-Tгпaз), (Ткоар-Ткоаз) и (Тдпар-Тдпаз) подают с выхода блока 32 сигнал γ на вход управляемого привода вентилятора, и далее, при полном выполнении условий (Тяар-Тяаз)2 0, (Тгпар-Тгпаз)2 0, (Ткоар-Ткоаз)2 0 и (Тдпар-Тдпаз)2 0, на остановку вентилятора охлаждения и прекращение подачи охлаждающей среды.When locomotive movement freewheel when measured variables U d = 0 and I q = 0, the values T i and p, T r and p, T to a p and T dn and p is determined by calculation in the
Устройство для автоматического регулирования влажности изоляции обмоток ТЭД работает аналогичным образом. При увеличении или уменьшении степени увлажнения изоляции обмоток ТЭД от некоторого заданного значения Wз, пропорционально будет изменяться влажность воздуха Wвз на выходе из канала 2 охлаждающе-нагревающей среды. Система подстраивается таким образом, что при увеличении степени увлажнения изоляции обмоток ТЭД увеличивается сигнал обратной связи от датчика влажности 20 и наоборот - при уменьшении степени увлажнения изоляции обмоток уменьшается сигнал обратной связи. При этом на выходе преобразователя 22 электроосушителя будет изменяться среднее напряжение и происходить увеличение подводимой мощности к электроосушителю 23 в случае увеличения степени увлажнения изоляции обмоток ТЭД и уменьшение подводимой мощности к электроосушителю в случае уменьшения степени увлажнения изоляции обмоток ТЭД. Таким образом, предполагается стабилизация степени увлажнения изоляции обмоток ТЭД.A device for automatically controlling the humidity of the insulation of the windings of a TED works in a similar way. By increasing or decreasing the degree of moistening winding insulation TED from some predetermined value W s is proportional to the humidity will vary W taken at the output of channel 2, the cooling and heating medium. The system is adjusted in such a way that with an increase in the degree of wetting of the insulation of the windings of the TED, the feedback signal from the humidity sensor 20 increases and vice versa - with a decrease in the degree of wetting of the insulation of the windings, the feedback signal decreases. At the same time, the average voltage will change at the output of the electric dryer converter 22 and the input power to the electric dryer 23 will increase if the insulation degree of the TED windings is wetted and the supplied power to the electric dryer if the insulation degree of the TED windings decreases. Thus, stabilization of the degree of wetting of the insulation of the windings of the TED is supposed.
Таким образом, предлагаемое устройство для автоматического регулирования температурно-влажностного режима обмоток тяговых электрических машин обеспечивает поддержание в заданных пределах предельно допустимых значений температуры и влажности изоляции ее обмоток независимо от условий и режимов работы тяговой электрической машины в процессе эксплуатации, позволяет защитить ее от перегрева и переувлажнения обмоток, обеспечить качественные устойчивые процессы регулирования температуры и влажности, повысить долговечность тяговой электрической машины при минимальных затратах электроэнергии на функционирование системы охлаждения и осушения, стабилизировать степень увлажнения изоляции обмоток ТЭД.Thus, the proposed device for automatically controlling the temperature and humidity conditions of the windings of traction electric machines ensures that the maximum permissible temperature and humidity values of the insulation of its windings are maintained within specified limits, regardless of the conditions and operating modes of the traction electric machine during operation, it can be protected from overheating and overmoistening windings, ensure high-quality stable processes of temperature and humidity control, increase the durability of the traction electric ktricheskoy machines at the lowest cost of electricity on the functioning of the cooling system and dehumidification, humidification to stabilize the degree of insulation of traction windings.
Источник информацииThe source of information
1. Решение о выдаче патента на полезную модель №2003108646/20(009620). Устройство для автоматического регулирования температуры тяговой электрической машины постоянного тока / В.П.Смирнов, В.В.Макаров, A.M.Худоногов, И.А.Худоногов, Е.В.Ефремов, И.С.Пехметов. - Приоритет от 31.03.2003.1. The decision to grant a patent for utility model No. 2003108646/20 (009620). Device for automatic temperature control of a traction electric DC machine / V.P. Smirnov, V.V. Makarov, A.M. Khudonogov, I.A. Khudonogov, E.V. Efremov, I.S. Pekhmetov. - Priority dated 03/31/2003.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005108737/09A RU2291544C1 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Automatic temperature and moisture content control gear for dc traction machine windings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005108737/09A RU2291544C1 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Automatic temperature and moisture content control gear for dc traction machine windings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005108737A RU2005108737A (en) | 2006-09-10 |
| RU2291544C1 true RU2291544C1 (en) | 2007-01-10 |
Family
ID=37112420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005108737/09A RU2291544C1 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Automatic temperature and moisture content control gear for dc traction machine windings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2291544C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2408413C2 (en) * | 2008-04-14 | 2011-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) | Method of two-stage cleaning of cooling air of abrasive particles using adaptive moisture removal system, and device to this end |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US324618A (en) * | 1885-08-18 | Roller-skate | ||
| RU2046511C1 (en) * | 1993-02-15 | 1995-10-20 | Конструкторское бюро приборостроения | Automated electric drive |
| RU33674U1 (en) * | 2003-03-31 | 2003-10-27 | Смирнов Валентин Петрович | Device for automatically controlling the temperature of the windings of a traction electric DC machine |
-
2005
- 2005-03-28 RU RU2005108737/09A patent/RU2291544C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US324618A (en) * | 1885-08-18 | Roller-skate | ||
| RU2046511C1 (en) * | 1993-02-15 | 1995-10-20 | Конструкторское бюро приборостроения | Automated electric drive |
| RU33674U1 (en) * | 2003-03-31 | 2003-10-27 | Смирнов Валентин Петрович | Device for automatically controlling the temperature of the windings of a traction electric DC machine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2408413C2 (en) * | 2008-04-14 | 2011-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) | Method of two-stage cleaning of cooling air of abrasive particles using adaptive moisture removal system, and device to this end |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005108737A (en) | 2006-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11060741B2 (en) | Heat source system and control method therefor | |
| JP5629189B2 (en) | Control apparatus and method | |
| US20110186643A1 (en) | Air-conditioning controlling method and device | |
| JPH01119811A (en) | A method for controlling the starting temperature of a thermal energy transfer device and a device for implementing this method | |
| JPH0343861B2 (en) | ||
| US6097171A (en) | Method and apparatus for controlling an induction motor | |
| JP2020134128A (en) | Coolant system facility and controller of the same | |
| CN115465108B (en) | Motor over-temperature protection method and system based on multivariable interval control | |
| US10451296B2 (en) | Environmental control system with anti-windup structure | |
| JP5476835B2 (en) | Air conditioning system | |
| CN111457566B (en) | Air supply device of lower air supply cabinet and control method thereof | |
| WO2002012798A1 (en) | Method of controlling temperature/humidity or temperature and device for controlling temperature/humidity or temperature | |
| Abou Daher et al. | Improve the HVAC contribution in wind power smoothing | |
| RU2291544C1 (en) | Automatic temperature and moisture content control gear for dc traction machine windings | |
| JP3468816B2 (en) | Air conditioning controller | |
| JP2006266644A (en) | Heat source pump control method and air conditioning heat source system | |
| RU2121209C1 (en) | Device for automatic control of electrical machine temperature | |
| JPH07140061A (en) | Thermostatic bath | |
| CN119765599B (en) | Control method and device of energy recovery equipment, energy recovery equipment and medium | |
| CN112032863A (en) | A high-precision constant temperature and humidity system | |
| US11561021B2 (en) | Method for responding to electrical power source request | |
| CN107305082B (en) | Cooler system, intermediate water temperature acquisition method thereof and control method thereof | |
| JPH0128299B2 (en) | ||
| JP3411098B2 (en) | Air conditioning equipment | |
| JPS60105933A (en) | Control method for wind tunnel test equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100329 |