Modernisierungskit für die asynchronen Diesellokomotiven 2300 PS und 2700 PS

Für die Umsetzung des Modernisierungskonzepts wurden die technischen und funktionalen Lösungen angegangen

1) Block statischer Traktionsbremsumrichter

Der Block von Traktions-Brems-Stromwandlern ist als eine Baugruppe ausgeführt, an der die Bauteile befestigt sind, wobei Zugangstüren mit Verriegelungen einen leichten Zugang zu Eingriffen ermöglichen.

Es besteht aus folgenden Elementen:

  • Drehstromgleichrichter für Synchrongenerator;
  • Wechselrichter für Traktion und Bremsen;
  • Elektrodynamischer Bremschopper;
  • Zwangsbelüftungssystem für Stromrichterblöcke und Fahrmotoren 1,2,3.

Der Drehstromgleichrichter für den Synchrongenerator ist ein Drehstromgleichrichter mit Diode und einseitiger Luftkühlung.

 Macht: 600 - 1800 kVA

Eingangsspannungen: 3 x (467 - 1400) Vca;

Frequenz: 40 - 120Hz;

Ausgangsspannung: 600 - 1800 Vcc;

Ausgangsstrom: 364 - 950 Acc.

Der Dreiphasen-Gleichrichter hat eine hohe Zuverlässigkeit und geringe Verlustleistung durch den Einsatz modernster elektronischer Komponenten und die Abmessungen werden durch optimalen Einsatz von Kühlflächen reduziert. 

 

Wechselrichter für Traktion und Bremsen

Es werden dreiphasige statische Wechselrichter mit IGBT-Technologie verwendet.

Eingangsspannung:  600 - 1800 Vcc;

Maximale Eingangsspannung (beim elektrodynamischen Bremsen): 1950 Vcc;

Maximale Ausgangsspannung: 1400 Vca;

Maximaler Ausgangsstrom: 370 Aca;

Frequenz: 0 – 120Hz.;

Geringer Leistungsverlust durch den Einsatz von IGBTs mit modernen intelligenten Treibern;

Die Gesamtabmessungen sind niedrig und die Kühlung wird mit Luft erzwungen;

Der modulare Aufbau ermöglicht ein einfaches Eingreifen bei Störungen und die Steuerung erfolgt über Lichtwellenleiter, die einen optimalen Betrieb der Fahrmotoren gewährleisten.

 


Elektrodynamischer Bremschopper (optional)

Führt die Übertragung von elektrischer Energie durch, die von Traktionsmotoren erzeugt wird, wenn sie in einem elektrodynamischen Bremsmodus (als Generator) zum Bremswiderstandsblock arbeiten.

Überspannung im Zwischenkreis des Traktionswechselrichters, die die Zwischenkreisspannung begrenzt.

Maximale Eingangsspannung: 1950 Vcc;

Die maximale Leistung der Bremswiderstände: 2 x 400 kW;

Kühlart: Zwangsbelüftung;

 

Zwangslüftungssystem für den statischen Stromrichterblock

Das Zwangslüftungssystem für den statischen Wandler führt auch eine Kühlung der Traktionsmotoren 1, 2, 3 durch, wobei zwei Lüftungsgruppen verwendet werden, die von einem Spannungs- und Frequenzumrichter gespeist werden.

Das System hat zwei Lüftungsstufen und die Motordrehzahl kann variabel sein.

2) Block von Steuergeräten und Hilfsdiensten

Die Steuereinheit und die Zusatzdienste bieten Steuerung, Einstellung, Signalisierung, Überwachung des Lokomotivbetriebs und Hilfsstromversorgung. Der Aufbau der Steuerung und der Nebenleistungen entspricht der Schutzart IP20 und ist für den Betrieb im Maschinenraum vorgesehen.

Es besteht aus folgenden Komponenten:

  • Computerkontrolle und Schutz
  • Traktions-Brems-Rechner
  • Spannungsregler für RAT-GSP Synchrongenerator
  • Statische 24 VDC Stromversorgung für SIBA_LDE Steuer- und Ladestromkreise
  • Statischer Speisenservice-Hilfsdienst mit selektivem Schutz für jeden Verbrauchertyp CSASA 85 kVA

 

Computerkontrolle und Schutz

Der Kontroll- und Schutzrechner besteht aus Mikrocontrollern mit Farbdisplay in jedem Führerhaus, die die Steuerung der Lokomotiven, die Überwachung der wichtigsten analogen Größen und des Motorschutzes, die ständige Anzeige der für den Antrieb der Lokomotive notwendigen Abmessungen sowie die grafische und akustische Signalisierung ermöglichen Störungen und Rücksetzen aus der Kabine, Speicherung von Ereignissen und Anzeige von Schnellwarnmeldungen für den Mechaniker.

Der Befehls- und Schutzrechner besteht aus sieben Kategorien von Modulen, nämlich:

  • digitale Eingabemodule PID  - 5 buc;
  • digitale Ausgabemodule PED - 2 buc;
  • analoge Eingangsmodule PIA - 5 buc;
  • analoge Ausgangsmodule PEA - 1 buc;
  • zentrales Steuermodul PCC - 1 buc;
  • Stromversorgung PSA  - 1 buc.
  • Kommunikationsmodul CAN  PCD - 1 buc;

Gekaufte Größen:

160 digitale 24-V-Signale, die auf 5 PID-Module verteilt sind, können mit jeweils 32 Eingängen erworben werden.

64 Verbraucher können bei 24 V / 2 A bestellt werden. Die Endstufen sind auf zwei PED-Module mit je 32 Steuerkanälen verteilt.

Es können 60 analoge Größen erworben werden, verteilt auf 5 Module mit je 12 analogen Eingängen.

Von den 12 Eingangskanälen sind 8 0-20 mA und 4 können 0-20 mA, 0-500 mA oder 0-10 V konfiguriert werden.

Sechs analoge Signale vom Typ 0 - 4 - 20 mA werden über das PEA-Modul synthetisiert.

Das PCD-Modul, das die Schnittstelle zu den Fahrzeugüberwachungseinheiten (PRO-UMV) in den Fahrstationen bereitstellt, verfügt über einen seriellen CAN-Port.

Das PCC-Modul, das die Implementierung von Befehls- und Datenübertragungsalgorithmen innerhalb des zentralen Computers vorsieht, ist mit zwei CAN-Ports versehen, um Datenflüsse mit dem Traktionscomputer und dem Dieselmotorcomputer bereitzustellen.

Die Stromversorgung ist an die 24 V-Leitung der Lokomotive angeschlossen. Der maximale aufgenommene Strom beträgt 1,5 A.

 

Traktions-Brems-Rechner

Der Traktionssteuerungsbremscomputer ermöglicht die Steuerung der elektrischen Bremstraktion und den optimalen Betrieb des Dieselmotors - Synchrongenerator - Traktionsmotoren. Der Zugang vom Durchgang und die Verwendung von Frontsteckern ermöglicht einen einfachen und schnellen Eingriff für spezielle Reparaturen und Befunde auf jeder Modulplatte. Der Computer ist als Doppel-Eurocard-System in einem 19-Zoll-Rack ausgeführt. Für die Steuerung der Fahrmotoren werden die in der Bahntraktion verwendeten Leistungsalgorithmen verwendet.

Der Zugbremscomputer besteht aus drei Kategorien von Modulen, nämlich:

Wechselrichter-Steuerungsmodus  TC_S  - 6 buc;

Zentraler Modus  TC_M   - 1 buc;

Energiequellenmodus  TC_MS _A   - 3 buc.

Ein Wechselrichter-Steuermodul INV – TC_S conţine:

  • 3 analoge Eingänge 0…200 mA;
  • 4 analoge Eingänge 4…20 mA;
  • 2 konfigurierbare analoge Eingänge 4…20 mA / 0 – 10 V;
  • 4 konfigurierbare analoge Ausgänge 0-20mA/ 0-10V;
  • 4 Eingänge für den Drehzahlwandler;
  • 16 galvanisch getrennte digitale Eingänge mit gemeinsamer Masse;
  • 4 separate galvanische Digitaleingänge mit unabhängigen Erdungskreisen;
  • 8 digitale Ausgänge 24V /2A;
  • 8 LWL-Ausgänge;
  • 8 LWL-Eingänge;
  • 1 serieller RS232 serieller Kommunikationsanschluss galvanisch;
  • 1 galvanischer serieller Kommunikationsanschluss von CAN

Die Struktur des Zentralmoduls TC_M betritt:

  • 3 analoge Eingänge 0…300 mA;
  • 2 analoge Eingänge 0…75 mA;
  • 1 analoger Eingang 0…60 mA;
  • 2 analoge Eingänge 4…20 mA;
  • 2 konfigurierbare analoge Eingänge 4…20 mA / 0 – 10 V;
  • 4 konfigurierbare analoge Ausgänge 0-20mA/ 0-10V;
  • 16 galvanisch getrennte digitale Eingänge mit gemeinsamer Masse;
  • 4 galvanisch getrennte digitale Eingänge mit unabhängigen Erdungskreisen;
  • 8 digitale Ausgänge 24V /2A;
  • 4 Glasfaser-Ausgänge;
  • 4 Glasfaser-Eingänge;
  • 1 Serieller Kommunikationsport RS232 galvanisch;
  • 3 galvanisch getrennte serielle Kommunikationsports von CAN.

Netzteile liefern folgende Spannungen:

  • Modul TC_MS_A 1 - 24V /4,5 A (Stromkreise).
  • Modul TC_MS_A 2 - /+24 V / 4,2 A (Speisewandler);
  • Modul TC_MS_A 3 - /+24 V / 4,2 A (Speisewandler);

Die Stromversorgung beträgt 24 V, der maximale aufgenommene Strom beträgt 18 A;

Die Module sind mit dem Rest der Ausrüstung in der Lokomotive durch Frontkupplungen für elektrische Schaltungen und optische Fasern verbunden.

Das vorgestellte System bietet folgende Vorteile:

  • Fixed-Pitch-DSP zur Implementierung der Grundfunktionen der Vektorsteuerung des Motors. Sekundärprozessor für andere Funktionen und Kommunikation mit Lokomotivbefehls-, Schutz-, Signal- und Diagnose-Computer;
  • Wechselrichter mit Spannung und variabler Frequenz, implementiert unter Verwendung einer variablen Raumimpulsmodulation und Vektorvektorsteuerung;
  • Hochfrequenzschaltung für asynchrone und sechsstufige PWM bei höheren Geschwindigkeiten;
  • Parameter anpassbar an wechselnde Betriebsbedingungen von MT;
  • Jedes Modul im Traktionscomputer steuert einen einzigen Motor und ist unabhängig von dem anderen;
  • Ströme, Spannungen und Temperaturen von Fahrmotoren werden zur Steuerung und zum Schutz verwendet;
  • Die Beschreibung der Fehler erfolgt durch die Computersteuerung, den Schutz, die Signalisierung und die Diagnose.

 

Spannungsregler für RAT-GSP Synchrongenerator

RAT - GSP ist ein automatischer Spannungsregler zum Einstellen der Spannung am Ausgang des Synchrongenerators und ist im Geräteblock an einer der vertikalen Wände montiert.

RAT - GSP erhält Informationen zur Spannungsvorgabe von der Steuerung und dem einheitlichen Signalschutz (4 ... 20 mA), die er in den Spannungsregler eingibt und vergleicht ihn mit der Spannungsinformation, die von einem Wandler gelesen wird der Spannung am Synchrongenerator. RAT - GSP sendet die gemessenen Spannungsinformationen an den Synchrongenerator als ein einheitliches Signal (4-20 mA) an den Steuerungs- und Schutzcomputer. Außerdem wird die Spannungsinformation als ein einheitliches Signal und an den statischen Hilfswandler gesendet.

RAT - GSP sendet die Absturzinformationen an den Befehls- und Schutzcomputer. Im Fehlerfall kann es unter bestimmten Bedingungen vom Zentralrechner zurückgesetzt werden.

Das Konstruktionssystem ermöglicht den Zugang für Einstellungen, Prüfungen, Reparaturen, Messungen usw., indem die vorderen Befestigungsschrauben am Block und an der oberen Abdeckung gelöst werden. Klemmbretter und abnehmbare Steckverbinder erleichtern den Austausch bei Bedarf.

Technische Hauptmerkmale:

  • Steuerkreis-Versorgungsspannung: 24 Vcc ( +20%; -30 %);
  • Ausgangsstrom : max 10 Acc;
  • Spannung am Dreiphasen-Gleichrichterausgang geregelt: 600 – 1800 Vcc;
  • Überlastschutz und Kurzschlussschutz für den Ausgangsstrom.

 

Statische 24-VDC-Stromversorgung für SIBA_LDE-Batterie-Steuer- und Ladestromkreise

SIBA_ LDE wurde entwickelt, um die Steuerkreise für die Batterieladung zu versorgen.

SIBA_LDE kommuniziert auf dem Steuerungs- und Schutzcomputer Informationen über Stromwert und Ausgangsspannung als einheitliche Signale (4 ... 20mA). Verwendet modernste IGBT-Technologie (elektronische Bauteile mit geringen Schaltverlusten). Die Kühlung erfolgt mit Luft in der Lokomotive.

Technische Hauptmerkmale:

  • Batterieladespannung maximale Batterien 27 Vcc la 20°C;
  • Funktion der Temperaturkompensation der Lastspannung;
  • Batterieladestrom begrenzt auf 70 Acc;
  • Gesamtstrom bei Volllast 250 Acc ± 5 %;
  • Eingangsspannung : 575 Vcc ± 5%;

Die Quelle verfügt über folgende Schutzfunktionen:

  • Überlastschutz am Ausgang
  • Kurzschlussschutz am Ausgang;
  • Überspannungsschutz am Ausgang.

 

Statischer Umformer zur Absicherung von Hilfsdiensten mit selektivem Schutz für jeden CSASA 85 kVA Verbraucher

Der CSASA 85 kVA ist für jeden Verbraucher mit einem thermischen und elektromagnetischen selektiven Wärmeschutzblock ausgestattet, der außerhalb des Geräteblocks montiert ist. Innerhalb des Geräteblocks, der Steuerungs- und Hilfsdienste sind die Chopperspulen und der Sinusspannungsfilter montiert.

Das System hat folgende Vorteile:

  • Hohe Zuverlässigkeit durch IGBT-Technologie;
  • Die modulare Konstruktion bietet einfache Wartung;
  • Verwendet modernste Elektronikkomponenten mit geringen Schaltverlusten, so dass die Kühlung mit Luft aus der Lokomotive erreicht wird;
  • Bietet Überlastschutz für Verbraucher nach einer I2t-Funktion, Kurzschluss, Phasenausfall, Überspannung, Erhöhung der Lebensdauer von Elektromotoren;
  • Stellt sicher, dass das Anfahren durch eine Softstart-Logik mit einer U / f-Konstante gesteuert wird, nach einer erforderlichen Eigenschaft von Elektromotoren, wodurch elektrische und mechanische Schocks beim Starten begrenzt werden;
  • Ermöglicht eine kontinuierliche Steuerung der Geschwindigkeit der Lüftungsmotoren für MT in Abhängigkeit von ihrem Heizzustand, was die Lebensdauer der Lüftungsmotoren bzw. die Kraftstoffeinsparung erhöht;

Der statische Hilfsstromumrichter hat folgenden Aufbau:

  • Hubschrauber CH_SA   - 1 Stück;
  • Wechselrichter INV_1-4_SA   - 4 Stücke.

Der CH_SA Chopper wird mit einer Versorgungsspannung von 600 ÷ 1950 VDC aus dem Zwischenkreis der Traktionsumrichter gespeist und versorgt die Hilfsserviceinverter mit Strom.

Der Inverter INV_1 _SA versorgt 7 5,5 kVA-Motorlüfter mit Strom, die zur Kühlung des Traktions-Brems-Stromrichters und der Traktionsmotoren dienen. Die Eigenschaften dieses Wechselrichters sind wie folgt:

Ausgangsspannung : 3 x (0…. 380) Vca, 0-50 Hz

Maximale Leistung : 38, 5 kVA

Der Inverter INV_2_SA versorgt die Motorlüfter in der Steuereinheit und den Hilfsdiensten sowie die Filterspannung von 220 VAC und hat eine maximale Ausgangsleistung von 11 kVA.

Der Inverter INV_3_SA versorgt den Schraubenverdichter und den Ventilator mit Strom.

Die Eigenschaften dieses Wechselrichters sind wie folgt:

  • Tensiunea de ieşire : 3x ( 0…..380) Vca, 0-50 Hz
  • Puterea maximă : 30 kVA

Invertorul INV_4_SA  asigură alimentarea motoventilatorului blocului rezistențelor de frânare.

Caracteristicile acestui invertor sunt următoarele:

  • Tensiunea de ieșire : 3 x(0….. 380 )Vca, f= 0-50 Hz
  • Putere maximă : 5,5 kVA

Invertoarele sunt prevăzute cu protecție la suprasarcină, scurtcircuit, rotor calat, tensiune minimă de alimentare, tensiune maximă de alimentare, lipsă fază şi furnizează la ieşire semnale de avarie către calculator.

 

3) Instrumententafel

Um allen Anforderungen in Bezug auf Größe, Zugang, Montage oder elektrische Anschlüsse zu entsprechen, besteht das Paneel aus faserverstärktem Polymer.

Um den Komfort während des Betriebs zu erhöhen, ist der Bereich hinter dem Panel mit abnehmbaren Boards verschlossen. Unter der Tafel, hinter den abnehmbaren Tafeln, sind die Klemmenkästen angebracht, die zur Verbindung der Tafel mit den elektrischen Ausrüstungen, Luftleitungen, elektropneumatischen Systemen, die die Scheibenwischer, Lufthupe oder Scheibenreinigungsanlage bewegen. Auf den vertikalen Boards sind die Antriebsmotoren, die den Schalter deaktivieren, die Fahrerkabinenheizungen, 220-V-Wechselstromsteckdosen und die Leistungsschalter, die die elektrische Ausrüstung vor der Fahrerkabine schützen, montiert. Auf dem Paneel sind die elektrischen und pneumatischen Geräte montiert, die für die Bedienung des Fahrers erforderlich sind.

  • Die Fahrzeugüberwachungseinheit (PRO-UMV) ist ein integriertes Embedded-System, das über ein grafisches Display mit hoher Helligkeit verfügt, das dem Fahrer den aktuellen Status der Lokomotive anzeigt und Lösungen für die auftretenden Probleme bietet. Die Messungen, die von der zentralen Computereinheit verwendet werden, werden auf verschiedenen Bildschirmen angezeigt, auf die über die Tastatur oder den Touchscreen zugegriffen werden kann. Gespeicherte Informationen können auf einen externen USB-Speicher heruntergeladen werden, um die Daten auf dem PC zu interpretieren. Der Fahrer kann einige Fehler zurücksetzen, indem er den Touchscreen drückt. Aufgrund seiner Flexibilität kann das System über verschiedene Kommunikationsschnittstellen kommunizieren (CAN, Ethernet, RS-232, RS-485, Profibus, CANopen usw.);
  • Bedienfeldaktivierungsschlüssel und Fahrtrichtungsschalter;
  • Traktions- / Bremsregler;
  • Elektropneumatische Bremssteuerung;
  • Manometer für Bremszylinder, Druckluftbehälter und Zugleitung;
  • Analogindikatoren für Zugkraft / Bremszugkraft, Dieselmotordrehzahl und Zwischenkreisspannung
  • Frequenz synthetisierter Transceiver;
  • Status und Fehleranzeigen für Dieselmotoren;
  • Beleuchtete Schalter zur Steuerung der Kabinenbeleuchtung, des Kompressors oder der Lüftung;
  • INDUSI- und DSV-Steuerblock;
  • Rangiersteuerblock;
  • Primärbremssteuerung;
  • Air Horn Controller;
  • Windschutzscheibenwaschsteuerblock;
  • DSV-Befehlsblock
  • Klimagerät Die Fahrerkabinen sind mit Coleman Klimaanlagen ausgestattet, die auf dem Dach der Kabinen montiert sind. Jede Einheit hat eine Kühlleistung von 12.000 BTU und wird von der 24-V-Versorgungsleitung gespeist.
  • Das Heizsystem der Fahrerkabinen ist mit PTC-Heizelementen mit einer maximalen Leistung von 2 kW ausgestattet. Die Heizelemente haben einstellbare Heizstufen, sind selbst geschützt und haben einen hohen thermischen Wirkungsgrad.

4) Widerstandsbalken (optional)

Dieser Block ist mit einem eigenen Kühlventilator ausgestattet, der von einem dreiphasigen Asynchronmotor angetrieben wird, der von einem Spannungs- und Frequenzumrichter gespeist wird, der 3 x 400 Vac / 50 Hz liefert.

Die Kühlluft wird von der Außenseite der Lokomotive unterhalb des Widerstandsblocks absorbiert und nach außen über den Block abgeleitet.

Der Bremswiderstandsblock hat eine eigene Lüftungsleitung.

Die maximale Bremsleistung beträgt 2 x 356kW;

Die maximale Eingangsspannung für die dynamische Bremsung beträgt 1950 Vdc;

Nennwiderstand: 2x9,60 Ohm;

Masse: 400 kg;

Lüftermotorleistung: 4,6 kW.

Putere motor ventilație: 4,6 kW

 

5) Das Drucklufterzeugungssystem (optional)

Das Drucklufterzeugungssystem ist voll automatisiert und verwendet einen eingehausten Schraubenverdichter aus einem Stück von Gardner Denver, Typ Tamrotor TEMPEST 6+. Der Kompressor wird von einem Asynchronmotor mit Squirel-Käfig angetrieben und von einem statischen Spannungs- und Frequenzumrichter gespeist. Der Umrichter übernimmt den Sanftanlauf des Motors und die mechanische Übertragung erfolgt mit einem breiten mehrrilligen Poly-V-Riemen.

 

Vorteile:

  • erhöhte Zuverlässigkeit und Effizienz durch den Schraubenverdichter;
  • geräuschloser Betrieb;
  • reduzierte Ölmenge in der Abluft und verringerter Gesamtölverbrauch, wodurch eine verbesserte Abluftqualität bestimmt wird;
  • der Luftstrom ist bei großen Schwankungen der Versorgungsspannung konstant;
  • the static converter prevents current shocks when the electromotor starts up.

 

Technische Spezifikationen:

  • Pn: 30 kW
  • Un: 380 V mit einer variablen Frequenz von 50 Hz;
  • Bemessungs-Ausgangsluftstrom bei einem Druck von 10 bar: 3,2 Nmc / min;
  • Ölverbrauch: 3 mg / mc Druckluft.