Kit de modernisation pour les locomotives électriques asynchrones diesel 2300 HP et 2700 HP

Les solutions techniques et fonctionnelles utilisées dans la mise en œuvre du concept de modernisation

1) Bloc convertisseurs statiques de freinage de traction

Le bloc de convertisseurs statiques de traction-freinage est exécuté comme un assemblage avec des composants fixes, avec des portes d'accès verrouillées permettant un accès facile pour le service.

Il comprend les éléments suivants:

 

  • Redresseur triphasé pour générateur synchrone;
  • Inverseurs de traction et de freinage;
  • Hacheur de freinage électro-dynamique;
  • Système de ventilation forcée pour convertisseur statique et moteurs de traction 1,2,3.

Le redresseur triphasé du générateur synchrone est un redresseur triphasé à diodes et à refroidissement par air unilatéral.
 

  • Puissance: 600-1800 kVA;
  • Tensions d'entrée: 3 x (467-1400) Vac;
  • Fréquence: 40-120Hz;
  • Tension de sortie: 600 - 1800 Vcc
  • Courant de sortie: 364-950 Acc.

Le redresseur triphasé présente une fiabilité élevée et une faible perte de puissance grâce à l'utilisation de composants électroniques de pointe, à des dimensions réduites et à une utilisation optimale des surfaces de refroidissement.

 

Onduleurs de traction et de freinage


Onduleurs statiques triphasés équipés de la technologie IGBT.
 

  • Tensions d'entrée: 600-1800 Vcc;
  • Tension d'entrée maximale (en freinage électrodynamique): 1950 Vcc;
  • Tension de sortie maximale: 1400 Vac;
  • Courant de sortie maximal: 370 Aca;
  • Fréquence: 0-120Hz.

Faible perte de puissance due à l'utilisation d'IGBT avec des pilotes haute performance;

Refroidissement à air forcé et encombrement réduit;
 

La construction modulaire facilite les interventions en cas de dysfonctionnement.

Contrôleur de fibres optiques assurant un fonctionnement optimal des moteurs de traction.


Chopper de freinage électro-dynamique (en option)

Transfère l'énergie électrique produite par les moteurs de traction aux résistances de freinage lors du freinage dynamique.

Suppression de la surtension dans le circuit intermédiaire CC, limitation de la tension du circuit intermédiaire.

 

  • Tension d'entrée maximale: 1950 Vdc;
  • Résistance maximale au freinage: 2x400 kW;
  • Type de refroidissement: refroidissement par air forcé.

 

Système de ventilation forcée pour la traction - bloc convertisseur statique de freinage

Le système de ventilation refroidit également les trois premiers moteurs de traction, en utilisant deux groupes de ventilation alimentés par un onduleur triphasé.

Le système de ventilation permet deux niveaux de ventilation à vitesse de moteur variable.

 

2) Bloc services et services auxiliaires

Bloc services et services auxiliaires

Il est utilisé pour le contrôle de la locomotive et pour alimenter les services auxiliaires. Ce bloc est conçu conformément à la norme de protection IP 20 et doit être placé dans le compartiment moteur.

Il comporte les composants suivants:

 

  • Ordinateur central;
  • Unité informatique de freinage de traction;
  • régulateur de tension du générateur synchrone (type RAT GSP);
  • charge de la batterie et alimentation à découpage 24 Vdc (type SIBA LDE);
  • Convertisseur statique pour l'alimentation des services auxiliaires avec protection individuelle des charges, type CSASA 85 KVA;

 

Contrôle et protection de l'ordinateur

Le calculateur central, basé sur la technologie des microcontrôleurs, fournit un affichage couleur dans chaque cabine, gère les commandes de la locomotive, les signaux analogiques et le contrôle des moteurs de traction. Grâce à l'affichage dans la cabine du conducteur, il fournit l'état de la locomotive au conducteur, en utilisant des sorties graphiques, textuelles et vocales. Le conducteur peut réinitialiser tous les défauts de sa cabine. L'écran peut enregistrer le statut de la locomotive et peut fournir au conducteur des instructions de maintenance. L’ordinateur central est composé de sept types de modules:

  • Modules d'entrées numériques - 5 pièces
  • Modules de sortie numérique - 2 pièces
  • Modules d'entrées analogiques - 5 pièces
  • Module de sortie analogique - 1 pièces
  • Module informatique central - 1 pièces
  • Alimentation - 1 pièces
  • Module de communication CAN - 1 pièces

Types de données d'entrée:

  • 160 .. 24V signaux numériques répartis sur 5 modules PID, chacun gérant 32 entrées.
  • Les modules PED peuvent gérer 64 lignes de sortie en utilisant des signaux 24 V / 2A. L'interface de sortie est distribuée sur deux modules, chacun avec 32 lignes de sortie.
  • Il peut convertir 60 signaux analogiques en utilisant 5 modules avec chacun 12 entrées analogiques.
  • A partir des 12 canaux d'entrée, 8 a l'aide de signaux 0-20 mA et les quatre autres peuvent être configurés pour utiliser 0-20 mA ou 0-10 mA 0-500 V.
  • Le système émet 6 signaux analogiques 4-20 mA via le module de sortie analogique.
  • Le module de communication gère la communication avec les systèmes de diagnostic et de surveillance des cabines du conducteur en utilisant un bus CAN.
  • Les modules informatiques, met en oeuvre les algorithmes de commande et le transfert de données à l'intérieur de l'ordinateur central et CAN a deux ports série externes pour communiquer avec l'ordinateur et à la traction Diesel engine`s ordinateur.
  • L'alimentation est connectée à la ligne d'alimentation 24 V de la locomotive et absorbe un courant maximum de 1,5 A.

 

Calculatorul de tracțiune-frânare

L'ordinateur de traction-freinage contrôle la traction électrique et le freinage avec une charge optimale sur le moteur Diesel. Accédez à la salle des machines et les connecteurs du panneau avant permettent des interventions simples et rapides pour tous les modules. L'ordinateur utilise des modules Double Eurocard, montés dans un rack 19 pouces. Pour le contrôle des moteurs, l'ordinateur utilise des algorithmes de modulation PWM hautes performances.

L'ordinateur utilise trois types de modules:

  • Module de contrôle onduleur - 6 pièces
  • Module de contrôle informatique - 1 pc.
  • Module d'alimentation - 3 pièces

Un module de commande inverseur contient les éléments suivants:
 

  • 3 entrées analogiques 0 ... 200 mA
  • 4 entrées analogiques 4 ... 20 mA
  • 2 entrées analogiques sélectionnables 4 ... 20 mA / 0 - 10 V
  • 4 sorties analogiques sélectionnables 0 ... 20 mA / 0 - 10 V
  • 4 entrées codeur dédiées
  • 16 entrées numériques avec mise à la terre commune et isolation galvanique
  • 4 entrées numériques avec mise à la terre individuelle et isolation galvanique
  • 8 sorties numériques (24V / 2A)
  • 8 entrées en fibre optique
  • 8 sorties fibre optique
  • 1 port de communication série RS232 avec isolation galvanique
  • 1 bus de communication série CAN

Un module TC_M contient les parties suivantes:
 

  • 3 entrées analogiques (0 ... 300 mA)
  • 2 entrées analogiques (0 ... 75 mA)
  • 1 entrée analogique (0 ... 60 mA)
  • 2 entrées analogiques (4 ... 20 mA)
  • 2 entrées analogiques sélectionnables 4 ... 20 mA / 0-10 V
  • 4 sorties analogiques sélectionnables 0 ... 20 mA / 0-10 V
  • 16 entrées numériques avec mise à la terre commune et isolation galvanique
  • 4 entrées numériques avec mise à la terre individuelle et isolation galvanique
  • 8 sorties numériques (24V / 2A)
  • 4 sorties fibre optique
  • 4 entrées fibre optique
  • 1 port de communication série RS232 avec isolation galvanique
  • 3 bus de communication CAN

Les alimentations fournissent les tensions suivantes:
 

  • TC_MS_A1 - 24V / 4.5A (alimentant les circuits électroniques)
  • TC_MS_A2 - / + 24 V / 4,2 A (alimentant les transducteurs)
  • TC_MS_A3 - / + 24V / 4.2A (alimentant les transducteurs)

 

L'ordinateur est connecté à la ligne d'alimentation 24 V des locomotives et absorbe le courant maximal de 18 A. Les modules sont connectés aux autres équipements utilisant des connecteurs du panneau avant (circuits électriques et des fibres optiques).
 

  • point fixe DSP (Digital Signal Processor) pour la mise en œuvre de base d'utilisation du contrôle moteur Vector. Processeur de surveillance pour d'autres fonctions et les communications avec les locomotives informatique
  • Contrôle vecteur moteur avec espace vectoriel modulation PWM pour tension variable à fréquence variable onduleur complet (VVVF) Mise en œuvre.
  • haute fréquence de commutation PWM et modulation en six étapes occasion à hautes vitesses.
  • Utilisé avec l'adaptation de changement de paramètres de fonctionnement du moteur Conditions de traction.
  • Chacun du module de commande de l'onduleur de traction de l'ordinateur commande un onduleur et est indépendant des autres.
  • Currents moteur de traction, Voltages, tension de liaison à courant continu, le courant et la température de tous les IGBTs est monitorée.
  • Tous les diagnostics faute est relayée à l'ordinateur central à afficher dans la cabine du conducteur.

 

Régulateur de tension du générateur synchrone (type RAT-GSP)

RAT-GSP est un régulateur de tension automatique pour le générateur synchrone et est monté dans le bloc d'appareils sur l'une des parois verticales.

RAT - Le GSP reçoit des informations de la commande de tension de prescription de l'ordinateur central sous la forme d'un signal unifié (4 ... 20 mA). RAT-GSP envoie la tension mesurée du générateur synchrone en tant que signal unifié (4-20 mA) à l'ordinateur central. En outre, les informations de tension sont envoyées sous forme de signal unifié au convertisseur statique pour les services auxiliaires.

RAT-GSP génère un signal d'erreur sur l'ordinateur central et peut être réinitialisé par l'ordinateur central.

Principales caractéristiques techniques:
 

  • Tension d'entrée des circuits de contrôle: 24 VDC (+ 20% -30%);
  • Courant de sortie: max 10 Acc;
  • Redresseur triphasé, plage de redressement: 600-1800 VDC;
  • Protection contre les surcharges et les courts-circuits.

Chargeur de batterie et alimentation 24 Vcc (type SIBA LDE)

Le chargeur de batterie envoie les mesures de la tension et du courant de la batterie à l'ordinateur central sous forme de signaux unifiés 4-20 mA. Il utilise la dernière technologie IGBT. L'unité est refroidie par le refroidissement par air forcé du bloc d'appareil.

Caractéristiques techniques:

  • Tension de charge de la batterie: 27 Vcc maximum à 20 ° C;
  • Tension de charge compensée en température;
  • Courant de charge de la batterie limité à 70 Adc;
  • Courant de sortie total: 250 Adc +/- 5%;
  • Tension d'alimentation: 575 Vcc +/- 5%.

Le chargeur de batterie prend en charge les éléments suivants:
 

  • protection contre les surcharges
  • protection contre les courts-circuits (maximum 300 Adc)
  • protection contre les surtensions

Convertisseur statique de services auxiliaires (CSASA 85 kVA)

CSASA 85 kVA est monté sur le côté extérieur du bloc d'appareils. L'inducteur de hacheur et le filtre de tension CA sont montés à l'intérieur du bloc d'appareil.

Le système présente les avantages suivants:

  • Haute fiabilité grâce à la technologie IGBT;
  • Conception modulaire, permettant un entretien facile;
  • Les composants électroniques de dernière génération présentant de faibles pertes de commutation permettent de refroidir l’unité à l’aide du système de refroidissement par air du bloc d’appareils;
  • Protection contre les surcharges (avec une caractéristique I2t), court-circuit, défaut de phase et surtension;
  • Il assure un démarrage en douceur des moteurs électriques, avec un contrôle constant de la tension et de la tension, limitant les chocs électriques et mécaniques au démarrage.
  • Permet un contrôle total de la vitesse des moteurs électriques, en fonction de la température des moteurs de traction, ce qui prolonge la durée de vie des moteurs de ventilation et augmente les économies de carburant.
  • L'alimentation utilise la puissance générée par le freinage dynamique, ce qui augmente la consommation de carburant

Le convertisseur statique pour la fourniture des services auxiliaires a la structure suivante:
 

  • chopper (CH_SA): 1 partie
  • onduleurs (INV_1-4_SA): 4 parties

Le hacheur (CH_SA) est alimenté par le circuit intermédiaire dont la tension varie de 600 V à 1950 V et alimente les onduleurs des services auxiliaires.

Le premier onduleur (INV_1_SA) alimente sept moteurs électriques de 5,5 kVA utilisés pour refroidir les convertisseurs statiques de freinage de traction et les moteurs de traction. Les caractéristiques techniques de cet onduleur sont les suivantes:

 

  • Tension de sortie: 3 x (0..380) Vac, 0-50 Hz
  • Puissance de sortie maximale: 38,5 kVA

Le deuxième onduleur (INV_2_SA) alimente les moteurs électriques qui ont refroidi le bloc d'appareil et la tension du filtre 220 Vca et qui a une puissance maximale de 11 kVA.

Le troisième onduleur (INV_3_SA) alimente le compresseur à vis et le ventilateur du compresseur.

  Les caractéristiques techniques de cet onduleur sont:

 

  • Tension de sortie: 3 x (0..380) V ac, 0-50 Hz
  • Puissance de sortie maximale: 30 kVA

Le quatrième onduleur (INV_4_SA) alimente le moteur électrique qui refroidit les résistances de freinage.

Les caractéristiques techniques de cet onduleur sont:

 

  • Tension de sortie: 3 x (0..380) V ac, 0-50 Hz
  • Puissance de sortie maximale: 5,5 kVA

Tous les onduleurs sont protégés contre les surcharges, les courts-circuits, la tension d'alimentation minimale, les défauts de phase et les erreurs de signalisation sur l'ordinateur central.

3) Tableau de bord

Pour répondre à toutes les exigences concernant la taille, l’accès, le montage ou les connexions électriques, le panneau est fabriqué en polymère renforcé de fibres.

Pour augmenter le confort pendant le fonctionnement, la zone située derrière le panneau est fermée par des panneaux amovibles. Sous le panneau, derrière les panneaux amovibles, sont montées les boîtes à bornes, utilisées pour relier le panneau aux équipements électriques, aux conduites d'air, aux essuie-glaces, aux avertisseurs pneumatiques ou aux systèmes de nettoyage des pare-brise. Sur les panneaux verticaux sont montés des moteurs de traction qui désactivent l'interrupteur, les chauffages de cabine du conducteur, les prises électriques 220 V ca et les disjoncteurs qui protègent l'équipement électrique de la cabine du conducteur. Sur le panneau sont montés l'équipement électrique et pneumatique requis par le conducteur.

Le tableau de bord dispose des équipements suivants:

  • L'unité de surveillance du véhicule (PRO-UMV) est un système intégré intégré doté d'un écran graphique haute luminosité qui affiche l'état actuel de la locomotive pour le conducteur et présente des solutions aux problèmes pouvant survenir. Les mesures utilisées par l'ordinateur central sont affichées sur différents écrans accessibles à l'aide du clavier ou de l'écran tactile. Les informations stockées peuvent être téléchargées sur une mémoire externe USB pour interpréter les données sur le PC. Le pilote peut réinitialiser certains défauts en appuyant sur l'écran tactile. Grâce à sa flexibilité, le système peut communiquer via différentes interfaces de communication (CAN, Ethernet, RS-232, RS-485, Profibus, CANopen, etc.);
  • Clé d'activation du panneau et commutateur de direction de conduite;
  • Contrôleur de traction / frein;
  • Régulateur de freinage électro-pénumatique;
  • Manomètres pour cylindres de freins, conteneurs d'air comprimé et lignes de train;
  • Indicateurs analogiques pour la force de traction de traction / freinage, la vitesse du moteur diesel et la tension du circuit intermédiaire
  • Émetteur-récepteur synthétisé en fréquence;
  • Indicateurs d'état et de panne des moteurs diesel;
  • Interrupteurs éclairés pour contrôler l'éclairage de la cabine, le compresseur ou la ventilation;
  • Bloc de contrôle INDUSI et DSV;
  • Bloc de contrôle de manœuvre;
  • Contrôleur de frein primaire;
  • Contrôleur de corne à air;
  • Bloc de commande de lavage de pare-brise;
  • Bloc de commande DSV.
  • Unité de climatisation Les cabines de conduite sont équipées de climatiseurs montés sur le toit des cabines. Chaque unité a une puissance de refroidissement de 12 000 BTU et est alimentée par la ligne d'alimentation 24 V.
  • Le système de chauffage des cabines du conducteur est équipé d'éléments chauffants PTC d'une puissance maximale de 2 kW. Les éléments chauffants ont des niveaux de chauffage réglables, ils sont auto-protégés et ont un rendement thermique élevé.

4) Blocage des résistances de rupture (facultatif)

Ce bloc est équipé de son propre ventilateur de refroidissement, alimenté par un moteur asynchrone triphasé, alimenté par un convertisseur de tension et de fréquence fournissant 3 x 400 Vca / 50 Hz.

L'air de refroidissement est absorbé par l'extérieur de la locomotive, sous le bloc de résistance, et évacué vers l'extérieur, au-dessus du bloc.

Le bloc des résistances de freinage possède sa propre tuyauterie de ventilation.

  • La puissance de freinage maximale est de 2 x 356 kW;
  • La tension d'entrée maximale pour le freinage dynamique est de 1950 Vdc;
  • Résistance nominale: 2x9.60 ohm;
  • Masse: 400 kg;
  • Puissance du moteur du ventilateur: 4,6 kW.

 

5) Le système de production d'air comprimé (en option)

Le système de production d'air comprimé est entièrement automatisé et utilise un compresseur à vis monobloc fabriqué par Gardner Denver, type Tamrotor TEMPEST 6+. Le compresseur est entraîné par un moteur asynchrone à cage d'écureuil et alimenté par un convertisseur de tension et de fréquence statique. Le convertisseur prend en charge le démarrage en douceur du moteur et la transmission mécanique est réalisée avec une large courroie Poly V à plusieurs ailettes.

Avantages:
 

  • une fiabilité et une efficacité accrues grâce au compresseur à vis;
  • fonctionnement silencieux;
  • Diminution de la quantité d'huile dans l'air extrait et réduction de la consommation totale d'huile;
  • le débit d'air est constant sur de grandes variations de l'alimentation électrique;
  • le convertisseur statique empêche les chocs de courant lors du démarrage du moteur électrique.

Spécifications techniques:
 

  • Pn: 30kW;
  • Un: 380 V avec une fréquence variable de 50 Hz;
  • Débit d'air de sortie nominal à une pression de 10 bars: 3,2 Nmc / min;
  • Consommation d'huile: 3 mg / mc d'air comprimé.