Устройство для электроснабжения вагонов метрополитена

Устройство для электроснабжения вагонов метрополитена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: электрический транспорт , автоматическое управление токоприемниками вагонов метрополитена. Сущность изобретения: устройство содержит датчики 12, 13 тока, состоящие из магнитопроводов 14, 15 и элементов 16, 17 Холла. Выходы последних подключены к входам полярных пороговых ключей 18, 19, которые, в свою очередь, соединены выходами с входами блока 28 управления токоприемниками вагоха и индикаторными элементами 29, 30, 33, 34. Устройство обеспечивает обнаружение короткого замыкания в силовых проводах токоприемников вагона, отключение токоприемников от контактного рельса и индикацию отказавшего провода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 601 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ »«.«»= »:

У) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875975/11 (22) 22.10.90 (46) 15,08.92. Бюл. N 30 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта . (72) Г.Г.Рябцев, А.И.Хоменко, А.M.Êàäîìöåâ и Г.Е.Киксман (56) Авторское свидетельство СССР

N«1136977; кл, В 60 1 9/02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВАГОНОВ МЕТРОПОЛИТЕНА (57) Использование: электрический транспорт, автоматическое управление токоприемниками вагонов метрополитена.

> . Ж. 1754507 А1

Сущность изобретения: устройство содержит датчики 12, 13 тока, состоящие из магнитопроводов 14, 15 и элементов 16, 17

Холла. Выходы последних подключены к входам полярных пороговых ключей 18, 19, которые, в свою очередь, соединены выходами с входами блока 28 управления токоприемниками вагойа и индикаторными элементами 29, 30, 33, 34, Устройство обеспечивает обнаружение короткого замыкания в силовых проводах токоприемников вагона, отключение токоприемников от контактного рельса и индикацию отказавшего провода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1754507

20

50

Изобретение относится к электрическому транспорту, в частности к устройствам автоматического управления токоприемниками вагонов метрополитена.

В известном устройстве в случае короткого замыкания на каком-либо вагоне состава в силовом проводе между токоприемником и аппаратом защиты QT" ключают от контактной сети половину состава, в которую входит отказавший вагон

При этом определение части состава с отка завшим вагоном осуществляют путем подключения одной из частей состава к контактной сети, и если в этой части оказался отказавший вагон, то происходит повторное короткое замыкание..

Отмеченное является недостаткбм известного устройства, так как повторное короткое замыкание приводит к дальнейшему развитию на вагоне повреждения, возникшего при первом коротком замыкании, а отключение от контактной сети вместе с отказавшим вагоном и части исправных вагонов снижает мощность состава и требует его удаления с линии, что вызывает сбой графика движения поездов. Кроме того, известное устройство не определяет конкретное место короткого замыкания среди имеющихся на вагоне четырех токоприемников, что увеличивает время и затраты нэ ремонт вагона.

Цель изобретения — повышение надежности в работе за счет исключения возможности повторного короткого замыкания на вагоне, поиска конкретного отказавшего вагона (а не части состава с отказавшим вагоном), поиска конкретного места. отказа на вагоне.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для электроснабжения вагонов 40 метрополитена, содержащее четыре отжимающихся токоприемника; сгруппированные по два с каждой стороны вагона и соединенные силовыми проводами через последовэтельно включенные соединительную коробку и аппарат защиты с электриче: скими потребителями, блок управления токоприемниками, введены два размещенных у соединительной коробки датчика тока, каждый из которых выполнен на основе

- .магнитопровода с установленным в зазоре элементом Холла, два полярных tlopolceblx ключа, два инвертиру ющих элемента и четыре индикатора, причем через окно магнитоп ровода каждого датчика тока пропущены силовые провода отдвух расположенных с одной стороны, вагона токоприемников во встречном друг к другу направлении, выход элемента Холла каждого датчика тока подключен ко входу соответствующего полярного порогового ключа, первый выход каждого полярного порогового ключа соединен с соответствующим входом блока управления токоприемниками и входом соответствующего индикатора не посредственно, а второй выход- через один из инвертирующих элементов, причем каждый полярный пороговый ключ выполнен в виде операционного усилителя, к выходу которого подключены две цепочки из последовательно включенных диода, стабилитрона и нагрузочного резистора.

На чертеже показана схема устройства.

Токоприемники 1 — 4 вагона подключены силовыми проводами 5-8 через соединительную коробку 9 и аппарат защиты 10 к цепи 11 электрических потребителей. У соединительной коробки размещены датчики тока 12 и 13, которые содержат магнитопроводы 14, 15 и элементы Холла 16. 17. Силовые провода 5 и 6 проходят через датчик 12 во вСтречном -друг к другу направлении, Аналогичным образом проходят провода 7;и

8 через датчик 13, В ыходы элементов Холла

16 и 17 соединены с входами полярных пороговых ключей 18 и 19, Ключ 18 содержит операционный усилитель 20, диоды 21 и 22, стабилитроны 23 и 24, резисторы 25 — 27.

Аналогичные элементы содержит полярный пороговый ключ 19. Ключи 18 и 19 имеют по два выхода 18.1, 18.2 и 19,1, 19.2. На выходах 18.1 и 19.1 формируются сигналы положительной йолярйости, на выходах 18.2 и

19.2 — отрицательной; Выходы 18.1 и 19.1 соединены с входами блока 28 управления токоприемниками 1 — 4 и индикаторами 29 и

30, Выходы 18.2 и 19.2 соединены через инвертирующие элементы 31 и 32 с входами блока 28 и индикаторами 33 и 34. Токоприемники 1 и 2 находятся на контактном рельсе 35.

Устройство работает следующим образом, При исправном состоянии силовых проводов 5-8 токоприемники (например, 1-2) вагона находятся на контактном рельсе 35, и ток от контактного рельса поступает в цепь 11 электрических потребителей. Силовые провода 5 и 6 размещены в магнитопроводе 14 датчика тока 12 во встречном друг другу направлении, поэтому наводимые в нем равными по величине токами проводов

5 и 6 магнитные потоки взаимно уничтожаются. В результате этого на выходе элемента Холла 16 ЭДС не генерируется, и на выходах операционного усилителя 20 и ключа 18 сигналы отсутствуют. Блок 28 управления токоприемниками находится, в состоянии, при котором токоприемники 1 и

2 прижаты к контактному рельсу 35, индика-. торы 29 и ЗЗ выключены. В проводах 7 и 8

1754507 тока нет, поэтому на выходах датчика 13 и ключа 19 сигналы отсутствуют, и индикато-, ры 30 и 34 выключены.

Если при движении вагона по токораэделу один из токоприемников 1 или 2 сходит с контактного рельса 35, то ".îê в цепь 11 электрических потребителей поступает уже

Ro одному проводу (5 или 6), Уровень этого тока равен номинальному значению тока электрических потребителей вагона, В этом режиме от протекающего по одному из проводов (5 или 6) тока наводится ЭДС Холла в элементе 16. Полярность ЭДС зависит от номера провода, по которому протекает ток (например от тока провода 5 ЭДС имеет условно называемую "прямую" полярность, а от тока провода 6, создающего в магнитопроводе 13 поток встречного направления, ЭДС имеет "обратную" полярность). Уровень выходной ЭДС элемента 16 соответствует номинальному значению тока электрических потребителей вагона. Эта

ЭДС подается на вход операционного усилителя 20 и усиливается им, Выходное напряжение усилителя 20 имеет ту же полярность, что и ЭДС, генерируемая элементом Холла 16, Уровень выходного напряжения усилителя 20 в рассматриваемом режиме соответствует номинальному значению тока в силовом проводе (5 или 6), Порог срабатывания (т,е, уровень стабилизации) стабилизаторов 23 и 24 выбирается в несколько раз выше указанного уровня выходного напряжения усилителя 20, В результате этого напряжение с выхода усилителя 20 не поступает через стабилитрон

23 или 24 на нагрузочные резисторы 26 или

27, и на выходе ключа 18 сигналы отсутствуют, Следовательно, состояние блока 28 уп равления не изменяется и индикаторы 29 и

33 выключены.

Если же происходит короткое замыкание, например в проводе 6, то через участки проводов 5 и 6, лежащие внутри магнитопровода 14 датчика 12, протекает ток короткого замыкания от токоприемника 1 к точке повреждения провода 6. Магнитные потоки, создаваемые в магнитопроводе 14 от этого тока, имеют одно направление, и от них в элементе 16 создается ЭДС Холла, полярность которой, согласно принятому выше условию, будет "прямой". Ток короткого замыкания во много раз превышает номинальное значение тока электрических потребителей вагона. Следовательно, на выходе элемента 16 будет генерироваться

ЭДС, уровень которого много выше уровня, соответствующего случаю, когда вагон проезжает токораздел. Под действием этой

ЭДС на выходе усилителя 20 формируется

30 тяговой подстанции состав уже готов к работе, но уже без отказавшего вагона. Номер отказавшего провода на вагоне фиксируется индикатором 29, который включается от сигнала, формируемого на выходе 18,1 элемента 18. Такая индикация сокращает время поиска места отказа. во время ремонта вагона в депо.

Если происходит повреждение провода

5, то ток короткого замыкания протекает от токоприемника 2 к точке повреждения провода 5 в обратном указанному выше направлении. В результате этого на выходе элемента Холла 16 генерируется ЭДС "обратной" полярности. Усилитель 20 усиливает эту ЭДС и формирует на своем выходе напряжение отрицательной полярности, Уровень этого напряжения выше уровня срабатывания стабилитрона 24. Стабилитрон 24 начинает пропускать ток, от которого создается падение напряжения на резисторе 27, и появляется сигнал отрицательной полярности на выходе 18,2 узла 18. (Подача указанного напряжения на резистор 26, а, следовательно, и на выход 18.1 предотвра55 щается диодом 21), Сигнал с выхода 18.2, имеющий отрицательную полярность, инвертируется в элементе 31 и подается на вход блока 28 и индикатора 33. Блок 28 срабатывает и отжимает от контактного

10 I

25 напряжение положительной полярности, Это напряжение поступает через диод 21 на стабилитрон 23, Диод 22 предотвращает поступление указанного напряжения на стабилитрон 24, который включен в проводящем направлении относительно этого напряжения.

Уровень стабилизации стабилитрона 23 выбран ниже уровня напряжения, возникающего на выходе усилителя 20 в режиме короткого замыкания. Поэтому стабилитрон

23 начинает пропускать ток, от которого на резисторе 26 создается падение напряжения положительной полярности, подаваемое на выход 18,1 ключа 18. От этого сигнала срабатывает блок 28 и отжимает все токоприемники 1-4 вагона в нерабочее состояние. (Восстановление рабочего состояния токоприемников осуществляется социальной командой от контроллера машиниста после устранения отказа. Если восстановление рабочего состояния будет проводиться до устранения отказа, то устроиство вновь автоматически их отключает в укаэанном выше порядке).

Срабатывание устройства при коротком замыкании происходит практически мгновенно, и к моменту подачи после короткого замыкания в контактную сеть напряжения с

1754507

Корректор Т Вашкович

Редакто Ю,Петрушко .Техред M.Mîðãåíòàë

Заказ 2856. : Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рельса токоприемники вагона, а индикатор Таким образом, предлагаемоеустройст33 сигнализирует о пробое провода 5. во обеспечйвает обнаружение короткого заАналогично описанному работает уст- мыкания в силовых проводах ройство, если на контактном рельсе нахо- токоприемников вагона, отключение токодятся токоприемники 3 и 4. В этом случае, 5 приемников от контактного рельса и индиесли повреждается провод 8, то ток корот- кацию отказавшего провода. Все режимы кого замыкания протекает от токоприемни- устройства выполняются автоматически без ка 3 к месту повреждения провода 8, и повторногокороткогозамыкания. Изсостаэлемент Холла 17 генерирует ЭДС "прямой" ва выключается только отказавший вагон, полярности, от которого срабатывает ключ 10 что позволяет использовать состав для

19 и формирует на выходе 19.1 сйгнал, От дальнейшей работы. Все это повышает наэтого сигнала срабатывает блок 28 управле- дежность работы устройства.. ния токоприемника и индикатор 30 провода

8..Если же повреждается провод 7; то ток Ф î р м у л а и з о б р е т е н и я протекает через датчик 13 от токоприемни- 15 1, Устройство для электроснабжения вака 4 в обратном указанному выше направле- гонов метрополитена, содержащее четыре нии, и элемент Холла 17 генерирует ЭДС отжимающихся токоприемника, сгруппиро"обратной" полярности, а ключ 19формиру- ванные по два с каждой стороны вагона и етсигнал на выходе 19.2, вызывая срабаты- соединенные силовыми проводами через вание блока 28 и индикатора 34 провода 7. 20 последовательно включенные соединительУстройство обеспечивает обнаружение ную коробку и аппарат защиты с электричекороткого замыкания и в нерабочих прово- скими потребителями, блок управления дах, Например, если на контактном рельсе токоприемниками, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. 35 находятся токоприемники 1 и 2, а пробой что, с целью повышения надежности рабовозник в проводе 8, то ток короткого замы- 25 ты, в него введены два размещенных у соекания протекает от токоприемников 1 и 2 динительной коробки датчика тока, каждый через датчики 12 и 13. Через датчик 12 ток из которых выполнен на основе магнитопротекает по проводам 5 и 6, но онйвклю- провода с установленным в зазоре элеменчены встречно, и поэтому на выходеэлемен- том Холла, два полярных пороговых ключа, та Холла 16 ЭДС отсутствует, По датчику 13 30 два инвертирующих элемента и четыре ин ток короткого замыкания протекает в на- . дикатора,причемчерезокномагнитопровоправлении, которое он бы имел, если бы да каждого датчика тока пропущены повреждение произошло в проводе 8 при силовые провода от двух расположенных с нахождении на контактном рельсе токопро- одной стороны вагона токоприемников во иемников 3 и 4. Следовательно, элемент 35 встречном друг к другу направлении, выход ... Холла 17 генерирует ЭДС "прямой" поляр- элемента Холла каждого датчика тока подности, ключ 19 формирует сигнал на выходе ключен к входу соответствующего полярно-

19.1, в результате чего срабатывает блок 28 ro порогового ключа, первый выход каждого управления токоприемниками и индикатор полярного порогового ключа соединен с со30 провода 8, 40 ответствующим входом блока управления При пробое провода 7 ток короткого за- токоприемниками и входом соответствуюмыкания протекает от токоприемйиков 1 и 2 щего индикатора непосредственно, а вток месту повреждения также через датчики . рой выход — через один из инвертирующих

12 и 13. При этом датчик 12,.как и в предыду- . элементов. щем случае, не срабатывает, а по датчику 13 45 2. Устройство по п.1, î т л и ч а ю щ е еток протекает в направлении, при котором с я тем, что каждый полярный пороговый элемент Холла 17 генерирует ЭДС "обрат- ключ выполнен в виде операционного уси ной" полярности, В результате этого на вы- лителя, к выходу которого подключены две .: ходе 19.2 ключа 19 появляется сигнал, от цепочки из последовательно включенных которого срабатывает блок 28 управления 50 диода, стабилитрона и нагрузочного резитокоприемниками и индикатор 34 провода стора.

7-.

Составитель Л. Морозов