Устройство для регулирования расхода электроэнергии при электрообогреве стрелочных переводов железнодорожного транспорта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование, в устройствах элетрообогрева стрелочных переводов железнодорожного транспорта Сущность изобретения 1 стабилизированный источник электропитания /1/, 1 формирователь опорного напряжения /2/. 1 резисторный делитель напряжения с термолреобразователем / 3/, 2 усилителя /4/, 2 компаратора /5. 13/, 1 триггер /6/, 1 коммутирующий элемент /7/, 1 автогенератор /8/, 1 счетчик импульсов /9/. 1 резистор /10/, 1 цифроаналоговый преобразователь /11/, делитель напряжения /12/ 1-3-4-5-6-7.1 -2 - 4,4 - 13 - 6,1 - 2 - 4.8 - 9 - 10 - 11 - 5,11 - 12 - 13.13 - 9,6 - 10,1 - 11.1 ил, 1 табп

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5027359/11 (22) 14.02.92 (46) 15.10.93 Eien йя 37-38 (71) Научно-<производственное объединение автоматизации и систем управления на железнодорожном транспорте "Союзжепдоравтоматизация" (72) Спектор Я.С„Коган ДА; Пирин В.И.; Грязное 4C.;

Яхнес ЮА; Зткин ЗА (73) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт средств автоматизации на железнодорожном транспорте

НИИжелдоравтоматизация" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ llPN ЭЛЕКТРО06ОГРЕВЕ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ ЖЕ(в) ЩУ (и) 2000977 (1 (51) 5 $61 L7 (т8

ЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА (57) Использование: в устройствах эпетрообогрева стрелочных переводов железнодорожного транспорта Сутщность изобретения: 1 стабилизированный источник электропитания /1/, 1 формирователь опорного напряжентя /2/, 1 резисторный делитель напряжения с термолреобразователем / 3/, 2 уовтителя /4/, 2 компаратора /5, 13/, 1 триггер

/6/, 1 коммутирутотцю элемент /7/, 1 автогенератор /8/, 1 счетчтв(импульсов /9/. 1 резистор /10/, 1 цифроаналоговый преобразователь /11/, делитель напряжения /12/. 1 — 3 — 4 — 5 — 6 — 7, 1 — 2 — 4,4 — 13 — 6, 1 — 2 — 4,8 — 9 — 10 — 11 — 5, 11—

12 — 13, 13 — 9, 6 — 10, 1 — 11, 1 ип, 1 табл.

2000977

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к устройствам электрообогрева стрелочных переводов жел.дор.транспорта, Известно устройство для энергоснабжения потребителей в зоне стрелочных переводов, содержащее реле температуры нагрева рельс, термососопротивление и реле включения обогрева стрелок.

Недостатком устройства является его сложность и низкая надежность из-за большого количества коммутационных элементов.

Известно также устройство для защиты уставки от изменения температуры, содержащее первый и второй ждущие генераторы, в одном из которых в качестве времязадающего элемента включен термопреобраэователь, а в другом — задающий элемент уставки, синхронизирующий блок запуска и блок сравнения с исполнительным элементом на его выходе.

Недостатком устройства является отсутствие автоматического изменения уставки опорной температуры от колебания погодных условий, что вызывает перерасход при легких погодных условиях, которые составляют более 70 случаев снегоотложений в зимний период.

Иэ известных устройств наиболее близким является устройство регулирования расхода электроэнергии при электрообогреве стрелочных переводов, содержащее стабилизированный источник вторичного электропитания, соединенный с входами формирователя опорного напряжения и резисторного моста с термообразователем сопротивления в плече резистивного делителя напряжения, выходы которых подключены к входам усилителя, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого компаратора. и коммутирующий элемент, соединенный с цепью включения зле ктрообог рева.

Недостатком устройства является также излишний расход электроэнергии на электрообогрев при легких погодных условиях, т.к. чувствительность устройства рассчитана на температуру нагрева рельсов при суровых погодных условиях.

Целью изобретения является экономия электроэнергии.

Это достигается тем, что в устройство регулирования расхода электроэнергии при электрообогреве стрелочных переводов жел,дор.транспорта, содержащее стабилизированный источник электропитания, формирователь опорных напряжений, резистивный делитель напряжения с термопреобразователем сопротивления, усилиПри достижении температуры включения обогрева срабатывает триггер с раздельными входами, выключающий коммутирующий элемент и соответственно цепь включения обогрева.

В результате патентного поиска не обнаружены решения со сходными отличительными признаками, что позволяет сделать вывод о новизне устройства и его

55 изобретательском уровне. тель, первый компаратор и коммутирующий элемент, причем источник вторичного электропитания соединен со входами резистивного делителя напряжения и

5 формирователя опорного напряжения, выход реэистивного делителя соединен с первым входом усилителя. второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного напряжения, выход — с неинвертирующим входом первого компаратора, а выход коммутирующего элемента соединен с цепью включения пускателя электрообогрева, введены триггер с раздельными входами, автогенератор. счетчик, регистр, 15 цифроаналоговый преобразователь делитель напряжения и второй компаратор, причем инвертирующий вход второго компаратора соединен с выходом усилителя, неинвертирующий вход — с выходом де20 лителя напряжения, а выход — со входом установки счетчика и первым входом триггера с раздельными входами, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход — со входом коммутирующего элемента и входом синхронизации регистра, входная шина которого соединена с выходами счетчика, а выходная — с входами цифроаналогового преобразователя, вход питания которого соединен с выходом

З0 источника питания, а выход соединен с инвертирующим входом первого компаратора и входом делителя напряжения, третий вывод которого соединен с нулевым выводом источника питания, при этом выход автогенератора соединен со счетным входом счетчика, Введение автогенератора, счетчика и регистра обеспечивает задание цифрового, кода, который в цифроаналоговом преобра40 зователе преобразуется в аналоговый сигнал. Цифроаналоговый преобразователь и делитель напряжения формируют опорные сигналы, задающие температурные границы включения и выключения электрообогре45 ва в зависимости от погодных условий.

Первый и второй компараторы осуществляют сравнение текущей температуры нагрева рельсов с задаваемыми температурными границами.

2000977

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит стабилизированный источник электропитания 1, выход которого соединен с входами формирователя опорного напряжения 2 и резистивного делителя напряжения 3 с термопреобразователем сопротивления Rt, установленным на рельсах в обогревамой зоне стрелочного перевода, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам усилителя 4, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого компаратора 5. выход которого соединен через триггер 6 с раздельными входами с коммутирующим элементом 7, выход которого является выходом устройства и соединен с цепью включения пускателя электрообогрева. Устройство также содержит автогенератор 8, подключенный к счетчику 9, выходы которого подключены к регистру 10, выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразователя

11. выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора 5 и входом делителя напряжения 12, средний вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго компаратора 13, а третий вывод соединен с нулевым выводом источника питания, причем инвертирующий вход второго компаратора соединен с неинвертирующим входом первого компаратора 5, а выход второго компаратора 13 соединен со вторым входом триггера с раздельными входами 6 и входом установки счетчика 9, выход триггера 6 соединен со входом синхронизации регистра 10, а вход питания цифроаналогового преобразователя 11 соединен с выходом источника питания.

Устройство работает следующим образом.

После включения обогрева стрелочных переводов начинается рост температуры рельсов, Сопротивление терморезистора

Вт, установленного на рельсах обогреваемого стрелочного перевода, по мере нагрева рельсов изменяется. В результате изменяется напряжение на выходе резистивного делителя напряжения 3. Резистивный делитель 3 и формирователь опорного напряжения 2 питаются стабильным напряжением с выхода источника электропитания 1. Разница напряжений, действующих на входах усилителя, характеризует температуру нагрева рельсов. Усилитель 4 преобразует масштаб этого дифференциального сигнала для сравнения его с опорными сигналами, задающими температурные границы включения и выключения электрообогрева в зависимости от погодных условий. Эти

55 опорные сигналы формируются цифроаналоговым преобразователем 11 и делителем напряжения 12. Преобразователь 11 формирует опорные напряжения включения обогрева, а делитель 12 включения обогрева.

Сравнения текущей температуры нагрева рельсов с задаваемыми температурными границами осуществляют первый 5 и второй

13 компараторы. При достижении температуры включения обогрева срабатывает первый 5 компаратор, а выключения — второй компаратор 13. Срабатывание второго компаратора 13 переводит триггер с раздельными входами s состояние, при котором выключается коммутирующий элемент 7.

Одновременно, сигналом с выхода второго компаратора 13 устанавливается в исходное нулевое состояние счетчик 9. Это необходимо для определения погодных условий по скорости остывания рельсов. Оценка скорости остывания производится по времени, за которое температура рельсов снижается от температурной границы выключения обогрева до температурной границы включения.

Сразу после выключения коммутирующего элемента 7 вследствие тепловой инерции нагревательных элементов стрелочного перевода температура рельсов еще некоторое время превышает температуру выключения, а затем н; чинает снижаться и при проходе через температурную границу отключения обогрева второи компаратор 13 возвращается в состояние, при котором он снимает сигнал установки счетчика 9 и последний начинает считать импульсы, поступающие на его вход от автогенератора 8, Триггер 6 сохраняет пока свое прежнее состояние, так как реагирует на передние фронты измвчения входного сигнала и не реагирует íà задние. По мере осты вания рельсов достигается нижняя температурная граница, т.е. граница включения обогрева. При этом срабатывает первый компаратор 5.

Триггер 6 перебрасывается в другое состояние, включает коммутирующий элемент 7 и подает синхроимпульс на вход регистра 10, куда записывается параллельный код, соответствующий числу импульсов, накопленному за время остывания в счетчике 9.

Этот код определяет в течение всего следующего цикла нагрев — остывание среднюю температуру нагрева рельсов, так как он преобразуется цифроаналоговым преобразователем 11 в аналоговый сигнал, задающий температурные границы включения и вы кл юч ения обогрева — интервалы регулирования. Завйсимость температуры нагрева рельсов выбрана монотонно возрастающей от увеличения скорости остывания, что позволяет поддерживать высокую температу2000977 ру нагрева только при соответствующих суровых погодных условиях и низкую — при легких погодных условиях. В то же время в известных устройствах постоянно поддерживается высокая температура нагрева 5 рельсов, поскольку без автоматического регулирования приходится рассчитывать на наихудшие суровые погодные условия, Упомянутая зависимость хранится в виде oflределенных значений параметров 10 элементов (например, реэисторной матрицы) цифроаналогового преобразователя или в постоянном запоминающем устройстве, находящемся в составе цифроаналогового преобразователя. 15

Принципиальная электрическая схема

36253 — 100-00 ЭЗ термовыключателя ТВП, приведенная в приложении, поясняет детально один из возможных вариантов технической реализации заявляемого 20 устройства. Здесь, за счет использования

ПЗУ (микросхема ДД8) и программного переключателя S А можно иметь 8 режимов работы, соответствующих различным вариантом оборудования обогреваемых стрелочных переводов электронагревательными элементами и теплоизоляцией, а так же климатическим районам.

В таблице приведены зависимости средней требуемой температуры нагрева рамных рельсов. обеспечиваемой термовыключателем ТВП, в зависимости от эквивалентной температуры окружающей среды.

Проведенные измерения и расчеты показали, что поддержание минимально достаточной в каждых погодных условиях температуры нагрева рельсов позволяет по сравнению с существующими устройствами получить дополнительную экономию электроэнергии до 40 . (56) Регулятор температуры PT-049. Технические описания, 1985, завод Камоприбор.

2000977

Продолжение таблицы

max -нагрев стрелки без терморегулирования

Составитель Э. Кондратенко

Техред М.Моргентал Корректор А,Обручар

Редактор Н. Федорова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3105

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

YCTPOACTBO ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ ЭЛЕКТРООБОГРЕВЕ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

T pAHcIl0p ТА, содержащее формирователь опорного напряжения, резистивный делитель напряжения с термопреобразователем сопротивления, усилитель, комп аратор, коммутирующий элемент и стабилизированный источник электропитания, выход которого соединен с входами резистивного делителя напряжения и формирователя опорного напряжения, выход резистивного делителя соединен с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного, а выход- с неинвертирующим входом компаратора, выход коммутирующего элемента соединен с цепью включения пускателя электрообогрева, отличающееся тем, что оно снабжено триггером с раздельными входами, автогененератором, счетчиком импульсов, регистром,, цифроаналоговым преобразователем, делителем напряжения и дополнительным компаратором, инвертирующий вход которого соединен с выходом усилителя, неинвертирующий вход - с выводом делителя напряжения, а выход - с входом установки счетчика импульсов и первым входом триггера с раздельными входами, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с входом коммутирующего элемента и входом синхронизации регистра, входная шина которого соединена с выходом счетчика, а выходная - с входами цифроаналогового преобразователя, вход питания которого соединен с выходом источника электропитания. а выход соединен с инвертирующим входом первого компаратора и другим выводом делителя напряжения, третий вывод которого соединен с нулевым выводом, источника электропитания, при этом выход автогенератора соединен со счетным входом счетчика импульсов,