Устройство для питания электрооборудования пассажирских вагонов

Устройство для питания электрооборудования пассажирских вагонов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<«> 549858

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.05.74 (21) 2026883/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.03.77. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 04.07.77 (51) М.Кл. Н 02 1 7/24

Н 02 Р 9/30

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Авторы изобретвн ия

А. Е. Зорохович, Е, М. Городецкий, Ф. И. Эйгель, и А. 3. Либман (71) Заявитель Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени институт инженеров железнодорожного транспорт» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПАССАЖИРСКИХ

ВАГОНОВ

1 2

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на подвижном составе железнодорожного транспорта и в системах, где аккумуляторная батарея выполняет роль резервного источника энергии, а основным источником является генератор 1тостоянного тока.

Известно устройство для питания электрооборудования пассажирских вагонов 11), содержащее генератор постоянного тока, аккумуляторную батарею, измерительный элемент, регулирующий элемент на тиристорах и стабилитроне.

Недостатком устройства является регулирование только напряжения генератора, параллельно которому включена аккумуляторная батарея, При необходимости питания какой-либо нагрузки, для которой рабочее напряжение равно или близко разрядному напряжению аккумуляторной батареи, такой регулятор не сможет обеспечить противоречивых требований, поддерживать на зажимах генератора напряжение, обеспечивающее полный заряд аккумуляторной батареи, а на нагрузке — рабочее напряжение, в полтора раза ниже зарядного, Известно также устройство аналогичного назначения, являющееся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению, содержащее основной источник энергии в виде генератора постоянного тока и резервный источник питания в виде аккумуляторной батареи, соединенные между собой через бесконтактный переключатель питания, с основного источника на резервный и импульсный тиристорный регулятор тока возбуждения генератора с системой управления (2). Недостатком этого устрой. ства является отсутствие регулировки в широком диапазоне напряжения заряда аккумуляторной батареи, приводящее к черезмерному газовыделению и выкипанию электролита, илп к недозарядам батареи.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей источника за счет оптимизации заряда аккумуляторной батареи и питания нагрузки, Поставленная цель достигается тем, что между выводом для подключения нагрузки и одним из полюсов аккумуляторной батареи включен дополнительный тиристорный регулятор, идентичный тиристорному регулятору тока возбуждения, причем средние точки 1 С гасящих контуров регуляторов тока подключены к отрицательному полюсу основного и резервного источников питания через последовательно соединенные резистор и диод, анодом соединенный с гасящим контуром.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства, которая содержит основной

540858 источник постоянного тока 1, напряжение на выходе которого можно регулировать изменением величины тока в обмотке возбуждения

2, шунтированной обратным диодом 8, регулятор тока возбуждения, состоящий из вспо- 5 могательного диода 4, главного тиристора 5, разделительного диода б, вспомогательного тиристора 7, коммутирующего конденсатора

8, дросселя 9, зарядной цепочки, состоящей из диода 10 и резистора 11, цепи нагруз«п 12, »о получающие питание только при движении пассажирского вагона, разделительный вентиль 18, аккумуляторную батарею 14, систему управления ключами 15, цепи нагрузки 1б, питающиеся нестабильным напряжением на стоянке цепи нагрузки 17, питающиеся стабильным напряжением как при движении вагона, так и на стоянке, стабилизатор напря>кен»»я сети, состоящий из вспомогательного диода 18, главного тиристора 19, разделительного диода 20, вспомогательного тиристора 21, дросселя 22, коммутирующего конденсатора 28, зарядной цепочки, состоящей из диода 24 и резистора 25.

Устройство работает следующим образом.

Со схемы управления 15 на главные тиристоры 5 и 19 ключей постоянного тока подаются управляющие импульсы с постоянной частотой следования. Регулирование величины тока возбуждения, протекающего через обмотку возбуждения 2 генератора постоянного тока 1, и величины напри кения на нагрузке 17 производится изменением длительности открытого состояния главных тиристоров 5 и 19. Это регулирование производитс>» с помощью измерения времени задержки импульсов, подаваемых на вспомогательные тпристоры 7 и 21, со схемы управления 15, относительно момента включения главных тиристоров 5 и 19. При включении вспомогательных тиристоров 7 и 21 ком лут»»ру»ощие конденсаторы 8 и 28 перезаря>каются через дроссели 9 и 22 соответственно. 1 оммутиру»ощий конденсатор 8 оказывается предварительно заряженным по двум цепям: положи- 45 тельный полюс генератора 1, коммутирующий кснденсатор 8, дроссель 9, разделительный диод б, обратный диод 8, отрицательный полюс генератора 1 и положительный полюс генератора 1, коммутирующий конденсатор 8, Go зарядный диод 10 и резистор 11, отрицательный полюс генератора 1. 1 оммутиру ющий конденсатор 23 заряжается по цепям: положительный полюс аккумуляторной батареи

14, коммутирующий конденсатор 28, дроссель 55

22, разделительный диод 20, нагрузка 17, отрицательный полюс батареи 14 и положительный полюс аккумуляторной батареи 14, коммутирующий конденсатор 28, зарядные диод 24 и резистор 25, отрицательный полюс 60 батареи 14. Полярность напряжения, до которого заряжаются коммутирующне конденсаторы, указана на чертеже. При открытии вспомогательных тиристоров 7 и 21 в результате колебательного перезаряда конденсаторов 8 н 28 при переходе тока через нулевое значение вспомогательные тиристоры 7 и 21 закрываются, а коммутиру»ощие конденсаторы 8 и 28 заряжаются напряженнем с полярностью, противополсжной указанной на черт.

Это»»апря>кение прикладывается к главным тиристорам 5 и 19 через разделительные диоды б и 20 соответственно и запирает их. Доразряд конденсатора 8 происходит через диод i, «ондснсатор 28, через диод 18. При движении пассажирского вагона напряжение па нагрузке 12, аккумуляторной батарее 14 и нагрузке lб регулируется путем изменения величины тока в обмотке возбуждения 2 генератора постоянного тока 1. Величина этого

»»апряжен»»я выбирается в зависимости от типа и номинальной емкости аккумуляторной батареи из условий обеспечения полного ее заряда. Питание нагрузки 17 осуществляется стабильным по величине напряжением через широтно-импульсный стабилизатор, так как напряжение на аккумуляторной батарее, необходимое для ее полного заряда, значительно прсвышает номинальное напряжение разряда питания нагрузки 17. Стабилизация выходного напряжения генератора постоянного тока 1 и напряжения на нагрузке 17 происходит путем задержки подачи импульсов на вспомогательные тиристоры 7 и 21 при сравнении фактических и заданных величин напря>кен»»я, которое производится системой управления 15 ключами постоянного тока.

При стоянке пассажирского вагона питание нагрузки lб осуществляется непосредственно от аккумуляторной батареи, а нагрузки 17 через ключ постоянного тока стабильным по величине напря>ке»»ием. Разряд аккумуляторной батареи 14 на генератор 1 предотвращен благодаря включению между их положительными полюсами разделительного диода 18, который выполняет роль бесконтактного переключателя нагрузки на резервный источник энергии. При отсутствии дополнительных зарядпых цепей, состоящих из последовательно соединенных диода 10 и резистора 11 и диода

24 и резистора 25 время заряда коммутиру»ощих конденсаторов 8 и 28 равно времени выключенного состояния главных тиристоров

5 и 19 соответственно, а постоянная времени зарядных цепей зависит от величины нагрузки. При увеличении времени открытого состояния ключей постоянного тока уменьшается напряжение, до которого заряжаются коммутирующие конденсаторы 8 и 23. При некотором значении ниже критического оно оказывается недостаточным для гашения главных тиристоров 5 и 19 и ключи постоянного тока полностью теряют управляемость, что приводит к появлению опасных перенапряжений. Поэтому плавного регулирования во всем диапазоне напряжений при отсутствии зарядных цепочек (диод 10 и резистор 11, диод 24 и резистор 25) добиться не представляется возможным. При включении последовательно соединенных резистора 11 и диода б оьд3

10, а также резистора.25 и диода 24 к общей точке гасящих контуров ? С, этот недостаток устраняется. Создается вторая цепь заряда конденсаторов 8 и 28. Причем при перезаряде конденсаторов 8 и 28 не происходит их разряд благодаря включению диодов 10 и 24.

Величины напряжения заряда конденсатора

8 по цепи: положительный полюс генератора

1, коммутирующий конденсатор 8, диод 10, резистор 11, положительный полюс генератора 1, а конденсатора 28 по цепи: положительный полюс аккумуляторной батареи 14, коммутирующий конденсатор 28, диод 24, резистор 25, отрицательный полюс аккумуляторной батареи 14, не зависят от режима работы ключа. Даже пропуски нескольких импульсов управления на вспомогательные тиристоры 7 и 21 не вызовут потери управляемости ключами, так как коммутирующие емкости 8 и 28 имеют возможность заряжаться и при включенном состоянии главных тирпсторов 5 и 19 и будут готовы к их гашению при любом времени открытого состояния главных тиристоров 5 и 19.

Наличие двух раздельных регуляторов повышает точность поддержания напряжения и обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и не допускает перенапряжения на ответственных потребителях электрической энергии. Идентичность регуляторов напряжения генератора постоянного тока позволяет унифицировать эти узлы, что значительно облегчает эксплуатацию системы. Применение тиристорных регуляторов снижает потери электрической энергии и расширяет диапазон скоростей вращения генератора, при которых ооеспечивается необходимая точность поддержания напряжения на нагрузке.

Формула изобретения

Устройство для питания электрооборудования пассажирских вагонов, содержащее основной источник энергии в виде генератора постоянного тока и резервный источник питания в виде аккумуляторной батареи, соединенные между собой через бесконтактный переключатель питания с основного источника на резервный, и импульсный тиристорный регулятор тока возбуждения генератора с системой управления, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей источника за счет оптимизации заряда аккумуляторной батареи и питания нагрузки, между выводом для подключения нагрузки и одним из полюсов аккумуляторной батареи включен дополнительный тпристорный регулятор, идентичный тиристорному регулятору тока возбуждения, причем средние точки 1 С гасящих контуров регуляторов тока подключены к отрицательному полюсу основного и резервного источников питания через последовательно соединенные резистор и диод, анодом соединенный с гасящим контуром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

N"- 309439, кл. Н 02 P 9, 30, 19б9 г.

2. Зорохович А. Е., Либман А. 3. «Электро- и радиооборудование пассажирских вагонов», пз-во «Транспорт», 1970 г. †протот.