Устройство для измерения проводимости изоляции в рельсовой цепи

Устройство для измерения проводимости изоляции в рельсовой цепи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИД,,) РЕЕНИ 4()

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено080776 (21) 2382665/27-11 с присоединением заявки М(23) Приоритет— (53)М. Кл.2

В 61 L 23/16

G01 R 27/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано150679, Бюллетень М 22 (53) УДК621.317.33 (088.8) Дата опубликования описания 18.06.79 (72) Автор изобретения

В.П. Жох (71) ЗаяВИтЕЛЬ Харьковский .институт инженеров железнодорожного транспорта им. С.М. Кирова (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ

ИЗОЛЯЦИИ В РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано для измерения с движущегося вагона проводимости изоляции отдельных шпал, заземлений сооружений. на рельс и изолированных стяжек.

Известно устройство для измерения электрического сопротивления балласта рельсовой цепи размещенное в ваI

1О гоне и содержащее приемные (измерительные) и вспомогательные катушки, генератор переменного тока и соединенные с ним индукторы для индуктивной э,апитки рельсов, усилители и индикатор (1). При нарушении равенства магнитных связей индукторав, а также приемных катушек с рельсами в индикаторе известного устройства появляется аддитивная помеха, что снижает его чувствительность.

Другой причиной низкой чувствительности известного устройства является косвенное влияние индукторов на измерительные катушки через замкнутые контуры в металлической массе вагона.

При наличии косвенного влияния действие вспомогательных катушек, предназначенных для подавления прямого .влияния индукторов на приемные катушт и, оказывается неэффективным.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения проводимости изоляции в рельсовой цепи, содержащее установленные на вагоне индукторы, источник напряжения смещения, генераторы контрольной и измерительной частоты, индуктивные датчики, один из которых связан со входом канала опорного напряжения и с общим входом измерительного и контрольного каналов, к которому через диод подключен другой индуктивный датчик, причем выходы каналов опорного напряжения и контрольного подключены к фазочувствительному выпрямителю, связанному с блоком суммирования напряжений (2).

Генератор измерительной частоты подключен к обоим рельсам, а генератор контрольной частоты — к одному рельсу через три контактные щетки.

В устройстве осуществляется автоматическое регулирование баланса »утем автоматического изменения со»ротивления диода в цепи второго датчика.

Недостатком известного устройства является то, что для запитки рельса контрольным током от генератора контрольной частоты применяется дополнительный элемент — третья контактная щетка, что усложняет конструкцию уст667440 ройства и,приводит к появлению помех при нарушении контакта между третьей щеткой и рельсом.

Кроме того, часть напряжения смещения попадает на выход фазочувствительного выпрямителя (демодулятора), вызыВая его паразитный разбаланс.

От этого разбаланса íà его выходе появляется остаток контрольной частоты, который, просачиваясь через фильтр нижних частот, поступает на первый вход фазочувствительного выпрямите- l0 ля. Это вызывает появление погрешности измерений, а также опасность самовозбуждения устройства на контрольной частоте. Для повышения устойчивости приходится ограничивать усиле- )8 ние по замкнутому контуру регулирования, что снижает чувствительность и точность измерений.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности из-20 мерения.

Это достигается тем, что устройство снабжено дифференциальным трансформатором, входом подключенным к генератору измерительной частоты, а выходом — к последовательно соединенным индукторам, средний отвод дифференциального трансформатора и смежные выводы индуктора подключены к генератору контрольной частоты, а блок суммирования напряжений выполнен в виде моста, одна диагональ которого подключена к выходу фазочувствительного выпрямителя, другая диагональ — к источнику напряжения смещения, а одно плечо моста подключено к диоду в цепи 36 индуктивного датчика.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема контура рельсы-колесные пары с наведенными в конту- 40 ре продольными ЭДС и путями измерительного и контрольного токов.

Устройство устанавливается в вагоне. Отрезки рельсов 1 и 2 с колесными парами 3 и 4 вагона образуют зам-46 кнутый контур.

К тележкам вагона подвешены две пары индукторов 5-8, индуктивно связанных с рельсами. Индукторы через дифференциальный трансформатор 9 питаются от генераторов 10, 11 измерительной и контрольной частоты.

Генераторы 10 и ll включены в разные диагонали моста, образуемого дифференциальным трансформатором 9 и индукторами 5-8, и не влияют друг на друга.

Над рельсом 1 на одинаковой высоте по середине вагона подвешены индуктивные датчики 12 и 13; расстояние между датчиками равно расстоянию меж- 60 ду осями соседних шпал.

Последовательно с датчиком 12 включены компенсирующий конденсатор 14 и резистор 15 начальной балансировки, а с датчиком 13 — компенсирующий конденсатор 16 регулируемый диод 17 и резистор 18 термостабилизации.

Датчик 12 связан со входом усилителя 19, являющимся общим входом измерительного и контрольного каналов, к которому через диод 17 подключен датчик 13.

Измерительный канал состоит из полосового фильтра 20 на измерительную частоту и индикатора 21, проградуированного в сименсах.

Контрольный канал, который входит в замкнутый контур автоматической регулировки баланса состоит иэ полосового фильтра 22 на контрольную частоту, индикатора 23 контрольной частоты и усилителя 24. Выход контрольного канала подключен к первому входу фазочувствительного выпрямителя 25, к выходу которого последовательно подключены сглаживающий конденсатор 26, ключ 27, блок 28 суммирования напряжений и фильтр 29 нижних частот, нагруженный на регулируемый диод 17.

Блок 28 выполнен в виде резисторного моста, к первой диагонали которого через ключ 27 подключен выход фазочувствительного выпрямителя 25, а ко второй — выход источника 30 напряжения смещения.

Фильтр 29 совместно с конденсато-. ром 26 подавляют продукты демодуляции на выходе выпрямителя 25.

К индуктивному датчику 12 подключен вход канала опорного напряжения, который состоит иэ усилителя 31 с высокоомным входом, полосового фильтра 32 на контрольную частоту и фаэовращателя 33.

Выход канала опорного напряжения подключен на второй вход фазочувствительного выпрямителя 25.

При помощи фазовращателя 33 устанавливается сдвиг фаз между напряжениями на обоих входах выпрямителя 25, равный примерно 0 или 180

Аналогичный приемник предусмотрен для рельса 2.

Для уменьшения вредного влияния индукторов на индуктивные датчики те и другие выполнены по дифференциальным схемам, а оси индукторов перпендикулярны осям датчиков.

Устройство работает следующим образом.

Ток измерительной частоты от генератора 10, протекая по обмоткам индукторов 5-8, включенных последовательно для измерительного тока, наводит в рельсах продольные ЭДС. Е 4р

Е4 (фиг. 2) .

Если коэффициенты связи индукторов с рельсами одинаковы, алгебраическая сумма ЭДС Е, — Е4 „ по контуру рельсы-колесные пары равна нулю и при исправной изоляции рельс-земля или рельс-рельс в пределах контура (проводимостьJG = О) измерительный ток „„ в контуре равен нулю.

667440

Если в области контура, заключенной между индуктивными датчиками, например в шпале, проводимость изоляции G„ g Р, то под обоими датчиками протекают токи 0,57 „ во встречном направлении, а через проводимость Gполный ток 3 „

Так как индуктивные датчики 12, 13 соединены между собой встречно-параллельно, то наведенные в них измерительные тока складываются и через усилитель 19 и фильтр 20 (фиг. 1) поступают на индикатор 21, который регистрирует измеряемую проводимость изоляции G

Если коэффициенты связи иидукторов с рельсами не равны, в контуре рельсы-колесные пары появляется измерительный ток и при СП = О. Если при этом не равны коэффициенты связи датчиков с рельсом, на выходе измерительного канала появляется аддитивная погрешность (погрешность нуля).

Для уменьшения адцитивной погрешности в устройстве реализуется автоматическое регулирование баланса на контрольной частоте., Ток контрольной частоты от генератора 11 разветвляется от средней точки трансформатора 9 и в парах индукторов 5, 7 и б, 8 течет в разные стороны. От этого тока. в рельсах наводятся продольные ЭДС Е „ — Е4„„ направленные согласно в контуре рельсы-колесные пари, в результате чего в нем возникает контрольный ток 7 „

Поскольку проводимость по контуру рельсы-колесные пары много больше измеряемой проводимости Gq, ток 3 практически не зависит от Ся рк и по току J может осуществляться рк автоматическое регулирование баланса.

Если коэффициенты связи индуктивных датчиков с рельсом равны, в них наводятся одинаковые по величине и направлению ЭДС от контрольного тока 5 „ (фиг. 2).

Поскольку датчики включены между собой встречно, напряжение контрольного тока на входе усилителя 19 равно нулю и на выходе фазочувствительного выпрямителя управляющее напряжение йЮ =() . При этом к диоду 17 приложено только напряжение смещения от источника 30. Если, например, вследствие неравенства коэффициентов связи датчиков с рельсом в датчике 12 наводится, меньшая ЭДС, чем в датчике 13, то на входе контрольного канала (на входе усилителя 19) появляется результирующее напряжение контрольной частоты. Это напряжение через фильтр 22 и усилитель 24 поступает на первый вход фазочувствительного выпрямителя 25, на второй вход которого постоянно поступает опорное ,напряжение той же контрольной частоты.

В результате на выходе выпрямителя 25 появляется выпрямленное напряжение определенной полярности, для рассматриваемого примера приложенное в запирающем направлении к управляемому диоду 17

5 Вследствие этого сопротивление в цепи датчика 13 увеличивается и напряжение разбаланса по контрольной частоте на входе усилителя 19 уменьшается.

Поскольку датчики 12 и 13 общие для контрольного и измерительного токов, уменьшается напряжение разбаланса и по измерительной частоте, в результате аддитивная погрешность изме15 рения проводимости изоляции уменьшается.

Процесс будет пРодолжаться до уменьшения разбаланса в (1+Р „ ) раз, где

P — статический коэффициент преобраЪХ зования (усиления) по контуру замкну 0 той статической системы регулирования. Если меньшая PIC наводится в датчике 13, напряжение контрольной частоты на первом входе выпрямителя 25 изменяется по фазе по сравнению с пре25 дыдущим примером на 180 и полярность напряжения h U изменяется на обратную. Вследствие этого сопротивление диода 17 и всей цепи датчика 13 уменьшается.

30 Для увеличения глубины регулирования необходимо уменьшать реактивные сопротивления в цепях индуктивных датчиков.

С этой целью датчики с компенси35 рующими конденсаторами 14 и 16 настраиваются в резонанс на частоту, равную среднему геометрическому измерительной и контрольной частот, близких по величине друг к другу.

4О

Применение в устройстве .дифференциального трансформатора 9 позволяет использовать одни и те же индукторы для запитки рельсов токами разных направлений и частот.

При этом уменьшается влияние ин45 дукторов на индуктивные датчики. Это объясняется тем, что при движении вагона нарушается симметрия индукторов относительно индуктивных датчиков, достигнутая в стационарных условиях.

50 Поскольку индукторы общие для обеих частот, возникшие помехи на этих частотах одинаковы по величине и направлению. Система регулирования как следящая система, реагируя на помеху

55 на контрольной частоте, подавляет как ее, так и помеху на измерительной частоте.

Повышение помехозащищенности устройства позволяет повысить чувствительность и точность измерений.

Благодаря выполнению блока суммирования напряжений в виде моста уст- раняется влияние фазочувствительного .выпрямителя и источника напряжения смещения, включенных в разные диаго65 нали моста, друг на друга.

667440

Поскольку напряжение смещения не проникает на выход фаэочувствительного выпрямителя, вредного разбаланса его не происходит и остаток контрольной частоты на его выходе не появляется, 5

Благодаря этому можно повысить коэффициент усиления устройства по замкнутому контуру, повысив тем самым его точность и чувствительность, не опасаясь самовоэбуждения по контроль- р ной частоте.

Формула изобретения

l5

1. Устройство для измерения проводимости изоляции в рельсовой цепи, содержащее установленные на вагоне индукторы, источник напряжения смещения, генераторы измерительной и контрольной частоты, индуктивные датчики, один из которых связан со входом канала опорного напряжения и с общим входом измерительного и контрольного каналов, к которому через диод подключен другой индуктивный датчик, при-25 чем выходы каналов опорного напряжечия и контрольного подключены к фаэочувствительному выпрямителю, связанному с блоком "уммирования напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, оно снабжено дифференциальным тран=форматором, входом подключенным к генератору измерительной частоты, а выходом — к последовательно соединенным индукторам, при этом средний отвод дифференциального трансформатора и смежные выводы индукторов подключены к генератору контрольной частоты.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок суммирования напряжений выполнен в виде моста, одна диагональ которого подключена к выходу фазочувствительного выпрямителя, другая диагональ — к источнику напряжения смещения, а одно плечо моста подключено к диоду в цепи индуктивного датчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рвторское свидетельство СССР

Р 352813, кл. В 61 23/16, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 479053, кл. 01 27/00, 1973.

E Е . н 9r у

Составитель A. Корабельщиков

Редактор Г. Мозжечкова Техред С. Мигай Корректор С. Шекмар

Заказ 3366/15 Тираж 589 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4