CS195975B1 - Měnič kmitočtu pro napájení kolejových obvodů - Google Patents

Description

KX70VSKÍ VLADIMÍR ing.,

PRAHA

Měnič kmitočtu pro napájení kolejových obvodů

Vynález řeší měnič kmitočtu pro napájení kolejových obvodů, jehož přímá výstupní frekvence f^ ao zvyáuje vzhledem k základní frekvenci f podle vztahu f_xp = ^ . f, kde n je celá číslo udávající počat fází n-fázováho zdroje napětí o základní frekvenci f.

Při změně sledu fázi n-fázováho zdroje napětí so inverzní výstupní frekvence f_xr měniče snižuje vzhledem k základní frekvenci f podle vztahu f^ * 2(n-í) · ^f*

Dosud známý srovnatelný měnič kmitočtu jo zapojen tak, že šestifázový vstupní transformátor jo připojen na zdroj třífázováho napětí, kdežto výstupní svorky šesti sekundárních vinutí jaou svými začátky připojeny na prvá svorky primárních vinutí pomocných transformátorů, kdežto svými konei do nulováho bodu a současně v sérii a indikačním transformátorem na druhou svorku primárního vinutí jodnofázováho výstupního transformátoru. Druhá svorky primárních vinutí pomoonýoh transformátorů jaou připojeny v sérii a příslušnými tyriatory na prvou svorku primárního vinutí výstupního transformátoru. Sekundární vinuti pomocných transformátorů jaou připojena na vstupy příslušných zdrojů impulsů. Věoohna sekundární vinutí ěostifásováho transformátoru jsou navíc ještě připojena na příslušné generátory. Každý generátor jo propojen a příslušným zdrojem impulsů. Zdroje impulsů jsou připojeny na příslušné řídicí svorky tyristorů. Vstupní svorky startovacího tranzistoru jsou připojeny jednak k indikačnímu transformátoru, jednak k šestému generátoru. Výstup startovacího tranzistoru js připojen do šestého pomocného transformátoru. Uvedená řešení měniče

195 975

19S 97S kmitočtu má následující koncepční nedostatky t ne rosdíl od předloženého řečení nemůže tento aftnič pracovat bez atypického a drahého vatupniho 2n fázového transformátoru; odvození okamžiku sepnutí příelužnáho tyrietoru je koncipováno nevhodným způsobem, při němž může snadno dojít k přesycení výstupního transformátoru a tím ke generování audýeh harmonických základního kmitočtu ve výstupním transformátoru, oož omezuje použití tohoto měniče pro napájení kolejových obvodů; činnost měniče je ve velká míře závislá na charakteru zátěže.

Výže uvedená nedostatky jsou odstraněny měničem kmitočtu pro napájení kolejových obvodů, jehož podstata spočívá v tom, že k prvému výstupu n fázového zdroje napětí, kda n je celá liehá číslo, jsou připojeny vstupy prvého spínacího obvodu a druhého spínacího obvodu, zatímco k mtámu výstupu n fázového zdroje napětí jsou připojeny vstupy 2m-ltáho spínacího obvodu a 2mtáho spínacího obvodu, až k ntému výstupu n fázového zdroje napětí jsou připojeny vstupy 2n-ltáho spínacího obvodu a 2ntáho spínacího obvodu, kde m je přirozená číslo menší nebo rovno n, přičemž výstup prvého spínacího obvodu je připojen na vstup prvého indikačního obvodu, kdežto výstup 2m-ltého spínacího obvodu je připojen na vstup 2m-ltáho indikačního obvodu, až výstup 2ntáho spínacího obvodu je připojen na vstup 2ntáho indikačního obvodu, přičemž prvý výstup prvého indikačního obvodu je připojen jednak na prvý výstup logického bloku, jednak na prvý výstup 2m-ltáho indikačního obvodu, až na prvý výstup 2n-ltáho indikačního obvodu, kdežto prvý výetup druhého indikačního obvodu je připojen jednak na druhý výetup logického bloku, jednak na prvý výetup 2mtáho indikačního obvodu, až na prvý výetup 2ntáho indikačního obvodu, zatímco druhý výetup prvého indikačního obvodu je připojen jednak na vetup prvá předzátěže, jednak na druhý výetup 2m-ltáho indikačního obvodu, až na druhý výetup 2n-ltáho indikačního obvodu, kdežto druhý výetup druhého indikačního obvodu je připojen jednak na vetup druhá předzátěže, jednak na druhý výstup 2mtáho indikačního obvodu, až na druhý výetup 2ntáho indikačního obvodu, přičemž výetup prvá předzátěže je jednak připojen na nulovou svorku logického bloku, jednak na výetup druhá předzátěže, přičemž prvý výetup logiokáho bloku je připojen na prvý vstup součtového zařízení, zatímco druhý výetup logiokáho bloku je připojen na třetí vetup součtového zařízení i avšak nulová evórká: logiokáho bloku je jednak připojena na nulovou svorku n fázového zdroje napětí, jednak na druhý vstup součtového zařízení, přičemž výstupy Součtového zařízení jeou připojeny na užitečnou zátěž, zatímco prvý vstup logiokáho bloku je totožný ee vstupem prvého spínacího obvodu, kdežto 2m-ltý vstup logického bloku je totožný ee vstupem 2m-ltáho spínacího obvodu, až 2ntý vetup logiokáho obvodu je totožný se vstupem 2ntého spínacího obvodu, přičemž každý třetí výetup z množiny tře tich výstupů prvéhoindikačního obvodu, 2m-ltáhoindikačního obvodu, až 2ntáho indikačního obvodu je připojen na příslušný druhý vetupmnožiny druhých vstupů prvého spínacího obvodu, 2m-ltáho spínacího obvodů, až 2ntáhO spínacího obvodu podle přímá posloupnosti {a^J postupného spínání spínacích obvodů, která je pro 1 k 2n definována vztahem ť*k} “ 3-eign(k-l)-2 eign(n*l-k) + •k-i * 2(-l)^k . eign.(k-l) eign(n+l-k);

podílu Ťn, kdežto k je přirozená číalo, přičemž obeoně vypočítaný k-tý člen přímá las 975 posloupnosti udává pořadová číslo označení, tedy číslo za druhový* znake* 1; spínacího obvodu, který je v řetěsei postupného spínání spínacích obvodů bezprostředně následující* člene* řady vzhlede* ko cpinacíau obvodu a označení* zatímco každý čtvrtý výstup z množiny Čtvrtých výstupů prvého indikačního obvodu, 2a-ltáho indikačního obvodu, 2ntého indikačního Obvodu jo připojen na příslučný třetí vstup z anožiny třetích vstupů prvého spínacího obvodu, 2n-ltého spínacího obvodu, až 2ntého spínacího obvodu podle přímá posloupnosti ·

Použití* měniče kmitočtu pro napájení kolejových obvodů jo umožněna spolupráce více měničů, která aioe pracuji v prostoru a času navzájem nezávisle, ale a navzájem definovanou konstantní frekvenci a fází. Va rozdíl od řečení srovnatelného doaud známého měniče jo předložený měnič bezpečnější a spolehlivější proto, že po zavedení prvé předzátěže 31 a druhé předzátěže β2 nedochází k přesycování součtového zařízení 300. takže výstupní frekvence neobsahuje sudé harmonické základního kmitočtu. Dálo jo předmětný měnič podstatně jednodušší a levnější proto, že jo použito dvoučinné součtová zařízení 300. takže není třeba použít atypický 2n fázový vatupní transformátor; rovněž proto, že indikační obvody 2 i 1. 2 : 2*-l. až 2 : 2a jsou levná a jednoduchá tvarovací obvody osazená atandartnlmi součástkami apod. lfěnič kmitočtu podle vynálezu je navíc podstatně lépe impedančně přizpůsobený zátěži, která má nízkou vnitřní impedanci, než je tomu u dosuď známého řešení Účinnost předmětného měniče jo vyšší než u ostatníchměničů, a proto by po zavedení do provozu došlo k úspoře elektrická energie. Díky vyšší spolehlivosti měniče podle vynálezu dojde i po zavedení do provozu k úspoře času nutného na údržbu zařízeni.

Na obr. 1 je uvedeno obecná zapojení měniče kmitočtu pro napájení kolejových obvodů tedy měniče, který je napájen z vícefázováho, obecně n fázového zdroje napětí, kde n je přirozené liché číslo větší nebo rovno třem.

Na obr. 2 je uveden příklad zapojení měniče kmitočtu pro n = 3, tedy měniče,který je napájen z třífázová aítě základního kmitočtu 50Hz a na výstupu měniče je k dispozici výstupní přímá frekvence f^ 75Hz.

Na obr. 3a jeou znázorněny fázová průběhy napětí zdroje třífázového napětí IQO.tedr je-li n » 3.

Na obr. 3b je znázorněn příklad ideálního průběhu výetupniho přímého napětí měniče o výstupní přímá frekvenci f^ » 75Hz.

Na obr. 4 je uveden příklad zapojení prvého indikačního obvodu 2 f 1.

Na obr. 5 je uveden příklad zapojeni měniče kmitočtu podle vynálezu a 2n fázovým zdrojem napětí 120.

Na obr. 6 je uveden příklad zapojení měniče kmitočtu podle vynálezu s 2n fázovým zdrojem napětí 120 a ae součtovým zařízením 300. které má jen dva vstupy.

195 975

Na obr. 1 ja zdroj n fázového napětí 100 připojen k prvému apínaoíau obvodu 1 : 1. 2a-ltéaa spínacímu obvodu 1 ; 2m-l. až k 2n-ltéau spínacímu obvodu 1 t 2n-l. jeětě k druhému spínacímu obvodu 1 i 2 a 2atému spínacímu obvodu 1 t 2n. až k 2ntéuu spínacímu obrodu 1 1 2n. Přirozená číslo a « n. Výstup příslušného spínacího obvodu jo připojen na vstup přísluináho indikačního obvodu. Tak je prvý spínací obvod 1 t 1 připojen k prvému indikačnímu obvodu 2 t 1. zatímco 2m-ltý spínací obvod l_t_2n-l jo připojen k 2n-ltému indikačnímu obvodu 2 : 2n-l. Totéž platí o 2n-ltéa indikačním obvodu 2 i 2n-l. druhém indikačním obvodu 2 t 2. 2mtám indikačním abvodu 2 t 2m, až 2ntám indikačním obvodu 2 ž 2n. Prvý výstup 12 i 1 prvého indikačního obvodu 2 i 1. jakož i prvý výstup 1*2 i 2m-l 2m-ltáho indikačního obvodu 2 i 2m-l. až prvý výstup l2n-l 2n-ltáho indikačního obvodu 2 i 2n-l jo připojen na prvý výstup 101*200 logického bloku 200. Obdobně prvý výstup 1*2 t 2 druhého indikačního obvodu 2 t 2. jakož i prvý výstup 1*2» 2mtáho indikačního obvodu 2 i 2m . až prvý výstup 1*2 : 2n 2ntého indikačního obvodu 2 l 2n Je připojen na druhý výatup 102*200 logického bloku 200« Druhý výstup 2*2 ) 1 prvého indikač ního obvodu 2 t 1 jakož i druhý výatup 2*2 ; 2a-l 2m-ltáho indikačního obvodu 2 i 2»-l. až druhý výstup 2*2 I 2n-l 2n-ltého indikačního obvodu 2 l 2n-l js připojen ns vstup 1*31 prvá předzátěžs 31. obdobně druhá výstupy druhého indikačního obvodu 2 > 2 . 2mtáho indikačního obvodu 2 t 2m. až 2ntého indikačního obvodu 2 t 2n jsou připojeny na vstup 1*32 druhá předzátěže 32 . Prvá předzátěž £1 a druhá přodzátěž 32 je svými výstupy 2*31 a 2*32 připojena na nulovou svorku 0*200 logického bloku 200. Startovací zařízení 40 ja svými výstupy připojeno ns druhý vstup 2*1 I 1 prvého spínacího obvodu 111 na třetí vstup 31 I 1 prvého spínacího obvodu 1 I 1. K prvému výstupu 101*200 logického bloku 200 a druhému výstupu 102*200 logického bloku 200 je připojen prvý vstup 1*300 součtového zařízení 300 a třetí vstup 3*300 součtového zařízení 300 . Nulová svorka 0*100 n fázového zdroja napětí 100 3a připojena jednak na nulovou svorku 0*200 logiokáho zářízeal 200. jednak na druhý vatup 2*300 součtového zařízeni 300 . Prvý výstup 101*300 součtového zařízení 300 a druhý výatup 102*200 součtového zařízeni 300 jo připojen na odpovídající vetupy užitečné zátěže 400. Jednotlivé obvody a funkční celky, které aa u zapojení víeakráta spakuji, jsou označeny tak, ža bezprostředně před středníkem ja uvedeno číslo ktoré označuje druh obvodu - například apinaoi obvod má symbol 1; kdežto indikační obvod 2;. Za středníkem ja uvedeno pořadové číslo příalužného obvodu, například druhý apinaoi obvod jo označen jako 1 t 2. zatímco 2ntý i indikační obvod jako 2 ; 2n apod. Vetupy a výstupy jednotlivých obvodů a funkčních celků jsou označeny před druhovým znakem taki že znak vstupu nebo výstupu ja oddělen uvozovkou · Například druhý vatup prvého spínacího obvodu 1 i 1 né označení 2*1 t 1 apod* Třetí a čtvrtá výstupy indikačníoh obvodů jsou připojeny ns příslušné druhé a třetí vstupy spínacích obvodů podle přlaé posloupnosti a^.

V závislosti na zvolanén číslu n aa mění i adresy. Označení těchto adres ja proto obecné a tín, ža každou adresu lze přesně vypočítat z rokuratního vzorce pro přímou posloupnost a^J · Například odkaz 3*1 ) Sg značí, ža spoj vada na třetí vatup spínacího obvodu) druhého členu agPoaloupnosti { } » eož ja vždy čtvrtý spínací obvod 1 : 4. Pro vazbu naši obecným indikačním obvodem a obecným spínacím obvodem jsou uvedeny dva příklady.

(•k) *

195 975

V prvém příkladě je znázorněna vazba mezi 2m~XtýB indikačním obvodem 2 : 2m-l. pro který je k « i-1 a obecně a* tým spínacím obvodem podle přímá posloupnosti a^ |. V druhém příkladě je znázorněna vazba mezi 2mtým indikačním obvodem 2 : 2m. pro který je k * j-1 a obecně *j tým spínacím obvodem podle přímé posloupnosti

Na obr. 2 je uveden příklad konkrétního provedení měniče kmitočtu podle vynálezu, pro n 3, tedy je-li měnič napájen z třífázového zdroje napětí 100. Označení obvodů a funkčních celků měniče je shodné a označením obecného zapojení měniče podle obr. 1 e tím rozdílem* že místo obecných znaků u adres apojů jeou dosazením de rekurentního vzorce pro přímou posloupnost postupného spínání spínacích obvodů vypočítána konkrétní čísla označení spínacích obvodů, indikačních obvodů, jakož i adresa spojů. Tyto spoje jsou na obr* 2 přímo zakresleny.

Na obr. 3a je napětí prvé fáze označeno U^-100, napětí druhé fáze Ug-lOO a napětí třetí fáze Uj100. Základní frekvence těchto napětí je označena symbolem f. Obecné napětí a té fáze U_B100 je nakresleno jako napětí totožné e napětím druhé fáze Ug100, kdežto obecná napětí n té fáze U_n100 je nakresleno jako napětí totožné s napětím třetí fáze uyioo.

Na obr. 3b je uveden příklad ideálního průběhu výstupního přímého napětí jehož přímá frekvence f je jedenapůlkrát vyěěí než základní frekvence f.

mm*·

Na obr. 4 je uveden příklad zapojení prvého indikačního obvodu 2 : 1. který může pracovat kdekolivv pozici 2 i 1. 2 ; 2m-I až 2 : 2n. Jeho vnějěí svorky mají označení prvého indikačního obvodu 2 : 1. Vstup 5-2:1 je připojen jednak na ochranný odpor 017. jednak na pracovní diodu 016.Výstup ochranného odporu 017 je připojen jednak na první pol limitovacího hradla 010. jednak na prvou ochrannou diodu 014. Prvý výstup 1-2:1. druhý výstup 2-2:1 a třetí výstup 3-2:1 prvého indikačního obvodu 2 : 1 je připojen k druhému pólu limitovacího hradla 010. zároveň k druhému odporu 002. třetímu odporu 003. žeatému odporu 006 a osmému odporu 008. jeětě k druhé ochranné diodě 015 a nakonec k druhému pólu zdroje napětí 018. První odpor 001 je připojen jednak na prvou ochrannou diodu 014. jednak na vstup prvého tranzistoru 011. čtvrtý odpor 004 a pátý odpor 005. jakož i vazební kondenzátor 222. -)^B0U Připojeny na prvý výstup prvého tranzistoru 011. Druhé vstupy prvého tranzistoru Oli a druhého tranzistoru 012 jsou propojeny a zároveň připojeny na třetí odpor OQl* Sedmý odpor 221 <5® připojen na prvý vstup druhého tranzistoru 012. Třetí tranzistor 013 jo svým vstupem připojen k vazebnímu kondenzátorů 009 a k druhé ochranné diodě 015. kdežto jeho prvý výatup je připojen na čtvrtý výstup 4-2:1 prvého indikačního obvodu 2 : 1. zatímco druhý výstup třetího transistoru 013 je připojen na prvý pól zdroje napětí 018.

Na obr. 5 je 2n-fázový zdroj napětí 120. kdo n je celé liché číslo* svým prvým výstupem l120 Připojen na prvý vstup 1I:1 prvého spínacího obvodu 1:1. zatímco obecně m-tý výstup m120 2n-fázového zdroje napětí 120 je připojen na prvý vstup ll;2a-l 2a-ltého spínacího obvodu 1;2»-1 a tak dálo, až n-tý výatup n120 2n fázového zdroje napětí 120 jo připojen na prvý vstup lI;2n-l 2n-ltého spínacího obvodu l:2n-l a tak dálo, až 2ntý

19S 975 výstup 2η120 2n fázového zdroje napití 120 je připojen na prvý votnp ll:2a Žatého spínacího obvodu 1 : 2n. Ostatní symboly a znaky jsou shodné oe znaky použitými na obr. 1 a 2.

Na obr. 6 je 2n fázový zdroj napití 120. obdobně jako na obr. 5» připojen na logický blok 220· Druhý výstup 102*200 logického bloku 200 je věak připojen na prvý vatup Í3Q0 součtového zařízení βΟΟ. kam je zároveň zapojen i prvý výstup 101200 logického bloku 200. Nulová svorka 0*200 logického bloku 200 je připojena obdobně jako no obr.1,2 a 5, jednak na nulovou svorku .0*120 2n fázového zdroje napětí 120. jedna na druhý vstup 2*300 součtového zařízení 300. Součtová zařízení 300. má tedy v tomto případě pouze dva vstupy.

Na obr. 1 je uveden příklad obecného zapojení měniče kmitočtu pro napájení kolejových obvodů. Před nastartováním měniče jsou všechny spínací obvody, které jsou osazeny například tyrietory a budicími transformátory, uzavřepy. Startovací zařízení 40. ovládaná například manuálně ovlivněním tlačítka, otevře jedním impulsem libovolný spínací obvod z množiny věoch spínacích obvodů 1 ; 1 a 1:2m-l až 1 : 2n. Na obr. 1 je například startovací zařízení 40 připojeno k prvému spínacímu obvodu 1:1. V tomto případě as otevře prvý spínací obvod 1 : 1. Po dobu zbytku půlpsriody fázového napětí U^’100 js prvý spínací obvod otevřen. Prvým indikačním obvodem 2:1 a prvou přsdzátěží 31 protéká část fázového proudu, zatímco součtovým zařízením 300 zbytek tohoto fázového proudu. Na výstupních svorkách 101300 · 102*300 součtového zařízení 300 je generována prvá půlperioda přímého výstupního napětí υ_χρ s přímou výstupní frekvencí f_xp - vis obr. 3a, 3b. V prvém indikačním obvodu 2 : 1 as zbytek půlpsriody fázového proudu zatvarujo na obdélníkový průběh a od závěrná hrany tohoto impulsu je odvozen povel k otevření dalěího spínacího obvodu, konkrétně spínacího obvodu, jehož pořadové číslo ae rovná druhému členu ag přímá posloupnosti · Pro libovolná n ³ 3 jo a^ · 4. Dojde tedy k otevření čtvrtého spínacího obvodu 1 t 4 vis obr. 2. Na výstupu součtového zařízení 300 so vygeneruje druhá půlperioda přímého výstupního napětí ύ_χρ. Obecným 2m tým spínooím obvodem 1 : 2m pro -který k ³ j -1 a druhou přsdzátěží 32 proteče část fázového proudu, jehož průběh se v obecném 2mtém indikačním obvodu 2 : 2m zatvaruje. Od závěrné hrany tohoto průběhu se odvodí impuls, který otevře obooně spínací obvod podle přímé posloupnosti {} .

Obsoným 2m-ltým spínacím obvodem 1 : 2m-l. pro který k ³ i-1 a prvou předsátěží JI proteče část fázového proudu, jehož průběh es v obeoném 2m-ltám indikačním obvodu 2 : 2m-l zatvarujs. Od závěrné hrany tohoto průběhu so odvodí impuls, který otevře a^-tý spínací obvod podle přímá posloupnosti { a^J · Obdobně 2n-ltým spínacím obvodem 1 : 2n-l. pro který k ³ n a prvou přsdzátěží 31 proteče část fázového proudu, který se ve 2n-ltém indikačním obvodu 2 : 2n-l zatvarujo. Od závěrné hrany tohoto průběhu ze odvodí impuls, který otevře spínací obvod podle přímá posloupnosti { a^} , což jo pro věochaa a ³ 3 vždy druhý spínací obvod 1:2. Tak lze pokračovat až do situace, kdy od výstupního impulsu 2ntáho indikačního obvodu 2 : 2n bude otevřen a^-tý spínací obvod podle přímá posloupnosti , což jo prvý spínací obvod 1 : 1. Tento cyklus so dále periodicky opakuje bez nutnosti dalšího startování, tak lze vysledovat celou posloupnost, kterou ee

195 975 řídí postupná spínaní jednotlivých spínacích obvodů v závislosti na sledu a komutaci jednotlivých fázových napětí n fázového zdroje napětí 100» Přímá posloupnost 'f a^ | postupného spínání spínacích obvodů jo pro 1 « k » 2n definována vztahem : a^ « 3 aign(k-l)-2 8ign(n+l-k) + 8^^+2+(-l)^k. sign(k-l). sign(n+l-k), zatímco pro k 2n jo každý člen přímá posloupnosti a^ = afc^nb’ ^{kde b 09 S}*st podílu kdežto k jo přirozená číslo, přičemž obecně vypočítaný k tý člen přímá posloupnosti a^ udává číslo označení, tedy číslo za druhovým znakem 1 ; spínacího obvodu, který jo v řetězci postupného spínání spínacích obvodů bezprostředně následujícím členem vzhledem ko spínacímu obvodu s označením %_χ· Toho by nebylo možno dosáhnout při použití pouze čísel k. Pro názornost jsou uvedeny vypočítaná členy přímá posloupnosti a j. pro různá n. Například pro n « 3 je přímá posloupnost * 1, 4, 5, 2, 3, 6, 1 a ták periodicky dále. Pro n 5 jo přímá posloupnost |”a_k] 1, 4, 5, 8, 9, 2, 3, 6, 7, 10, 1 a tak periodicky dále. Například pro n 11 je přímá posloupnost { a^ } 1, 4, 5, 8, 9, 12,

13, 16, 17, 20, 21, 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 ,15, 18, 19, 1 a tak periodicky dále. Na základě vypočítaných členů přímá posloupnosti {a^} lze jednoznačně a přesně určit spoje mezi třetími a čtvrtými výstupy indikačních obvodů a mezi druhými a třetími vstupy spínacích obvodů. Při zachování pravidla pro připojení výstupů n fázového zdroje napětí 100 ke vstupům spínacích obvodů a při zachování sledu fázových napětí U^100, U_B*100 až U_a*100 n fázového zdroje napětí 100. dochází na výstupech součtového zařízení 300 ks generování výstupního přímého napětí U a výstupní přímou frekvencí f podle obecného vztahu ^fxp § · ^zamění.-li se eled fází na výstupech n fázového zdroje napětí 100. potom při zachování vazeb mezi indikačními obvody a ovládacími obvody podle přímá posloupnosti { a^J , bude na výotupu součtového zařízení 300 generováno inverzní výstupní napětí ϋ_χι> s inverzní výstupní frekvencí f^ podle obecného vztahu f^, » ¢(5-1¹)^1, * f ’ Λ zřejmá, že inverzní výstupní frekvence f^ bude generována rovněž u měniče kmitočtu podle vynálezu, u něhož bude sice zachován sled fázových napětí prvé fáze U^100 , m tá fáze U_B100- až n tá fáze U_p100 n fázového zdroje napětí 100 a bude zachován způsob přiřazení výstupů n fázového zdroje napětí 100 ka vstupům spínacích obvodů podle obr. 1, ale bud·-li pozměněno propojení mezi výstupy indikačních obvodů a spínacích obvodů podle inverzní posloupnosti a^ , která je inverzní vzhledem k přímá posloupnosti a^ v tom smyslu, že poslední člen v cyklu přímá posloupnosti {a^J js prvým členem inverzní posloupnosti { ·](} » kdežto předposlední člen v cyklu přímě posloupnosti { a*} js druhým členem inverzní posloupnosti (½} a tak dále, až první člen přímá posloupnosti a^ jo posledním členem v oyklu inverzní posloupnosti {aj.} . Například pro a « 3 jo inversní posloupnost ýa^J “6, 3, 2, 5» 4, 1, 6 a tak periodicky dále. Například pro a 5 jo inverzní poeloupnoet * 18, 7, 6, 3, 2, 9, 8, 5, 4, 1, 10 a tak periodicky dálo.

Měnič kmitočtu podle vynálezu jo předevSím určen pro napájení železničního zabezpečovacího zařízení, a proto musí být koncipován tak, aby při jakákoliv poruše obvodů nebo prvků nebylo generováno na výstupu součtového zařízení 300 napětí, jehož frekvence by byla rovna celistvým násobkům základní průmyslové frekvence f « 50Hz. Tomuto požadavku vyhovuje zcela každý měnič podle vynálezu pro n lichá. Nejčaatějěí aplikace vynálezu bude zřejmě měnič

195 975 pro výstupní přímou frekvenci « 75Hz, u něhož je počet fází n « 3. Vzhledem k tomu, že v tomto připadá ja n číslo lichá, teoreticky by mála výstupní přímá frekvence ί_χρ u táto aplikace obsahovat jen lichá harmonická základní frekvence. Měnič kmitočtu vyhovuj· i dalším požadavkům kladeným na zařízení železniční zabezpečovací techniky. Například při poruče kteréhokoliv spínacího obvodu neb při poruáe kteréhokoliv spoj· přestane měnič pracovat, čímž je porucha hlášena a převedena bezpečnějším směrem. Obdobně při poruchovém etavu, kdy je sepnuto více spínacích obvodů současně, nedochází k přenosu energie na výstup součtového zařízení 300 čímž je porucha opět hlášena a převedena bezpečnějším směrem Je tedy zřejmá, že měnič kmitočtu podle vynálezu je speciálně koncipovaný a ohledem na přísná bezpečnostní a spolehlivostni požadavky, která ee uplatňuji při navrhováni obvodů železničního zabezpečovacího zařízení.

Na obr. 2 je uveden přiklad měniče kmitočtu pro napájení kolejových obvodů, pro n 3, f * 50Hz, fjcp » 75Hz, což bude zřejmě pro praxi nejdůležitější aplikace měniče kmitočtu podle vynálezu. Přiřadí-li ee pořadovým číslům vypočítaným dle přímá posloupnosti a^ druhový znak 1 jímž ae označují obecně spínací obvody v předmětném měniči, potom lze napsat následující řadu postupně spínaných spínacích obvodů: 1 ; 1 - 1 ; 4 1 t 5 - 1 i 2 - 1 : 3 - 1 i 6 - 1 : 1 a tak periodicky dálo. Z táto řady je zřejmá vzájemné působení obvodů v měniči kmitočtu podle vynálezu. Označíali ee šipkou eměr působení jednoho obvodu na druhý obvod po nastartování měniče, potom lze přímou posloupnost a^ upravit na konečný řetězec t start -» 1 : 1 -» 2 : 1 -* 1 : 4 -♦ 2; 4 -* 1 i-5 — 2 : 5 — 1 : 2 -» 2 ; 2 1 ; 3 — 2 i 3 — 1 : 6 — 2 t 6 — 1 : 1 a tak periodicky dále. Z tohoto řetězce potom plyne zapojeni třetích výstupů a čtvrtých výatupů indikačních obvodů na příslušná druhá vstupy a třetí vstupy spínacích obvodů.

Na obr. 3· jo uveden příklad fázového posuvu napětí prvé fáze U^lOO, napětí druhá fáze Ug100 a napětí třetí fáze 0₃»100 n fázového zdroj· napětí 100. Vzájemný fázový úhel těchto napětí je 120°. Základní frekvence f * 50Hz. Jedná ee tedy o konkrétní případ pro n * 3. Obecné napětí m tá fáza U_a**100 jo tedy totožná s napětím druhá fáze ^ÍOO kdežto obočná napětí n té fáze U_n100 je totožná a napětím třetí fáze U-^lOO třífázového zdroje napětí 100.

Na obr. 3b je uveden příklad ideálního průběhu výstupního přímého napětí U^, jehož výstupní přímá frekvence f^ · 75Bz. Z relací mezi obr.3a, 3b je možno vysledovat souvislosti mezi komutačními body fázových napětí ^ÍOO , a U₃100 a mezi komutačními body výstupního přímého napětí U__ .

Na obr. 4 jo uveden příklad zapojení prvého indikačního obvodu 2 t 1. který však může pracovat kdekoliv v pozici 2 ; 2. 2 ; j až 2 i n . Indikační obvod 2 ; 1 má mezi vstupem 52 ; 1 a prvým výstupem 12 ·, 1 zapojenou pracovní diodu 016, kterou ee převádí pracovní proudy měniče jednak do součtového zařízení 308. jednak do prvá přodeátěže 3¾. Paralelně k pracovní diodě Oi6 je připojen ochranný odpor 017 a limitovací hradlo 010 , kterým ee omezí přivedená napětí. Takto omezená napětí ae dále zmenší na odporovém děliči

195 975 sestávajícím z prvého odporu 001 a druhého odporu 002. Prvý tranzistor 011 a druhý tranzistor 012 spolu s třetím odporem 003. čtvrtým odporem 004. pátým odporem 005. Šestým odporem 006 a sedmým odporem 007 pracují jako známý tvarovací obvod podle Schmidtova zapojení, Z výstupu prvého tranzistoru 011 js prostřednictvím vazebního kondensátoru 009 derivována závěrná hrana Širokého výstupního impulsu, čímž je přivedena na úzký impuls, který je dále zesílen třetím tranzistorem 013 a přiveden na výstup 4*2:1 prvého indikační* ho obvodu 2 t 1. První ochranná dioda zajisíuje provozní spolehlivost prvého tranzistoru 011. kdežto druhá ochranná dioda 015 a osmý odpor 008 sajišíují provozní spolehlivost třetího tranzistoru 013. Každý indikační obvod má vlastní zdroj napětí 018. který však může být pro skupinu indikačníoh obvodů nahražen ústředním zdrojem napětí. Má-li být měnič podle vynálezu využíván pro generováni výstupního inverzního napětí U a výstupní in <*96* verzní frekvencí f^, bylo by nutné každý indikační obvod doplnit zpQždovacím zařízením, například monoatabilním obvodem, který by zajistil časové zpoždění výstupního impulsu z indikačního obvodu tak, aby přísluSný spínací obvod byl buzen až v době, kdy na jeho prvém vstupu js kladnější potenciál, než na jeho výstupu.

Na obr. 5 je uveden příklad zapojení měniče kmitočtu podle vynálezu, kdy místo n fázového zdroje napětí 100 je použit 2n fázový zdroj napětí 120. kde n jaou celá lichá čísla. Je zřejmá, že v tomto případě je ke každému výstupu z množiny výstupů 1*120. m*120 až n*120. 2n fázového zdroje napětí 120 připojen jen jeden první vstup přísluSnáho spínacího obvodu e tím, žs další zapojení je shodná se zapojením podle obr. 1 a 2. Je zřejmá, že každý prvý vstup spínacího obvodu je totožný s příslušným vstupem logického bloku 200.

V předmětu vynálezu z důvodu stručnosti se používá pouze označení přísluSných vstupů logického zařízení 200.

Claims (6)

1. Na obr. 6 je uveden příklad zapojení měniče kmitočtu podle vynálezu, u něhož je použito součtová zařízení 300 e dvěma vatupy. Logický blok 200 je připojen na součtová zařízení 300 tak, že první výstup 101*200 logického bloku 200 a druhý výetup 102*200 lo gickáhó bloku 200 je připojen na prvý vetup 1*300 součtového zařízení 300 . kdežto nulová svorka 0*200 logického bloku 200 je připojena jednak na druhý vstup 2*300 součtového zařízení 300 . jednak na nulovou svorku 0*120 2n fázového zdroje napětí 120. popřípadě nulovou svorku 0*100 n fázového zdroje napětí 100. Je zřejmá, že v tomto případě může být součtová zařízeni 300 nahražsno přímo užitečnou zátěží 400. popřípadě prvá předzátěž 31 a druhá předzátěž 32 může být nahražena jedinou předzátěží.

   Měnič podle vynálezu lze především využít pro napájení kolejových obvodů železničního zabezpečovacího zařízení, popřípadě kolejových obvodů metra. Uplatnění nalezne dále tam, kds ss vyžaduje, aby měničem generovaná napětí mělo definovanou frekvenci a fázi. Měnič má vysokou účinnost, dochází ve srovnání s jinými měniči v provozu k úsporám elektrické energie. Díky vysoká spolehlivosti měniče dochází při využívání v provozu i k úsporámpracovních sil, zejména udržujícího personálu.

   195 975

   P Ř E D X i T VYNÁLEZU

   1. llěnič kmitočtu pro napájení kolejových obvodů, vyznačený tím, že k prvému výstupu (1*100) n-fázového zdroj· napiti (100), kda n j· celá lichá číelo, jaou připojeny vstupy (1*1 ; 1 a 1*1 ; 1; 2) prvého spínacího obvodu (1 ; 1) a druhého spínacího obvodu (1 J 9, zatímoo k m-tému výstupu (m100) n-fázového zdroje napití ClOQ) jsou připojeny vstupy (1*1 ; 2m-l a 1*1 ; 2m) 2m-ltého Spínacího obvodu (1 ; 2m-l) a 2mtého spínacího obvodu (1 ; 2m), až k n-ténu výstupu (a*100) n-fázového zdroja napití (100) jaou připojeny vstupy (1*1 i 2n-l a 1*1 ; 2n) 2n-ltého spínacího obvodu (1 ; 2n-l) a 2ntého spínacího obvodu (1 i 2n), kde a je přirozené číslo měnil nebo rovno n, přičemž výstup (4*1 ; 1) prvého spínacího obvodu (1; 1) je připojen na vstup (5*2 ·, 1) prvého indikačního obvodu (2 } 1), kdežto výstup (4*1 ; 2m-l) 2m-ltého spínacího obvodu (1 ; 2m-l) je připojen na vstup (5*2 ; 2m-l) 2a-ltého indikačního obvodu (2 ; 2m-l), až výstup (4 1 » 2n) 2ntého spínacího obvodu (1 ; 2n) je připojen na vstup (5”2 ; 2n) 2ntáho indikačního obvodu (2 ; 2n),přičemž prvý výstup (1*2 j 1) prvého indikačního obvodu (2 { 1) je připojen jednak na prvý výstup (101*200) logického bloku (200), jednak na prvý výstup (1* 2 ; 2m-l) 2m-ltého indikačního obvodu (2 ; 2m-l), až na prvý výatup (1*2 ; 2n-l) 2n-ltého indikačního obvodu 2 ; 2n-l), kdežto prvý výstup Cl2 ; 2) druhého indikačního obvodu (2 }. 2) je připojen jednak na druhý výatup (102*200) logického bloku (200), jednak na prvý výatup (1*2 ; 2m) 2mtého indikačního obvodu (2 i 2m), až na prvý výstup Cl2 ; 2n) 2ntého indikačního obvodu (2 j 2n), zatímco druhý výstup (2*2 ; 1) prvého indikačního obvodu (2 ; 1) je připojen jednak na vstup (1*31) prvé předzátěže (31), jednak na druhý výatup (2”2m-l) 2m-ltého indikačního obvodu (2 ; 2m-l), až na druhý výstup (2*2 ; 2n-l) 2n-ltého indikačního obvodu, kdežto druhý výstup (2*2 ; 2) druhého indikačního obvodu (2 ; 2) js připojen jednak na vstup (1*32) druhé předzátěže (32), jednak na druhý výatup (2* 2 ; 2n) 2mtého indikačního obvodu (2m), až na druhý výatup (2*2 ; 2n) 2ntáho indikačního obvodu (2 ; 2n), přičemž výstup (2*31) prvá předzátěže (31) je jednak připojen na nulovou svorku (0*200) logiokáho bloku (200), jednak na výstup (2*32) druhá předzátěže (32), přičemž prvý výstup (101*200) logického bloku (200) je připojen na prvý výatup (1*300) součtového zařízení (300),zatluče druhý výstup (102*200) logického bloku (200) je připojen na třetí vstup (3*300) součtového zařízení (300), kdežto nulová svorka (0*200) logického bloku (200) je připojena jednak na nulovou svorku (0*100) n fázového zdroje napětí (100), jednak na druhý vstup (2*300) součtového zařízení (300), přičemž prvý výstup (101*300) součtového zařízení (300) je připojen na prvý vatup (1*400) užitečná zátěže (400), avěák druhý výatup(102*300) součtového zařízení (300) je připojen na druhý vatup (2*400) užitečné zátěže (400), zatímoo prvý vs^up (1*200) logického bloku (200) je totožný aa vstupem (1*1 ; 1) prvého spínacího obvodu (1 *, 1), kdežto 2m-ltý vatup (2m-l200) logiokáho bloku (200) je totožný aa vstupem (1*1 ; 2m-l) 2m-ltého spínacího obvodu (1 ·, 2m-l), až 2ntý vstup (2n*2OO) logiokáho obvodu (200)/je totožný se vstupem (1*1 ; 2n) 2ntého spínacího obvodu Cl } 2n), přičemž každý třetí výstup z množiny třetích výstupů (3* 2 } 1 a 3*2 } 2m-l a 3*2 j 2m, až 3*2 ; 2n)

   195 97S prvého indikačního obvodu (2 } 1), 2m-ltého indikačního obvodu (2m-l), 2atého indikačního obvodu (2 ; 2a), až 2ntého indikačního obvodu (2 ; 2a) je připojen na příslušný druhý vstup s množiny druhých vstupů (2 1 ; 1 a 2*1 ; 2«-l až 2*1 ; 2n) prvého spínacího obvodu (1 5 l),2m-ltého spínacího obvodu (1 ; 2n), podle přímé posloupnosti {»*) postupného spínání spínacích obvodů, ktorá je pro 1 » k 2n definovaná vztahem “ 3-sign(k-l)-2 eign(n+l-k) + +2+(-1sign)k-l) sign(n+l-k) , zatíaeo pre k > 2n je každý člen přímé posloupnosti {a^J® *k-2nb * ^{k<le b ββ1ί} P°^aílu · ^kdežto k je přirozené číslo, přičemž obecné vypočítaný k-tý člen přímé posloupnosti udává

   Číslo označení, tedy číslo za druhovým znakem 1 { spínaoího obvodu, který je v řetězci postupného spínání spínacích obvodů bezprostřední následujícím členem vzhledem ko spínacímu obvodu s označením přičemž každý čtvrtý výstup z množiny čtvrtých výstupů (4*2 ; 1 a 4*2 ; 2m-l až 4*2 ; 2n) prvého indikačního obvodu (2 ; 1), 2»-ltého indikačního obvodu, až 2ntého indikačního obvodu (2 ; 2n) je připojen na příslušný třetí vstup z množiny třetích vstupů (3*1 ; 1 a 3*2 ; 2m-l až 3*1 ; 2n)prvého spínacího obvodu (1 ; 1) 2m-ltého spínacího obvodu (1 ; 2a-l), až 2ntého spínacího obvodu (1 ; 2n) podle přímá posloupnosti {*k] ♦
2. 2. Měnič kmitočtu podle bodu 1, vyznačený tím, že každý třetí výstup z množiny třetích výstupů (3*2 } 1 a 3*2 ; 2m-l až 3*2 ; 2n) prvého indikačního obvodu (2 ; 1), 2n-ltého indikačního obvodu (2m-l) až 2ntého indikačního obvodu (2 ; 2n) je připojen na příslušný druhý vstup z množiny druhých vstupů (2*1 ; 1 a 2*1 ; 2m-l až 2*1 ; 2n) prvého spínacího obvodu (1 ; 1) 2m-ltého spínaoího obvodu (1 ; 2m-l), až 2ntého spínacího obvodu (1 ;.2n) podle inverzní posloupnosti postupného spínání spínacích obvodů, kde inverzní posloupnost {a^j je inverzní vzhledem k přímé posloupnosti { a^ } , přičemž poslední člen přímé posloupnosti {} je prvým členem inverzní posloupnosti { a^ J kdežto předposlední člen přímé posloupnosti f a^ J js druhým členem inverzní posloupnosti (¾} '· až prvý člen přímé posloupnosti {^} je posledním členem inverzní posloupnosti { } » kdežto každý čtvrtý výstup z množiny čtvrtých výstupů (4*2 ; 1 a 4*2 ; 2m-l až 4*1 ; 2n) prvého indikačního obvodu (2 J 1), 2a-ltého indikačního obvodu (2 ; 2m-l) až 2ntého indikačního obvodu (2 ; 2n) je připojen na příalušný třetí vstup z množiny třetích vstupů (3*1 ; 1 a 3*1 } 2m-l až 3*1 ; 2n) prvého spínacího obvodu Cl ; 1), 2m-ltého spínacího obvodu (1 ; 2m-l) až 2ntého spínaoího obvodu (1 ; 2n) podle inverzní posloupnosti {a^ } ·
3. 3. Měnič kmitočtu podle bodu 1, vyznačený tím, že k prvému výstupu (1*100) n-fázového zdroje napětí (100) jsou připojeny vstupy (lk $ 3 a 1*1 ; 4) třetího spínaoího obvodu (1 ; 3) a Čtvrtého spínacího obvodu (1 ; 4), kdežto k druhému výstupu (2”100) n-fázového zdroje napští (100) jsou připojeny vstupy (1*1 ; 1 a 1*1 ; 2) prvého spínacího obvodu (1 ; 1) a druhého spínacího obvodu (1*2),, zatímco k m-tému výstupu (a*100) n-fázového zdroje napští (100) jsou připojeny vstupy (1*1 ; 2m-l a 1*1 ; 2a) 2m-ltého spínacího obvodu (2m-l) a 2mtáho spínacího obvodu (2m), až k n-támu výstupu (n*100) n-fázového zdroje napští (100) jsou připojeny vstupy (1*1 ; 2n-l a 1*1 ; 2n) 2n-ltého spínaoího obvodu (1 ; 2n-l) a 2ntého spínaoího obvodu (2n).

   185 875
4. 4. Měnič kmitočtu podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, Se k prvému vatupu (1*200) logického bloku (200) je připojen prvý výstup (1*120) 2n-fázového zdroja napětí (120), kde n je celé liché číslo, kdežto k 2a-ltému vstupu logického bloku (200) je připojen 2n-ltý výstup (2m-l120) 2n-fázového zdroje napětí, zatímco k 2n-ltému vatupu (2n-l200) logického bloku(200) je připojen 2n-ltý výstup (2n-l120) 2n-fézového zdroje napětí (120), přičemž k druhému vstupu (2*200) logického bloku (200) je připojen druhý výstup (2*120)2n-fázového zdroje napěti (120), zatímco k 2mtému vstupu (2m*200) logického bloku (200) je připojen 2mtý výstup (2m12O) 2n-fázového zdroje napětí (120), až k 2ntému vetupu (2n*200) logického bloku (200) je připojen 2ntý výstup (2n120) 2n-fázového zdroje napětí (120)·
5. 5. Měnič kmitočtu podle bodů 1 až 4, jehož první výstup (101*200) logického bloku (200) je připojen na prvý vetup (1*300) součtového zařízení (300), a jehož nulová svorka (0*200) logického bloku (200) je připojena na druhý vetup (2*300) součtového zařízení (300), vyznačený tím, že druhý výstup (102*200) logického bloku (200) je připojen na prvý vetup (1*300) součtového zařízení (300).
6. 6. Měnič kmitočtu podle bodů 1 a 5, vyznačený tím, že součtové seřízení (300) je nehroženo užitečnou zátěží (400).