CS259503B2 - Voltage regulator for electric heating resistors grouping - Google Patents

Description

Volič napětí pro železniční osobní vozy na mezinárodních tratích zjišťuje stejnosměrné a střídavé napětí na hlavním topném vedení a přeskupuje topné odpory s použitím odstupňované reagujících elektronických spínacích členů klopného typu, připojených к úměrnému napětí napěťového děliče, vedoucího provozu napětí. Ke spolehlivému seskupování odporů nezávisle na kolísání a tolerancích síťového napětí jsou к dílčímu odporu ohmického děliče napětí připojeny nejméně tři kmitočtové diskriminátory к odlišení očekávaných traťových frekvencí 16 2/3 Hz a 50 Hz střídavých soustav a nulové frekvence stejnosměrných soustav, vytvořené pro střídavé napětí jako laděné rezonanční obvody naladěné na frekvenci 50 Hz a 16 2/3 Hz a pro stejnosměrné napětí jako RC-člen, a ke zjištění hodnoty příslušného traťového napětí 1000 V_st, 1 500 V_st, 1 500 V_ss nebo 3 000 V_ss je za jednotlivými diskriminátory zapojen nejméně jeden elektronický spoušťový obvod, reagující ve frekvenčním rozmezí na možné hodnoty napětí.

Vynález se týká voliče napětí к seskupování elektrických topných odporů v železničních osobních vozech .mezinárodního provozu, kterým se zjišťuje stejnosměrné nebo střídavé napětí na hlavním topném vedení, s použitím odstupňovaně reagujících elektronických spínacích členů klopného typu, které jsou připojeny к úměrnému napětí napěťového· děliče vedoucího provozní napětí .a řídí seskupovací zařízení.

Voliče napětí měří napětí na hlavním topném vedení nebo na trolejovém drátu a provádějí ve spojení se seskupovacím přepínacím zařízením a vysokonapěťovými stykači seskupování následujících elektrických přístrojů, které odpovídá panujícímu topnému napětí.

Ve známém zařízení tohoto druhu podle německého pat. spisu č. 1 438 759 se ze dvou paralelních .nastavovacích potenciometrů s několika odbočkami odebírají proporcionální stejnosměrná napětí pro rostoucí a klesající napětí a odstupňovaně podle velikosti přivádějí do paměťových prvků, které řídí přeskupovací stykače přes logické a časové 'členy. Náklady na stavební iprvky včetně převodníků naměřených hodnot a speciálních nastavovacích potenciometrů jsou značné.

V jiném známém zařízení je už převodník vynechán a z jednoduchého napěťového děliče, připojeného к topnému vedení, se podle přiloženého stejnosměrného nebo střídavého napětí odebírají jemu úměrná napěli. Získaná napětí se přes diody .a RC členy s časovou a vyhlazovací funkcí přivádějí do spoušťových obvodů (prahových spínačů), přiřazených jednotlivým seskupovacím rozsahům.

Diody a odpory vyvolávají ve speciálních umělých obvodech, kde se při přiložení střídavého napětí deformuje jedna půlvlna, změnu vybavovací a vypínací hodnoty spoušťových obvodů pro střídavé napětí oproti stejnosměrným napětím. Naladění prahových spínačů samotných a mezi sebou není snadné. К tomu ještě přistupuje skutečnost, že vyhlazovací kondenzátory RC členů slouží současně ke zpoždění doby vypnutí prahových spínačů, takže nastavení je spojeno š obtížemi. Zpožděné vypnutí je přitom nezbytné, aby na prahové spínače nepůsobila krátkodobá přerušení proudu, vyvolaná např. nepravidelným pohybem sběračů. Následkem nezbytného kompromisu se doby vypnutí nedají libovolně ustavovat.

U známých zařízení se obecně pro.vádí volba podle panujícího napětí. Přitom se 'mohou v· důsledku často značného podpětí nebo přepětí v různých železničních sítích 'překrývat jednotlivá napětí, např. napětí 1 kV sítě s frekvencí 16 2/3 Hz s napětím 1,5 kV sítě s frekvencí 50 Hz nebo s 1,5 kV stejnosměrné sítě. Spoušťové obvody, přiřazené jednotlivým napětím, pak nemohou spolehlivě rozlišit správné rozsahy. Pro induktivní spotřebiče, kterých se používá stá le častěji, je však důležité, jestli se provádí seskupování s ťrekvencí 16 2/3 Hz nebo při stejnosměrném napětí.

Účelem vynálezu je vytvořit jednoduchými prostředky přepínač několika napětí tak, aby pracoval nezávisle na kolísání a tolerancích síťového napětí a mohl provádět seskupování spolehlivě jak při stoupajícím, tak při klesajícím síťovém napětí.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že к dílčímu odporu ohmického děliče napětí jsou připojeny nejméně tři kmitočtové diskrlminátory к odlišení očekávaných traťových frekvencí 16 2/3 Hz a 50 Hz střídavých soustav a nulové frekvence stejnosměrných soustav, vytvořené pro střídavé napětí jako laděné rezonanční obvody naladěné na frekvenci 50 Hz a 16 2/3 Hz a pro stejnosměrné napětí jako RC-člen, a ke zjištění hodnoty příslušného traťového napětí :

000 v_st,

500 V_st,

500 V_ss nebo

000 V_ss je za jednotlivými diskriminátory zapojen nejméně jeden elektronický spoušťový obvod, reagující ve frekvenčním rozmezí na možné hodnoty napětí.

V přepínači podle vynálezu nemohou překrývající se napětí vyvolat chybné sepnutí.

Vynález bude vysvětlen na základě schématu zapojení voliče napětí к seskupování topných odporů v cesovních železničních vozech. Přitom je však třeba podotknout, že vynálezu lze použít i pro jiné aplikace.

Podle výkresu je napěťový dělič У2 připojen svým dílčím odporem 1 na topné vedení vlaku a dílčím odporem 2 uzemněn. Napětí, které lze odebírat v bodě 3 odporového děliče V2 proti zemi, je úměrné napětí topného vedení. Toto napětí .může být podle typu železniční sítě napětí 1 000 V s frekvencí 16 2/3 Hz, 1500 V s frekvencí 50 Hz, 1 500 V nebo 3 000 V ss.

Tyto hodnoty jsou jmenovité a skutečné provozní poměry připouštějí značné tolerance, zejména u stejnosměrných sítí velmi často až +30 %. Úměrná stejnosměrná nebo střídavá napětí se z bodu 3 děliče 1/2 přivádějí do volicích stupňů 4, 5, 6. Volicí stupeň 4 sestává z rezonančního nebo kmitavého obvodu naladěného na frekvenci 16 2/3 Hz a je kritériem pro střídavé napětí 1 000 V, které pracuje s touto frekvencí. Volicí stupeň 5 sestává z kmitavého obvodu naladěného na frekvenci 50 Hz a může rozeznávat střídavé napětí 1 500 V od stejnosměrného napětí stejné velikosti. Volicí stupeň В je tvořen RC-členem, který reaguje pouze na stejnosměrné napětí.

Volicí stupně 4 a 5 mají při stejnosměrném napětí, to znamená při nulové frekvenci, nulovou reakci. Za volicími stupni

4, 5, 6 jsou zapojeny spoušťové obvody 7,

8, 9, 10. Když reaguje volicí stupeň 4, vybudí se spoušťový obvod 7, když reaguje volicí stupeň 5, vybudí se spoušťový obvod 8. Volicí stupeň 6 pro stejnosměrné napětí je při střídavém napětí zkratován kondenzátorem v RC-členu; Spoušťové obvody 9 a 10 mají různé hodnoty odezvy, to znamená, že když volicí stupeň 6 zjistí stejnosměrné napětí, reaguje podle velikosti napětí bud' jenom spoušťový obvod 9 pro stejnosměrné napětí 1 500 V, nebo oba spoušťové obvody 9 a 10, pro stejnosměrné napětí 3 000 V. К výstupům spoušťových obvodů 7, 8, 9, 10 jsou připojeny samostatné časové členy 11, 12, 13, 14. Tyto: časové členy 11 až 14 slouží к časovému zpoždění odpadnutí, to znamená, že udržují následující tranzistory 15, 16, 17, 18 po určitou dobu ve vodivém stavu, i když je napětí topného vedení například při náhlých pohybech smýkadla sběrače vozu nebo: vagónu krátkodobě přerušeno. Časové členy 11 až 14 jsou nastavitelné odděleně a vzájemně nezávisle a jsou vytvořeny s výhodou jako integrované jednotky.

Přes tranzistory 15, 16, 17, 18 s uzemněným emitorem jsou připojována к vedení 23, které přivádí napájecí napětí, výstupní relé 19, 20, 21, 22. Cívky výstupních relé 19 až 22 jsou připojeny jednak ke kolektorům příslušného tranzistoru 15 až 18 a jednak přes klidové kontakty 20a, 21a, 22a napěťově vyšších stupňů к napájecímu napětí vedení 23. Emitory tranzistorů 15 až 18 jsou společně uzemněny. Přes přídavný spoušťový obvod 24, který je připojen к volicímu stupni 6 a .nadtaven na maximální hodnotu předpětí, je ovlivňován přídavný tranzistor 25 zapojený ve vedení 23, který odpojuje celé zařízení při dosažení maximální hodnoty, například 3 900 V ss. Opětné zapojení zařízení nastává při poklesu napětí, například na 3 700 V. Napájecí napětí z vedení 23 do výstupních relé 19 až 22 vede přídavně přes klidový kontakt 26a pojistného relé 26, které je řízeno pojistným spoušťovým obvodem 27. Pojistný spoušťový obvod 37 reaguje tehdy, když napětí v definovaném měřicím bodě 28 napěťového děliče, připojeného ke svorce 29 (svorka 1 000 V) v seskupovaném spínacím obvodu topných odporů překročí například 1 300 V. Speciálním vytvořením odporů odporového děliče a příslušného diodového obvodu je měřicí bod 28 použitelný jak pro stejnosměrné, tak pro střídavé napětí. Překročí-li napětí v měřicím bodě 28 hodnotu 3 000 V, je to známkou chybného seskupení topných odporů. Pojistný spoušťový obvod 27 začne reagovat a přitáhne přes tranzistor 30 pojistné relé 26. Klidový íkontakt 26a přeruší napájecí napětí z vedení 23, takže výstupní relé 19 až 22 odpadnou. Klidové kontakty 20a, 21a, 22a těchto relé přejdou přitom do pohotovostní polohy pro 3 000 V. Pojistné relé 26 zůstává sepnuto přes pracovní kontakt 26b. Volič lze znovu uvést do pohotovostní polohy pouze krátkodobím odpojením baterie.

Výstupní relé 19 až 22, která jsou připojena к vysokému napětí, jsou napájena z baterie 31 a z měniče, který sestává ze strídače 32, izolačního transformátoru 33 a ušměrň-ovače 34 spojeného s vedením 23. Baterie 31 je tedy napěťově oddělena od voliče napětí, který vede vysoké napětí. Napěťové napájení pro vlastní seskupovací zařízení s motorem 35 spínacího ústrojí probíhá naproti tomu přímo od baterie 31 na nízké napěťové úrovni. Seskupovací kontakty výstupních relé 19 až 22, které přísluší naznačenému seskupovacímu zařízení, jsou označeny vztahovými značkami 19b, 19c, 20b, 20c, 21b, 21c a 22b. Spínací ústrojí připojuje přes své kontakty napětí baterie к topným stykačům přes vedení 36. К vedení je ještě přes časový člen 40 připojeno relé 41, jehož klidový kontakt 41a je zapojen ve vedení 36 к topným stykačům. Pracovní kontakt 41b připojuje napětí к vedení 36 ke stykači kontrolovaného obvodu (stupeň 1 000 V). Vždycky, když vedení 36 přejde při přepínání ze stavu bez napětí do vodivého stavu, vybudí se znovu časový člen 40 a topný stykač kontrolovaného obvodu (stupeň 1000 V) se krátkodobě připojí к napětí nezávisle na tom, jestli je připojen příslušný termostat dílčího topení. Napětí se zkoumá, jak již bylo uvedeno, v měřicím bodě 28.

К dílčímu odporu 2 napěťového děliče 1/2 je paralelně připojen optoeleiktrický vazební člen 37, který je součástí odpojovači automatiky pro baterii 31 napájecího napětí. Pouze tehdy, když je na topném vedení a tedy na dílčím odporu 2 napětí, je na výstupu optoelektrického vazebního členu 37 výstupní signál, v důsledku toho reaguje odpojovači spoušťový obvod 38 a uvede v činnost relé 39. Přes pracovní kontakt 39a se к baterii 31 připojí střídač 32. Při výpadku napětí topného vedení není třeba provádět seskupení topných odporů, což znamená, že střídač 32 nepotřebuje napájecí napětí pro výstupní relé 19 až 22 a odpojí se tedy otevřením pracovního kontaktu 39a.

К funkci zařízení je třeba ještě poznámenat, že jakmile optoelektrický vazební člen zjistí napětí na topném vedení, připojí se přes kontakt 39a baterie 31 na střídač 32 měniče. Spínací ústrojí odpovídá tedy stupni 3 000 V. Když je na napěťovém děliči 1/2 například střídavé napětí s frekvencí 50 Hz, reaguje volicí stupeň 5 a přes výstupni relé 20 se rozpojí kontakt 20a. Frekvence 50 Hz může platit pouze pro napěťový rozsah 1 500 V, v důsledku toho se tedy uzavře pracovní kontakt b a otevře klidový kontakt 20c. Motor 35 spínacího ústrojí přejde ze stupně 3 000 V ss na stupeň 1 500 V st., a jakmile motor 35 dosáhne zvoleného stupně, přichází napětí vedením 36 do topných stykačů. Současně se vybudí přes7 časový člen 40 relé 41, takže se nejprve může sepnout stykač kontrolovaného topného obvodu. Pojistný spoušťový obvod 27 zjišťuje napětí v měřícím bodě 28 a v případě potřeby odpojí celé topné zařízení. Po zpoždění časového členu 40 mohou být připoje ny ostatní stykače, pokud se nepřeklopil pojistný spoušťový obvod 27.

Vynález umožňuje vytvoření voliče několika napětí, kterým lze snadno a spolehlivě seskupovat i induktivní spotřebiče.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT

   1. Volič napětí к seskupování elektrických topných odporů v železničních osobních vozech mezinárodního provozu, kterým se zjišťuje stejnosměrné nebo střídavé napětí na hlavním topném vedení, s použitím odstupňovaně reagujících elektronických spínacích členů klopného typu, které jsou připojeny к úměrnému napětí napěťového děliče vedoucího provozní napětí a řídí seskupovací zařízení, vyznačený tím, že к dílčímu odporu (1) ohmického děliče (1, 2) napětí jsou připojeny nejméně tři kmitočtové diskriminátory (4, 5, 6) к odlišení očekávaných traťových frekvencí 16 2/3 Hz a 50 Hz střídavých soustav a nulové frekvence stejnosměrných soustav, vytvořené pro střídavé napětí jato laděné rezonanční obvody naladěné na frekvenci 50 Hz a 16 2/3 Hz a pro stejnosměrné napětí jako RC-člen, a ke zjištění hodnoty příslušného traťového napětí 1 000 V_st, 1 500 V_st, 1 500 V_ss je za jednotlivými diskriminátory (4, 5, 6) zapojen nejméně jeden elektronický spoušťový obvod (7 až 10), reagující ve frekvenčním rozmezí na možné hodnoty napětí.
2. 2. Volič napětí podle bodu 1, vyznačený tím, že spoušťové obvody (7 až 10) jsou spojeny přes čtyři časové členy (11 až 14) a tranzistorové stupně (15 až 18) se čtyřmi výstupními relé (19 až 22), jejichž cívky

   VYNALEZU jsou připojeny jednak každá к příslušnému tranzistorovému stupni (15 až 18) a jednak společně přes klidové kontakty (22a, 21a, 20a) spínacích stupňů s vyšším napětím к napájecímu napětí.
3. 3. Volič podle bodu 1 nebo 2, vyznačený tím, že к RC-členu je připojen к ochraně proti přepětí další spoušťový obvod (24), nastavený na maximální hodnotu napětí,/ jehož výstup je připojen к řídicí elektrodě tranzistoru (25), který je výstupem spojen s cívkami výstupních relé. (19 až 22), zapojených paralelně přes klidové kontakty (22a, 21a, 20a).
4. 4. Volič podle jednoho z bodů 1 až 3, vyznačený tím, že ve společném napájecím obvodu cívek výstupních relé (19 až 22) je zapojen klidový kontakt (26a) pojistného relé (26), které je připojeno к výstupu pojistného spoušťového obvodu (27), zapojeného svým vstupem к dalšímu napěťovému děliči (28, 29), spojenému se skupinami spotřebičů.
5. 5. Volič podle jednoho z bodů 1 až 4, vyznačený tím, že к dílčímu odporu (2) ohmického děliče (1, 2) napětí je připojen optoelektronický člen (37), jehož výstup je spojen přes přídavný spoušťový obvod (38) se spínacím relé (39) baterie (31) pro napájení seskupovacího spínacího zařízení.