RU159412U1

RU159412U1 - HIGH VOLTAGE CHAINS OF MOBILE COMPOSITION

Info

Publication number: RU159412U1
Application number: RU2015116323/02U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Алексеев; Егор Викторович Аулов; Роман Вилорьевич Мурзин; Нина Борисовна Никифорова; Николай Николаевич Широченко
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта"
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Устройство для электропитания высоковольтных цепей подвижного состава, содержащее токоприемник, емкостной накопитель энергии, зарядное сопротивление и контактор, отличающееся тем, что оно снабжено зарядным и разрядным диодами, вторым зарядным сопротивлением, вторым контактором и блоком контроля напряжений в контактной сети и на накопителе энергии, выполненным с возможностью управления контакторами в зависимости от разницы напряжений в контактной сети и на упомянутом емкостном накопителе с обеспечением неразрушающего воздействия тока на контакты токоприемника, при этом входы упомянутого блока контроля напряжений подключены соответственно к токоприемнику, упомянутому емкостному накопителю и к заземлению, а его выходы подключены к упомянутым контакторам, включенным последовательно между собой и параллельно разрядному диоду и цепочке из последовательно соединенных зарядного диода, первого и второго зарядных сопротивлений, причем вторые выводы первого контактора, зарядного диода и один из выводов разрядного диода соединены с токоприемником, вторые выводы второго контактора, второго зарядного сопротивления и другой вывод разрядного диода соединены с упомянутым емкостным накопителем, второй вывод которого подключен к заземлению, а точка соединения первого и второго упомянутых контакторов соединена с точкой соединения первого и второго зарядных сопротивлений.A device for powering high-voltage circuits of a rolling stock, comprising a current collector, a capacitive energy storage device, a charging resistance and a contactor, characterized in that it is equipped with charging and discharge diodes, a second charging resistance, a second contactor and a voltage monitoring unit in the contact network and on the energy storage device with the ability to control contactors, depending on the voltage difference in the contact network and on the mentioned capacitive storage with non-destructive effect t to the contacts of the current collector, while the inputs of the mentioned voltage monitoring unit are connected respectively to the current collector, the mentioned capacitive storage and to ground, and its outputs are connected to the said contactors connected in series with each other and parallel to the discharge diode and a chain of charging diodes connected in series, the first and second charging resistances, the second terminals of the first contactor, the charging diode and one of the terminals of the discharge diode connected to the current collector, the second terminals of the second contactor, the second charging resistor and the other terminal of the discharge diode connected to said capacitive store, whose second terminal is connected to ground and a connection point of said first and second contactors connected to the junction point of the first and second charging resistors.

Description

Заявляемое решение относится к области электротехники и может быть использовано для питания высоковольтных силовых цепей подвижного состава.The claimed solution relates to the field of electrical engineering and can be used to power high-voltage power circuits of rolling stock.

Известно устройство гарантированного, качественного электропитания постоянного тока содержащее сетевой преобразователь и систему резервного питания, подключенные через разделительные диоды, емкостной накопитель энергии, подключенный через разделительный диод, зарядный резистор, шунтированный контактором, управляемым разницей напряжения на накопителе и шинах питания (патент РФ №77512, МПК: H02J 9/06, опубл. 20.10.2008 г.) - прототип.A device for guaranteed, high-quality DC power supply containing a network converter and a backup power system connected via isolation diodes, a capacitive energy storage device connected through a separation diode, a charging resistor shunted by a contactor controlled by the voltage difference across the drive and power buses (RF patent No. 77512, IPC: H02J 9/06, published on October 20, 2008) - a prototype.

Недостатком известного решения является то, что оно неприменимо для высокого напряжения питания, по причине низкой надежности аккумуляторной батареи на высокое напряжение, большим габаритам, весу и большой разницы в напряжении заряда и разряда. При кратковременных отключениях и подключениях, что происходит при скользящем контакте токоприемников, невозможен быстрый заряд накопителя без разрушения контакта.A disadvantage of the known solution is that it is not applicable for a high supply voltage, due to the low reliability of the battery for high voltage, large dimensions, weight and a large difference in charge and discharge voltage. With short-term shutdowns and connections, which occurs with a sliding contact of current collectors, it is impossible to quickly charge the drive without destroying the contact.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности и качества энергоснабжения высоковольтных цепей подвижного состава, снижение разрушающего воздействия на скользящий контакт между токоприемником и контактной сетью при отрывах токоприемника.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to increase the reliability and quality of energy supply of high-voltage circuits of the rolling stock, reduce the damaging effect on the sliding contact between the current collector and the contact network when the current collector is torn off.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство электропитания высоковольтных цепей подвижного состава, содержащее токоприемник, нагрузку, емкостной накопитель энергии, зарядное сопротивление и контактор, дополнительно содержит второе зарядное сопротивление и второй контактор, зарядный и разрядный диоды, блок контроля напряжений в контактной сети и на накопителе энергии и управления контакторами, причем устройство выполнено с возможностью поочередного отключения контакторами зарядных сопротивлений при разнице напряжения в контактной сети и напряжения на накопителе, обеспечивающей неразрушающее воздействие тока на контакты.The indicated technical result is achieved in that the power supply device of the high-voltage circuits of the rolling stock, comprising a current collector, a load, a capacitive energy storage device, a charging resistance and a contactor, further comprises a second charging resistance and a second contactor, charging and discharge diodes, a voltage monitoring unit in the contact network and energy storage and control contactors, moreover, the device is configured to alternately disable the contactors of the charging resistances with a difference in voltage voltage in the contact network and voltage on the drive, providing a non-destructive effect of current on the contacts.

Заявляемое решение конкретизировано на фиг. 1, где представлена схема устройства.The claimed solution is specified in FIG. 1, which shows a diagram of the device.

Устройство электропитания высоковольтных цепей подвижного состава содержит токоприемник 1, блок 2 контроля напряжений в контактной сети и на накопителе энергии и управления контакторами 3 и 4, зарядный диод 5, зарядные сопротивления 6 и 7, емкостной накопитель энергии 8, разрядный диод 9 и нагрузку 10. Токоприемник 1 подключен к контактной сети постоянного тока с напряжением свыше 500 В посредством скользящего контакта. Блок 2 контроля напряжений имеет три измерительных входа, подключаемых к токоприемнику 1, емкостному накопителю энергии 8 и заземлению, и два управляющих выхода, подключаемых к контакторам 3 и 4. Блок 2 контроля напряжений в контактной сети и на накопителе энергии и управления контакторами, вычисляет условия включения контакторов 3 и 4 (разность напряжений между токоприемником 1 и емкостным накопителем энергии 8 относительно заземления). Цепь заряда емкостного накопителя энергии 8 состоит из зарядного диода 5, пропускающего ток от токоприемника 1 к накопителю энергии 8, и зарядных сопротивлений 6 и 7, зашунтированных контакторами 3 и 4 соответственно. Цепь разряда емкостного накопителя 8 состоит из разрядного диода 9, пропускающего ток от накопителя энергии 8 к нагрузке 10 при пропадании напряжения на токоприемнике 1 (отрыве скользящего контакта).The power supply device of the high-voltage circuits of the rolling stock contains a current collector 1, a voltage monitoring unit 2 in the contact network and on the energy storage device and control contactors 3 and 4, a charging diode 5, charging resistances 6 and 7, a capacitive energy storage device 8, a discharge diode 9, and a load 10. The current collector 1 is connected to a direct current contact network with a voltage of more than 500 V by means of a sliding contact. The voltage monitoring unit 2 has three measuring inputs connected to the current collector 1, the capacitive energy storage device 8 and ground, and two control outputs connected to the contactors 3 and 4. The voltage monitoring unit 2 in the contact network and the energy storage device and the control contactors calculates the conditions switching on of contactors 3 and 4 (voltage difference between the current collector 1 and the capacitive energy storage 8 relative to the ground). The charge circuit of the capacitive energy storage device 8 consists of a charging diode 5 passing current from the current collector 1 to the energy storage device 8 and charging resistors 6 and 7, shunted by the contactors 3 and 4, respectively. The discharge circuit of the capacitive storage 8 consists of a discharge diode 9, passing current from the energy storage 8 to the load 10 when the voltage at the current collector 1 disappears (separation of the sliding contact).

Заявляемое устройство предназначено для оптимизации режима заряда накопителя и уменьшения зарядных токов до величин минимального разрушающего воздействия на скользящий контакт, которые определяются номинальным током нагрузки.The inventive device is designed to optimize the charge mode of the drive and reduce charging currents to the values of the minimum destructive effect on the sliding contact, which are determined by the rated load current.

Работа заявляемого устройства происходит следующим образом. При первом подключении токоприемника 1 к контактной сети с напряжением более 500 В происходит заряд емкостного накопителя энергии 8 через зарядные сопротивления 6 и 7. Когда напряжение на накопителе 8 достигнет величины, позволяющей увеличить зарядный ток до величины неразрушающего воздействия на скользящий контакт токоприемника 1, блок управления 2 включает контактор 4 и шунтирует зарядное сопротивление 7. Включение контактора 3 происходит при разнице напряжения в контактной сети и напряжения на накопителе, обеспечивающей неразрушающее воздействие тока на скользящий контакт токоприемника 1. Отрыв токоприемника 1 при полностью заряженном накопителе будет происходить при равных потенциалах на контактах без возникновения электрической дуги. Разряд накопителя 8 при кратковременных отрывах токоприемника 1 от контактной сети будет незначительным и повторное подключение произойдет при токе, не производящем разрушающего воздействия. Если разность напряжений на токоприемнике 1 и накопителе 8 превысит, например, 30 В, блок 2 отключит контактор 3, включив в цепь заряда накопителя сопротивление 6. Если разность напряжений на токоприемнике 1 и накопителе 8 достигнет, например, 50 В и более, блок 2 отключит контакторы 3 и 4, введя в цепь заряда сопротивления 6 и 7.The operation of the claimed device is as follows. When the current collector 1 is first connected to a contact network with a voltage of more than 500 V, the capacitive energy storage device 8 is charged through the charging resistances 6 and 7. When the voltage on the storage device 8 reaches a value that allows increasing the charging current to a value of non-destructive effect on the sliding contact of the current collector 1, control unit 2 turns on the contactor 4 and shunts the charging resistance 7. The contactor 3 turns on when the voltage in the contact network and the voltage on the drive are different, providing non-destructive The current acting on the sliding contact of the current collector 1. Detachment of the current collector 1 with a fully charged drive will occur at equal potentials on the contacts without the appearance of an electric arc. The discharge of the drive 8 during short-term detachments of the current collector 1 from the contact network will be insignificant and reconnection will occur at a current that does not produce a destructive effect. If the voltage difference between current collector 1 and drive 8 exceeds, for example, 30 V, block 2 will disconnect contactor 3 by including resistance 6 in the drive charge circuit. If the voltage difference between current collector 1 and drive 8 reaches, for example, 50 V or more, block 2 disconnects contactors 3 and 4, introducing resistance 6 and 7 into the charge circuit.

Применение данного устройства позволяет сократить количество повреждений контактной сети по причине электрического воздействия более чем на 90%.The use of this device allows you to reduce the number of damage to the contact network due to electrical effects by more than 90%.

Claims

A device for powering high-voltage circuits of a rolling stock, comprising a current collector, a capacitive energy storage device, a charging resistance and a contactor, characterized in that it is equipped with charging and discharge diodes, a second charging resistance, a second contactor and a voltage monitoring unit in the contact network and on the energy storage device with the ability to control contactors, depending on the voltage difference in the contact network and on the mentioned capacitive storage with non-destructive effect t to the contacts of the current collector, while the inputs of the mentioned voltage monitoring unit are connected respectively to the current collector, the mentioned capacitive storage and to ground, and its outputs are connected to the said contactors connected in series with each other and parallel to the discharge diode and a chain of charging diodes connected in series, the first and second charging resistances, the second terminals of the first contactor, the charging diode and one of the terminals of the discharge diode connected to the current collector, the second terminals of the second contactor, the second charging resistor and the other terminal of the discharge diode connected to said capacitive store, whose second terminal is connected to ground and a connection point of said first and second contactors connected to the junction point of the first and second charging resistors.