RU19327U1

RU19327U1 - DC ELECTRIC ENERGY METER FOR RAILWAY COMPOSITION OF RAILWAY TRANSPORT

Info

Publication number: RU19327U1
Application number: RU2001102415/20U
Authority: RU
Inventors: Л.Н. Павлов; А.А. Корбут; Н.Л. Щедрин; Ю.И. Белов
Original assignee: Петербургский государственный университет путей сообщения
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2001-08-20

Abstract

Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной сети со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь первой шины, и блок питания с гальванической развязкой, выполненной в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов, отличающийся тем, что в него введены делитель напряжения, состоящий из последовательно включенных первого и второго плеч, подключенных к первой и второй шинам соответственно, выпрямитель мостового типа, входы которого подключены параллельно первому плечу делителя напряжения, а выходы соединены с входами блока питания, и конденсатор, включенный параллельно входам блока питания.A DC electric energy meter for a rolling stock of a railway vehicle, comprising a measuring transducer of energy in the number of pulses, the first voltage input of which is directly connected to the first bus of the high-voltage network from the generator side, the second voltage input is connected to the second bus of the high-voltage network through the primary voltage transducer, and current inputs are connected in parallel with the shunt included in the circuit of the first bus, and the galvanically isolated power supply, connected in the form of a pulsed DC-DC to DC converter, the outputs of which are connected to the power inputs of the energy measuring transducer in the number of pulses, characterized in that a voltage divider is introduced into it, consisting of the first and second arms connected in series to the first and second buses, respectively, a bridge-type rectifier, the inputs of which are connected parallel to the first arm of the voltage divider, and the outputs are connected to the inputs of the power supply, and a capacitor included To the inputs of the power supply.

Description

СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТАDC ELECTRIC ENERGY METER FOR RAILWAY COMPOSITION OF RAILWAY TRANSPORT

Полезная модель относится к измерительной технике, нредназначена для учета электрической энергии постоянного тока на подвижном составе электрифицированного железнодорожного и может быть использована на тяговых подстанциях постоянного тока и на подвижном составе городского транспорта.The utility model relates to measuring equipment, designed to account for direct current electric energy on rolling stock of an electrified railway and can be used on DC traction substations and on rolling stock of urban transport.

Известен счетчик энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта 1, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, подключенный к измеряемой сети с помощью первичных измерительных преобразователей.Known DC energy meter for rolling stock of railway transport 1, containing a measuring transducer of energy in the number of pulses connected to the measured network using primary measuring transducers.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта 2, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов 3, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь первого провода между генератором и нагрузкой, и блок питания с гальваничеСКОЙ развязкой, вьшолненный в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов.The closest in technical essence to the proposed device is the selected as a prototype counter of electric energy of direct current for rolling stock of railway transport 2, containing a measuring Converter of energy in the number of pulses 3, the first voltage input of which is connected to the first bus of the high-voltage power network directly from the generator, the second voltage input is connected to the second bus of the high voltage network through a primary voltage measuring transducer, Current inputs are connected in parallel shunt circuit included in the first wire between the generator and the load, and a power supply with galvanic isolation, vsholnenny a pulsed DC voltage converter to a constant, which outputs are connected to inputs of the measurement energy transmitter power in number of pulses.

Недостатком обоих известных устройств является относительно низкая безопасность их эксплуатации, обусловленная применением вспомогательного источника напряжения питания, в качестве которого на электроподвижном составе железнодорожного транспорта используется низковольтная (обычно 48 В) сеть постоянного тока.The disadvantage of both known devices is the relatively low safety of their operation, due to the use of an auxiliary power supply source, which uses a low-voltage (usually 48 V) direct current network on an electrically rolling train.

Низковольтная сеть, гальванически связанная с отрицательной шиной высоковольтной сети (рельсом), служит для питания различных приборов и устройств в кабине машиниста. При повреждении счетчика, вызванном, например, старением изоляции или субъективным фактором, может произойти короткое замыкание между положительной шиной силовой высоковольтной сети (контактным проводом), напряжение на которой достигает нескольких киловольт, и низковольтной сетью, что, в свою очередь, может вьшести из строя оборудование в кабине машиниста, вызвать поражение электрическим током локомотивной бригады и привести к крушению поезда.The low-voltage network, galvanically connected to the negative bus of the high-voltage network (rail), serves to power various instruments and devices in the driver's cab. If the meter is damaged, for example, due to aging of the insulation or subjective factor, a short circuit may occur between the positive bus of the power high-voltage network (contact wire), the voltage on which reaches several kilovolts, and the low-voltage network, which, in turn, may fail equipment in the driver’s cab, cause electric shock to the locomotive crew and cause the train to crash.

Другим недостатком известных устройств является необходимость использования вспомогательного источника питания при вьшолнении регулировки и поверки счетчика.Another disadvantage of the known devices is the need to use an auxiliary power source when performing the adjustment and verification of the meter.

В предлагаемом счетчике электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта предполагается обеспечить безопасность эксплуатации счетчика за счет его питания непосредственно от силовой высоковольтной сети (т.е. отказа от использования вспомогательной низко MllO LtiIn the proposed DC electric energy meter for rolling stock of railway transport, it is supposed to ensure the safe operation of the meter by supplying it directly from the high-voltage power network (i.e., refusing to use the auxiliary low MllO Lti

вольтной сети), а также обеспечить возможность питания счетчика от сети переменного тока напряжением 220 В при его ремонте, регулировке и поверке.voltage network), as well as provide the possibility of powering the meter from an AC network voltage of 220 V during its repair, adjustment and verification.

Технический результат достигается тем, что в счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока йодключены параллельно шунту, включенному в цепь первого провода между генератором и нагрузкой, и блок питания с гальванической развязкой, вьшолненный в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов, введены делитель напряжения, состоящий из последовательно включенных первого и второго плеч, подключенных к первой и второй шинам соответственно, вьшрямитель мостового типа, входы которого подключены параллельно первому плечу делителя напряжения, а выходы соединены с входами блока питания, и конденсатор, включенный параллельно входам блока питания.The technical result is achieved by the fact that in the counter of electric DC energy for rolling stock of railway transport, containing a measuring transducer of energy in the number of pulses, the first voltage input of which is connected directly to the first bus of the high-voltage power network from the generator side, the second voltage input is connected to the second high-voltage bus network through the primary voltage measuring transducer, and the current inputs iodine are connected parallel to the shunt connected to the circuit about the wires between the generator and the load, and the galvanically isolated power supply unit, made in the form of a pulse DC-DC converter, the outputs of which are connected to the power inputs of the measuring energy converter in the number of pulses, a voltage divider is introduced, consisting of the first and second arms connected in series, connected to the first and second buses, respectively, a bridge rectifier, the inputs of which are connected parallel to the first arm of the voltage divider, and the outputs are connected neny with the inputs of the power supply, and a capacitor connected in parallel with the inputs of the power supply.

На чертеже изображена структурно-функциональная схема предлагаемого счетчика энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта.The drawing shows a structural-functional diagram of the proposed DC energy meter for rolling stock of railway transport.

Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, содержит измерительный преобразователь энергии в количество импульсов 1 3, первый вход напряжения которого подключен к перВОЙ шине 2 высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно,The DC electric energy meter for rolling stock of railway transport contains a measuring transducer of energy in the number of pulses 1 3, the first voltage input of which is connected to the first bus 2 of the high voltage power network directly from the generator,

второй вход напряжения подключен ко второй шине 3 высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения 4, а входы тока подключены параллельно шунту 5, включенному в цепь первого провода 2, и блок питания 6 с гальванической развязкой, выполненный в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1, делитель напряжения 7, состояший из последовательно включенных первого 8 и второго 9 плеч, подключенных к первой 2 и второй 3 шинам соответственно, вьшрямитель мостового типа 10, входы которого подключены параллельно первому плечу 8 делителя напряжения 7, а выходы соединены с входами блока питания 6, и конденсатор 11, включенный параллельно входам блока питания 6.the second voltage input is connected to the second busbar 3 of the high-voltage network through the primary voltage measuring transducer 4, and the current inputs are connected in parallel with the shunt 5 included in the circuit of the first wire 2, and the power supply unit 6 with galvanic isolation, made in the form of a pulse DC-to-DC converter, the outputs of which are connected to the power inputs of the measuring energy converter in the number of pulses 1, a voltage divider 7, consisting of sequentially connected first 8 and second 9 arms, connected to the first 2 and second 3 buses, respectively, a bridge rectifier 10, whose inputs are connected parallel to the first arm 8 of the voltage divider 7, and the outputs are connected to the inputs of the power supply 6, and a capacitor 11 connected in parallel to the inputs of the power supply 6.

В качестве первичного измерительного преобразователя напряжения 4 может быть использован добавочный резистор или измерительный делитель напряжения.As a primary voltage measuring transducer 4, an additional resistor or a voltage measuring divider can be used.

Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта работает следуюшим образом.The DC electric energy meter for rolling stock of railway transport operates as follows.

Сигналы, пропорциональные напряжению и току высоковольтной силовой сети, подаются на входы напряжения V и тока / соответственно измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1. Суммирование, хранение и индикацию импульсов, количество которых пропорционально потребленной электроэнергии, вьшолняется счетным механизмом (на чертеже не указан). Для обеспечения работоспособности измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1 его входы питания подключены к выходам блока питания 6.Signals proportional to the voltage and current of the high-voltage power network are supplied to the voltage inputs V and current / energy measuring transducer, respectively, in the number of pulses 1. Summation, storage and indication of pulses, the number of which is proportional to the consumed electricity, is performed by a counting mechanism (not shown in the drawing). To ensure the operability of the measuring energy converter in the number of pulses 1, its power inputs are connected to the outputs of the power supply 6.

noainnoain

4 4

Напряжение высоковольтной сети составляет несколько киловольт. Измерительный преобразователь энергии в количество имнульсов 1 имеет потенциал шины 2, к которой подключен первый вход напряжения н в которую включен шунт 5.The voltage of the high voltage network is several kilovolts. The measuring energy converter into the number of pulses 1 has the potential of bus 2, to which the first voltage input is connected, and into which the shunt 5 is connected.

Делитель напряжения 7 выполнен таким образом, что основная часть напряжения силовой сети гасится вторым плечом 9. Для уменьшения тока делителя напряжения 7 и потребляемой им мощности напряжение на первом плече 8 должно приближаться к допустимому входному напряжению блока питания 6 , которое обьршо составляет несколько сотен вольт. Это напряжение через выпрямитель мостового типа 10 подается на входы блока питания 6. При этом один из входов блока питания 6 имеет потенциал, практически равный потенциалу первой шины 2 (отличающийся от него на величину падения напряжения на открытых диодах выпрямителя 10, не превьнпающего единиц вольт). Поэтому разность потенциалов между входами блока питания и его выходами,The voltage divider 7 is designed in such a way that the main part of the voltage of the power network is extinguished by the second arm 9. To reduce the current of the voltage divider 7 and the power it consumes, the voltage on the first arm 8 should approach the permissible input voltage of the power supply 6, which is several hundred volts. This voltage is supplied through the bridge rectifier 10 to the inputs of the power supply 6. In this case, one of the inputs of the power supply 6 has a potential that is almost equal to the potential of the first bus 2 (different from it by the voltage drop across the open diodes of the rectifier 10, which does not exceed several volts) . Therefore, the potential difference between the inputs of the power supply and its outputs,

подключенными к измерите.1ьному преобразователю энергии в количество импульсов 1, также не превьппает нескольких сотен вольт, что упрощает конструкцию гальванической развязки и обеспечивает надежность счетчика.connected to the measuring energy converter 1 to the number of pulses 1, it also does not turn out several hundred volts, which simplifies the design of galvanic isolation and ensures the reliability of the meter.

Второе плечо 9 делителя напряжения 7 может быть вьшолнено в виде одного или нескольких высоковольтных резисторов.The second arm 9 of the voltage divider 7 can be implemented in the form of one or more high-voltage resistors.

Первое плечо 8 делителя напряжения 7 может быть вьшолнено как в виде резистора, так и в виде стабилитрона с напряжением стабилизации несколько меньшим, чем допустимое напряжение блока питания 6. В последнем случае снижается мощность, потребляемая делителем напряжения 7, так как первое плечо 8 вьшолняет функцию защиты импульсного преобразователя постоянного напряже //ost//rThe first shoulder 8 of the voltage divider 7 can be performed both in the form of a resistor and in the form of a zener diode with a stabilization voltage slightly less than the allowable voltage of the power supply 6. In the latter case, the power consumed by the voltage divider 7 is reduced, since the first shoulder 8 fulfills the function protection pulse converter DC voltage // ost // r

ния в постоянное, на основе которого вьшолнен блок питания 6, и ток через него протекает только в случае пробоя стабилитрона, что происходит только при превьппения напряжением высоковольтной силовой сети допустимой нормы.a constant, on the basis of which the power supply unit 6 is executed, and the current flows through it only in case of a zener diode breakdown, which occurs only when the voltage of the high-voltage power network exceeds the permissible norm.

В зависимости конкретной задачи, решаемой с помощью счетчика, первая шина 2 высоковольтной сети может быть либо рельсом, либо контактным проводом. В обоих случаях выпрямитель мостового типа 10 обеспечивает необходимую полярность напряжения на входах блока питания 6.Depending on the specific task to be solved with the help of the meter, the first bus 2 of the high-voltage network can be either a rail or a contact wire. In both cases, the rectifier bridge type 10 provides the necessary voltage polarity at the inputs of the power supply 6.

Для обеспечения безопасности и снижения требований к оборудованию при проведении регулировки, ремонта и поверки счетчика можно обойтись без использования высоковольтной сети. Для этого достаточно входы вьшрямителя мостового типа 10 подключить к сети переменного тока напряжением 220 В. При этом выпрямитель мостового типа 10 вьшолняет ф5Т1кцию двухполупериодного вьшрямителя, а конденсатор 11 сглаживает пульсацию переменной составляющей частоты 100 Гц вьшрямленного напряжения.To ensure safety and reduce equipment requirements during the adjustment, repair and verification of the meter, you can do without the use of a high-voltage network. To do this, it is enough to connect the inputs of the bridge type 10 rectifier to an AC voltage of 220 V. At the same time, the bridge type rectifier 10 performs the half-wave function of the half-wave rectifier, and the capacitor 11 smooths the ripple of the variable frequency component of 100 Hz of the rectified voltage.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый счетчик не требует дополнительного источника питания и обеспечивает новьш1енную безопасность как его эксплуатации на нодвижном составе электрифицированного транспорта, так и при проведении его регулировки, ремонта и поверки.Thus, in comparison with the prototype, the proposed meter does not require an additional power source and provides improved safety both for its operation on the rolling stock of electrified vehicles and for its adjustment, repair and verification.

Ш)/1021 1W) / 1021 1

(Il0i(((Il0i ((

список ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников ИНФОРМАЦИИlist of USED INFORMATION sources

1.гост 10287-83. Счетчики электричеисие постоянного тока. Общие технические условия.1. guest 10287-83. DC electricity meters. General specifications.

2.ТУ 4228-008-05784851-99. Счетчик электрической энергии постоянного2.TU 4228-008-05784851-99. DC electric energy meter

токаСКВТ-Ф610.currentSKVT-F610.

3.Патент РФ 2107922, кл. G 01 R 22/00, 21/06, 1996 г.3. RF patent 2107922, cl. G 01 R 22/00, 21/06, 1996

Claims

A DC electric energy counter for a rolling stock of a railway vehicle, comprising a measuring transducer of energy in the number of pulses, the first voltage input of which is connected directly to the first bus of the high-voltage network from the generator side, the second voltage input is connected to the second bus of the high-voltage network through the primary voltage transducer, and the current inputs are connected in parallel with the shunt included in the circuit of the first bus, and the power supply unit with galvanic isolation connected in the form of a pulsed DC-DC to DC converter, the outputs of which are connected to the power inputs of the energy measuring transducer in the number of pulses, characterized in that a voltage divider is introduced into it, consisting of the first and second arms connected in series to the first and second buses, respectively, a bridge-type rectifier, the inputs of which are connected parallel to the first arm of the voltage divider, and the outputs are connected to the inputs of the power supply, and a capacitor included To the inputs of the power supply.