RU197557U1 - Control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car - Google Patents

Control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car Download PDF

Info

Publication number
RU197557U1
RU197557U1 RU2020107032U RU2020107032U RU197557U1 RU 197557 U1 RU197557 U1 RU 197557U1 RU 2020107032 U RU2020107032 U RU 2020107032U RU 2020107032 U RU2020107032 U RU 2020107032U RU 197557 U1 RU197557 U1 RU 197557U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
car
generator
winding
contactors
voltage transformer
Prior art date
Application number
RU2020107032U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Геннадъевич Курмашев
Александр Андреевич Розанов
Николай Борисович Баранов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Балтийские кондиционеры"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Балтийские кондиционеры" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Балтийские кондиционеры"
Priority to RU2020107032U priority Critical patent/RU197557U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU197557U1 publication Critical patent/RU197557U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/10Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line with provision for using different supplies
    • B60L1/12Methods and devices for control or regulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к электрооборудованию железнодорожных пассажирских вагонов. Шкаф управления комплектом электрооборудования пассажирского вагона дополнительно содержит трансформатор напряжения, причем к выводам первой первичной полной обмотки и к выводам первой первичной частичной обмотки трансформатора напряжения Т1 подключены контакторы KM1 и KM2, которые подключены к автоматическому выключателю QF и блоку управления. Основные обмотки статора подвагонного штатного генератора трехфазного переменного тока G1 подключены к контакторам КМ3 и КМ5, срабатывание которых обеспечивают катушки контакторов К3 и К5, а контактор КМ3 подключен к выводам второй первичной обмотки трансформатора напряжения Т1. К выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1 подключен контактор КМ4, который срабатывает при подаче сигнала на катушку К4. К блоку управления подключены катушки К1, К2, К3, К4, К5, где каждая управляет переключением соответствующих контакторов КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, а также драйвер управления возбуждением подвагонного генератора G1, который также напрямую подключается к обмотке возбуждения ротора подвагонного генератора G1. Технический результат полезной модели заключается в стабильности обеспечения электрической энергией электрооборудования и систем пассажирского вагона от подвагонных генераторов на скорости движения вагона от 15 км/ч до 160 км/ч, что позволило генератору стабильно работать при частоте вращения ротора от 300 об/мин. до 2400 об/мин. без превышения максимальной нагрузки на соединительную муфту подвагонного генератора. 1 ил.The proposed utility model relates to the electrical equipment of railway passenger cars. The control cabinet for the passenger car’s electrical equipment set further comprises a voltage transformer, and contactors KM1 and KM2 connected to the QF circuit breaker and control unit are connected to the terminals of the first primary full winding and to the terminals of the first primary partial winding of the voltage transformer T1. The main stator windings of the regular full-phase three-phase alternating current generator G1 are connected to the contactors KM3 and KM5, the operation of which is provided by the coils of the contactors K3 and K5, and the contactor KM3 is connected to the terminals of the second primary winding of the voltage transformer T1. A contactor KM4 is connected to the terminals of the secondary winding of the voltage transformer T1, which is triggered when a signal is supplied to the coil K4. Coils K1, K2, K3, K4, K5 are connected to the control unit, where each one controls the switching of the corresponding contactors KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, as well as the driver control of the excitation of the car generator G1, which is also directly connected to the excitation winding of the rotor of the car generator G1 The technical result of the utility model is the stability of providing electric energy to electric equipment and passenger car systems from subcar generators at a car speed of 15 km / h to 160 km / h, which allowed the generator to operate stably at a rotor speed of 300 rpm. up to 2400 rpm. without exceeding the maximum load on the coupling of the car generator. 1 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электрооборудованию железнодорожных пассажирских вагонов.The proposed utility model relates to the electrical equipment of railway passenger cars.

Одним из самых распространенных источников электрической энергии пассажирских железнодорожных вагонов является генератор пассажирского вагона, состоящий из собственного синхронного генератора, содержащий ротор, статор с силовыми обмотками и обмоткой возбуждения, и регулятора напряжения, вход которого подключен к силовым обмоткам, а выход – к обмотке возбуждения генератора, отличающийся тем, что в статоре генератора установлен датчик температуры, выполненный в виде обмоток из калиброванного медного провода определенного сопротивления, проложенных бифилярно вдоль проводников силовых обмоток, выход которого подключен к входу вновь введенного вторичного прибора измерения температуры с ключевым выходом, подключенным к входу регулятора напряжения. (Патент RU № 5954, опубликованный 15.11.2019 года).One of the most common sources of electric energy for passenger railway cars is a passenger car generator, consisting of its own synchronous generator, containing a rotor, a stator with power windings and an excitation winding, and a voltage regulator, the input of which is connected to the power windings, and the output to the generator excitation winding characterized in that a temperature sensor is installed in the generator stator, made in the form of windings from a calibrated copper wire of a certain resistance, laid bifilarly along the conductors of the power windings, the output of which is connected to the input of the newly introduced secondary temperature measuring device with a key output connected to the input of the voltage regulator . (Patent RU No. 5954, published November 15, 2019).

Главным недостатком этого подвагонного генератора является то, что он не способен подавать требуемого напряжения и достигать требуемой мощности для обеспечения электропитанием систем и электрооборудования вагона на скорости движения ниже 35 км/ч из-за снижения частоты вращения ротора до 700 об./мин. Следствием этого недостатка является необходимость отключения мощных потребителей электрической энергии и многих систем, обеспечивающих комфортное путешествие пассажиров в пассажирских вагонах, а также переходу на электропитание от аккумуляторной батареи.The main disadvantage of this subcar generator is that it is not able to supply the required voltage and achieve the required power to provide electrical power to the car's systems and electrical equipment at speeds below 35 km / h due to a decrease in the rotor speed to 700 rpm. The consequence of this drawback is the need to turn off powerful consumers of electric energy and many systems that provide a comfortable journey for passengers in passenger cars, as well as switching to power supply from the battery.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является источник электропитания для пассажирских железнодорожных вагонов локомотивной тяги (Патент RU №193790, опубликованный 15.11.2019 года), содержащий подвагонный генератор переменного напряжения, включающий ротор с приводом от колесной пары пассажирского вагона, а также статор, включающий две: первую и вторую силовые трехфазные обмотки и одну обмотку возбуждения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит измеритель частоты вращения вала генератора и блок коммутации силовых обмоток генератора, содержащий два контактора, включая первый и второй контакторы, управляющие обмотки которых через измеритель частоты вращения колесной пары соединены с выходными цепями электропитания пассажирского вагона, первые концы силовых обмоток соединены между собой через нормально замкнутые первые контакты первого контактора, вторые концы вторых обмоток соединены через нормально разомкнутые вторые контакты первого контактора с первыми концами первых силовых обмоток и через нормально замкнутые контакты второго контактора вторые концы второй обмотки соединены между собой, причем вторые концы первой силовой обмотки соединены между собой, обмотка возбуждения соединена по электропитанию через устройство регулирования тока возбуждения с выходными цепями электропитания, управляющий вход устройства соединен с управляющим выходом измерителя частоты.Closest to the proposed technical solution is the power source for passenger rail cars of locomotive traction (Patent RU No. 193790, published November 15, 2019), containing an alternating voltage alternator including a rotor driven by a wheel pair of a passenger car, as well as a stator including two : the first and second power three-phase windings and one excitation winding, characterized in that it further comprises a generator shaft speed meter and a generator power switching unit comprising two contactors, including first and second contactors, the control windings of which through the wheel pair speed meter connected to the output power circuits of the passenger car, the first ends of the power windings are connected to each other through the normally closed first contacts of the first contactor, the second ends of the second windings are connected through the normally open second contacts of the first contactor to the first ends the first power windings and through the normally closed contacts of the second contactor, the second ends of the second winding are connected to each other, the second ends of the first power winding are connected to each other, the field winding is connected by power via a device for regulating the field current with output power circuits, the control input of the device is connected to the control output frequency meter.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- неспособность подвагонного генератора работать без перегрузок на малых скоростях, так как при скорости движения вагона меньше 35 км/ч, для стабильной работы генератора, необходимо отключение ряда потребителей, что создает дискомфортные условия пассажирам;- the inability of the subcar generator to work without overloads at low speeds, since at a car speed of less than 35 km / h, for stable operation of the generator, it is necessary to turn off a number of consumers, which creates uncomfortable conditions for passengers;

- значительное сокращение ресурса работы аккумуляторной батареи в связи с частыми переключениями при смене источника электрической энергии в диапазоне скоростей движения вагона от 0 км/ч до 35 км/ч;- a significant reduction in the service life of the battery due to frequent switching when changing the source of electric energy in the range of car speeds from 0 km / h to 35 km / h;

- неспособность подачи необходимого и стабильного напряжения при частоте вращения ротора от 300 об/мин;- the inability to supply the necessary and stable voltage at a rotor speed of 300 rpm;

- ограничение нагрузочной способности соединительной муфты генератора и колесной пары вагона при штатном режиме работы вагонных потребителей;- limiting the load capacity of the coupling of the generator and the wheelset of the car during normal operation of car consumers;

Задача предлагаемой полезной модели заключается в устранении перечисленных недостатков у источников питания такого типа, расширить у этих источников диапазон возможностей повышения надежности и стабильности обеспечения электрической энергией электрооборудования и систем пассажирского вагона от подвагонных генераторов на скорости движения вагона от 15 км/ч до 160 км/ч.The objective of the proposed utility model is to eliminate the aforementioned shortcomings of power supplies of this type, to expand the range of possibilities for these sources to increase the reliability and stability of providing electrical energy for electrical equipment and passenger car systems from subcar generators at car speeds from 15 km / h to 160 km / h .

Решением этой задачи стала разработка и проектирование шкафа управления комплектом электрооборудования пассажирского вагона с возможностью электроснабжения от подвагонного генератора при скорости движения от 15 км/час, что достигается установкой трансформатора напряжения с дополнительной обмоткой, которая дает возможность повысить выходное напряжение до необходимого уровня работы потребителей вагона. При использовании такого трансформатора напряжения, подвагонный генератор работает в режиме номинальной мощности, что дает возможность в полной мере обеспечить электроэнергией все потребители вагона за счет повышения выходного напряжения до 110 В.The solution to this problem was the development and design of a control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car with the possibility of power supply from the car generator at a speed of 15 km / h, which is achieved by installing a voltage transformer with an additional winding, which makes it possible to increase the output voltage to the required level of operation of the car consumers. When using such a voltage transformer, the subcar generator operates in the nominal power mode, which makes it possible to fully provide electricity to all consumers of the car by increasing the output voltage to 110 V.

Технический результат полезной модели заключается в стабильности обеспечения электрической энергией электрооборудования и систем пассажирского вагона от подвагонных генераторов на скорости движения вагона от 15 км/ч до 160 км/ч, что позволило генератору стабильно работать при частоте вращения ротора от 300 об/мин. до 2400 об/мин. без превышения максимальной нагрузки на соединительную муфту подвагонного генератора.The technical result of the utility model is the stability of providing electric energy to electric equipment and passenger car systems from subcar generators at car speeds from 15 km / h to 160 km / h, which allowed the generator to operate stably at a rotor speed of 300 rpm. up to 2400 rpm. without exceeding the maximum load on the coupling of the car generator.

Технический результат достигается предлагаемым шкафом управления комплектом электрооборудования пассажирского вагона, содержащим штатный подвагонный генератор трехфазный переменного тока, который включает ротор с приводом от колесной пары пассажирского вагона и также статор, включающий две: первую и вторую силовые трехфазные обмотки и одну обмотку возбуждения и собственно шкаф управления комплектом электрооборудования. Шкаф управления комплектом электрооборудования пассажирского вагона дополнительно содержит трансформатор напряжения, причем к выводам первой первичной полной обмотки и к выводам первой первичной частичной обмотки трансформатора напряжения Т1 подключены контакторы KM1 и KM2 соответственно, которые в свою очередь подключены к автоматическому выключателю QF и блоку управления. Основные обмотки статора подвагонного штатного генератора трехфазного переменного тока G1 подключены к контакторам КМ3 и КМ5,срабатываниеэтих контакторов обеспечивают катушки контакторов К3 и К5, подключенные к блоку управления, а контактор КМ3 подключен к выводам второй первичной обмотки трансформатора напряжения Т1. К выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1 подключен контактор КМ4, который срабатывает при подаче сигнала на катушку К4, подключенную к блоку управления. К выпрямителю напряжения, который стабилизирует выходное напряжение, подключены потребители, одним из которых является блок управления. К блоку управления подключены катушки К1, К2, К3, К4, К5, где каждая катушка управляет переключением соответствующих контакторов КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, а также драйвер управления возбуждением подвагонного генератора G1. Драйвер управления возбуждением подвагонного штатного генератора G1 напрямую подключается к обмотке возбуждения ротора подвагонного генератора G1. The technical result is achieved by the proposed control cabinet of a set of electrical equipment for a passenger car, containing a standard three-phase alternating current car generator, which includes a rotor driven by a wheel pair of a passenger car and also a stator, including two: the first and second power three-phase windings and one excitation winding and the control cabinet itself a set of electrical equipment. The control cabinet of the passenger car’s electrical equipment set further comprises a voltage transformer, and the contactors KM1 and KM2, respectively, which are in turn connected to the QF circuit breaker and the control unit, are connected to the terminals of the first primary full winding and to the terminals of the first primary partial winding of the voltage transformer T1. The main windings of the stator of the regular car three-phase alternating current generator G1 are connected to the contactors KM3 and KM5, the operation of these contactors is provided by the coils of contactors K3 and K5 connected to the control unit, and the contactor KM3 is connected to the terminals of the second primary winding of the voltage transformer T1. A KM4 contactor is connected to the terminals of the secondary winding of the T1 voltage transformer, which is triggered when a signal is supplied to the K4 coil connected to the control unit. To the voltage rectifier, which stabilizes the output voltage, consumers are connected, one of which is the control unit. Coils K1, K2, K3, K4, K5 are connected to the control unit, where each coil controls the switching of the corresponding contactors KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, as well as the driver for driving the excitation of the car generator G1. The driver control of the excitation of the regular car generator G1 is directly connected to the excitation winding of the rotor of the car generator G1.

Отличительными особенностями представляемой полезной модели являются:Distinctive features of the presented utility model are:

- установка трансформатора напряжения, с двумя первичными и одной вторичной обмотками, который за счет коэффициента трансформации напряжения выдает на вывод вторичной обмотки стабильное выходное напряжение, необходимое для обеспечения потребителей вагона электроэнергией при скорости движения от 15 км/ч до 35 км/ч, исключая необходимость отключения ряда потребителей вагона;- installation of a voltage transformer, with two primary and one secondary windings, which, due to the voltage transformation coefficient, provides a stable output voltage to the secondary winding output, which is necessary to provide the wagon consumers with electric power at a speed of 15 km / h to 35 km / h, eliminating the need disconnection of a number of consumers

- подключение логически-программируемых контроллеров, которые осуществляют управление возбуждением подвагонного генератора, автоматическую коммутацию силовых сетей и дают возможность управления нагрузкой;- connection of logically programmable controllers that control the excitation of a subcar generator, automatic switching of power networks and make it possible to control the load;

- снижения влияния «человеческого фактора» за счет обеспечения полной автоматизации систем и электрооборудования вагона.- reducing the influence of the "human factor" by ensuring full automation of the systems and electrical equipment of the car.

Основными источниками электроэнергии для железнодорожных пассажирских вагонов в представляемой полезной модели, в зависимости от режима движения вагона, являются: источник внешнего питания трехфазной сети 380В при стояночном режиме и подвагонный генератор трехфазного переменного тока в режиме движения. Коммутация силовой сети обеспечения электроэнергией систем вагона осуществляется переключениями контакторов, которые замыкаются в зависимости от подключаемого источника питания и скорости движения вагона.The main sources of electricity for railway passenger cars in the presented utility model, depending on the mode of movement of the car, are: an external power supply source for a three-phase 380V network in the standby mode and a subcar three-phase alternating current generator in the driving mode. Switching the power network to provide electricity to the car systems is carried out by switching contactors, which are closed depending on the connected power source and the speed of the car.

Во время стоянки пассажирского вагона основным источником питания является внешний источник питания ~380 В, 50 Гц (11), который подключается к автоматическому выключателю QF. Автоматический выключатель QF подключается проводами через проходные клеммы непосредственно к контакторам KM1 и KM2, параллельное подключение которых обусловлено ступенями зарядки аккумуляторной батареи пассажирского вагона. В свою очередь, контакторы KM1 и KM2 подключены к выводам первой первичной полной обмотки (4) и к выводам первой первичной частичной обмотки (5) трансформатора напряжения Т1 соответственно. Работа контакторов КМ1 и КМ2 обусловлена подключением катушек контакторов К1 и К2 к блоку управления (10), который, подавая сигналы на эти катушки, управляет их работой.When the passenger car is parked, the main power source is an external power source ~ 380 V, 50 Hz (11), which is connected to the QF circuit breaker. The QF circuit breaker is connected by wires through the feed-through terminals directly to the contactors KM1 and KM2, the parallel connection of which is due to the charging steps of the passenger car battery. In turn, the contactors KM1 and KM2 are connected to the terminals of the first primary full winding (4) and to the terminals of the first primary partial winding (5) of the voltage transformer T1, respectively. The operation of the contactors KM1 and KM2 is due to the connection of the coils of the contactors K1 and K2 to the control unit (10), which, by supplying signals to these coils, controls their operation.

Во время движения пассажирского вагона основным источником питания является подвагонный генератор трехфазного переменного тока G1, основные обмотки статора (3) которого подключены к контакторам КМ3 и КМ5, параллельное подключение и работа которых обусловлены скоростью движения пассажирского вагона. Автоматическое переключение этих контакторов обеспечивают катушки контакторов К3 и К5, подключенные к блоку управления (10). В свою очередь, контактор КМ3 подключен к выводам второй первичной обмотки трансформатора напряжения Т1 (6).During the movement of a passenger car, the main power source is a three-phase alternating current generator G1, the main stator windings (3) of which are connected to KM3 and KM5 contactors, the parallel connection and operation of which are determined by the speed of the passenger car. Automatic switching of these contactors is provided by the coils of contactors K3 and K5 connected to the control unit (10). In turn, the KM3 contactor is connected to the terminals of the second primary winding of the voltage transformer T1 (6).

К выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1 (7) подключен контактор КМ4, который срабатывает при подаче сигнала на катушку К4, подключенную к блоку управления (10). После чего, в зависимости от скоростного режима, через контакторы КМ4 и КМ5 подается трансформированное напряжение на подключенный к ним выпрямитель напряжения (8).A contactor KM4 is connected to the terminals of the secondary winding of the voltage transformer T1 (7), which is triggered when a signal is supplied to the coil K4 connected to the control unit (10). Then, depending on the speed mode, the transformed voltage is supplied through the contactors KM4 and KM5 to the voltage rectifier connected to them (8).

К выпрямителю напряжения (8), который стабилизирует выходное напряжение, подключены потребители (9), одним из которых является блок управления (10). К блоку управления (10) подключены катушки К1, К2, К3, К4, К5, обеспечивающие переключение контакторов КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5 соответственно, а также драйвер управления возбуждением подвагонного генератора G1 (1). Драйвер управления возбуждением подвагонного генератора G1 напрямую подключается к обмотке возбуждения ротора подвагонного генератора G1 (2), что обеспечивает прямое управление возбуждением подвагонного генератораG1 и подачу стабильного и необходимого напряжения на основные обмотки статора для электропитания потребителей пассажирского вагона на скоростях от 15 км/ч до 35 км/ч.To the voltage rectifier (8), which stabilizes the output voltage, consumers (9) are connected, one of which is the control unit (10). Coils K1, K2, K3, K4, K5 are connected to the control unit (10), which switch contactors KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, respectively, as well as the driver for driving the excitation of the car generator G1 (1). The driver control of the excitation of the car generator G1 is directly connected to the excitation winding of the rotor of the car generator G1 (2), which provides direct control of the excitation of the car generator G1 and the supply of stable and necessary voltage to the main windings of the stator for powering consumers of a passenger car at speeds from 15 km / h to 35 km / h

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что стабилизация выходного напряжения трансформатора, независимо от источника питания (внешний источник питания или подвагонный генератор), обеспечивается автоматическим переключением контакторов: КМ1 для трансформации напряжения с выводов первой первичной полной обмотки (4), КМ2 для трансформации напряжения с выводов первой первичной частичной обмотки (5) на вывод вторичной обмотки (7) трансформатора напряжения Т1;КМ3 для трансформации напряжения с выводов второй первичной обмотки (6)на вывод вторичной обмотки (7)трансформатора напряжения Т1; КМ5 для подачи питания напрямую в зависимости от скоростного режима движения вагона. Также драйвером управления возбуждением подвагонного генератора, который выполняет функцию электронного регулятора напряжения на обмотках возбуждения ротора подвагонного генератораG1 (2), что исключает возможность его перегрузок, и запрограммированным логическим контроллером, который, помимо управления драйвером управления возбуждения подвагонного генератораG1 (1), запрограммирован на автоматическую коммутацию сетей вагона, что обеспечивает полную автоматизацию электрических систем пассажирского вагона.The essence of the proposed utility model is that the stabilization of the output voltage of the transformer, regardless of the power source (external power source or car generator), is provided by automatic switching of contactors: KM1 for voltage transformation from the terminals of the first primary full winding (4), KM2 for voltage transformation from the terminals of the first primary partial winding (5) to the terminal of the secondary winding (7) of the voltage transformer T1; KM3 for voltage transformation from the terminals of the second primary winding (6) to the terminal of the secondary winding (7) of the voltage transformer T1; KM5 for power supply directly depending on the speed mode of movement of the car. The driver also controls the excitation of the subcar generator, which acts as an electronic voltage regulator on the excitation windings of the rotor of the subcar generator G1 (2), which eliminates the possibility of overloads, and a programmed logic controller, which, in addition to controlling the driver of excitation of the car generator G1 (1), is programmed to automatically wagon network switching, which provides full automation of passenger car electrical systems.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, представленным на фиг.1 в виде функциональной схемы работы предлагаемой модели, как коммутация трансформатора напряжения Т1, источников питания (G1 и 11) и потребителей вагона (9), позволяющая подвагонному генераторуG1 работать на номинальной мощности без перегрузок, cо стабилизацией выходного напряжения и автоматической коммутацией сетей вагона, основанной на использовании логически-программируемых контроллеров.The essence of the utility model is illustrated by the drawing shown in Fig. 1 in the form of a functional diagram of the proposed model, such as switching a voltage transformer T1, power sources (G1 and 11) and car consumers (9), allowing the subcar generator G1 to operate at rated power without overloads, co stabilization of the output voltage and automatic switching of car networks based on the use of logically programmable controllers.

Позициями на Фиг. 1 обозначены:With reference to FIG. 1 marked:

G1 – подвагонный генератор трехфазный переменного тока;G1 - three-phase alternating current subcar generator;

Т1 – трансформатор напряжения;T1 - voltage transformer;

QF – автоматический выключатель от внешнего источника питания ~ 380 В (10);QF - circuit breaker from an external power source ~ 380 V (10);

КМ1 – контактор подачи питания от внешнего источника питания ~ 380 В (10) на вывод первой первичной полной обмотки;KM1 - contactor for supplying power from an external power source ~ 380 V (10) to the output of the first primary full winding;

К1 – катушка контактора КМ1;K1 - coil contactor KM1;

КМ2 - контактор подачи питания от внешнего источника питания ~ 380 В (10) на вывод первой первичной частичной обмотки;KM2 - contactor for supplying power from an external power source ~ 380 V (10) to the output of the first primary partial winding;

К2 - катушка контактора КМ2;K2 - contactor coil KM2;

КМ3 - контактор подачи питания на вывод второй первичной обмотки (6) трансформатора напряжения Т1 от подвагонного генератора G1 при скорости ниже 35 км/ч;KM3 - contactor for supplying power to the output of the second primary winding (6) of the voltage transformer T1 from the car generator G1 at a speed below 35 km / h;

К3 - катушка контактора КМ3;K3 - coil contactor KM3;

КМ4 – контактор вывода вторичной обмотки (7) трансформатора напряжения Т1 для потребителей вагона (8) при скорости ниже 35 км/ч;KM4 - contactor of the output of the secondary winding (7) of the voltage transformer T1 for consumers of the car (8) at a speed below 35 km / h;

К4 – катушка контактора КМ4;K4 - coil contactor KM4;

КМ5 – контактор подачи питания для потребителей вагона (8) напрямую от генератора G1 при скорости свыше 35 км/ч;KM5 - power supply contactor for consumers of the car (8) directly from the G1 generator at speeds above 35 km / h;

К5 – катушка контактора КМ5;K5 - contactor coil KM5;

1 – драйвер управления возбуждением подвагонного генератора G1;1 - driver control excitation subcar generator G1;

2 – обмотка возбуждения ротора подвагонного генератора G1;2 - the field winding of the rotor of the car generator G1;

3 – основные обмотки статора подвагонного генератора G1;3 - the main stator winding of the undercar generator G1;

4 – вывод первой первичной полной обмотки трансформатора напряжения Т1;4 - output of the first primary full winding of the voltage transformer T1;

5 – вывод первой первичной частичной обмотки трансформатора напряжения Т1;5 - output of the first primary partial winding of the voltage transformer T1;

6 – вывод второй первичной обмотки трансформатора напряжения Т1;6 - output of the second primary winding of the voltage transformer T1;

7 – вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1;7 - output of the secondary winding of the voltage transformer T1;

8 – выпрямитель напряжения;8 - voltage rectifier;

9 – потребители вагона;9 - consumers of the car;

10 – блок управления;10 - control unit;

11 – внешний источник питания ~ 380 В, 50 Гц.11 - external power source ~ 380 V, 50 Hz.

В зависимости от выбора источника осуществляется обеспечение электроэнергией системы вагона, предлагаемая полезная модель может работать в нескольких режимах.Depending on the choice of source, the carriage system is provided with electric power, the proposed utility model can operate in several modes.

Первый режим –на стоянке, при подключении пассажирского вагона к внешнему источнику питания трехфазной сети напряжением 380 В (11).Блок управления (10)подает сигнал на катушки К1, К2, К3, К4, К5, тем самым управляя соответствующими контактамиконтакторовКМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, и анализирует напряжение на аккумуляторной батарее вагона. При работе в таком режиме, при подключении внешнего источника питания к вагону взводится автоматический трехполюсный выключательQF, работающий совместно с расцепителем, которым управляет блок управления (10).Блок управления (10) подает сигнал на катушку К1 контактора КМ1 или катушку К2контактора КМ2,в зависимости от напряжения на аккумуляторной батарее, и катушку К4 контактора КМ4.The first mode is in the parking lot, when the passenger car is connected to an external power source of a three-phase network with a voltage of 380 V (11). The control unit (10) sends a signal to the coils K1, K2, K3, K4, K5, thereby controlling the corresponding contacts of the contactors KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, and analyzes the voltage on the car battery. When operating in this mode, when connecting an external power source to the car, an automatic three-pole switch QF is activated, working in conjunction with a trip unit controlled by the control unit (10). The control unit (10) supplies a signal to coil K1 of contactor KM1 or coil K2 of contactor KM2, depending from voltage on the battery, and coil K4 of the contactor KM4.

При заряде аккумуляторной батареи вагона нельзя допускать большой ток, поэтому блок управления (10) подает сигналы на катушки К1 и К4. Происходит одновременное замыкание контактов контактора КМ1и контактора КМ4. Ток подается на вывод первой первичной полной обмотки трансформатора напряжения Т1 (4). Происходит трансформация напряжения по коэффициенту, рассчитанного на напряжение аккумуляторной батареи при глубокой разрядке, и с вывода вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1 (7) через замкнутые контакты контактора КМ4 ток подается для потребителей вагона (9) через выпрямитель напряжения (8).When the car battery is charged, a large current cannot be allowed, therefore, the control unit (10) provides signals to the coils K1 and K4. The contacts of the contactor KM1 and the contactor KM4 are simultaneously closed. Current is supplied to the output of the first primary full winding of the voltage transformer T1 (4). The voltage is transformed by a coefficient calculated on the voltage of the battery during deep discharge, and from the output of the secondary winding of the voltage transformer T1 (7), through the closed contacts of the contactor KM4, current is supplied to consumers of the car (9) through a voltage rectifier (8).

При достижении определенного уровня заряда аккумуляторной батареи вагона, блок управления (10) подает сигналы на катушку К2, одновременно размыкая цепь катушки К1, тем самым размыкая контакты контактора КМ1. При замыкании контактов контактора КМ2, ток подается на вывод первой первичной частичной обмотки трансформатора напряжения Т1 (5), Трансформация напряжения в этом случае происходит уже по другому коэффициенту, рассчитанный на напряжение аккумуляторной батареи вагона при неполной зарядке. После, как и в первом случае, с вывода вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1 (7) через замкнутые контакты контактора КМ4 ток подается для потребителей вагона (10) через выпрямитель напряжения (8).Upon reaching a certain charge level of the car battery, the control unit (10) sends signals to the coil K2, at the same time opening the circuit of the coil K1, thereby opening the contacts of the contactor KM1. When the contacts of the contactor KM2 are closed, the current is supplied to the output of the first primary partial winding of the voltage transformer T1 (5), The voltage transformation in this case occurs according to a different coefficient, calculated on the voltage of the car battery when the charge is incomplete. After, as in the first case, from the output of the secondary winding of the voltage transformer T1 (7), through the closed contacts of the contactor KM4, current is supplied to consumers of the car (10) through the voltage rectifier (8).

Второй режим - при движении вагона на низких скоростях от 15 км/ч до 35 км/ч, основным источником электроэнергии становится подвагонный трехфазный генератор переменного тока G1. На низких скоростях, подвагонный генератор G1 не способен выдавать необходимое напряжение в сети, чтобы обеспечить электроэнергией системы и электрооборудование вагона, потому что частота вращения ротора низкая (менее 700 об/мин.) и генератор ограничен нагрузкой на присоединительную муфту. В связи с этими проблемами, для стабилизации напряжения на обмотках возбуждения ротора подвагонного генератора G1 (2), устанавливается драйвер управления возбуждением подвагонного генератора(1), который представляет собой электронный регулятор на базе микроконтроллера. Драйвер управления возбуждением подвагонного генератораG1 (1) получает данные на основании программы работы блока управления (10) и по полученным данным о скорости движения вагона, тока нагрузки, температуры в аккумуляторном боксе и температуры генератора, и управляет возбуждением подвагонного генератора G1.The second mode - when the car moves at low speeds from 15 km / h to 35 km / h, the main source of electricity becomes the car three-phase alternating current generator G1. At low speeds, the G1 subcar generator is not capable of supplying the necessary voltage in the network to provide electric power to the systems and electrical equipment of the car, because the rotor speed is low (less than 700 rpm) and the generator is limited by the load on the coupler. In connection with these problems, to stabilize the voltage on the field windings of the rotor of the subcar generator G1 (2), the driver for controlling the excitation of the subcar generator (1), which is an electronic controller based on the microcontroller, is installed. The driver for driving the excitation of the car generator G1 (1) receives data based on the program of work of the control unit (10) and the data on the speed of the car, load current, temperature in the battery box and the temperature of the generator, and controls the excitation of the car generator G1.

На низкой скорости (от 15 до35 км/ч), ток с основных обмоток статора подвагонного генератораG1 (3) подается на контактор КМ3, при этом блок управления (10), кроме подачи сигнала на драйвер управления возбуждением подвагонного генератораG1 (1), одновременно подает сигналы на катушку К3 контактора КМ3 и катушку К4контактора КМ4. При срабатывании контактора КМ3, через замкнутые контакты, ток подается на вывод второй первичной обмотки трансформатора напряжения Т1 (6). Происходит трансформация напряжения по коэффициенту, рассчитанного для работы трансформатора c напряжением подвагонного генератора G1 при движении вагона со скоростью 15км/ч-35 км/ч. Одновременно срабатывает контактор КМ4 и с вывода вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1 (7) через замкнутые контакты контактора КМ4 ток подается для потребителей вагона (9).At low speed (from 15 to 35 km / h), the current from the main windings of the stator of the car generator G1 (3) is supplied to the contactor KM3, while the control unit (10), in addition to supplying a signal to the driver for controlling the excitation of the car generator G1 (1), simultaneously delivers signals to the K3 coil of the KM3 contactor and the K4 coil of the KM4 contactor. When the contactor KM3 is activated, through closed contacts, current is supplied to the output of the second primary winding of the voltage transformer T1 (6). The voltage is transformed by a coefficient calculated for the operation of the transformer with the voltage of the undercar generator G1 when the car moves at a speed of 15 km / h-35 km / h. At the same time, the contactor KM4 operates and from the output of the secondary winding of the voltage transformer T1 (7), through the closed contacts of the contactor KM4, current is supplied to consumers of the car (9).

Третий режим - при скорости движения вагона свыше 35 км/ч, при которой возможно обеспечить потребители вагона (9) необходимой электроэнергией. Блок управления (10) размыкает цепи подачи тока на катушку К3 контактора КМ3 и катушку К4 контактора КМ4 и одновременно подает ток на катушку К5 контактора КМ5, при этом контакты контакторов КМ3 и КМ4 размыкаются, а контакты контактора КМ5 замыкаются, и генератор подает ток для потребителей вагона (9) через выпрямитель напряжения (8) напрямую.The third mode is when the speed of the car exceeds 35 km / h, at which it is possible to provide consumers of the car (9) with the necessary electricity. The control unit (10) opens the current supply circuit to the K3 coil of the KM3 contactor and the K4 coil of the KM4 contactor and simultaneously supplies current to the K5 coil of the KM5 contactor, while the contacts of the KM3 and KM4 contactors are opened, and the contacts of the KM5 contactor are closed, and the generator supplies current to consumers car (9) through a voltage rectifier (8) directly.

Предложенная полезная модель, основанная на использовании трансформатора напряжения с дополнительной первичной обмоткой, драйвера управления возбуждением подвагонного генератора и логически-программируемых контроллеров, позволила:The proposed utility model, based on the use of a voltage transformer with an additional primary winding, a driver for controlling the excitation of a subcar generator and logically programmable controllers, allowed:

- работать подвагонному генератору без перегрузок в диапазоне скорости движения вагона от 15 км/ч до 160 км/ч без превышения нагрузочной способности соединительной муфты, тем самым увеличив жизненный цикл эксплуатации генератора;- operate the subcar generator without overloads in the range of the car speed from 15 km / h to 160 km / h without exceeding the load capacity of the coupling, thereby increasing the life cycle of the generator;

- широко расширить диапазон возможностей электропитания систем и электрооборудования пассажирских вагонов от подвагонного генератора без переключения на питание от аккумуляторной батареи в диапазоне скорости движения вагона от 15 км/ч до 160 км/ч. Для сравнения, в известном источнике электропитания RU 5954 U1 такая возможность появлялась только при скорости движения вагона свыше 35 км/ч.- to expand widely the range of power options for systems and electrical equipment of passenger cars from a subcar generator without switching to battery power in the range of car speed from 15 km / h to 160 km / h. For comparison, in the well-known power source RU 5954 U1, this possibility appeared only when the speed of the car was more than 35 km / h.

- стабилизировать выходное напряжение от источников электропитания, как от внешних источников, так и от подвагонных генераторов;- stabilize the output voltage from power sources, both from external sources and from car generators;

- полностью автоматизировать коммутацию систем и электрооборудования пассажирских вагонов;- fully automate the switching of systems and electrical equipment of passenger cars;

- повысить уровень комфорта для пассажиров во время путешествий в пассажирских вагонах.- increase the level of comfort for passengers when traveling in passenger cars.

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Разработанная полезная модель уже успела себя показать в действии и зарекомендовать себя в нескольких заказах, как надежное и качественное в исполнении электрооборудование, которое постепенно становится очень востребованным в сфере производства железнодорожных вагонов (вагонов-купе и вагонов-плацкарт).The developed utility model has already managed to show itself in action and to prove itself in several orders as reliable and high-quality electrical equipment, which is gradually becoming very popular in the production of railway cars (compartment cars and reserved seats).

Расширенный функционал представляемой полезной модели, одной из функции которой является стабилизация выходного напряжения, выдаваемого подвагонным генератором, избавило от необходимости в разработке новых подвагонных генераторов, способных работать диапазоне частот вращения ротора от 300 об/мин. до 3400 об/мин. В свою очередь, также отпала необходимость в разработке и внедрения новой системы микроклимата, что позволило улучшить условия комфорта для пассажиров в вагоне на участках путей, где пассажирский состав движется со скоростью от 15 км/ч до 35 км/ч, не отключая системы кондиционирования и микроклимата, и одновременно заряжать аккумуляторную батарею.The expanded functionality of the presented utility model, one of the functions of which is stabilization of the output voltage produced by the car generator, eliminates the need to develop new car engines capable of operating in the rotational speed range of 300 rpm. up to 3400 rpm. In turn, there was also no need to develop and introduce a new microclimate system, which made it possible to improve the comfort conditions for passengers in the carriage on track sections where the passenger train moves at a speed of 15 km / h to 35 km / h without turning off the air conditioning system and microclimate, and at the same time charge the battery.

Также данная полезная модель может применяться для замены эксплуатирующего в настоящее время электрооборудования при капитальном ремонте как отечественных, так и импортных вагонов.Also, this utility model can be used to replace the currently operating electrical equipment for the overhaul of both domestic and imported wagons.

Claims (1)

Шкаф управления комплектом электрооборудования пассажирского вагона, содержащего штатный подвагонный генератор трехфазный переменного тока, включающий ротор с приводом от колесной пары пассажирского вагона и также статор, включающий две: первую и вторую силовые трехфазные обмотки и одну обмотку возбуждения и собственно шкаф управления комплектом электрооборудования, отличающийся тем, что он дополнительно содержит трансформатор напряжения, причем к выводам первой первичной полной обмотки и к выводам первой первичной частичной обмотки трансформатора напряжения Т1 подключены контакторы KM1 и KM2 соответственно, которые в свою очередь подключены к автоматическому выключателю QF и блоку управления, а основные обмотки статора подвагонного штатного генератора трехфазного переменного тока G1 подключены к контакторам КМ3 и КМ5, срабатывание этих контакторов обеспечивают катушки контакторов К3 и К5, подключенные к блоку управления, причем контактор КМ3 подключен к выводам второй первичной обмотки трансформатора напряжения Т1; к выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения Т1 подключен контактор КМ4, который срабатывает при подаче сигнала на катушку К4, подключенную к блоку управления; к выпрямителю напряжения, который стабилизирует выходное напряжение, подключены потребители, одним из которых является блок управления; к блоку управления подключены катушки К1, К2, К3, К4, К5, где каждая катушка управляет переключением соответствующих контакторов КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, а также драйвер управления возбуждением подвагонного генератора G1; драйвер управления возбуждением подвагонного штатного генератора G1 напрямую подключается к обмотке возбуждения ротора подвагонного генератора G1.A control cabinet for a passenger car electric equipment set containing a standard three-phase alternating current car generator including a rotor driven by a wheel pair of a passenger car and also a stator including two: the first and second three-phase power windings and one field winding and the control cabinet for the electrical equipment set, characterized in that it additionally contains a voltage transformer, moreover, the contactors KM1 and KM2 are connected to the terminals of the first primary full winding and to the terminals of the first primary partial winding of the voltage transformer T1, which, in turn, are connected to the circuit breaker QF and the control unit, and the main windings of the car stator a three-phase alternating current generator G1 is connected to the contactors KM3 and KM5, the operation of these contactors is provided by coils of contactors K3 and K5 connected to the control unit, and the contactor KM3 is connected to the terminals of the second primary winding and voltage transformer T1; a KM4 contactor is connected to the terminals of the secondary winding of the T1 voltage transformer, which is triggered when a signal is supplied to the K4 coil connected to the control unit; consumers are connected to the voltage rectifier, which stabilizes the output voltage, one of which is the control unit; coils K1, K2, K3, K4, K5 are connected to the control unit, where each coil controls the switching of the corresponding contactors KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, as well as the driver for driving the excitation of the car generator G1; the driver control of the excitation of the regular car generator G1 is directly connected to the excitation winding of the rotor of the car generator G1.
RU2020107032U 2020-02-14 2020-02-14 Control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car RU197557U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107032U RU197557U1 (en) 2020-02-14 2020-02-14 Control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107032U RU197557U1 (en) 2020-02-14 2020-02-14 Control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU197557U1 true RU197557U1 (en) 2020-05-13

Family

ID=70732229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020107032U RU197557U1 (en) 2020-02-14 2020-02-14 Control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU197557U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206035U1 (en) * 2021-05-17 2021-08-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Современная парадигма инженерии" (ООО «НТЦ СПИН») PASSENGER RAILWAY POWER SUPPLY DEVICE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU66652U1 (en) * 2007-05-16 2007-09-10 Открытое акционерное общество "РИФ" POWER SEMICONDUCTOR CONVERTER COMPLEX FOR ENERGY SUPPLY OF A VEHICLE, PREFERREDLY, PASSENGER TRAIN WITH A TRAFFIC SYNCHRONOUS EXTRAORDINARY WORLDWIDE
RU2326774C1 (en) * 2006-11-03 2008-06-20 Владимир Григорьевич Яцук Converting device of the passangers car power supply system
RU85042U1 (en) * 2009-02-26 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "ИнформТехТранс" DEVICE FOR POWER SUPPLY OF EQUIPMENT AND SERVICE EQUIPMENT FOR PASSENGER CARS
RU96295U1 (en) * 2010-02-19 2010-07-20 Ооо "Гамем" PASSENGER WAGON ELECTRICITY SUPPLY DEVICE
EP2476573A2 (en) * 2011-01-14 2012-07-18 John Kinghorn Energy management system for trains with flexible formations incorporating regenerative braking
CN105163975A (en) * 2013-04-30 2015-12-16 西门子公司 Device for operating at least one electrical consumer of a rail vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2326774C1 (en) * 2006-11-03 2008-06-20 Владимир Григорьевич Яцук Converting device of the passangers car power supply system
RU66652U1 (en) * 2007-05-16 2007-09-10 Открытое акционерное общество "РИФ" POWER SEMICONDUCTOR CONVERTER COMPLEX FOR ENERGY SUPPLY OF A VEHICLE, PREFERREDLY, PASSENGER TRAIN WITH A TRAFFIC SYNCHRONOUS EXTRAORDINARY WORLDWIDE
RU85042U1 (en) * 2009-02-26 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "ИнформТехТранс" DEVICE FOR POWER SUPPLY OF EQUIPMENT AND SERVICE EQUIPMENT FOR PASSENGER CARS
RU96295U1 (en) * 2010-02-19 2010-07-20 Ооо "Гамем" PASSENGER WAGON ELECTRICITY SUPPLY DEVICE
EP2476573A2 (en) * 2011-01-14 2012-07-18 John Kinghorn Energy management system for trains with flexible formations incorporating regenerative braking
CN105163975A (en) * 2013-04-30 2015-12-16 西门子公司 Device for operating at least one electrical consumer of a rail vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206035U1 (en) * 2021-05-17 2021-08-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Современная парадигма инженерии" (ООО «НТЦ СПИН») PASSENGER RAILWAY POWER SUPPLY DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10369887B2 (en) Inverter system controller power optimization
CN107878228B (en) Novel auxiliary power supply system and method capable of realizing emergency running of motor train unit
CN103492214B (en) The supply unit of elec. vehicle and control method thereof
JP4841441B2 (en) Battery charger for railway vehicles
CN103187764A (en) Electric automobile, power system and motor controller used for electric automobile
RU197557U1 (en) Control cabinet for a set of electrical equipment for a passenger car
CN111118988A (en) Double-source power supply rail engineering vehicle and power-on method thereof
CN110605979B (en) New energy automobile high voltage electrical system
KR20120012532A (en) Two-way Power Supply Apparatus of Electric Vehicle for Smart Grid and Two-way Power Supply Method Using the Same
CN203331864U (en) Power battery charging protective device
CN109861362B (en) Unpowered loopback auxiliary power supply and from walking device of locomotive
CN210706914U (en) New energy automobile high-voltage electrical system
CN112238792A (en) Operating a rail vehicle via a separate point in a vehicle external current supply device
Blazek et al. Effect of ambient temperature on EV charging curves after seven years of EV operation
Patel et al. Electric vehicle technology
CN212152979U (en) Double-source power supply rail engineering vehicle
CN114172276A (en) Magnetic field energy collecting device based on three-phase alternating-current cable and energy management method
CN204761352U (en) Automobile power generation machine voltage regulator with management function
CN209881412U (en) O-type load power supply system of thermal power plant
CN114024362A (en) Passing neutral section uninterrupted power supply system of power concentrated motor train unit trailer
JP2012074333A (en) Power storage device and monitoring-control device used therefor
RU206035U1 (en) PASSENGER RAILWAY POWER SUPPLY DEVICE
CN112124132A (en) Non-vehicle charging and discharging system in grid-connected mode and isolated grid mode and charging pile
Ramachandran et al. Microgrid Energy Optimization and Realization by Means of Plug-in Electric Vehicles in both V2G-G2V Environment
RU153541U1 (en) ELECTRICAL SYSTEM OF TRACTION UNIT