RU2569335C1 - Модуль ограничения напряжения электродвигателя отопителя городского электротранспорта - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрооборудовании городского электротранспорта, а именно в отопителях, нагревателях воздуха троллейбусов или трамваев. Технический результат - повышение надежности при снижении габаритов и веса. Модуль ограничения колебаний напряжения электродвигателей отопителя городского электротранспорта содержит блоки фильтрации напряжения питания, фильтрации выходного напряжения, опорного напряжения, сравнения напряжений, формирования уровня напряжения и регулирования выходного напряжения, которые выполнены и соединены между собой так, как указано в материалах заявки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области электро- и схемотехники и может быть использовано для конструирования электрооборудования городского электротранспорта, а именно отопителей салонов и кабин водителей троллейбусов или трамваев. Данное техническое решение предназначено для обеспечения оптимального режима работы и защиты двигателя вентилятора отопительной техники от перенапряжений и выбросов напряжения в сети.

Известны устройства ограничения напряжения и устранения перенапряжения электродвигателей постоянного тока, описанные в патентах [RU №2275726, №2502169; UA №36156; US №8035940, 6727525, 6586801,408532].

Они имеют разный набор элементов в своих схемах, поскольку используются в устройствах разного класса и в разных режимах эксплуатации. Как правило, в них присутствуют: источник опорного напряжения, элементы, входящие в блок сравнения напряжений (компаратор), элементы блоков регулирования напряжения, усилители напряжения, фильтр защиты входного и/или выходного напряжений и другие элементы.

Известен также ограничитель напряжения в виде устройства подавления сетевых помех [патент RU 13729], которое включает два стабилитрона со схемой индикации на светодиодах, первый и второй диоды и первый и второй резисторы; полупроводниковые ограничители напряжения включены последовательно и встречно друг другу между проводами, по которым поступает напряжение питания к радиоэлектронному прибору.

Однако данное устройство характеризуется большой мощностью потребления электроэнергии для любого диапазона напряжений, в которых работают бесколлекторные двигатели отопителей электротранспорта - перспективные устройства, получившие широкое распространение в последние годы как за рубежом, так и на отечественном рынке в силу их надежности и компактности. [Так, в приведенном ниже примере используется электродвигатель на номинальное напряжение 48В, работающий фактически в диапазоне от 36 до 72В.]. Для них данное устройство ограничения напряжения из патента RU №527792 было бы громоздким по габаритам (в частности, из-за необходимости снимать тепловые нагрузки с элементов схемы с помощью массивных радиаторов), либо оно не будет отвечать требованиям высокой надежности.

Известно также устройство защиты электронных приборов от высоких пиковых напряжений в бортовой сети транспортного средства [патент RU №2502169]. В этом устройстве предложена схема с использованием электронного ключа на основе транзистора, который включается последовательно в разрыв плюсовой шины питания, работает в режиме «замкнуто»/«разомкнуто» в зависимости от значения напряжения в сети транспортного средства и имеет малое по сравнению с длительностью импульса время включения/выключения, поэтому успевает отсекать короткие высоковольтные импульсы длительностью, например, менее 1 мкс.

Однако оно не обеспечивает стабилизации выходного напряжения в силу разрыва цепи питания при превышении порогового значения напряжения.

Одним из наиболее очевидных применений этих устройств является управление напряжением питания вентиляторов электронагревательного оборудования электротранспорта. При высоких напряжениях контактной сети данная схема отключит питание вентилятора при повышенном напряжении блока нагрева, что, безусловно, приведет к практически мгновенному выходу изделия из строя.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является решение, описанное в патенте RU на полезную модель №46594, «Ограничитель напряжения». Данное устройство имеет входные плюсовую и минусовую шины на источник внешнего питания, выходные плюсовую и минусовую шины на нагрузку и включает соединенные между собой его наиболее крупные узлы: источник опорного напряжения, имеющий два входа и выход у каждого из двух входящих в него компараторов напряжения, регулирующий элемент, резисторный делитель напряжения, фильтр защиты выходного напряжения от импульсных помех, состоящий из дросселя, конденсатора и ограничителя амплитуды выбросов на базе ограничительного диода.

Устройство имеет, кроме того, логические элементы и одновибратор.

Однако в данной схеме при реализации ее для заявленного класса устройств количество входящих в него элементов избыточно, но не обеспечивает необходимых параметров устройства. Применение в наиболее близком аналоге - в устройстве по патенту RU 46594, «Ограничитель напряжения» логического элемента ИЛИ и одновибратора, наряду с необходимыми элементами - источником опорного напряжения, усилителем для токовой цепи, регулирующим элементом, резисторным делителем напряжения, усложняет схему и увеличивает стоимость устройства. При этом регулирующий элемент устройства наиболее близкого аналога работает в ключевом режиме с формированием запирающего импульса регулирующего элемента на одновибраторе с заданной длительностью и не обеспечивает наличия симметричного сигнала на выходе регулирующего элемента, что приводит к ухудшению параметров выходного напряжения.

Задачей изобретения является многократное снижение суммарного времени воздействия повышенного напряжения и паразитных колебаний, высоковольтных пиков напряжения на нагрузочное устройство - электродвигатель отопителя городского электротранспорта при возможном снижении габаритов модуля ограничения напряжения.

Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что в модуле ограничения напряжения электродвигателя для отопителя городского электротранспорта установлены: шины питания - плюсовая с выводами на источник внешнего питания и на нагрузку, входная минусовая с выводом на источник внешнего питания, выходная минусовая с выводом на нагрузку, блок фильтрации напряжения питания в виде конденсатора и блок фильтрации выходного напряжения, включающий электрически соединенные между собой индуктивность, конденсатор и коммутирующий диод, блок опорного напряжения, состоящий из маломощного стабилитрона, последовательно соединенного с рядом резисторов и параллельно - с фильтром пульсации напряжения, блок сравнения напряжений, состоящий из соединенных между собой дифференциального каскада на двух биполярных транзисторах, параллельной RC-цепи, задающей параметры гистерезиса, и резисторов, блок формирования уровня напряжения в виде последовательно соединенных двух групп резисторов - параллельно соединенных между собой высокоомных и последовательно соединенных между собой низкоомных, а величины сопротивлений групп высокоомных и низкоомных резисторов относятся как 9÷10:1, блок регулирования выходного напряжения, составленный из нижеуказанных элементов, соединенных следующим образом: первый резистор - с входом усилителя напряжения на биполярном транзисторе, выход которого подключен через второй резистор к управляющему входу электронного вентиля, соединенного с параллельно включенными третьим резистором и стабилитроном, а свободные выводы названных элементов блока регулирования выходного напряжения, включая и исток электронного вентиля, выведены на входную минусовую шину, сток последнего - на блок фильтрации выходного напряжения; при этом в вышеназванные блоки включены: блок фильтрации выходного напряжения - между плюсовой и выходной минусовой шинами питания и соединен с блоком регулирования напряжения, блок фильтрации напряжения питания - между плюсовой и входной минусовой шинами питания, блок опорного напряжения - между плюсовой и входной минусовой шинами питания и подключен к блоку сравнения напряжений, включенному между плюсовой шиной и блоком регулирования напряжения и подключенному к блоку формирования уровня напряжения, включенному между плюсовой и выходной минусовой шинами питания.

Кроме того заявляемый модуль ограничения напряжения характеризуется тем, что он имеет опорную монтажную пластину в виде печатной платы из стеклотекстолита прямоугольной формы.

Заявляется также оптимальная особенность расположения элементов на печатной плате - в удалении на расстояние не менее 15 мм от отверстий для крепежа, по крайней мере, с двух сторон.

Отличиями заявляемого модуля ограничения напряжения является не только введение нового блока фильтрации напряжения питания на входе схемы, выполненного в виде конденсатора, а также особое выполнение входящих в модуль ограничения блоков: блока опорного напряжения, блока сравнения напряжений, блока формирования уровня напряжения и блока регулирования выходного напряжения.

Эти блоки составлены в отличие от наиболее близкого аналога из иных элементов и иным образом введены в схему, что детализировано в сущности изобретения и в ниже представленных разделах патентного описания и формуле изобретения. Заявляемое и измененное соединение всех узловых крупных блоков в сравнении с подобными в аналогах и в наиболее близком аналоге делает заявляемый модуль ограничения напряжения новым. Подобных ограничителей напряжения для этого применения не имеется. По крайней мере, в патентной и другой научно-технической литературе обнаружить их не удалось. В силу отсутствия подобных разработок и практически освоенных ограничителей напряжения электродвигателя для отопителей подобного типа патентуемое устройство высоко востребовано Заказчиком - отечественным предприятием, и является одной из инновационных разработок для обновляемой продукции троллейбусного завода ЗАО «Тролза»*, по заданию которого выполнено данное оригинальное техническое решение и ведется его опытная проверка. [Троллейбусный завод «Тролза», находящийся в Саратовской области (г. Энгельс), по масштабам производства не имеет себе равных - сегодня это крупнейший в мире поставщик троллейбусов. По улицам 89 городов России и ряда зарубежных стран: Аргентины, Болгарии, Венгрии, Греции, Колумбии, Сербии, Узбекистана и т.д. курсируют троллейбусы, изготовленные на «Тролзе». Завод имеет возможность выпускать более 2500 троллейбусов в год. Производит троллейбусы с 1951 года. Общий выпуск составил более 60 тысяч троллейбусов. Одна из моделей троллейбусов, выпускаемых ЗАО «Тролза» - "ЗиУ-682Г-016", долгие годы являлась самой выпускаемой в мире (http://www.trolza.ru/).]

Технический результат заявляемого модуля ограничения напряжения целиком следует из вышеуказанных изменений, внесенных авторами в конструкцию конкретных составляющих узлов. Именно конструктивные отличия всех блоков модуля и их соединения в общую схему позволили получить высоконадежный, миниатюрный, легкий по весу, расположенный на печатной плате модуль, что сильно повлияло на габариты электроотопительной техники электротранспорта в сторону их компактности и надежности.

Уровень изобретения.

Основа схемы заявляемого модуля ограничения напряжения - блок сравнения напряжений, который выполнен в виде дифференциального каскада на двух биполярных транзисторах с эмиттерами и коллекторами, резисторов и RC-цепи. Это сделано для организации гистерезиса - различия напряжений, при которых схема осуществляет переход с одного выходного напряжения на другое и обратно. RC-цепь в заявляемом модуле ограничения задает параметры гистерезиса. В целом работа схемы, обеспечивающая наличие удовлетворительной для этих целей величины гистерезиса, обеспечивается тем, что вход блока сравнения напряжений соединен с выходом блока сравнения напряжений через параллельно включенную RC-цепь, объединенные эмиттеры биполярных транзисторов подключены к резистору, второй вывод которого соединен с входной плюсовой шиной, к коллекторам биполярных транзисторов подключены резисторы.

Указанные в заявке приемы конструирования схемы модуля ограничения позволили решить нетривиальные технические задачи:

- реализовать в этой схеме гистерезис - существенное различие между напряжениями, при которых схема переключает питание с одной позиции на другую, и напряжениями, при которых она осуществляет обратный переход. За счет этого при одинаковых параметрах нестабильности поступающего на вход модуля ограничения напряжения, переходы («перебросы») «вверх» и «вниз» поступающего на вентилятор напряжения с выхода модуля в данной схеме осуществляются многократно реже. Это - значительный практический эффект, поскольку на этих переходах все эти схемы (аналоги, включая и наиболее близкий, и предлагаемый модуль) генерируют паразитные высокочастотные колебания, приводящие к снижению ресурса питаемого этим напряжением устройства, в частности бесколлекторного двигателя вентилятора (его электронной схемы);

- многократное снижение суммарного времени воздействия паразитных колебаний на эту схему приводит к значительному увеличению ресурса нагрузочного устройства - электродвигателя вентилятора, для отопителя в электротранспортном средстве, а соответственно, к снижению затрат на эксплуатацию всего отопителя в целом и транспортных средств, в которые они входят;

- использовать и включить соответствующим образом в схему электронный вентиль с управляющим входом, энергопотребление которого значительно меньше, чем регулирующего элемента в используемой ранее элементной базе, что позволяет снизить тепловые нагрузки (выделяемое тепло) и обойтись без массивных радиаторов, необходимых в аналогах, в том числе и наиболее близком. Это позволяет значительно снизить массогабаритные характеристики и себестоимость схемы модуля ограничения напряжения в целом. Благодаря этому введение разработанной на основе этих нетривиальных решений схемы модуля ограничения напряжения в конструкцию изделия, для которого он разработан - отопителя в электротранспорте, позволяет существенно оптимизировать и конструкцию отопителя, улучшить также и его параметры, и эксплуатационные характеристики, повысить также его надежность и долговечность и обеспечить его адаптацию к реальным условиям эксплуатации в электрическом транспорте. Кроме названных в данном разделе отличий надо иметь в виду наличие блока фильтрации напряжения питания в заявляемом модуле ограничения напряжения, отсутствующего у наиболее близкого аналога.

Технический результат заключается в обеспечении высоких эксплуатационных параметров модуля ограничения напряжения, обеспечивающих, таким образом, высокую надежность электродвигателей электроотопительной техники электротранспортных средств, для которой он, в первую очередь, предназначен.

Заявляемый модуль ограничения напряжения описан с помощью схемы (фиг. 1), а также поясняющей иллюстрации (фото), фиг. 2 и 3, на которых представлен вид печатной платы заявляемого модуля. Позициями на фигурах обозначены более крупным шрифтом, заключенным в круг, блоки ограничителя напряжения (начиная с цифр 4 по 9 включительно), а более мелким шрифтом - их элементы, а также шины и другие узлы:

1 - шина питания плюсовая с выводами на источник питания и на нагрузку;

2 - шина питания входная минусовая с выводом на источник питания;

3 - шина питания выходная минусовая с выводом на нагрузку;

4 - блок фильтрации напряжения питания;

5 - блок фильтрации выходного напряжения;

6 - блок опорного напряжения;

7 - блок сравнения напряжений;

8 - блок формирования уровня напряжения;

9 - блок регулирования выходного напряжения;

10 - конденсатор блока фильтрации напряжения питания;

11 - катод маломощного стабилитрона блока опорного напряжения;

12 - анод маломощного стабилитрона блока опорного напряжения;

13 - фильтр пульсации напряжения;

14 - резисторы блока опорного напряжения;

15, 16 - резисторы блока сравнения напряжений;

17 - первая группа резисторов блока сравнения напряжений;

18 - вторая группа резисторов блока сравнения напряжений;

19, 20 - базы биполярных транзисторов блока сравнения напряжений;

21, 22 - эмиттеры биполярных транзисторов блока сравнения напряжений;

23,24 - коллекторы биполярных транзисторов блока сравнения напряжений;

25 - параллельная RC-цепь;

26 - база биполярного транзистора блока регулирования выходного напряжения;

27 - эмиттер биполярного транзистора блока регулирования выходного напряжения;

28 - коллектор биполярного транзистора блока регулирования выходного напряжения;

29 - анод стабилитрона блока регулирования выходного напряжения;

30 - катод стабилитрона блока регулирования выходного напряжения;

31- управляющий вход электронного вентиля;

32 - исток электронного вентиля;

33 - сток электронного вентиля;

34 - первый резистор блока регулирования выходного напряжения;

35 - второй резистор блока регулирования выходного напряжения;

36 - третий резистор блока регулирования выходного напряжения;

37 - анод коммутирующего диода;

38 - катод коммутирующего диода;

39 - индуктивность;

40 - конденсатор блока фильтрации выходного напряжения;

41, 42 - группа высокоомных резисторов блока формирования уровня напряжения;

43, 44 - группа низкоомных резисторов блока формирования уровня напряжения;

45 - опорная монтажная пластина;

46 - перемычка.

Заявляемый модуль ограничения напряжения электродвигателя представляет собой электрически соединенные в одно устройство с помощью шин - плюсовой 1, входной минусовой 2 с выводом на источник питания и выходной минусовой 3 с выводом на нагрузку, блоки: блок 4 фильтрации напряжения питания, 5 фильтрации выходного напряжения, 6 опорного напряжения, 7 сравнения напряжений, 8 формирования уровня напряжения, 9 регулирования выходного напряжения.

Блок 4 фильтрации напряжения питания выполнен в виде конденсатора 10, который подключен к плюсовой шине 1 питания и входной минусовой шине 2.

Блок 6 опорного напряжения состоит из маломощного стабилитрона, имеющего катод 11 и анод 12, фильтра пульсации напряжения 13 и последовательно соединенных резисторов 14. При этом катод 12 маломощного стабилитрона и один из выводов фильтра 13 пульсации напряжения подключены к плюсовой шине 1 питания, а анод 11 маломощного стабилитрона, объединенный со вторым выводом фильтра 13 пульсации напряжения через включенные последовательно резисторы 14, подключен к входной минусовой шине 2 питания. Это же соединение подключено к резистору 15 блока 7 сравнения напряжений.

Блок 7 сравнения напряжений состоит из соединенных между собой резисторов 15, 16 и последовательно соединенных первой и второй группой резисторов 17, 18, дифференциального каскада на двух биполярных транзисторах с составляющими элементами баз 19, 20, эмиттеров 21, 22 и коллекторов 23, 24, а также параллельной RC-цепи 25, задающей параметры гистерезиса. Эмиттеры 21, 22 биполярных транзисторов объединены между собой, а также соединены с одним из выводов резистора 16, второй вывод которого соединен с плюсовой шиной 1. Второй вывод резистора 15 соединен с параллельно соединенными элементами RC-цепи 25 и базой 19 биполярного транзистора. Вторые выводы элементов RC-цепи 25 подключены к коллектору 24 биполярного транзистора и группе последовательно соединенных резисторов 17. Коллектор 23 биполярного транзистора подключен ко второй группе последовательно соединенных резисторов 18.

Блок 9 регулирования выходного напряжения состоит из: усилителя напряжения на биполярном транзисторе с базой 26, эмиттером 27, коллектором 28, стабилитрона с анодом 29 и катодом 30, электронного вентиля с управляющим входом 31, истоком 32, стоком 33, первого 34, второго 35 и третьего 36 резисторов. Один из выводов первого резистора 34 подключен к базе 26 биполярного транзистора усилителя напряжения, причем эти элементы соединены также с первой группой резисторов 17 блока 7 сравнения напряжений. Коллектор 28 биполярного транзистора усилителя напряжения подключен через второй резистор 35 к управляющему входу 31 электронного вентиля, соединенного с параллельно включенными третьим резистором 36 и стабилитроном, а именно его катодом 30. Второй вывод первого резистора 34, эмиттер 27 биполярного транзистора усилителя напряжения, анод 29 стабилитрона, второй вывод третьего резистора 36 и исток 32 электронного вентиля выведены на входную минусовую шину 2, сток 33 последнего - на блок фильтрации выходного напряжения 5.

Блок 5 фильтрации выходного напряжения состоит из коммутирующего диода с анодом 37 и катодом 38, индуктивности 39 и конденсатора 40. Анод 37 коммутирующего диода подключен к стоку 33 электронного вентиля блока 9 регулирования выходного напряжения и к одному из выводов индуктивности 40. Катод 38 коммутирующего диода и один из выводов конденсатора 40 подключены к плюсовой шине 1 питания, вторые выводы конденсатора 40 и индуктивности 39 подключены к выходной минусовой шине 3.

В блок 8 формирования уровня напряжения входят соединенные последовательно две группы резисторов: высокоомных 41, 42 и низкоомных 43, 44. Высокоомные резисторы 41, 42 включены параллельно друг другу, низкоомные резисторы 43, 44 - последовательно между собой. Второй свободный вывод низкоомного резистора 44 подключен к плюсовой шине 1 питания. Одни из выводов высокоомных резисторов 41, 42 объединены между собой и этим соединением подключены к выходной минусовой шине 3. Вторые выводы высокоомных резисторов 41, 42 и свободный вывод низкоомного резистора 43 также объединены между собой и этим соединением подключены к базе 20 биполярного транзистора блока 7 сравнения напряжений.

Модуль ограничения напряжения имеет опорную монтажную пластину 45 в виде печатной платы из стеклотекстолита. Расположение всех элементов на верхней стороне платы дополнено перемычками 46. Данная печатная плата может иметь форму прямоугольника с элементами ее крепежа, по крайней мере, с двух противолежащих сторон, и контактные соединения входящих в модуль элементов удалены от элементов крепежа платы на расстояние порядка 15 мм и более.

Заявляемый модуль работает следующим образом. При подаче на вход модуля ограничения напряжения минимального напряжения (примерно 30 В) на базу 19 биполярного транзистора блока 7 сравнения напряжений поступает опорное напряжение величиной примерно 6,2 В, а на базу 20 блока 7 с блока 8 формирования уровня напряжения поступает примерно 10% входного напряжения (порядка 3 В). Поэтому первый биполярный транзистор с базой 19, эмиттером 21 и коллектором 23, подключенный к блоку 6 опорного питания, открыт, а второй биполярный транзистор с базой 20, эмиттером 22 и коллектором 24 закрыт. Ток первого транзистора протекает через резисторы 18 и создает падение напряжения примерно 15В на стабилитроне с анодом 29 и катодом 30, выполняющем роль опорного в блоке 9 регулирования напряжения, и на управляющем входе 31 электронного вентиля, который открывается и имеет минимальное сопротивление, значительно меньшее 1 Ом, в то время, как сопротивление нагрузки ограничителя (например, двигателя, запитываемого через эту схему вентилятора) имеет сопротивление 10÷20÷30 Ом. Поэтому все входное напряжение поступает на выход блока 5 фильтрации выходного напряжения практически без потерь, что позволяет обеспечить линейную характеристику модуля ограничения напряжения на участке от минимального входного напряжения до напряжения стабилизации.

При повышении входного напряжения до напряжения стабилизации (примерно 55В) напряжение на блоке 8 формирования уровня напряжения приближается к уровню опорного напряжения блока 6 опорного питания и открывает биполярный транзистор с базой 20, эмиттером 22 и коллектором 24, подключенный к блоку 8 формирования уровня напряжения. Сигнал с выхода блока 7 сравнения напряжений поступает на вход усилителя на базе биполярного транзистора блока 9 регулирования выходного напряжения, данный транзистор открывается и напряжение на управляющем входе 31 электронного вентиля снижается. Схема приходит в равновесие при стабилизации напряжения на выходе модуля ограничителя напряжения на уровне примерно 54÷56 В. При дальнейшем повышении входного напряжения напряжение стабилизации остается постоянным.

Пример. Одним из наиболее рациональных вариантов исполнения модуля ограничения напряжения является размещение его элементов на печатной плате. Такой способ компоновки элементов позволяет добиться необходимых габаритных размеров модуля, что требуется обеспечить при конструировании устройств, в том числе и малогабаритных отопителей электротранспортных средств, в которых введение ограничителя необходимо, поскольку там имеются чувствительные к перенапряжениям узлы. Модуль ограничения напряжения выполнен в виде печатной платы с расположенными на опорной монтажной пластине 45 (см. фиг. 2) электронными компонентами. Пластина выполнена из стеклотекстолита марки СТЭФ и имеет прямоугольную форму размером 100×40 мм с нанесенными на нее металлическими дорожками для соединения электронных элементов, установленных в специально изготовленных для них отверстиях и закрепленных при помощи пайки. Толщина пластины составляет 1,5 мм. Электронные компоненты расположены максимально компактно с учетом исключения взаимных наводок и теплового влияния друг на друга, а также с учетом расположения самого модуля ограничения напряжения в месте установки, например в отопителе троллейбуса. Соединение модуля с источником внешнего питания и бесколлекторным двигателем осуществляется с помощью шин из медных проводов сечением 0,75 мм². На нижней стороне платы расположены следующие устройства: резисторы блока 7 сравнения напряжений и резисторы блока 9 регулирования выходного напряжения, транзисторы, контакты каждого из которых ориентированы в четырех разных направлениях. Транзисторы применяются следующих марок: ВСР54, MJD350, IRF640NS, и выполнены в smd-корпусах для монтажа на поверхность. На верхней стороне платы установлены в ряд элементы объемного монтажа: электролитический конденсатор (типа К50-35), перпендикулярно оси конденсатора, рядом с его основанием установлены расположенные параллельно: керамический конденсатор (типа КМ 5Б), а также выполненные в корпусах цилиндрической формы маломощный стабилитрон (типа BZX55) и высокоэффективный выпрямительный диод (типа HER302), далее в ряду установлены один за другим следующие элементы: катушка индуктивности (типа SL1018) и электролитический конденсатор (типа К50-35). Расположение конденсаторов на плате таково, что конденсатор с большими размерами (типа К50-35) расположен со стороны проводов питания, конденсатор с меньшими размерами (типа К10-17) расположен вблизи проводов, подсоединяемых к двигателю. Катушка индуктивности, имеющая еще более миниатюрные размеры, расположена между ними. Отдельно от выше описанного ряда электронных компонентов в плату впаян диод (типа BZX55). Он расположен вблизи конденсатора типа К50-35. Расположение всех этих элементов на верхней стороне платы дополнено перемычками 46. Они представляют собой провода, установленные вдоль платы, имеющие неодинаковую длину, расположенные на плате параллельно друг другу. Они соединяют контакты элементов на противоположной стороне платы. Сечение проводов 0,5 мм. Вблизи коротких сторон платы выполнены отверстия диаметром 4,2 мм, предназначенные для закрепления (крепежа) платы на кронштейнах внутри отопителя электротранспорта. Расстояние между контактными соединениями установленных на печатной плате электронных компонентов и элементами крепежа составляет не менее 15 мм для обеспечения электрической прочности устройства, в которое входит ограничитель напряжения. Это проверяется, например, при проведении испытаний в составе отопителя электротранспортного средства путем подачи в течение одной минуты напряжения более 3,25 кВ. При использовании ограничителя в схеме отопителя электротранспортного средства с целью выбора оптимального для работы электродвигателя напряжения в схеме модуля ограничения напряжения применяется формирователь уровня выходного напряжения. Отношение сопротивлений групп высокоомных и низкоомных резисторов формирователя должно быть порядка 9÷10:1, потому что при выборе резисторов с сопротивлениями, не удовлетворяющими этому соотношению, возможны либо стабилизация напряжения, не являющегося оптимальным для работы бесколлекторного электродвигателя, либо перегрев и выход из строя биполярного транзистора блока сравнения напряжений. На печатной плате для исключения ошибок при монтаже нанесена маркировка «+/- U» для подключения к плюсовой и минусовой входной шин и «+/- М» для подключения нагрузки. Такая конфигурация модуля ограничения напряжения электродвигателя отопителя городского электротранспорта в настоящее время проходит эксплуатационные испытания в одном из троллейбусных депо г. Саратова.

Claims (3)

1. Модуль ограничения напряжения электродвигателя отопителя городского электротранспорта, характеризующийся тем, что он имеет: шины питания - плюсовую с выводами на источник внешнего питания и на нагрузку, входную минусовую с выводом на источник внешнего питания, выходную минусовую с выводом на нагрузку, блок фильтрации напряжения питания в виде конденсатора и блок фильтрации выходного напряжения, включающий электрически соединенные между собой индуктивность, конденсатор и коммутирующий диод, блок опорного напряжения, состоящий из маломощного стабилитрона, последовательно соединенного с рядом резисторов и параллельно - с фильтром пульсации напряжения, блок сравнения напряжений, состоящий из соединенных между собой дифференциального каскада на двух биполярных транзисторах, параллельной RC-цепи, задающей параметры гистерезиса, и резисторов, блок формирования уровня напряжения в виде последовательно соединенных двух групп резисторов - параллельно соединенных между собой высокоомных и последовательно соединенных между собой низкоомных, а величины сопротивлений групп высокоомных и низкоомных резисторов относятся как 9÷10:1, блок регулирования выходного напряжения, составленный из нижеуказанных элементов, соединенных следующим образом: первый резистор - с входом усилителя напряжения на биполярном транзисторе, выход которого подключен через второй резистор к управляющему входу электронного вентиля, соединенного с параллельно включенными третьим резистором и стабилитроном, а свободные выводы названных элементов блока регулирования выходного напряжения, включая и исток электронного вентиля, выведены на входную минусовую шину, сток последнего - на блок фильтрации выходного напряжения; при этом в вышеназванные блоки включены: блок фильтрации выходного напряжения - между плюсовой и выходной минусовой шинами питания и соединен с блоком регулирования напряжения, блок фильтрации напряжения питания - между плюсовой и входной минусовой шинами питания, блок опорного напряжения - между плюсовой и входной минусовой шинами питания и подключен к блоку сравнения напряжений, включенному между плюсовой шиной и блоком регулирования напряжения и подключенному к блоку формирования уровня напряжения, включенному между плюсовой и выходной минусовой шинами питания.

2. Модуль ограничения напряжения по п. 1, характеризующийся тем, что он имеет опорную монтажную пластину в виде печатной платы из стеклотекстолита.

3. Модуль ограничения напряжения по п. 2, характеризующийся тем, что печатная плата имеет форму прямоугольника с элементами ее крепежа, по крайней мере, с двух противолежащих сторон и контактные соединения входящих в модуль элементов удалены от элементов крепежа платы на расстояние порядка 15 мм и более.

Images