RU2706851C1

RU2706851C1 - Power supply source of railway automation devices

Info

Publication number: RU2706851C1
Application number: RU2018143455A
Authority: RU
Inventors: Борис Сергеевич Сергеев; Константин Вячеславович Гундырев
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-11-21

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical equipment and can be used in train control systems for powering railway automation devices that control train traffic. Power supply source of railway automation devices includes rectifier, which output is connected to capacitive energy storage device and to load, and is formed by passing wheel pairs, first and second rails of railway track of one direction of train movement, between necks of which there introduced is permanent magnet with poles N and S, on which inductance coil is located, which outputs are connected to inputs of rectifier.

EFFECT: higher power efficiency of power supply source.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам электротехники и может быть использовано в системах управления движением поездов для питания устройств железнодорожной автоматики, регулирующих движение поездов.The invention relates to electrical devices and can be used in train control systems for powering railway automation devices that regulate the movement of trains.

Известны источники электропитания, в которых для обеспечения работоспособности аппаратуры нагрузки используются заменяемые в процессе эксплуатации электрохимические источники тока, например, элементы Лекланше (Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / Вл. В. Сапожников, И.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев. - М.: Маршрут, 2005. - С. 34, рис. 2.2).There are known power sources in which, to ensure the operability of the load equipment, electrochemical current sources that are replaced during operation are used, for example, Leklansche elements (Power supply for railway automation, telemechanics and communication devices / Vl. V. Sapozhnikov, I.P. Kovalev, V.A. Kononov, A.M. Kostrominov, B.S. Sergeev. - M.: Route, 2005 .-- S. 34, Fig. 2.2).

Недостатком этих устройств является необходимость регулярной замены электрохимических элементов после их разряда в процессе функционирования нагрузки, что обусловливает неудовлетворительные эксплуатационные характеристики подобных систем электропитания.The disadvantage of these devices is the need for regular replacement of electrochemical cells after their discharge during the operation of the load, which leads to unsatisfactory performance characteristics of such power supply systems.

Лучшими характеристиками и наиболее близкими к предлагаемому устройству обладают источники электропитания, в которых для питания нагрузки используются промышленные или специальные сети переменного напряжения (Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / Вл. В. Сапожников, И.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев. - М.: Маршрут, 2005. - С. 220, рис. 7.3). Эти источники содержат высоковольтные линии автоблокировки, к которым подключены однофазные понижающие трансформаторы, выходное напряжение которого через выпрямитель подключено к сглаживающему фильтру, выполняющего роль емкостного накопителя энергии, и к нагрузке, что позволяет обеспечить непрерывную работу нагрузки без замены элементов и функциональных узлов схемы электропитания.The best characteristics and closest to the proposed device have power sources in which industrial or special AC voltage networks are used to power the load (Power supply for railway automation, telemechanics and communication devices / Vl. V. Sapozhnikov, I.P. Kovalev, V.A. Kononov, A.M. Kostrominov, B.S. Sergeev. - M.: Route, 2005 .-- S. 220, Fig. 7.3). These sources contain high-voltage self-blocking lines to which single-phase step-down transformers are connected, the output voltage of which is connected through a rectifier to a smoothing filter that acts as a capacitive energy storage device and to the load, which allows for continuous operation of the load without replacing elements and functional units of the power supply circuit.

Недостатком подобных источников и систем электропитания является их сложность и большая стоимость из-за необходимости использования протяженных линий электропередачи, высоковольтного оборудования и соответствующих высоких эксплуатационных расходов.The disadvantage of such sources and power supply systems is their complexity and high cost due to the need to use long power lines, high-voltage equipment and the corresponding high operating costs.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение стоимости источников электропитания и снижение эксплуатационных расходов.The technical result of the invention is to reduce the cost of power supplies and lower operating costs.

Для достижения указанного технического результата, в источнике электропитания устройств железнодорожной автоматики, содержащем выпрямитель, выход которого подключен к емкостному накопителю энергии и к нагрузке, согласно изобретению, в него введены колесная пара, первый и второй рельсы железнодорожного пути одного направления движения поездов, между шейками которых введен постоянный магнит с полюсами N и S, на котором расположена катушка индуктивности, выводы которой соединены с входами выпрямителя.To achieve the specified technical result, in a power source of railway automation devices containing a rectifier, the output of which is connected to a capacitive energy storage device and to the load, according to the invention, a pair of wheels is introduced into it, the first and second rails of the railway track are of the same direction of train movement, between the necks of which A permanent magnet with poles N and S is introduced, on which an inductor is located, the terminals of which are connected to the inputs of the rectifier.

Сущность изобретения поясняется фигурой.The invention is illustrated by the figure.

На фигуре приведена схема источника питания устройств железнодорожной автоматики.The figure shows a diagram of a power source for railway automation devices.

Источник питания содержит колесную пару 1, которая движется по первому 2 и второму 3 рельсам железнодорожного пути одного направления движения поездов. Между шейками рельсов 2 и 3 расположен постоянный магнит 4 прямоугольной формы с полюсами N и S и намотанной на нем катушкой индуктивности 5, выводы которой соединены с входами выпрямителя 6. Параллельно выходам выпрямителя 6 подключены емкостной накопитель электрической энергии 7 и входы нагрузки 8. В качестве емкостного накопителя могут использоваться известные суперконденсаторы или литиевые аккумуляторы. Нагрузкой 8 являются электронные устройства автоматики, например, устройство автоблокировки. При наличии на рельсах 2 и 3 колесной пары 1 в конструкции показанной схемы возникает магнитный поток, показанный пунктирной линией 9, который равен нулю при отсутствии на рельсах колесной пары 1.The power source contains a pair of wheels 1, which moves along the first 2 and second 3 rails of the railway track of one direction of train movement. Between the necks of rails 2 and 3 there is a permanent magnet 4 of rectangular shape with poles N and S and an inductor 5 wound on it, the terminals of which are connected to the inputs of the rectifier 6. A capacitive electrical energy storage device 7 and load inputs 8 are connected in parallel with the outputs of the rectifier 6. capacitive storage can be used known supercapacitors or lithium batteries. Load 8 are electronic automation devices, for example, a self-locking device. If there is a wheel pair 1 on rails 2 and 3 in the design of the shown circuit, a magnetic flux appears, indicated by dashed line 9, which is zero if there is no wheel pair 1 on the rails.

Источник электропитания устройств железнодорожной автоматики работает следующим образом.The power source of railway automation devices is as follows.

При отсутствии колесной пары 1 над прямоугольным магнитом 4 магнитный поток, создаваемый им, равен нулю. Выходное напряжение на катушке индуктивности 5 также равно нулю. Напряжение на емкостном накопителе 7, а, следовательно, и на входе нагрузки поддерживается неизменным за счет остаточного заряда напряжения на емкостном накопителе 7, который был накоплен во время движения колесной пары 1 по первому 2 и второму 3 рельсам железнодорожного пути.In the absence of a pair of wheels 1 above the rectangular magnet 4, the magnetic flux created by it is equal to zero. The output voltage of the inductor 5 is also zero. The voltage at the capacitive storage 7, and, therefore, at the input of the load is kept constant due to the residual charge of the voltage at the capacitive storage 7, which was accumulated during the movement of the wheel pair 1 along the first 2 and second 3 rails of the railway track.

При появлении колесной пары 1 над постоянным магнитом 4 создается замкнутый магнитный поток 9. В соответствии с законом электромагнитной индукции по мере продвижения колесной пары на выводах катушки индуктивности образуются импульсы разнополярного напряжения. После преобразования этого напряжения выпрямителем 6 импульсы напряжения подзаряжают емкостной накопитель 7, чем обеспечивается электропитание нагрузки 8.When the wheel pair 1 appears above the permanent magnet 4, a closed magnetic flux 9 is created. In accordance with the law of electromagnetic induction, as the wheel pair advances, the impulses of a multipolar voltage form at the terminals of the inductor. After converting this voltage to rectifier 6, voltage pulses recharge the capacitive storage 7, thereby providing power to the load 8.

Достаточная энергетическая эффективность рассматриваемой схемы источника электропитания обеспечивается за счет того, что при продвижении по рельсам 2 и 3 колесных пар 1 подвижного состава над постоянным магнитом 4 количество этапов времени появления импульсов выходного напряжения составляет несколько десятков-сотен колесных пар 1. Это будет соответствовать аналогичному увеличению мощности, накапливаемой в емкостном накопителе 7. Поэтому рассматриваемая схема может обеспечить нагрузку 8 электропитанием мощностью в несколько единиц-десятков ватт, что вполне достаточно для обеспечения работоспособности многих устройств железнодорожной автоматики.Sufficient energy efficiency of the considered power supply circuit is ensured due to the fact that when moving along rails 2 and 3 wheel pairs 1 rolling stock over a permanent magnet 4, the number of stages of the appearance of output voltage pulses is several tens to hundreds of wheel pairs 1. This will correspond to a similar increase power accumulated in the capacitive storage 7. Therefore, the considered circuit can provide the load 8 with a power supply of several units thousand watts, which is enough to ensure the operability of many devices of railway automation.

Увеличение энергетической эффективности приведенной схемы источника электропитания достигается путем снижения сопротивления магнитного потока 9. В соответствии с этим зазоры между шейками рельсов 1 и 2 и постоянным магнитом 4 должны быть заполнены соответствующей ферромагнитной пастой или функционально аналогичными пластмассовыми вставками.An increase in the energy efficiency of the given power supply circuit is achieved by reducing the resistance of the magnetic flux 9. Accordingly, the gaps between the necks of rails 1 and 2 and the permanent magnet 4 must be filled with the corresponding ferromagnetic paste or functionally similar plastic inserts.

Для снижения стоимости магнита 4 можно использовать малогабаритный постоянный магнит, наставленный по длине (справа и слева) участками обычного, более дешевого, ферромагнитного материала.To reduce the cost of magnet 4, you can use a small permanent magnet, set along the length (right and left) sections of ordinary, cheaper, ferromagnetic material.

Таким образом, источником энергии для питания нагрузки 8 является процесс движения колесных пар 1 по первому 2 и второму 3 рельсам железнодорожного пути одного направления движения поездов над постоянным магнитом 4 с катушкой индуктивности 5, выпрямителем 6, емкостной накопителем электрической энергии 7 и нагрузкой 8.Thus, the source of energy for supplying load 8 is the process of movement of wheel pairs 1 along the first 2 and second 3 rails of a railway track of one direction of train movement over a permanent magnet 4 with an inductor 5, rectifier 6, capacitive storage of electrical energy 7 and load 8.

Следовательно, для питания нагрузки не требуется внешних источников электроснабжения, которые существуют в известных системах и устройствах железнодорожной автоматики. Этим достигается уменьшение стоимости источника электропитания и снижение эксплуатационных расходов.Therefore, to power the load does not require external sources of power supply, which exist in the known systems and devices of railway automation. This achieves a reduction in the cost of the power source and lower operating costs.

Claims

A power source for railway automation devices, containing a rectifier, the output of which is connected to a capacitive energy storage device and to a load, characterized in that it is formed by passing wheel pairs, the first and second rails of the railway track of one direction of train movement, between the necks of which a permanent magnet with poles N and S, on which an inductor is located, the terminals of which are connected to the inputs of the rectifier.