RU2782U1 - Устройство для электроснабжения пассажирских вагонов - Google Patents

Abstract

Устройство для электроснабжения пассажирских вагонов, содержащее генератор переменного тока с трехфазной и однофазной силовыми обмотками, аккумуляторную батарею, основной и дополнительный выпрямитель переменного тока, переключатель нагрузки, блок управления зарядом аккумуляторной батареи с датчиками температуры и тока заряда, причем выводы трехфазной силовой обмотки генератора через основной выпрямитель соединены с клеммами для подключения нагрузки, отрицательный полюс основного выпрямителя соединен с катодом аккумуляторной батареи, над которой через размыкающий контакт переключателя нагрузки соединен с положительным полюсом основного выпрямителя, а через замыкающий контакт переключателя нагрузки и датчик тока заряда аккумуляторной батареи - с положительным полюсом дополнительного выпрямителя и потенциальным выводом первого входа блока управления зарядом аккумуляторной батареи, дополнительный выпрямитель содержит два тиристора, цепи управляющих электродов которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления зарядом аккумуляторной батареи, катоды образуют положительный полюс дополнительного выпрямителя, а аноды соединены с соответствующими крайними выводами однофазной обмотки генератора, отличающееся тем, что в него введены диод, третий и четвертый тиристоры, причем аноды диода, третьего и четвертого тиристоров соединены между собой и с положительным полюсом основного выпрямителя, катод диода соединен со средним выводом однофазной обмотки генератора, катоды третьего и четвертого тиристоров - с анодами соответственно первого и второго тиристоров и с потенци�

Description

у

4

УСТРОЙСТВО для ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ п ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ. Изобретение относится к устройствам электроснабжения пассажирских вагонов, а именно к комбинированным источникам постоянного тока с использованием химических источников и генераторов с приводом от колес вагона. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ. Эксплуатащя пассажирских вагонов в условиях маршрутов а областям с резко отличащимися климатическими условиями, в первую очередь по температуре, предъявляет повышенные требования к системам электроснабжения пассажирских вагонов. Известны устройства электроснабжения пассажирских вагонов, содержащие химический источник питания (аккумуляторную батарею, генератор переменного тока с приводом от колес вагона, выпрямитель переменного тока, блок управления подзарядом ак1отяуляторной батареи /I, 2/). Нбшболее близким по назначению и техни ческой сущности к предлагаемому техническому решению из известных является устройство для электроснабжения серийного пассажирского вагона /3/. Известное устройство для электроснабжения пассажирского вагона содержит генератор переменного тока с основной (трехфазной) и дополнительной (однофазной) силовыми обмотками, основной и дополнительный выпрямитель, аккумуляторную батарею, блок управления зарядом аккумуляторной батареи с датчиками температуры и тока заряда, переключатель нагрузки.

Выходы основной обмотки генератора через основной выпрямитель соединены с выходными клеймами устройства электроснабжения вагона. Отрицательный вывод основного выпрямителя соедиАККОИУУ1ЙТОРНОИ 8АТАРБИ А«ОДКС ТОРОИ

нен с катодом через размыкающий контакт переключателя нагрузки соединен с положительным выводом основного выпрямителя и средней точкой дополнительной обмотки генератора, а через замыкающий юнтакт переключателя нагрузки и датчика тока заряда с выходом дополнительного выпрямителя. Дополнительный выпрямитель содержит два тиристора, управляющие входы которых сое динены с первыми выходами блока управления зарядом аккумуляторной батареи, а катоды - с выходом дополнительного выпрямителя. Анод первого и второго тиристоров соединены с соответствующими первым и вторым выводами дополнительной обмотки генератора.

Недостатком конструкции известного устройства для электроснабжения пассажирского вагона является непосредственное соединение положительного вывода основного выпрямителя со средней точкой дополнительной обмотки генератора. Такое конструктивное исполнение не обеспечивает при серийных генераторах заряд ак1огмуляторной батареи при низких минусовых тзяпературах эксплуатации вагонов из-за недостаточности суммарной величины напряжения основного и дополнительного выпрямителя для обеспечения необходимого тока заряда батареи.

Изменение конструкции серийного генератора . путей увеличения количества витков дополнительной обмотки генератора приводит с одной стороны к увеличению габаритов и стоимости за счет увеличения меди и с другой снижает коэффициент мощности генератора при высоких температурах окружгшцей среды.

e oifffm

при больших углах открытия для уменьшения напряжения дополнительной обмотки. Кроме того при болышх диапазонах регулирования углов открытия тиристоров увеличивается количество гармоник высокой частоты снижающих надежность работы генератора.

В целом указанные недостатки не обеспечивают над0кное энергообеспечение пассажирских вагонов в резкоконтинентальных условиях эксплуатащи последних.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для надежного электроснабжения пассажирского вагона в условиях эксплуатации последних от северных до кясных границ территории России и стран СНГ.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для электроснабжения пассажирских вагонов, содержащей генератор переменного тока с трехфазной и однофазной силовыми обмотками.аккумуляторную батарею, основной и дополнительшай выпрямитель переменного тока, переключатель нагрузки, устройство управления зарядом аккумуляторной батареи с датчиками температуры и тока заряда, причем выходы трехфазной силовой обмотки генератора через основной выпрямитель соединены с выходными клеммами устройства электроснабжения, отрицательная клемма основного выпрямителя соединена с катодом аккумуляторной батареи, анод которой через размыкающий контакт переключателя нагрузки соединен с положительной клеммой основного выпрямителя, а через ;5ал1ыкающий контакт переключателя нагрузки и датчик тока заряда аккумуляторной батареи с выходом дополнительного выпрямителя, дополнительный выпрямитель содерЖ11т два тиристора, управляющие входы которых соединены с первыми выходами блока управления зарядом аккумуляторной батареи;

a.

а катоды - с выходом дополнительного выпрямителя анода первого и второго тиристоров соединены соответственное первым и сторым выводами однофазной обмотки генератора, согласно: изобретению введены диод, третий и четвертый тиристоры причш аноды диода, третьего и четвертого тиристоров соединены между собой и с положительной клеимой основного выпрямителя, катод диода соединен со средней точкой однофазной обмотки генератора, катоды третьего и четвертого тиристоров соединены соответственно с анодами первого и второго тиристоров, а управляющие оды третьего и четвертого тиристоров со вторьми выходами устройства управления зарядом аккумуляторной батареи.

Введение отличительных признаков позволяет при снижении тойпературы ниже допустимых пределов автоматически превращать дополнительный выпрямитель с введенными элементами в мостовую с удвоенишй выпрямленного напряжения однофазной обмотки и, т@м самым, достичь решения поставленной задачи повышения надежности энергообеспечения пассажирских вагонов в резкоконтинентальных условиях их эксплуатации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.

Сущность изобретения поясняется схемой, представленной на фиг. I.

На фиг. I обезначены: I. - генератор переменного тока;

1.1.- основная (трехфазная) силовая обмотка генератора;

1.2.- дополнительная (однофазная) силовая обмотка генератора; Z. - основной (трехфазный) выпрямитель переменного тока;

3.- дополнительный (однофазный) выпрямитель переменного тока;

10.- блок управления зарядом аккуввуляторной батареи; ЮЛ, 10.2, 10.3, 10.4. - первая, вторая третья и четвертая схемы И блока управления 10 соответственно;

10.5.- пороговое устройство;

10.6.- управляемый генератор импульсов;

10.7.- интегратор (сумматор);

10.8.10.9, 10.10 - первый, второй и третий вход блока управления 10 соответственно;

10.II, 10.12, 10.13, 10.14. - первый, второй, третий и четвертый выходы .блока управления 10 соотвег ственно;

11.- аккумуляторная батарея;

12.- переключатель нагрузки;

12.I, 12.2. - размыкающий и замыкающий контакт переключателя нагрузки 12 соответственно;

13.- датчик температуры;

14.- датчик тока заряда ак1огмуляторной батареи.

ДУЧЩЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТШЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Согласно фиг. I предложенное устройство для электроснабжения пассажирских вагонов содержит генератор переменного тока I с основной (трехфазной) I.I и дополнительной (однофазной) силовыми обмотками.

Выходы основной силовой обмотки I.I генератора I с едош со гасодами основного (трехфазного) выпрямителя 2. Выходы выпрямителя переменного тока 2 соединены с клеммами нагрузки 9 и через замкнутый контакт 12.I переключателя нагрузки 12 с аккумуляторной батареей II. Положительная клемма выпрямителя 2 через диод 8 соединена со средней точкой дополнительной обмотки 1.2. генератора I и непосредственно - с анодами третьего 6 и четвертого 7 тиристоров.

Катоды тиристоров 6 и 7 соединены соответственно с первым и вторым выходом дополнительной обмотки . генератора I. и анодами первого 4 и второго 5 тиристоров однофазного (дополнительного) выпрямителя 3, а также - со вторым 10.9. и третьим

10.10.входами блока управления 10 зарядом аккумуляторной батареи П.

Управлящие входы тиристоров б и 7 соединены соответственно с выходами 10.13, и 10.14, а тиристоров 4 и ВБосодами

11.II.и 10.12 блока управления 10. Катоды тиристоров 4 и 5 выпрямителя 3 соединены непосредственно с первым входом 10«6 блока 10 и через датчик тока заряда 14 и разомкцутый контакт 12.2 переключателя нагрузки 12 с анодом аккумуляторной батареи II.

Блок управления зарядом 10 аккумуляторной батареи в простейшем случае содержит генератор 10.7, входн которого соединены с выходами датчиков температуры 13 и тока заряда 14. Выход интегратора 10.7 соединен с входами порогового устройства 10.5 и управляющего генератора импульсов 10.6. Выход шрогового устройства 10.5 соединен с первыми входами первой 10.I. и третьей 10.3 схемы И. Вторые входы первой 10.I, и третьей 10.3 схем И соединены соответственно через клеммы 10.9. и 10.10 блока 10 с катодами третьего 6 и четвертого 7 тиристоров. Выходы первой 10.I и третьей 10.3 схш И через клеммы 10.13 и блока 10 соединены соответственно с управляющими электродами тиристоров 6 и 7. Выход генератора 10.6 соединен с первыми входами второй 10.2 и четвертой 10.4 схемы И. Вторые входы схем И 10.2. и 10.4. соединены тещу собой и через первую клемму 10.6. блока 10 с катодами тиристоров 4 и 5 выпрямителя 3.

°) /5//М

Чпервого 4 и второго 5 тиристоров дополнительного выпрямителя 3,

Работа предлагаемого устройства состоит в следующем:

При неподвижном вагоне энергообеспечени последнего производится: за счет аккумуляторной батареи II. При этом через нагрузку 9 протекает ток по пути: анод аккумуляторной батареи - замК1 тые контакты 12.1, переключателя нагрузки 12. - положительная клаша нагрузки 9. - нагрузка 9с - отрицательная кламма нагрузки 9 -жатод ак1 умуляторной батареи II . При начале движения вагона через кинематическое звено вращение колес вагона передается на якорь генератора I. При этом происходит юзбуждение генератора I и в силовых трехфазной I.I и однофазной 1.2 обмотках генератора I. наводится ЭДС. Переменное напряжение трехфазной обмотки выпрямляется трехфазным выпрямителем 2.

Постоянное напряжение выпрямителя 2 прикладывается к нагрузке 9 и обеспечивается параллельное электропитание потребителей вагона от аккумулятора II и генератора I.

При достижении скорости движения вагона, при которой обеспечивается электропитание нагрузки 9 без использования охху муляторной батареи включается переключатель 12. При этом контакт 12.I. размыкается, а контакт 12.2. переключателя 12 замыкается.

Переключение контактов 12.I и 12.2 обеспечивает отключение ак1опиуляторной батареи II от нагрузки 9 и подключение ее к цепи заряда от генератора I.

При положительных ташературах по данным с датчиков температуры 13 и тока заряда 14 интегратор 10.7 вырабатывает напряЖйше Недостаточное для срабатывания порогового устройства 10.5. С выхода горогового устройства на первые юсоды первой 10.1 и третьей 10.3 схем И выдается запрещающий потенциал.

/3V/

торы 6 и 7. Одноврш1енно генератор импульсов 10.6 вырабатывает с заданной частотой импульсы, длительность которых зависит от величины величины напряжения поступающего с интегратора /0.7 и.Л обратно пропорциональна; величине тока заряда и темпераг тур4й. Импульсы интегратора 10.6 поступают на первые входы второй 10.2 и четвертой 10,4 схем И. Поскольку на вторых входах схем И 10,2 и 10.4 существует разрешеисщий нулевой потенциал относительно апрабл-йющих электродов тиристоров 4 и 5, происходит периодическое открывание последних (фазовое регулирование тиристоров). При открытых тиристорах для полуволны напряжения на дополнительной обмотке 1.2, генератора I. представленной знака ми потенциалов на фиг, I, заряд аккумуляторной батареи II происходит по пути правой части обмотки 1,2 - тиристор 5 - -сдатчик 14- замкнутые контакты 12.2 переключателя 12 -- аккумуляторная батарея II --55 выпрямитель 2- диод 8 - средней точки дополнительной обмотки 1,2 генератора ,1,

Из представленной схемы заряда аккумуляторной батареи видно, что результирукщее напряжение заряда последней составляет величину, не больщую суммы напряжений основного выпрямителя 2, и половины напряжения дополнительной обмотки 1,2 генератора. При смене полуволны генератора I работает левая часть обмотки 1.2 и тиристор 4 и процесс заряда батареи II повторяется.

При низких температурах суммарного напряжения основного 2 и дополнительного 3 выпрямителей для заряда 1ккумуляторной батареи становится недостаточным,Напряжение на выходе интегратора 10.7 становится выше поротоюго значения. Норотовое устройство 10,5 срабатывает и на 10,1 и третью 10,3 схемы И блока 10 ведается разрешающий потенциал.

4 4 6, нагруженная на всю обмотку 1.2.

Для примера, представленного на фиг.Х. путь заряда aKi yiiiyляторной батареи II в данном случае можно записать в виде: „© правый конец обмотки 1.2 - тиристор 5 - датчик 14 - замкнутые контакты 12.2 переключателя 12 - аккумуляторная батарея - выпрямитель 2 -V тиристор 6 ) левый конец обмотки 1.2.

Из представленной схшы заряда батареи II видно, что суммарное напряжение заряда аккумуляторной батареи возросло на величину, близкую величине выпрямленного напряжения дополнительного выпрямителя 3.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет расширить диапазон температур использования с естщупцих систа« энергоснабжения вагонов без переделки существующих подвагонных генераторов I и снижения их надокности.

Исключение случаев недозарядки ак1 муляторных батарей при низких т шературах дополнительно позволяет увеличить долговечность последних и надежность энергообеспечения пассажирских вагонов.

Промышленная применяемо сть

Изобретение разработано на уровне технического предложения. Проведе№1 испытания опытного образца устройства электроснабжения. Испытания показали возможность промышленного применения изобретения.

Источники информации. I. Система электроснабжения вагонов Авт. свид. СССР № 712278 МКИ: В60/, 1/12 Н02 J 7/14, 1980.

2.Устройство для электроснабжения транспортного средства. Авт. свид. СССР № II75747, МКИ: В 60 L 1/12., 19&5г.

3.Комплект электрооборудования ЭВ 10.02.29. Техническое описание, инструкция по эксплуатации ВДНЮ 566121.013 РЭ . ГП Рижский электромашиностроительный завод. Рига, 1993. с. I-I49.

// //r

Claims (2)

1. Устройство для электроснабжения пассажирских вагонов, содержащее генератор переменного тока с трехфазной и однофазной силовыми обмотками, аккумуляторную батарею, основной и дополнительный выпрямитель переменного тока, переключатель нагрузки, блок управления зарядом аккумуляторной батареи с датчиками температуры и тока заряда, причем выводы трехфазной силовой обмотки генератора через основной выпрямитель соединены с клеммами для подключения нагрузки, отрицательный полюс основного выпрямителя соединен с катодом аккумуляторной батареи, над которой через размыкающий контакт переключателя нагрузки соединен с положительным полюсом основного выпрямителя, а через замыкающий контакт переключателя нагрузки и датчик тока заряда аккумуляторной батареи - с положительным полюсом дополнительного выпрямителя и потенциальным выводом первого входа блока управления зарядом аккумуляторной батареи, дополнительный выпрямитель содержит два тиристора, цепи управляющих электродов которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления зарядом аккумуляторной батареи, катоды образуют положительный полюс дополнительного выпрямителя, а аноды соединены с соответствующими крайними выводами однофазной обмотки генератора, отличающееся тем, что в него введены диод, третий и четвертый тиристоры, причем аноды диода, третьего и четвертого тиристоров соединены между собой и с положительным полюсом основного выпрямителя, катод диода соединен со средним выводом однофазной обмотки генератора, катоды третьего и четвертого тиристоров - с анодами соответственно первого и второго тиристоров и с потенциальными выводами соответственно второго и третьего входов блока управления зарядом аккумуляторной батареи, а цепи управляющих электродов третьего и четвертого тиристоров - соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления зарядом аккумуляторной батареи.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления зарядом аккумуляторной батареи содержит интегратор, входы которого соединены с выходами датчиков температуры и тока заряда, генератор импульсов, пороговый блок и четыре элемента И, причем выход интегратора соединен с входами генератора импульсов и порогового блока, выход генератора импульсов через второй и четвертый элементы И - соответственно с первым и вторым выходами блока управления, вторые входы второго и четвертого элементов И - с первым входом блока управления, выход порогового блока через первый и третий элементы И - соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, вторые входы первого и третьего элементов И - соответственно с вторым и третьим входами блока управления.