RU62745U1

RU62745U1 - DEVICE FOR PROTECTION AND MANAGEMENT OF ELECTRIC TRAIN POWER CHAINS

Info

Publication number: RU62745U1
Application number: RU2005108842/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Зиновьев; Борис Александрович Харсов; Владимир Алексеевич Власов; Евгений Александрович Игнатьев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Гравитон"
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2007-04-27

Abstract

Устройство защиты и управления силовыми цепями электропоезда относится к устройствам силовой электроники. Найдет применение в электрооборудовании поездов постоянного тока. В известных устройствах применяют электромагнитные системы реле напряжений, тока и исполнительных реле, а также реле с применением герконов. Данные реле отличаются большими размерами и низкой надежностью. В предложенном устройстве реле тока и напряжения выполнены с использованием датчиков Холла, блок управления построен на основе микроконтроллера, а элементы коммутации выполнены на основе мощных MOSFET-транзисторов. Все блоки получают напряжение от одного источника. К описанию прилагается одна электрическая схема.The device for protection and control of power circuits of an electric train refers to devices of power electronics. It will be used in electrical equipment for DC trains. Known devices employ electromagnetic systems of voltage, current, and executive relays, as well as relays using reed switches. These relays are large in size and low reliability. In the proposed device, the current and voltage relays are made using Hall sensors, the control unit is built on the basis of a microcontroller, and the switching elements are made on the basis of powerful MOSFET transistors. All units receive voltage from a single source. One electrical circuit is attached to the description.

Description

Полезная модель относится к области силовой электроники для электроподвижного состава железнодорожного транспорта. Найдет применение в электрооборудовании поездов постоянного тока.The utility model relates to the field of power electronics for electric rolling stock of railway transport. Will find application in electrical equipment for DC trains.

В настоящее время в электропоездах находят применение электромагнитные системы реле напряжений, токовых и исполнительных реле, а также реле с применением герконов /1; 2; 3/.Currently, in electric trains, electromagnetic systems of voltage relays, current and executive relays, as well as relays using reed switches / 1; 2; 3 /.

Электромагнитные реле характеризуются значительными размерами, необходимостью систематического технического обслуживания их контактных групп и низкой надежностью.Electromagnetic relays are characterized by significant size, the need for systematic maintenance of their contact groups and low reliability.

Второй тип реле - герконовый, отличается наличием моточных узлов, как в датчиках тока и напряжения, так и в исполнительных устройствах. Данный тип реле отличается довольно трудоемкой процедурой настройки порога срабатывания, а исполнительные реле, содержащее геркон, подвержены завариванию или залипанию контактных групп при возможных перегрузках.The second type of relay is a reed relay, characterized by the presence of winding units, both in current and voltage sensors, and in actuators. This type of relay is characterized by a rather time-consuming procedure for setting the response threshold, and actuating relays containing a reed switch are subject to brewing or sticking of contact groups in case of possible overloads.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство по патенту №35293, в котором содержатся датчик перегрузки, дифференциальное реле и исполнительные элементы в виде герконовых реле. Недостатки их изложены выше, характерны для второго типа реле. Надежность устройства по патенту №35293 выше по сравнению с электромагнитными, но недостаточна в условиях эксплуатации железнодорожного транспорта.Closest to the proposed utility model is the device according to patent No. 35293, which contains an overload sensor, a differential relay and actuators in the form of reed switches. Their disadvantages are described above, characteristic of the second type of relay. The reliability of the device according to patent No. 35293 is higher in comparison with electromagnetic, but insufficient in the conditions of operation of railway transport.

Использование предлагаемой полезной модели позволит устранить процедуру установки порогов срабатывания датчиков тока и напряжения за счет применения микропроцессорного блока управления, а использование электронных силовых ключей на основе MOSFET-транзисторов с защитой по току и от перенапряжений, значительно увеличит срок службы устройства и повысит его надежность. Использование блока управления на основе микроконтроллера позволит Using the proposed utility model will eliminate the procedure for setting thresholds for current and voltage sensors due to the use of a microprocessor control unit, and the use of electronic power switches based on MOSFET transistors with current and overvoltage protection will significantly increase the device's service life and increase its reliability. Using a control unit based on a microcontroller will allow

автоматизировать процесс формирования уставок порога срабатывания датчиков тока и напряжения, а также даст возможность проводить диагностику узлов устройства.automate the process of forming the threshold settings for the current and voltage sensors, and will also make it possible to diagnose device nodes.

Устройство защиты и управления силовыми цепями электропоезда состоит из трех датчиков напряжения 1, 2 и 3; двух датчиков тока 4 и 5, выполняющих функции дифференциального реле; блока управления 6, блока питания 8 и силовых электронных ключей 7-1, 7-2, ... 7-N (см. фиг.)The device for protection and control of power circuits of the electric train consists of three voltage sensors 1, 2 and 3; two current sensors 4 and 5, performing the functions of a differential relay; control unit 6, power supply 8 and power electronic keys 7-1, 7-2, ... 7-N (see. Fig.)

Датчики напряжения 1, 2 и 3 содержат в своем составе датчики Холла, помещенные в воздушные зазоры концентраторов магнитного поля. На концентратор магнитного поля намотана катушка, которая через гасящий резистор подключается к контролируемому напряжению. На датчики 1, 2 и 3 подается питающее напряжение с блока питания 8, а напряжение с выходов датчиков 1, 2 и 3 величиной пропорциональной контролируемым напряжениям, подаются на входы блока управления 6, Пока величина контролируемого напряжения находится в допуске, блок управления 6 не производит никаких действий. Как только контролируемое напряжение превысит (или упадет ниже) порогового значения, блок управления 6 произведет необходимую коммутацию внешних цепей с помощью силовых электронных ключей 7-1, 7-2, ... 7-N.The voltage sensors 1, 2, and 3 contain Hall sensors placed in the air gaps of the magnetic field concentrators. A coil is wound around the magnetic field concentrator, which is connected to a controlled voltage through a quenching resistor. The sensors 1, 2 and 3 are supplied with power voltage from the power supply unit 8, and the voltage from the outputs of the sensors 1, 2 and 3 in a value proportional to the controlled voltage is supplied to the inputs of the control unit 6. While the value of the controlled voltage is within tolerance, the control unit 6 does not no action. As soon as the controlled voltage exceeds (or falls below) the threshold value, the control unit 6 will make the necessary switching of external circuits using power electronic keys 7-1, 7-2, ... 7-N.

Датчики тока 4 и 5 содержат в своем составе датчики Холла, помещенные в воздушные зазоры концентраторов магнитного поля с проводниками контролируемого тока, расположенными по оси (внутри) указанных концентраторов тороидальной формы. На датчики тока 4 и 5 подается питающее напряжение с блока питания 8, а напряжения с выходов датчиков 4 и 5, по величине пропорциональной контролируемым токам, подаются на входы блока управления 6.Current sensors 4 and 5 contain Hall sensors placed in the air gaps of magnetic field concentrators with controlled current conductors located along the axis (inside) of these toroidal shaped concentrators. The current sensors 4 and 5 are supplied with power voltage from the power supply unit 8, and the voltage from the outputs of the sensors 4 and 5, proportional to the monitored currents, are supplied to the inputs of the control unit 6.

Датчики тока 4 и 5 в данном устройстве выполняют функцию дифференциального реле, т.е. они оба контролируют силовой ток одной и той же цепи: один датчик устанавливается в начале цепи, другой - в конце. Как только разность токов, контролируемых этими датчиками достигнет определенного порога, блок управления 6 производит необходимую коммутацию внешних цепей с помощью силовых электронных ключей 7-1, 7-2, ... 7-N.Current sensors 4 and 5 in this device perform the function of a differential relay, i.e. they both control the power current of the same circuit: one sensor is installed at the beginning of the circuit, the other at the end. As soon as the difference of the currents controlled by these sensors reaches a certain threshold, the control unit 6 makes the necessary switching of external circuits using power electronic keys 7-1, 7-2, ... 7-N.

Блок питания 8 вырабатывает необходимые питающие напряжения для всех блоков из входного напряжения (борт-сеть) +U_П. The power supply unit 8 generates the necessary supply voltage for all units from the input voltage (on-board network) + U _P.

Предлагаемая полезная модель может выпускаться серийно в заводских условиях. При ее изготовлении найдет применение метод литья под давлением для корпусов, заливка компаундом, а также обработка деталей на станках с числовым программным управлением.The proposed utility model can be mass-produced in the factory. In its manufacture, the injection molding method for housings, compound casting, and the processing of parts on numerically controlled machines will find application.

Устройство можно использовать на железнодорожном транспорте в электрооборудовании, работающем на постоянном токе.The device can be used in railway transport in electrical equipment running on direct current.

Источники информации принятые во внимание:Sources of information taken into account:

1. В.П.Миловзоров. Электромагнитные устройства автоматики. М. «Высшая школа», 1983.1. V.P. Milovzorov. Electromagnetic automation devices. M. "Higher School", 1983.

2. К.И.Харазов. Устройства автоматики с магнитоуправляемыми контактами. М. Энергоатомиздат, 1990.2. K.I. Kharazov. Automation devices with magnetically controlled contacts. M. Energoatomizdat, 1990.

3. М.Л.Бараночников. Микромагнитоэлектроника. Том 1. М. «Издательство ДМК-Пресс», 2001.3. M.L. Baranochnikov. Micromagnetoelectronics. Volume 1. M. "Publishing house DMK-Press", 2001.

Claims

The device for protecting and controlling the power circuits of the electric train, containing voltage and current sensors, the outputs of which are connected to the control unit, the outputs from it control the switching units, and the power supply unit provides the necessary supply voltages to all the units included in the device, characterized in that, for the purpose reliability increases, voltage sensors and current sensors are made using Hall sensors, the control unit is based on a microcontroller, and the switching units are based on powerful MOSFET transistors s.