RU69819U1

RU69819U1 - RAILWAY HEATING SYSTEM

Info

Publication number: RU69819U1
Application number: RU2007132490/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Евдокимович Сурчалов; Олег Владимирович Шевченко; Константин Александрович Бунтин
Original assignee: Юрий Евдокимович Сурчалов; Олег Владимирович Шевченко; Константин Александрович Бунтин
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2008-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно - к пассажирскому вагоностроению, и предназначена для систем отопления железнодорожных вагонов, в частности, вагонов электропоездов. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности и надежности системы отопления вагонов электропоездов. Поставленная задача решается тем, что в системе отопления вагонов электропоездов, содержащей источник вагонного питания 1, электронагреватели 2, блок управления отоплением 3, промежуточное реле теплоавтоматики 4 и контакторы отопления, состоящие из катушек 6 и контактов 7, блок управления отоплением 3 выполнен в виде электронной схемы, включающей в себя терморезистор 16, операционный усилитель 27, полевой транзистор 17 и подстроечный резистор 15. Технический результат заключается в устранении дефектов известной системы отопления вагонов электропоездов, а именно, в повышении точности поддержания температуры в заданных пределах и в повышении надежности и срока службы системы отопления. 1 н.п. ф-лы, 3 рис.The utility model relates to the field of transport engineering, and more specifically to passenger car building, and is intended for heating railway cars, in particular, electric train cars. The task to which the claimed utility model is directed is to increase the efficiency and reliability of the heating system of electric train cars. The problem is solved in that in the heating system of cars of electric trains containing a car power supply 1, electric heaters 2, a heating control unit 3, an intermediate relay for heat automation 4 and heating contactors, consisting of coils 6 and contacts 7, the heating control unit 3 is made in the form of electronic a circuit including a thermistor 16, an operational amplifier 27, a field effect transistor 17, and a tuning resistor 15. The technical result consists in eliminating defects in the known heating system for electric cars ropoezdov, namely, to improve the accuracy of maintaining the temperature within a predetermined range and to increase the reliability and service life of the heating system. 1 n.p. crystals, 3 pic.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно - к пассажирскому вагоностроению, и предназначена для систем отопления железнодорожных вагонов, в частности, вагонов электропоездов.The utility model relates to the field of transport engineering, and more specifically to passenger car building, and is intended for heating railway cars, in particular, electric train cars.

Известна система отопления в железнодорожном вагоне, состоящая из взаимосвязанных контуров циркуляции теплоносителя и содержащая котел с подающими и возвратными трубопроводами отопления, проложенными вдоль боковых стен вагона, расширительный бак, водонагреватель, калорифер, циркуляционный насос и трубу-перемычку, соединяющую окончания возвратных трубопроводов отопления (патент РФ №2259291, кл. В61D 27/00. Опубл. 27.08.2005 г. Бюл. №24).A known heating system in a railway carriage, consisting of interconnected coolant circulation circuits and containing a boiler with supply and return heating pipes laid along the side walls of the car, an expansion tank, a water heater, an air heater, a circulation pump and a jumper pipe connecting the ends of the return heating pipelines (patent RF No. 2259291, class B61D 27/00, published on August 27, 2005, Bull. No. 24).

Известна также система электрического отопления железнодорожных вагонов, содержащая электрокалорифер, вентилятор, подводящий и распределительный воздухопроводы и пускорегулирующие устройства с автоматическим регулятором. Система снабжена дополнительным воздухопроводом на участке от электрокалорифера до распределительного воздухопровода с размещенным в нем аккумулятором тепла, а в зонах сопряжения подводящего и дополнительного воздухопроводов установлены заслонки, управляемые автоматическим регулятором пускорегулирующего устройства. При этом аккумулятор тепла состоит из объединенных в блок корпусов с рабочим телом, в котором размещены электронагревательные элементы (авторское свидетельство СССР №473631, кл. В61d 27/00. Опубл. 14.06.1975 г. Бюл. №22).Also known is a system for electric heating of railway cars, comprising an electric air heater, a fan, air supply and distribution ducts, and ballasts with an automatic regulator. The system is equipped with an additional air duct in the area from the electric air heater to the distribution air duct with a heat accumulator located in it, and flaps controlled by the automatic regulator of the ballast are installed in the interface zones of the supply and additional air ducts. In this case, the heat accumulator consists of the housings combined with the working fluid in which the electric heating elements are located (USSR author's certificate No. 473631, class B61d 27/00. Publish. 06/14/1975 Bull. No. 22).

Но эти системы отопления конструктивно сложны и недостаточно эффективны.But these heating systems are structurally complex and not efficient enough.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по своей технической сущности является система отопления вагонов электропоездов, содержащая источник питания вагона, электронагреватели, блок управления Closest to the proposed utility model in its technical essence is a heating system for electric carriages, containing a car power supply, electric heaters, a control unit

отоплением, реле и контакторы отопления (П.В.Цукало и др. Электропоезда постоянного тока. - М.: Транспорт, 1979. С.257-259).heating, relays and heating contactors (P.V. Tsukalo and others. DC electric trains. - M.: Transport, 1979. P.257-259).

Недостатком этой системы отопления является то, что в ней в качестве блока управления отоплением использованы ртутные контактные термометры или, как их часто называют, ртутные термоконтакторы, которые из-за большой тепловой инерционности и высокой чувствительности к вибрациям не обеспечивают стабилизацию температуры с высокой точностью. Наряду с тепловой инерцией у ртутных термоконтакторов наблюдается и «механическая» инерция, обусловленная трением ртути в капилляре, особенно при охлаждении. К тому же ртутные термоконтакторы чувствительны к изменениям относительно вертикали и недостаточно надежно работают в условиях вибрации.The disadvantage of this heating system is that it uses mercury contact thermometers or, as they are often called, mercury thermocontactors, which, due to their high thermal inertia and high sensitivity to vibrations, do not provide temperature stabilization with high accuracy. Along with thermal inertia, mercury thermal contactors also exhibit “mechanical” inertia due to the friction of mercury in the capillary, especially during cooling. In addition, mercury thermal contactors are sensitive to changes relative to the vertical and do not work reliably under vibration conditions.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности и надежности системы отопления вагонов электропоездов.The task to which the claimed utility model is directed is to increase the efficiency and reliability of the heating system of electric train cars.

Поставленная задача решается тем, что в системе отопления вагонов электропоездов, содержащей источник питания вагона, электронагреватели, блок управления отоплением, промежуточное реле теплоавтоматики салона, контакты которого соединены с катушками контакторов отопления, контакты которых подключены к электронагревателям, блок управления отоплением выполнен в виде электронной схемы, включающей в себя терморезистор, подстроечный резистор, операционный усилитель, полевой транзистор, и подключен к источнику питания вагона. При этом один вывод терморезистора подсоединен к общему проводу блока управления отоплением, а другой - к подстроечному резистору, соединенному с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к стабилизированному источнику питания, а выход электрически связан с затвором полевого транзистора, исток которого подсоединен к общему проводу блока управления отоплением, а сток - к обмотке промежуточного реле теплоавтоматики, взаимодействующего с The problem is solved in that in the heating system of cars of electric trains, containing a power supply of the car, electric heaters, a heating control unit, an intermediate relay of interior heat automation, the contacts of which are connected to coils of heating contactors, the contacts of which are connected to electric heaters, the heating control unit is made in the form of an electronic circuit , which includes a thermistor, a trimming resistor, an operational amplifier, a field effect transistor, and is connected to the power supply of the car. In this case, one terminal of the thermistor is connected to the common wire of the heating control unit, and the other to the tuning resistor connected to the inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to a stabilized power source, and the output is electrically connected to the gate of the field-effect transistor, the source of which is connected to the common the wire of the heating control unit, and the drain - to the winding of the intermediate relay of heat automation, interacting with

электронагревателями.electric heaters.

Блок управления отоплением в виде электронной схемы обеспечивает повышение точности поддержания температуры в заданных пределах, исключая при этом недостаточно надежные и экологически небезопасные ртутные термоконтакторы.The heating control unit in the form of an electronic circuit provides an increase in the accuracy of maintaining the temperature within the specified limits, while eliminating the insufficiently reliable and environmentally unsafe mercury thermal contactors.

Терморезистор, один конец которого подсоединен к общему проводу блока управления отоплением, а другой - к подстроечному резистору, является датчиком температуры.The thermistor, one end of which is connected to the common wire of the heating control unit, and the other to the trimmer resistor, is a temperature sensor.

Подстроечный резистор, соединенный с терморезистором и инвертирующим входом операционного усилителя, служит для установления нужного интервала температуры в салоне вагона.The tuning resistor connected to the thermistor and the inverting input of the operational amplifier serves to establish the desired temperature interval in the passenger compartment.

Операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с подстроечным резистором, неинвертирующий - подключен к стабилизированному источнику питания, а выход электрически связан с затвором полевого транзистора, открывая или закрывая который, задает температурный режим в салоне вагона.An operational amplifier, the inverting input of which is connected to a tuning resistor, non-inverting is connected to a stabilized power source, and the output is electrically connected to the gate of the field-effect transistor, opening or closing which sets the temperature regime in the passenger compartment.

Полевой транзистор, затвор которого электрически связан с выходом операционного усилителя, исток подключен к общему проводу блока управления отоплением, а сток - к обмотке промежуточного реле теплоавтоматики салона, управляет включением и отключением электронагревателей.The field effect transistor, the gate of which is electrically connected to the output of the operational amplifier, the source is connected to the common wire of the heating control unit, and the drain is connected to the winding of the interior relay of the interior heat control, controls the on and off of electric heaters.

Технический результат заключается в устранении дефектов известной системы отопления вагонов электропоездов, а именно, в повышении точности поддержания температуры в заданных пределах и в повышении надежности и срока службы системы отопления.The technical result consists in eliminating the defects of the known heating system of electric train cars, namely, in increasing the accuracy of maintaining the temperature within the set limits and in increasing the reliability and service life of the heating system.

На фиг.1, 2 представлена схематично система отопления вагона электропоезда, а на фиг.3 - принципиальная электрическая схема блока управления отоплением.Figure 1, 2 shows schematically the heating system of an electric train car, and figure 3 is a circuit diagram of a heating control unit.

Система отопления вагонов электропоездов содержит (фиг.1, 2) источник вагонного электропитания 1, электронагреватели The heating system of cars of electric trains contains (figure 1, 2) a source of car power supply 1, electric heaters

(электрокалориферы и/или электропечи) 2, блок управления отоплением 3, промежуточное реле теплоавтоматики 4, контакты 5 которого соединены с катушками 6 контакторов отопления, контакты 7 которых подключены к электронагревателям 2. А блок управления отоплением 3 включает в себя (фиг.3) стабилизатор напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора 8 и стабилитронов 9, 10; первый делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторов 11, 12, подключенных к стабилитронам 9, 10 и общему проводу 13; второй делитель, состоящий из последовательно соединенных резистора 14, подстроечного резистора 15 и терморезистора 16, присоединенных к стабилитрону 9 и общему проводу 13; полевой транзистор 17, подсоединенный истоком 18 к общему проводу 13, затвором 19 - к токоограничивающему резистору 20, а стоком 21 - к обмотке промежуточное реле теплоавтоматики 4 и диодам 22, 23. Параллельно резистору 8 и стабилитронам 9, 10 включен конденсатор 24, сглаживающий пульсации напряжения питания. Общая точка 25 резисторов 11, 12 соединена с неинвертирующим входом 26 операционного усилителя 27 и резистором обратной связи 28, второй вывод которого подключен к выходу 29 операционного усилителя 27 и токоограничивающему резистору 20. Резистор 20 ограничивает ток стабилитронов 9 и 10, поддерживающих постоянное напряжение на мостовой схеме, состоящей из резисторов 11, 12, 14, 15 и 16. Общая точка 30 резистора 14 и подстроечного резистора 15 соединена с инвертирующим входом 31 операционного усилителя 27 и конденсатором 32, второй вывод которого присоединен к общему проводу 13. А выход 29 операционного усилителя 27 электрически связан, через токоограничивающий резистор 20, с затвором 19 полевого транзистора 17.(electric heaters and / or electric furnaces) 2, the heating control unit 3, the intermediate relay of the heat automatics 4, the contacts 5 of which are connected to the coils 6 of the heating contactors, the contacts 7 of which are connected to the electric heaters 2. And the heating control unit 3 includes (figure 3) voltage stabilizer, consisting of series-connected resistor 8 and zener diodes 9, 10; the first voltage divider, consisting of series-connected resistors 11, 12 connected to the zener diodes 9, 10 and the common wire 13; a second divider consisting of a series-connected resistor 14, a trimming resistor 15, and a thermistor 16 connected to a zener diode 9 and a common wire 13; a field-effect transistor 17 connected by a source 18 to a common wire 13, a gate 19 to a current-limiting resistor 20, and a drain 21 to a winding, an intermediate relay of heat automation 4 and diodes 22, 23. A capacitor 24 is connected in parallel with the resistor 8 and zener diodes 9, 10, which smooths the pulsations supply voltage. The common point 25 of the resistors 11, 12 is connected to a non-inverting input 26 of the operational amplifier 27 and a feedback resistor 28, the second output of which is connected to the output 29 of the operational amplifier 27 and a current-limiting resistor 20. The resistor 20 limits the current of the zener diodes 9 and 10, which maintain a constant voltage across the bridge a circuit consisting of resistors 11, 12, 14, 15 and 16. The common point 30 of the resistor 14 and the tuning resistor 15 is connected to the inverting input 31 of the operational amplifier 27 and a capacitor 32, the second output of which is connected to the common him a wire 13. And the output 29 of the operational amplifier 27 is electrically connected, through a current-limiting resistor 20, to the gate 19 of the field-effect transistor 17.

При этом блок управления отоплением 3 подключен к источнику вагонного питания 1 через делитель напряжения, состоящий из резисторов 33 и 34 (фиг.1, 3).In this case, the heating control unit 3 is connected to the car power supply 1 through a voltage divider consisting of resistors 33 and 34 (Figs. 1, 3).

Система отопления вагонов электропоездов работает следующим The heating system for electric train cars is as follows

образом.way.

Отопление вагонов включается при нажатии на пульте машиниста кнопки «Вентиляция» (не показано). При этом на всех вагонах от источника питания 1 через предохранитель 35, выключатель 36 "Отопление", установленный в положение "Включено", нормально-замкнутые контакты реле 37 получают питание промежуточные реле теплоавтоматики 4. Через их контакты 5, замкнутые при включенных вентиляторах (не показаны), и блок управления отоплением 3 напряжение подается на катушки 6 контакторов отопления. И через контакты высоковольтных розеток 38, реле перегрузки отопления 39, контакты 7 контакторов отопления вагонов напряжение от источника питания 40 электропоезда поступает на электронагреватели 2. Температура в вагоне регулируется блоком управления отоплением 3, который через реле 4 и контакторы отопления, состоящие из катушек 6 и контактов 7, управляет электронагревателями 2. С помощью подстроечного резистора 15 блок управления отоплением 3 настраивают, например, на включение при температуре ниже 12°С и на отключение при температуре выше 16°С. Процесс контроля за уровнем температуры в салоне вагона одинаков и при отоплении электрокалориферами, и при отоплении электропечами.The heating of the cars is switched on when the “Ventilation” button (not shown) is pressed on the driver’s panel. Moreover, on all cars from the power source 1 through the fuse 35, the switch 36 "Heating", set to "On", normally-closed contacts of the relay 37 are powered by the intermediate relays of the automation 4. Through their contacts 5, closed when the fans are on (not shown), and the heating control unit 3 supplies voltage to the coils 6 of the heating contactors. And through the contacts of the high-voltage sockets 38, the heating overload relay 39, the contacts 7 of the car heating contactors, the voltage from the power supply 40 of the electric train is supplied to the electric heaters 2. The temperature in the car is controlled by the heating control unit 3, which through the relay 4 and the heating contactors, consisting of coils 6 and of contacts 7, controls electric heaters 2. Using a trim resistor 15, the heating control unit 3 is set, for example, to turn on at temperatures below 12 ° C and to turn off at temperatures above 16 ° C . The process of monitoring the temperature level in the passenger compartment of the car is the same for heating with electric heaters and for heating with electric furnaces.

При повышении температуры выше установленной сопротивление терморезистора 16, выполняющего функцию датчика температуры, уменьшается. В результате рассогласования мостовой схемы, состоящей из резисторов 11, 12, 14, 15 и 16, на вход операционного усилителя 27 поступает сигнал, вызывающий появление на его выходе напряжения, запирающего полевой транзистор 17, отключение промежуточного реле теплоавтоматики 4 и, соответственно, электронагревателей 2. При снижении температуры ниже установленной на выходе операционного усилителя 27 появляется отрицательный потенциал, открывающий полевой транзистор 17. Через обмотку промежуточного реле теплоавтоматики 4 протекает ток, при этом контакты 5 реле 4 замыкаются, сигнал поступает на катушки 6 контакторов When the temperature rises above the set, the resistance of the thermistor 16, which performs the function of a temperature sensor, decreases. As a result of the mismatch of the bridge circuit, consisting of resistors 11, 12, 14, 15, and 16, a signal is input to the input of the operational amplifier 27, causing a voltage at the output to turn off the field-effect transistor 17, and the intermediate relay of the heat automatics 4 and, accordingly, of the heaters 2 . When the temperature drops below the installed at the output of the operational amplifier 27, a negative potential appears, opening the field-effect transistor 17. A current flows through the winding of the intermediate relay of the heat automation 4, while the contact 5 relay 4 are closed, the signal is fed to the coils of 6 contactors

отопления, контакты 7 которых, замыкаясь, подключают электронагреватели 2 к источнику питания 40. Таким образом в салоне вагона поддерживается необходимая температура.heating, contacts 7 of which, closing, connect the electric heaters 2 to the power source 40. Thus, the required temperature is maintained in the passenger compartment of the car.

Заявляемая полезная модель с входящим в ее состав блоком управления отоплением (рабочее название: ТРЭ - терморегулятор электронный) успешно прошла опытные испытания в одном из депо Приволжской железной дороги, показав свою высокую эффективность и надежность.The inventive utility model with a heating control unit (working title: TRE - electronic thermostat) has successfully passed pilot tests in one of the depots of the Volga Railway, showing its high efficiency and reliability.

Claims

A heating system for railway cars, in particular for electric carriages, comprising a car power supply, electric heaters, a heating control unit, an intermediate relay for interior heating, the contacts of which are connected to coils of heating contactors, the contacts of which are connected to electric heaters, characterized in that the heating control unit is made in the form an electronic circuit that includes a thermistor, an operational amplifier, a field effect transistor, a tuning resistor, and is connected to a power source a wagon, while one terminal of the thermistor is connected to the common wire of the power source, and the other to the tuning resistor connected to the inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the power source, and the output is electrically connected to the gate of the field-effect transistor, the source of which is connected to a common the power source wire, and the drain - to the winding of the intermediate relay of heat automation, interacting with electric heaters.