UA51140A - Пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу - Google Patents

Abstract

Пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, приєднаною до якоря генератора через контакт захисного електроапарата і напівпровідниковий ключ, шунтований розмикаючим контактом реле, замикаючий контакт якого підключений до якоря генератора, блок регулювання, часозадавальний конденсатор і вузол гальванічної розв'язки, логічні елементи, резистор і пороговий елемент.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до електротехніки, і може бути застосований для регулювання напруги генератора 2 бортової мережі транспортних засобів, зокрема пасажирських вагонів.

Відомий пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, захисний електроапарат, напівпровідниковий ключ, блок регулювання і вузол гальванічної розв'язки по патенту Росії Мо2073338, МПК 68 601. 1/12.

Недоліком пристрою для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу є його низька 70 надійність, яка обумовлена тим, що при електричному запуску генератора, коли величина якірної напруги недостатня для нормальної роботи пристрою, використовують незалежне джерело живлення (акумуляторну батарею).

Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого рішення є пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, приєднаної до 72 якоря генератора через контакт захисного електроапарата і напівпровідниковий ключ, шунтований розмикаючим контактом реле, замикаючий контакт якого підключений до якоря генератора, блок регулювання, часозадаючий конденсатор і вузол гальванічної розв'язки (див. ЕгоровВ.П. Електроустаткування пасажирських вагонів:

Підручник для ВТУ. - 2-е вид., перероб. та доп. - М.: Транспорт, 1987).

Основним недоліком відомого пристрою є низька надійність при електричному запуску, що виявляється наступним чином.

Початок запуску генератора збігається з моментом замикання контакту захисного електроапарата, при цьому вважається, що вал генератора вже обертається з частотою обертання зв'язаною лінійною залежністю зі швидкістю руху транспортного засобу.

У початковій стадії запуску, коли величина якірної напруги, обумовлена залишковим намагнічуванням 22 генератора ще недостатня для нормальної роботи пристрою, реле знаходиться у відключеному стані і струм « збудження проходить по контуру: якірна обмотка генератора, розмикаючий контакт реле, контакт захисного електроапарата, обмотка збудження. Таким чином, створюються необхідні умови для самозбудження генератора.

Процес самозбудження супроводжується зростом напруги на якорі генератора. Коли величина цієї напруги о 30 досягає рівня спрацьовування реле, його розмикаючий контакт, розриває ланцюг струму збудження. У цей же «І момент подається керуючий імпульс струму на відмикання тиристорного ключа, включеного паралельно розмикаючому контакту реле, що створює обхідний ланцюг для струму збудження. По спаду керуючого імпульсу (7 визначають завершення процесу запуску генератора. «--

Подальша робота тиристорного ключа визначається імпульсами керування, видаваним блоком регулювання 35 відповідно до вимоги стабілізації напруги генератора на заданому рівні. Електричний запуск генератора може о відбуватися на різних значеннях швидкості руху транспортного засобу. Є очевидним, що чим вище швидкість руху транспортного засобу ( і відповідно швидкість обертання генератора), тим нижче значення струму збудження, при якому напруга генератора, досягає уставки спрацьовування реле, а також тим вище швидкість « наростання напруги генератора в процесі самозбудження. Розрахунковий діапазон зміни швидкості руху З 50 транспортних засобів у більшості випадків дорівнює 5:/1.Як відомо, умовою надійної роботи будь-якого пристрою с електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу є підтримка напруги бортової мережі на

Із» заданому рівні і з заданою точністю. Для пристрою - прототипу ці величини складають 110:2,758. Однак ця умова не дотримується, тому що має місце істотне перевищення згаданих значень у момент закінчення процесу електричного запуску. Це пояснюється тим, що протягом подачі керуючого імпульсу струму для відмикання 45 тиристорного ключа на завершальній стадії запуску, цей ключ знаходиться досить тривалий час у відкритому і-й стані незалежно від зростаючого значення напруги генератора і вихідного сигналу блоку регулювання. За цей - час, поточна напруга генератора виходить далеко за рамки припустимого діапазону. Тому для виключення перевищення припустимої напруги тривалість керуючого імпульсу повинна бути мінімально можливою. З іншої - сторони за умовою надійного включення тиристорного ключа вона не може бути як завгодно малою й у відомого «їз» 20 пристрою обрана мінімально припустимою на рівні 0,01с.

Зазначена тривалість керуючого імпульсу у відомого пристрою приводить до того, що при швидкості руху с 120км/год. перевищення припустимої напруги складає 3495, а при максимальній розрахунковій швидкості 15Окм/год. зростає до 47,696. Така величина перенапруги завжди призводить до аварії, у результаті якої ушкоджуються або генератор, або споживачі електроенергії. Для того щоб знизити негативні наслідки вищевказаного недоліку удаються до різного роду організаційно-технічних заходів, зокрема забороняють в. електричний запуск генератора при русі транспортного засобу, що не може бути визнано задовільним рішенням проблеми. Цей висновок цілком підтверджується багаторічною практикою експлуатації розглянутого пристрою-прототипу.

Другим істотним недоліком відомого пристрою, що знижує його надійність є те, що при випадковому обриві 60 електричного ланцюга замикаючого контакту реле, тиристорний ключ продовжує безупинно залишатися відкритим навіть після завершення запуску, що неминуче приводить до аварії внаслідок неконтрольованого протікання процесу самозбудження генератора.

В основу винаходу поставлено задачу удосконалити пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, шляхом обмеження величини перенапруги генератора і за рахунок цього, бо значно підвищити надійність роботи пристрою.

Поставлена задача досягається тим, що пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, приєднаної до якоря генератора через контакт захисного електроапарата і напівпровідниковий ключ, шунтований розмикаючим контактом реле, замикаючий контакт якого підключений до якоря генератора, блок регулювання, часозадаючий конденсатор і вузол гальванічної розв'язки, згідно винаходу, містить два логічних елементи НЕ, логічний елемент 21, два логічних елементи 2АБО, резистор і пороговий елемент, з'єднаний входом з якорем генератора, а виходом - з обмоткою реле і через один з логічних елементів НЕ, з першим входом одного з логічних елементів 2АБО, у якого другий вхід з'єднаний з першим його входом Через резистор, а з його виходом Через часозадаючий 7/0 Конденсатор, причому згаданий вихід з'єднаний з першим входом логічного елемента 21, другий вхід якого з'єднаний через інший елемент НЕ з замикаючим контактом реле, а вихід з першим входом іншого елемента 2АБО, другий вхід якого підключений до виходу блоку регулювання, а вихід через вузол гальванічної розв'язки до керуючого входу напівпровідникового ключа, у якості якого використовують транзистор. Причому в якості керуючого входу напівпровідникового ключа використовують база-емітерний перехід транзистора, колекторний вивід якого підключений до позитивного виводу якірної обмотки генератора.

Досягнення технічного результату обумовлене тим, що пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу виконано на логічних елементах, а в якості напівпровідникового ключа використаний транзистор. Введення в пристрій порогового елемента і підключення часозадаючого конденсатора в новому взаємозв'язку з логічними елементами НЕ, 21 і 2АБО дозволило обмежити величину перенапруги генератора і забезпечити підтримку напруги бортової мережі на заданому рівні і з заданою точністю. При цьому напругу спрацьовування порогового елемента обрано з діапазону значень обмеженого знизу напругою мінімально достатньою для нормальної роботи пристрою електропостачання, а зверху - номінальною напругою електричного генератора. Сутність винаходу пояснюється кресленням (див. фіг.), на якому представлена електрична схема пристрою для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу.

Пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу містить генератор 1 з обмоткою збудження 2, приєднаної до якоря генератора 1 Через контакт З захисного електроапарата і « напівпровідниковий ключ 4, шунтований розмикаючим контактом 5 реле, замикаючий контакт б якого підключений до якоря генератора 1. Пристрій також містить блок регулювання 7, часозадаючий конденсатор 8, вузол гальванічної розв'язки 9, логічні елементи НЕ 10, 11, логічний елемент 21 12, логічні елементи 2АБО о 13,14, резистор 15 і пороговий елемент 16. Пороговий елемент 16 з'єднаний входом з якорем генератора 1, а виходом з обмоткою 17 реле і, через один з логічних елементів НЕ 11, з першим входом одного з логічних « елементів 2АБО 13, у якого другий вхід з'єднаний з першим його входом через резистор 15, а з його виходом «- через часозадаючий конденсатор 8. Логічний елемент 2АБО 13 з'єднаний своїм виходом з першим входом логічного елемента 21 12, другий вхід якого з'єднаний через інший елемент НЕ 10 із замикаючим контактом 6 -- з5 реле, а вихід з першим входом іншого елемента 2АБО 14, другий вхід якого підключений до виходу блоку ю регулювання 7, а вихід через вузол гальванічної розв'язки 9 до керуючого входу напівпровідникового ключа 4, у якості якого використовують транзистор, у якого керуючим входом є його база-емітерний перехід, причому колекторний вивід транзистора підключений до позитивного виводу якірної обмотки генератора.

Пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу працює наступним чином. «

Початок запуску генератора 1 збігається з моментом замикання контакту З захисного електроапарата, при в с цьому вважається, що вал генератора 1 вже обертається з частотою обертання обумовленою швидкістю руху транспортного засобу. У початковій стадії запуску, коли величина якірної напруги, обумовлена залишковим ;» намагнічуванням генератора 1 ще недостатня для нормальної роботи пристрою; обмотка 17 реле знаходиться в знеструмленому стані і струм збудження проходить по контуру: якірна обмотка генератора 1, розмикаючий

Контакт 5 реле , контакт З захисного електроапарата, обмотка збудження 2, що створює необхідні передумови с для самозбудження генератора 1.

Процес самозбудження супроводжується зростом напруги на якорі генератора 1. Коли величина цієї напруги - досягає рівня мінімально достатнього для нормальної роботи пристрою, але недостатнього для спрацьовування - порогового елемента 16 на виході порогового елемента 16 формується сигнал лог.О, а на виході елемента НЕ 5о 011 - сигнал лог.1, що без затримки передається через елемент 2АБО 13 на перший вхід елемента 21 8. Так як ве замикаючий контакт 6 реле продовжує знаходитися в розімкнутому стані, на вході елемента НЕ 10 є лог.О, а на о виході - лог.1. Унаслідок цього сигнал лог. 1 з виходу елемента 21 12 через елемент 2АБО 14 і вузол 9 гальванічної розв'язки надходить на керуючий вхід напівпровідникового ключа 4, забезпечуючи примусове включення останнього і тим самим, підготовляючи без іскрову комутацію розмикаючого контакту 5 реле. В міру подальшого наростання напруги на якорі генератора 1 спрацьовує пороговий елемент 16, подаючи напругу на обмотку 17 реле і на вхід елемента НЕ 11, у якого на виході з'являється лог.О. У випадку якщо ланцюг

Р» замикаючого контакту 6 реле з будь-якої причини не замкнеться (обрив проводу, забруднення контактів) сигнал на примусове включення транзисторного ключа 4 буде знятий у момент спаду сигналу на виході елемента 2-2АБО 13. Це запобіжить можливу аварійну ситуацію, і тим самим підвищить надійність пристрою. Як видно зі схеми, бо Момент спаду сигналу на виході елемента 2АБО 13 зсунений у часі стосовно моменту спаду сигналу на його першому вході на величину затримки, обумовленої постійної часу КС-ланцюга, утвореної часозадаючим конденсатором 8 і резистором 15. При цьому величину часової затримки вибирають з умови, що вона повинна перевищувати максимально можливу затримку між моментом подачі напруги на обмотку 17 реле і моментом замикання його замикаючого контакту 5. Якщо ж ланцюг замикаючого контакту 5 справний, сигнал на примусове 65 Включення напівпровідникового ключа 4 буде знятий з мінімально можливою затримкою в момент спрацьовування механічної частини реле, що визначається по факту замикання замикаючого контакту 6. Як випливає зі схеми, робота напівпровідникового ключа 4 відбувається під впливом двох керуючих сигналів. Один сигнал формується на виході блоку регулювання 7 унаслідок порівняння заданого і поточного значень напруги генератора 1. Другий сигнал формується на виході елемента 21 12. Призначення другого сигналу - забезпечити погоджену роботу напівпровідникового ключа 4 і розмикаючого контакта 5 реле з метою здійснення безіскрової комутації.

Таким чином, пропонований пристрій забезпечує зняття сигналу на примусове включення напівпровідникового ключа 4 з максимально можливою швидкодією відразу ж після замикання замикаючого контакту 6 реле, що поліпшує якість регулювання і підвищує надійність роботи пристрою.

Claims (2)

Формула винаходу

1. Пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, приєднаною до якоря генератора Через контакт захисного електроапарата і напівпровідниковий ключ, шунтований розмикаючим контактом реле, замикаючий контакт якого підключений до якоря генератора, блок регулювання, часозадавальний конденсатор і вузол гальванічної розв'язки, який відрізняється тим, що він містить два логічних елементи НІ, логічний елемент 21, два логічних елементи 2АБО, резистор і пороговий елемент, з'єднаний входом з якорем генератора, а виходом - з обмоткою реле і через один з логічних елементів НІ - з першим входом одного з логічних елементів 2АБО, в якому другий вхід з'єднаний з першим його входом Через резистор, а з його виходом - Через часозадавальний конденсатор, причому згаданий вихід з'єднаний з першим входом логічного елемента 21, другий вхід якого з'єднаний Через інший елемент НІ з замикаючим контактом реле, а вихід - з першим входом іншого елемента 2АБО, другий вхід якого підключений до виходу блока регулювання, а вихід через вузол гальванічної розв'язки - до керуючого ов ВХОДУ напівпровідникового ключа, при цьому як напівпровідниковий ключ використовують транзистор.

2. Пристрій по п. 1, який відрізняється тим, що як керуючий вхід напівпровідникового ключа використовують « база-емітерний перехід транзистора, колекторний вивід якого підключений до позитивного виводу якірної обмотки генератора. «в) « «- «- ів)

- . и? 1 - - щ» (42) 60 б5