УСТРОЙСТВО БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОВЫХ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для электроснабжения электроприемников I категории, в частности, средств железнодорожной автоматики и телемеханики, получающих электроэнергию от двух независимых источников однофазного или трехфазного переменного тока недостаточной надежности.
Известна установка бесперебойного электроснабжения железнодорожной автоматики, содержащая входные фидеры, синхронизированные источники бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторами и блоки контроля состояния и коммутации фидеров (RU 2215355 C1, H02J 9/06, 27.10.2003). Блоки контроля обеспечивают всесторонний контроль состояния фидеров с отображением их текущего состояния и статистики неисправностей. Блоки коммутации осуществляют приоритетный выбор и коммутацию фидеров с управляемым временем задержки переключения. Три уровня реконфигурации позволяют:
- выбрать один из входных фидеров для электроснабжения ИБП;
- сохранить электроснабжение нагрузки при выходе из строя всех входных фидеров за счет аккумуляторов ИБП с нулевым временем переключения;
- подключить к выходу установки выход ИБП или один из входных фидеров (байпас).
Указанная установка бесперебойного электроснабжения железнодорожной автоматики обеспечивает контроль состояния фидеров с отображением их текущего состояния и статистики неисправностей. Недостатком данного устройства является критичность его к параметрам напряжения фидеров и снижение эффективности установки ИБП при ухудшении параметров напряжения фидеров, приводящее к нарушению нормальной работы ИБП по заряду батареи и тем самым ограничению длительности его автономной работы на нагрузку. В результате этого преждевременно прекращается действие устройств ЖАТ и нарушается движение поездов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство бесперебойного электропитания постовых объектов железнодорожной автоматики, содержащее входы для подключения двух трехфазных источников электроснабжения, соединенные через контакты двух контакторов с входами выпрямительных блоков питания, которые по выходу соединены параллельно и подключены к аккумуляторной батарее и входам параллельно соединенных для резервирования инверторов напряжения, выходы которых являются выходом устройства (RU 113087 U1, H02J 9/00, 27.01.2012).
Устройство позволяет обеспечить надежным электропитанием устройства железнодорожной автоматики и телемеханики с возможностью оперативного регулирования выходных мощностей устройства при изменении параметров нагрузки.
Недостатками этого устройства является неустойчивость электроснабжения постовых устройств ЖАТ и ограничение длительности резервного электропитания от инверторов при низкой надежности фидеров, а также необходимость по крайней мере двукратного увеличения мощности аппаратуры электропитания по сравнению с мощностью нагрузки.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности за счет резервирования электроснабжения устройств ЖАТ не только от разных фидеров трехфазного переменного тока, но и от отдельных фаз трехфазной сети питания и от однофазных источников тока, а также за счет снижения массогабаритных показателей, заключающееся в двукратном сокращении мощности силовой аппаратуры питания.
Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее входы для подключения двух трехфазных источников электроснабжения, соединенные через контакты двух контакторов с входами выпрямительных блоков питания, которые по выходу соединены параллельно и подключены к аккумуляторной батарее и входам параллельно соединенных инверторов напряжения, выходы которых являются выходом устройства, введены два контрольно-решающих блока, входы которых соединены с входами для подключения соответствующих трехфазных источников электроснабжения, а выходы - к катушкам контакторов, выпрямительные блоки питания выполнены однофазными, а их количество кратно трем и входы их равномерно распределены по трем фазам напряжения питания, контрольно-решающие блоки соединены между собой, с замыкающим контрольным контактом соответствующего контактора и с блоком управления, формирующим команды на запуск требуемой программы, записанной в памяти контрольно-решающих блоков и имеющей возможность осуществления следующих функций:
- работа с однофазными и трехфазными фидерами;
- взаимное резервирование фидеров в комбинированных диапазонах напряжений;
- сохранение заряда батареи и питания нагрузки мощностью 2/3 от полной мощности всех блоков питания при выключении отдельных фаз трехфазного тока одного действующего фидера;
- увеличение времени автономной работы устройства от аккумуляторной батареи при отсутствии двух фаз трехфазного тока.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит два входа источников 1 и 2 электроснабжения трехфазного/однофазного переменного тока (A, B, C, N), соединенных с входами контрольно - решающих блоков 3 и 5, подключающих контактами 4.1 и 6.1 соответственно контакторов 4 и 6 напряжения A, B, C, N источника 1 или источника 2 электроснабжения к входам A1, B1, C1 трех групп 7, 8, 9 однофазных выпрямительных блоков питания АС/DC, параллельно включенные выходы которых подключены к резервному источнику питания постоянного тока -аккумуляторной батарее 10 и к входам параллельно соединенных двух инверторов напряжения 11, 12 DC/AC, выходы которых образуют «Выход» устройства. Контрольно - решающие блоки 3 и 5 для осуществления логических функций соединены между собой, с контактами 4.2, 6.2 контакторов 4, 6 и с блоком управления 13, обеспечивающим запуск следующих программ режимов работы устройства:
- (программа 1) трехфазные источники 1 и 2 электроснабжения высокой надежности, резервирование однофазных блоков питания 7-9 осуществляется за счет их избыточности и инверторов напряжения 11, 12 - за счет удвоения, максимальная мощность нагрузки без расходования емкости аккумуляторной батареи 10 определяется 2/3 от суммарной мощности однофазных блоков питания 7-9;
- (программа 2) трехфазные источники 1 и 2 электроснабжения недостаточно высокой надежности, работа устройств сохраняется полностью при отсутствии одного из источников и отдельных фаз включенного источника электроснабжения, резервирование однофазных блоков питания 7-9 осуществляется за счет их избыточности и инверторов напряжения 11, 12 - за счет удвоения, максимальная мощность нагрузки без расходования емкости аккумуляторной батареи 10 определяется 2/3 от суммарной мощности однофазных блоков питания 7-9;
- (программа 3) трехфазные источники 1 и 2 электроснабжения недостаточно высокой надежности, работа устройств сохраняется при отсутствии одного из источников и двух фаз включенного источника электроснабжения, удлиняется вдвое автономный режим работы от аккумуляторной батареи 10 при исправности соответствующего однофазного блока питания 7-9, подключенного к исправной фазе фидера, резервирование инверторов напряжения 11, 12 - за счет удвоения;
- (программа 4) один или оба источника электроснабжения однофазного тока, резервирование однофазных блоков питания 7-9 осуществляется за счет их избыточности и инверторов напряжения 11, 12 - за счет удвоения, максимальная мощность нагрузки без расходования емкости аккумуляторной батареи 10 определяется 2/3 от суммарной мощности однофазных блоков питания 7-9.
При однофазном напряжении любого из источников электроснабжения его входные цепи A, B, C объединяются, напряжение подается между соединенными входными цепями фаз и цепью N, а блоком управления 13 переключается режим работы соответствующего контрольно-решающего блока 3 и/или 5.
Устройство работает следующим образом.
Электроснабжение устройства бесперебойного питания в наиболее общем случае (программа 1) осуществляется от двух независимых сетей трехфазного переменного тока (источники 1 и 2 электроснабжения) по цепям A, B, C, N. Фазные напряжения источников 1 и 2 поступают на входы контрольно-решающих блоков 3 и 5, в которых они измеряются, сопоставляются по качеству и в зависимости от этого один из источников 1 или 2 контактором 4 или 6 подключается по цепям A1, B1, C1, N к входам блоков питания 7-9. С параллельно соединенных выходов постоянного тока блоков питания 7-9 напряжение подается на заряд аккумуляторной батареи 10 (резервного источника тока) и на входы параллельно соединенных инверторов напряжения 11, 12, с выходов которых требуемое напряжение (однофазное или трехфазное) подается с «Выхода» устройства на нагрузку. При переключении источников 1, 2 инверторы напряжения 11, 12 работают непрерывно за счет подключенной к их входам аккумуляторной батареи 10. При неисправности одного из однофазных блоков питания 7-9 сохраняется электропитание нагрузки за счет того, что номинальная расчетная мощность нагрузки нормируется на уровне 2/3 от суммарной мощности однофазных блоков питания. Резервирование инверторов напряжения 11, 12 осуществляется за счет их избыточности: n+1.
Электроснабжение устройства бесперебойного питания в случае недостаточной надежности источников электроснабжения (программы 2 и 3) при наличии одного из источников трехфазного тока и отсутствии напряжения в одной или двух из фаз (неполноценный источник) контрольно-решающие блоки 3 и 5 сохраняют включенным соответствующий контактор 4 или 6 и тем самым продолжает осуществляться электропитание нагрузки от такого фидера и частично поддерживаться подзаряд батареи. За счет этого повышается надежность электропитания устройств ЖАТ при недостаточно надежных источниках электроснабжения и/или увеличивается время резервирования электропитания устройств ЖАТ от аккумуляторной батареи 10.
При необходимости осуществления электроснабжения постовых устройств ЖАТ от однофазного источника электроснабжения (программа 4), напряжение подается одним полюсом на соединенные между собой цепи A, B, C и другим - на цепь N требуемого источника 1 и/или 2 электроснабжения. На блоке управления 13 устанавливается соответствующий режим работы контрольно - решающего блока 3 и 5. В результате этого устройство сохраняет работоспособность и обеспечивает ту же расчетную мощность нагрузки.