Система энергоснабжения для пассажирских железнодорожных вагонов локомотивной тяги
POWER SUPPLY SYSTEM FOR PASSENGER RAILWAY CARS OF LOCOMOTIVE TRACTION

Область техники
Предлагаемая система энергоснабжения вагона относится к электрооборудованию пассажирских железнодорожных вагонов локомотивной тяги.
Уровень техники
Из уровня техники известны системы энергоснабжения вагона для пассажирских железнодорожных вагонов локомотивной тяги:
- Комплект электрооборудования систем энергоснабжения ЭВА-110.01.1 техническое описание, инструкция по эксплуатации ЗАО Кросна-Электра г. Москва
- Комплект электрооборудования систем энергоснабжения ЭВ-44.03, ЭВ-44.10 РЭ 2008 год техническое описание, инструкция по эксплуатации АО Латво г. Рига.
Наиболее близкой по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению относится системы энергоснабжения Комплект электрооборудования систем энергоснабжения ЭВА-110.01.1 техническое описание, инструкция по эксплуатации ЗАО Кросна-Электра г. Москва, выбранная в качестве прототипа настоящего изобретения.
Известная система электроснабжения железнодорожных пассажирских вагонов локомотивной тяги, выбранная в качестве прототипа изобретения, включает блок управления энергоснабжением (БУЭК), а также последовательно соединённые подвагонный генератор, выпрямительный мост, и клеммы для подключения энергопотребителей, при чем первые сигнальные входы БУЭК соединены с выходом силовых обмоток подвагонного генератора, вторые сигнальные входы БУЭК с выходными шинами выпрямительного моста, первый управляющий выход БУЭК соединен с обмоткой возбуждения подвагонного генератора.
При этом выводы силовой обмотки генератора через выпрямитель соединены с электропотребителями вагона непосредственно. Что обеспечивает достаточное напряжение питания потребителей при частоте вращения генератора 750-3450 оборотов в минуту (скорость движения вагона 35-160 км/ч). При скоростях вагона ниже 35 км/ч питание потребителей осуществляется от аккумуляторной батареи, что приводит к ее разряду и отключению электропитания вагона и обесточиванию туалетной системы, кондиционера и освещения.
Недостатком указанного прототипа является невозможность обеспечение энергоснабжения вагонов при малых скоростях движения за счет пониженного выходного напряжения подвагонного генератора на этих скоростях и за счет снижения напряжения аккумуляторной батареи ниже допустимых пределов при её разряде.
Задачей изобретения
Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков прототипа, а именно исключение возможности автоматического отключения электрооборудования вагона при скоростях его движения менее 35 км/ч.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей системы энергоснабжения вагона по электропитанию пассажирских вагонов локомотивной тяги в расширенном диапазоне пониженных скоростей его движения, а именно в диапазоне скоростей от 15 до 35 км/ч.
Сущность изобретения
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи достигается тем, что система электроснабжения пассажирского вагона локомотивной тяги включает блок управления энергоснабжением (БУЭК), а также последовательно соединённые подвагонный генератор, выпрямительный мост, и клеммы для подключения энергопотребителей. При этом первые сигнальные входы БУЭК соединены с выходом силовых обмоток подвагонного генератора. Вторые сигнальные входы БУЭК с выходными шинами выпрямительного моста. Первый управляющий выход БУЭК соединен с обмоткой возбуждения подвагонного генератора.
Новыми отличительными признаками заявленной системы являются:
- Дополнительное введение и установка последовательно соединенных датчика напряжения выходного напряжения выпрямительного моста и согласующего устройство между выпрямительным мостом и клеммами подключения электропотребителей вагона.
- Установка датчика напряжения между выходными шинами выпрямительного моста  и соединение его сигнального выхода с первым сигнальным входом согласующего устройства, второй сигнальный вход которого соединен с вторым управляющим выходом БУЭК.
Дополнительное введение и установка последовательно соединенных датчика напряжения выходного напряжения выпрямительного моста и согласующего устройство между выпрямительным мостом и клеммами подключения электропотребителей вагона, также соединение согласующего устройства по управляющим входам с сигнальными выходами датчика напряжения и вторым управляющим выходом БУЭК позволяет повысить выходное напряжение на клеммах электропитания при снижении скорости движения ниже 35 км/ч и поддерживать работоспособность электороборудования вагона при скоростях движения от 15 км/ч до 35 км/ч.
Этим обеспечивается расширение функциональных возможностей системы энергоснабжения вагона по электропитанию пассажирских вагонов локомотивной тяги в расширенном диапазоне пониженных скоростей его движения, достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи.
Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг.
На фиг. представлена функциональная схема предлагаемой системы энергоснабжения для пассажирских железнодорожных вагонов локомотивной тяги,
Позициями на фиг. обозначены:
1 - блок управления системой электроснабжения (БУЭК);
2 - генератор;
3 - выпрямительный мост;
4 - нейтральная клемма подключения энергопотребителей;
5 - фазовая клемма подключения энергопотребителей;
6 - энеропотребители;
6.1 - аккумуляторная батарея;
6.2 - электроаппаратура жизнеобеспечения (освещения, кондиционирования, туалетного обслуживания);
6.3 - датчик тока заряда аккумуляторной батареи;
6.3.1 – сигнальный выход датчика 6.3;
7 - сигнальные входы БУЭК;
8 - выход силовых обмоток подвагонного генератора;
9 - вторые сигнальные входы БУЭК;
10 - выход выпрямительного моста;
11 - первый управляющий выход БУЭК;
12 - обмотка возбуждения подвагонного генератора;
13 - датчик напряжения;
13.1 – сигнальный выход датчика 13:
14 - согласующее устройство;
14.1 – цифровой анализатор уровня напряжения на выходе выпрямительного моста;
14.2 – электронный коммутатор;
15 - выходы согласующего устройства;
16 - второй управляющий выход БУЭК;
17 – управляющий вход согласующего устройства;
18 - датчик тока сети;
18.1 – сигнальный выход датчика 18.
Раскрытие сущности изобретения
Согласно фиг. система электроснабжения пассажирского вагона локомотивной тяги включает блок 1 управления энергоснабжением (БУЭК), а также последовательно соединённые подвагонный генератор 2, выпрямительный мост 3, датчик напряжения 13, согласующее устройство 14 и клеммы 4 и 5 для подключения энергопотребителей 6. Согласующее устройство 14 выполнено с возможностью обеспечения достаточного уровня напряжения электропитания энергопотребителей 6 при низких скоростях движении вагона в диапазоне от 15 км/ч до 35 км/ч и содержит последовательно соединенные цифровой анализатор уровня напряжения на выходе выпрямительного моста и электронный коммутатор, второй управляющий вход которого соединен с управляющим входом 17 согласующего устройства 14. Первый управляющий вход устройства 14 соединен с управляющим выходом 13.1 датчика напряжения 13, а второй управляющий вход 17 со вторым управляющим выходом БУЭК 1. Первые 7 сигнальные входы БУЭК 1 соединены с выходом 8 силовых обмоток подвагонного генератора 2. Вторые 9 сигнальные входы БУЭК -с выходными шинами 10 выпрямительного моста 3. Первый 11 управляющий выход БУЭК 1 соединен с обмоткой возбуждения 12 подвагонного генератора 2, а второй управляющий выход 16 - со вторым входом согласующего устройство 14, первый управляющий вход которого соединен с управляющим выходом 13.1 датчика напряжения 13.
Работа системы энергоснабжения в динамике.
Система энергоснабжения для пассажирских железнодорожных вагонов локомотивной тяги работает следующим образом.
При движении вагона вращение генератора осуществляется от колесной пары вагона. При этом генератор 2 работает в режиме самовозбуждения. С рабочих обмоток генератора 12 снимается напряжение поступающее на выпрямительный мост 3 и блок управления устройством энергоснабжения (БУЭК) 1 которое вычисляет скорость движения вагона пропорциональную частоте вращения генератора 2. При снижении скорости движения вагона до 18 км/ч БУЭК 1 выдает разрешающий сигнал на второй вход 17 согласующего устройства 14. Одновременно датчик 13 напряжении контролирует  выходное напряжение выпрямительного моста 3. При снижении напряжения на выходе моста 3 ниже допустимого предела датчик 13 последний выдает соответствующий сигнал на первый вход согласующего устройства 14. По приходу сигнала с выхода 13.1 датчика напряжения 13 включатся согласующее устройство 14. При этом согласующее устройство 14 по заданной программе управления повышает и стабилизирует напряжение, поступающее с выпрямительного моста 3 до уровня необходимого для питания потребителей 6. При этом происходит заряд аккумуляторной батареи 6.1. Ток заряда ограничивается по сигналу датчика тока 6.3. При увеличении скорости движения вагона до 35 км/ч напряжение снимаемое с выпрямительного моста 3 становится достаточным для питания потребителей 6 в штатном режиме энергоснабжения. По сигналам блока 1 управления системой электроснабжения и датчика напряжения 13 происходит отключение согласующего устройства 14 и система энергоснабжения переходит в режим управления с помощью БУЭК 1 энергоснабжением путем измерения тока обмотки 12 возбуждения генератора 2. При этом подключены все потребители 6 питающиеся непосредственно от генератора 2 через выпрямительный мост 3.
Изобретение не ограничивается заявленным примером его осуществления. В рамках данного изобретения возможно использование предложенного источника электропитания для вагонов-ресторанов и служебно- технических вагонов.
Промышленная применимость
Изобретение разработано на уровне опытного образца. Прошло её испытание на промышленном стенде. Испытания показали расширение функциональных возможностей системы
электроснабжения пассажирских вагонов локомотивной тяги при низких скоростях движения вагона от 15 до 35 км/ч. Обеспечивая питание потребителей вагона экономя заряд аккумуляторной батареи для комфортности пассажиров.