СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Предполагаемая полезная модель относится к электрифицированным вагонам подвижного состава железных дорог.
Известна система электроснабжения железнодорожного вагона (Хряпенков Г.А., Стрыжаков Е.П. Электрические аппараты и цепи вагонов: учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. - М., Маршрут, 2006. рис.9.5, азона 100...146 (вкладка), стр.362...365; 367, 368).
Система представляет собой: генератор переменного тока с силовой обмоткой, подключенной через силовой выпрямитель к общим шинам, и обмоткой возбуждения, подключенной к выходу блока управления (регулятор напряжения генератора), трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику 3~50 Гц 380 В, и вторичной обмоткой, подключенной через силовой выпрямитель к общим шинам, аккумуляторную батарею и нагрузку (потребители вагона), подключенные к общим шинам, датчики тока, датчик температуры аккумуляторного бокса.
Недостатком указанной системы является неуправляемый ток заряда разряженной батареи в начальный момент заряда, превышающий 2-х кратное номинальное значение тока заряда, длительностью 2-3 мин.; ручной режим - переключение обмоток трансформатора, заряда батареи при питании от источника 3~50 Гц 380 В; отсутствует возможность ограничения до минимальных значений и отключения тока заряда батареи; величина напряжения на общих шинах изменяется на ≈30% в зависимости от напряжения заряда батареи; мощности генератора и трансформатора, силовые цепи ориентированы на минимальное значение выходного напряжения; электрические цепи нагрузки рассчитаны на минимальное значение напряжения на общих шинах.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков, является система электроснабжения железнодорожного вагона (См. «Комплект электрооборудования ЭВ 44.03.4 индекс 021 Техническое описание и инструкция по эксплуатации» ОТР.466.256.4 ТО 2008 стр.9, 10. Комплект электрооборудования ЭВ 44.03.4 индекс 021. Схема электрическая принципиальная ОТР 354.730.4 Э3 лист 1 зона 1...8).
Система представляет собой:
генератор переменного тока с силовой обмоткой, подключенной через силовой выпрямитель к общим шинам, и обмоткой возбуждения, подключенной к выходу блока управления (блок регулирования и защиты БРЗ-8), трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику 3~50 Гц 380 В, и вторичной обмоткой, подключенной через управляемый модулем регулятора силовой выпрямитель к общим шинам, аккумуляторную батарею и нагрузку (потребителям вагона), подключенные к общим шинам, датчики тока, датчики температуры аккумуляторного бокса.
Недостатки данной системы:
- наличие двух блоков управления, двух комплектов датчиков тока и температуры аккумуляторного бокса для генератора и источника 3~50 Гц 380 В;
- отсутствует возможность ограничения до минимальных значений и отключение тока заряда батареи;
- величина напряжения на общих шинах изменяется на ≈30% в зависимости от напряжения заряда батареи;
- мощности генератора и трансформатора, силовые цепи ориентированы на минимальное значение выходного напряжения;
- электрические цепи нагрузки рассчитаны на минимальное значение напряжения на общих шинах.
Предлагаемая полезная модель решает задачу создания системы электроснабжения железнодорожного вагона:
- обеспечивающую ограничение до минимальных значений или отключение тока заряда аккумуляторной батареи при ограниченной мощности источника 3~50 Гц 380 В или при нагрузке соизмеримой с мощностью генератора или трансформатора при питании от источника 3~50 Гц 380 В;
- обеспечивающую на общих шинах одну максимальную величину номинального значения напряжения для потребителей вагона, питающихся только от генератора или от источника 3~50 Гц 380 В, результат которой:
- возможность варьирования нагрузкой в обеспечении потребителей вагона электроэнергией при дефиците мощности источников питания или при ограниченной мощности трансформатора при питании от источника 3~50 Гц 380 В;
- снижение токовой нагрузки в силовых и электрических цепях системы, содержащих источники питания, трансформатор, элементы электрической цепи (средства защиты, коммутации, преобразования электроэнергии, провода), нагрузку - потребители вагона и электрические цепи их питания и как следствие снижение температуры нагрева изоляции силовых и электрических цепей системы, т.е. увеличение их сроков службы, и уменьшение сечения силовых и электрических цепей, т.е. снижение стоимости их электромонтажа.
Технический результат на достижение которого направлена заявляемая полезная модель - увеличение надежности системы электроснабжения железнодорожного вагона, повышение качества продукции, снижение стоимости электромонтажа силовых и электрических цепей системы.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе электроснабжения железнодорожного вагона аккумуляторная батарея подключена к общим шинам через электронный ключ, управляемый блоком управления через модуль управления зарядом, который имеет дискретные входы по ограничению и отключению тока заряда батареи, напряжение на общих шинах при питании от генератора или от источника 3~50 Гц 380 В
имеет одну максимальную величину номинального значения, необходимую для заряда батарей в заданном алгоритме.
Таким образом, предлагаемое техническое решение отличается от известного в этой области решения введением подключения аккумуляторной батареи к общим шинам через электронный ключ, наличием в блоке управления дискретных входов по ограничению и отключению тока заряда батареи, выдачи генератором и трансформатором, при питании от источника 3~50 Гц 380 В, электроэнергии одного номинального значения напряжения, что дает возможность ограничить или отключить ток заряда батареи, снизить температуру нагрева генератора, трансформатора, нагрузки, элементов электрической цепи, уменьшить сечение силовых и электрических цепей системы, что в целом увеличивает надежность системы электроснабжения вагона, повышает качество продукции, снижает стоимость электромонтажа силовых и электрических цепей системы.
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемым чертежом, где на фиг.1 представлена схема электрическая структурная.
Приняты следующие условные обозначения:
1 - блок управления;
2 - модуль управления зарядом;
3 - модуль регулирования напряжения генератора;
4 - генератор переменного тока;
5 - обмотка возбуждения генератора;
6 - силовая обмотка генератора;
7 - силовой выпрямитель;
8 - источник питания 3~50 Гц 380 В;
9 - трансформатор;
10 - первичная обмотка трансформатора;
11 - вторичная обмотка трансформатора;
12 - силовой выпрямитель;
13 - общая шина;
14 - электронный ключ;
15 - диод электронного ключа;
16 - аккумуляторная батарея;
17 - аккумуляторный бокс;
18 - нагрузка;
19 - датчик температуры аккумуляторного бокса;
20 - датчики тока;
21 - тумблеры.
Полезная модель осуществляется применением средств промышленного исполнения. Конструкция устройства состоит, как вариант, из:
- блока управления 1 - Блок управления электроснабжением ПР94-5 Сб01-100 (составная часть системы электроснабжения постоянного тока ПР94-5 по ПР94-5ТУ);
- генератора переменного тока 3 - Генератор ЭГВ.08У1ТУ16-96 ЕИАЦ.526.366.001ТУ;
- силового выпрямителя 7 - Модуль МДД-250-10УХЛ4ТУ16-2006 ИЕАЛ.435700.020ТУ - 3 шт.;
- источника питания 3~50 Гц 380 В 8 - внешний источник - государственная сеть 3~50 Гц 380 В или подвагонная магистраль 3~50 Гц 380 В, или дизель-электрический агрегат 3~50 Гц 380 В;
- трансформатора 9 - Трансформатор ТСЗМ-25-ОМ5ТУ16-517.851-76;
- силового выпрямителя 12 - Модуль МДД-250-10УХЛ4ТУ16-2006 ИЕАЛ.435700.020ТУ - 3 шт.;
- общих шин 13 - Силовые цепи с положительным и отрицательным потенциалом;
- электронного ключа 14 - Модуль транзисторный М9-200-12АЛЕИ.435744.031ТУ;
- аккумуляторной батареи 16 - Батарея аккумуляторная 90KL250PТУ3482-006-05758523-97;
- аккумуляторного бокса 17 - Место монтажа аккумуляторной батареи;
- нагрузки 18 - потребители вагона (освещение, кондиционер, отопление, электронагреватели и др.);
- датчика температуры аккумуляторного бокса 19 - Датчик-реле температуры Т35П1-01.1.1.1.20ТУ25-02.200223-82;
- датчиков тока 20 - Датчик тока LT300-T/SP49ТУ3413-002-00512622-2000;
- тумблеров 21 - тумблер ТВ1-2УСО.360.075ТУ.
При работе системы электроснабжения железнодорожного вагона от источника питания 3~50 Гц 380 В 8 электроэнергия через первичную обмотку 10 трансформатора 9, через его вторичную обмотку 11, через силовой выпрямитель 12 подается на общие шины 13, далее распределяется на нагрузку 18 и через электронный ключ 14 на заряд аккумуляторной батареи 16.
Управление электронным ключом 14 осуществляет модуль управления зарядом 2 блока управления 1, который по замерам напряжения на батареи 16 и показаниям датчика тока 20 в соответствии с алгоритмом заряда регулирует напряжение заряда батареи и обеспечивает стабилизированный ток заряда и стабилизированное напряжение подзаряда батареи в зависимости от температуры в аккумуляторном боксе 17, которую фиксирует датчик температуры аккумуляторного бокса 19.
При недостаточной мощности источника питания 3~50 Гц 380 В 8 или при нагрузке 18, соизмеримой с мощностью трансформатора 9, допускается ограничение или отключение заряда аккумуляторной батареи 16 тумблерами 21.
При работе системы электроснабжения железнодорожного вагона от генератора переменного тока 4 электроэнергия от силовых обмоток
генератора 6 через силовой выпрямитель 7 подается на общие шины 13, далее распределяется на нагрузку 18 и через электронный ключ 14 на заряд аккумуляторной батареи 16. Управление зарядом батареи осуществляется также, как и от источника питания 3~50 Гц 380 В 8.
Управление обмоткой возбуждения генератора 5 осуществляет модуль регулирования напряжения 3 блока управления 1, который по замерам напряжения на общих шинах 13 в соответствии с алгоритмом управления в зависимости от величины нагрузки 18 поддерживает постоянную величину напряжения на общих шинах 13 - увеличивая или уменьшая силу тока в обмотке возбуждения генератора 5.
При недостаточной мощности генератора переменного тока 4 или при нагрузке 18, соизмеримой с мощностью генератора 4, допускается ограничение или отключение заряда батареи 16 тумблерами 21.
При отсутствии источника питания 3~50 Гц 380 В 8 и не работающим генераторе 4 электропитание нагрузки 18 осуществляется от аккумуляторной батареи 16 через диод электронного ключа 15.
Применение предлагаемой полезной модели позволит:
- варьировать нагрузками при обеспечении потребителей электроэнергией;
- снизить величину номинального значения тока силовых и электрических цепей системы.