УСТРОЙСТВО БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использована в качестве источника бесперебойного питания средств сигнализации, централизованного управления стрелочными переводами, светофорами, а также аппаратуры блокировки движения поездов с резервированием электроэнергии накопителем энергии.
Известно устройство бесперебойного питания компьютера, содержащее корпус, в котором размещены: зарядное устройство, аккумуляторная батарея, инвертор, блок коммутации (устройство управления), фильтр, RU 44006 U1, опубл. 10.02.2005.
Недостатком данного устройства является невысокая надежность ввиду отсутствия дублирования управляющих цепей, что недопустимо при обеспечении питания объектов железнодорожной автоматики и телемеханики.
Известно устройство для обеспечения бесперебойного питания средств железнодорожной автоматики, а именно, электродвигателей стрелочных переводов. Устройство содержит аккумуляторную батарею, инвертор, трансформатор, блок коммутации, выпрямитель, Сороко В.И., Милюков В.А., Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. Справочник: в 2 кн. М., 2000, кн. 2, с.с. 626-627.
Недостатком данного устройства является отсутствие средств заряда аккумуляторной батареи. Кроме того, оно не обеспечивает питание светофоров и других средств железнодорожной автоматики и телемеханики.
Известно устройство бесперебойного питания объектов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, снабженное клеммным входом и клеммным выходом переменного тока, содержащее корпус, состоящий из трех отсеков; в корпусе размещены: инвертор, аккумуляторные батареи, соединенные с ними водородные топливные элементы блока заряда аккумуляторных батарей, блок контроля наличия напряжения на выходе инвертора, представляющий собой электронное реле (31) напряжения, блок коммутации, содержащий электронные контакторы (22, 23), RU 103426 U1, опубл. 10.04.2011.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком данного технического решения является следующее обстоятельство. В случае пропадания напряжения в сети переменного тока устройство работает от аккумуляторной батареи. Однако ресурс аккумуляторной батареи ограничен, и, при длительном отсутствии напряжения на клеммном входе, питание железнодорожной автоматики полностью прекращается, что обусловливает недостаточную надежность работы устройства.
Кроме того, недостатком данного технического решения является его взрыво- и пожароопасность ввиду наличия водородных топливных элементов, соединенных с баллонами, содержащими водород, посредством трубопроводов с вентилями.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы устройства.
Согласно полезной модели устройство бесперебойного питания объектов железнодорожной автоматики, снабженное клеммным входом переменного тока и клеммным выходом переменного тока, содержащее корпус, в котором размещены: инвертор, аккумуляторная батарея, блок заряда аккумуляторной батареи, блок контроля наличия напряжения на выходе инвертора, блок коммутации, при этом выход блока заряда аккумуляторной батареи подключен ко входу-выходу аккумуляторной батареи, выход инвертора подключен к первому входу блока коммутации и ко входу блока контроля наличия напряжения на выходе инвертора, а выход блока контроля наличия напряжения на выходе инвертора подключен ко второму входу блока коммутации, а выход блока коммутации подключен к клеммному выходу переменного тока, содержит дополнительный клеммный вход переменного тока, блок коммутации фидеров сетей переменного тока, блоки защиты блока коммутации фидеров сетей переменного тока, изолирующий трансформатор, выпрямители, блок отключения аккумуляторной батареи, блок управления отключением аккумуляторной батареи, при этом клеммные входы соединены, соответственно, со входами блоков защиты блока коммутации фидеров, а выходы блоков соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока коммутации фидеров, выход которого соединен со входом изолирующего трансформатора, выход которого соединен со входами выпрямителей, входом блока заряда аккумуляторной батареи и входом блока коммутации, первый выход выпрямителя через силовой диод соединен с первым входом инвертора, а второй его выход соединен со вторым входом инвертора и со вторым выходом выпрямителя и через силовой диод с первым входом блока отключения аккумуляторной батареи, выход которого через силовой диод соединен с первым входом инвертора, вход-выход аккумуляторной батареи соединен с третьим входом-выходом блока отключения аккумуляторной батареи, второй вход которого соединен с выходом блока управления отключением аккумуляторной батареи, при этом первый выход выпрямителя соединен через силовой диод с первым входом инвертора; устройство может быть снабжено клеммным выходом постоянного тока и блоком его защиты, первый выход которого соединен с клеммным выходом постоянного тока, второй его выход соединен со вторым входом инвертора, а вход блока соединен с первым входом инвертора.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.
Устройство содержит корпус 1, выполненный из стали, толщина стенок - 1,5 мм. В корпусе 1 размещены инвертор 2, в конкретном примере типа Meanwell TS-3000-224 (Тайвань), аккумуляторная батарея 3, блок 4 заряда аккумуляторной батареи, типа Michael Riedel RPL2410WL (Германия), блок 5 контроля наличия напряжения на выходе инвертора 2, представляющий собой реле контроля напряжения РНПП-301 (Россия), блок 6 коммутации, представляющий собой совокупность контакторов типа АБВ А75-30-00 (Германия).
Устройство содержит дополнительный клеммный вход 9 переменного тока, блок 10 коммутации фидеров сетей переменного тока, представляющий собой совокупность реле и контакторов типа CR-M230AC фирмы ABB и контакторов типа AL-38-00 фирмы ABB, блоки 11 и 12 защиты блока 10 коммутации фидеров сетей переменного тока, представляющие собой устройства защиты от импульсных перенапряжений, типа SPC1 (DC) фирмы HAKEL (Греция), изолирующий трансформатор 13 типа RUE 3000 фирмы MICHAEL (Германия), выпрямители 14 и 15 типа Meanwell RSP-3000-24 (Тайвань), блок 16 отключения аккумуляторной батареи 3, представляющий собой управляемые контакторы типа G9EC-1 COMRON (США), блок 17 управления отключением аккумуляторной батареи 3, представляющий собой совокупность реле типа CT-ERS.22 (ABB) и реле PKH-1-1-15 (Россия). Выход блока 4 заряда аккумуляторной батареи подключен ко входу-выходу аккумуляторной батареи 3, выход инвертора 2 подключен к первому входу блока 6 коммутации и ко входу блока 5 контроля наличия напряжения на выходе инвертора 2, а выход блока 5 контроля наличия напряжения на выходе инвертора 2 подключен ко второму входу блока 6 коммутации, а выход блока 6 коммутации подключен к клеммному выходу 7 переменного тока; клеммные входы 8 и 9 соединены, соответственно, со входами блоков 11 и 12 защиты блока 10 коммутации фидеров, а выходы блоков 11 и 12 соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока 10 коммутации фидеров, выход которого соединен со входом изолирующего трансформатора 13, выход которого соединен со входами выпрямителей 14 и 15, входом блока 4 заряда аккумуляторной батареи 3 и входом блока 6 коммутации, первый выход выпрямителя 14 через силовой диод 20 соединен с первым входом инвертора 2, а второй его выход соединен со вторым входом инвертора 2 и со вторым выходом выпрямителя 15 и через силовой диод 21 с первым входом блока 16 отключения аккумуляторной батареи 3, выход которого через силовой диод 22 соединен с первым входом инвертора, вход-выход аккумуляторной батареи 3 соединен с третьим входом-выходом блока 16 отключения аккумуляторной батареи 3, второй вход которого соединен с выходом блока 17 управления отключением аккумуляторной батареи, при этом первый выход выпрямителя 15 соединен через силовой диод 19 с первым входом инвертора 2; устройство снабжено клеммным выходом 23 постоянного тока и блоком 18 его защиты, первый выход которого соединен с клеммным выходом 23 постоянного тока, второй его выход соединен со вторым входом инвертора 2, а вход блока 18 соединен с первым входом инвертора 2.
Устройство работает следующим образом. В случае пропадания напряжения на одном из клеммных входов 8,9, блок 10 отключает этот клеммный вход и соответствующий блок его защиты (11 или 12), и питание осуществляется через другой вход. Трансформатор 13 осуществляет гальваническую развязку цепей на своем входе и выходе. С выхода трансформатора 13 осуществляется питание выпрямителей 14 и 15 и блока 4 заряда аккумуляторной батареи 3. Выпрямители 14, 15 осуществляют питание инвертора 2. Силовые диоды 19, 20 служат для исключения взаимного влияния выпрямителей 14, 15 по выходу. При пропадании напряжения на входах выпрямителей 14, 15 питание инвертора 2 осуществляется от аккумуляторной батареи 3 до момента, когда напряжение на ее входе-выходе достигнет критического значения. В этом случае блок 16 отключает аккумуляторную батарею 3 по команде с блока 17 управления отключением аккумуляторной батареи 3 от инвертора 2. Напряжение на выходе инвертора 2 контролируется блоком 5 контроля наличия напряжения на выходе инвертора 2 и в случае, если оно находится в пределах нормы, блок 5 подает команду в блок 6 коммутации, который соединяет выход инвертора 2 с клеммным выходом 7 переменного тока. В случае, если напряжение на выходе инвертора 2 не соответствует норме, блок 5 подает команду в блок 6 на отключение инвертора 2 от клеммного выхода 7 переменного тока и на подключение выхода трансформатора 13 к клеммному выходу 7. Диоды 21, 22 обеспечивают отключение заряда аккумуляторной батареи 3 от выпрямителей 14,15. Блок 18 обеспечивает защиту клеммного выхода 23 постоянного тока от сверхтоков (токов короткого замыкания).
Реализация отличительных признаков полезной модели обеспечивает технический результат, состоящий в повышении надежности работы устройства.
В случае пропадания напряжения на одном из клеммных входов 8, 9 питание не прерывается и осуществляется через другой вход. При выходе из строя инвертора 2 питание на клеммный выход 7 переменного тока подается напрямую с выхода трансформатора 13.
Благодаря наличию двух параллельно соединенных выпрямителей, входы которых соединены с внешней сетью переменного тока, а выходы через силовой диод соединены со входом-выходом аккумуляторной батареи 3, достигается технический результат, состоящий в том, что питание инвертора 2 осуществляется также и в случае выхода из строя зарядного устройства. При этом инвертор не отключается после разряда батарей, а получает питание от выпрямителей, что позволяет сохранить функцию обеспечения бесперебойного питания железнодорожной автоматики и телемеханики.
В устройстве исключены взрыво- и пожароопасные элементы, содержащие водород, что дополнительно повышает надежность работы устройства.
Опытный образец устройства изготовлен ЗАО «АТИС», Санкт-Петербург.