СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно - к пассажирскому вагоностроению, и предназначена для систем отопления железнодорожных вагонов, в частности, вагонов электропоездов.
Известна система отопления в железнодорожном вагоне, состоящая из взаимосвязанных контуров циркуляции теплоносителя и содержащая котел с подающими и возвратными трубопроводами отопления, проложенными вдоль боковых стен вагона, расширительный бак, водонагреватель, калорифер, циркуляционный насос и трубу-перемычку, соединяющую окончания возвратных трубопроводов отопления (патент РФ №2259291, кл. В61D 27/00. Опубл. 27.08.2005 г. Бюл. №24).
Известна также система электрического отопления железнодорожных вагонов, содержащая электрокалорифер, вентилятор, подводящий и распределительный воздухопроводы и пускорегулирующие устройства с автоматическим регулятором. Система снабжена дополнительным воздухопроводом на участке от электрокалорифера до распределительного воздухопровода с размещенным в нем аккумулятором тепла, а в зонах сопряжения подводящего и дополнительного воздухопроводов установлены заслонки, управляемые автоматическим регулятором пускорегулирующего устройства. При этом аккумулятор тепла состоит из объединенных в блок корпусов с рабочим телом, в котором размещены электронагревательные элементы (авторское свидетельство СССР №473631, кл. В61d 27/00. Опубл. 14.06.1975 г. Бюл. №22).
Но эти системы отопления конструктивно сложны и недостаточно эффективны.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по своей технической сущности является система отопления вагонов электропоездов, содержащая источник питания вагона, электронагреватели, блок управления
отоплением, реле и контакторы отопления (П.В.Цукало и др. Электропоезда постоянного тока. - М.: Транспорт, 1979. С.257-259).
Недостатком этой системы отопления является то, что в ней в качестве блока управления отоплением использованы ртутные контактные термометры или, как их часто называют, ртутные термоконтакторы, которые из-за большой тепловой инерционности и высокой чувствительности к вибрациям не обеспечивают стабилизацию температуры с высокой точностью. Наряду с тепловой инерцией у ртутных термоконтакторов наблюдается и «механическая» инерция, обусловленная трением ртути в капилляре, особенно при охлаждении. К тому же ртутные термоконтакторы чувствительны к изменениям относительно вертикали и недостаточно надежно работают в условиях вибрации.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности и надежности системы отопления вагонов электропоездов.
Поставленная задача решается тем, что в системе отопления вагонов электропоездов, содержащей источник питания вагона, электронагреватели, блок управления отоплением, промежуточное реле теплоавтоматики салона, контакты которого соединены с катушками контакторов отопления, контакты которых подключены к электронагревателям, блок управления отоплением выполнен в виде электронной схемы, включающей в себя терморезистор, подстроечный резистор, операционный усилитель, полевой транзистор, и подключен к источнику питания вагона. При этом один вывод терморезистора подсоединен к общему проводу блока управления отоплением, а другой - к подстроечному резистору, соединенному с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к стабилизированному источнику питания, а выход электрически связан с затвором полевого транзистора, исток которого подсоединен к общему проводу блока управления отоплением, а сток - к обмотке промежуточного реле теплоавтоматики, взаимодействующего с
электронагревателями.
Блок управления отоплением в виде электронной схемы обеспечивает повышение точности поддержания температуры в заданных пределах, исключая при этом недостаточно надежные и экологически небезопасные ртутные термоконтакторы.
Терморезистор, один конец которого подсоединен к общему проводу блока управления отоплением, а другой - к подстроечному резистору, является датчиком температуры.
Подстроечный резистор, соединенный с терморезистором и инвертирующим входом операционного усилителя, служит для установления нужного интервала температуры в салоне вагона.
Операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с подстроечным резистором, неинвертирующий - подключен к стабилизированному источнику питания, а выход электрически связан с затвором полевого транзистора, открывая или закрывая который, задает температурный режим в салоне вагона.
Полевой транзистор, затвор которого электрически связан с выходом операционного усилителя, исток подключен к общему проводу блока управления отоплением, а сток - к обмотке промежуточного реле теплоавтоматики салона, управляет включением и отключением электронагревателей.
Технический результат заключается в устранении дефектов известной системы отопления вагонов электропоездов, а именно, в повышении точности поддержания температуры в заданных пределах и в повышении надежности и срока службы системы отопления.
На фиг.1, 2 представлена схематично система отопления вагона электропоезда, а на фиг.3 - принципиальная электрическая схема блока управления отоплением.
Система отопления вагонов электропоездов содержит (фиг.1, 2) источник вагонного электропитания 1, электронагреватели
(электрокалориферы и/или электропечи) 2, блок управления отоплением 3, промежуточное реле теплоавтоматики 4, контакты 5 которого соединены с катушками 6 контакторов отопления, контакты 7 которых подключены к электронагревателям 2. А блок управления отоплением 3 включает в себя (фиг.3) стабилизатор напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора 8 и стабилитронов 9, 10; первый делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторов 11, 12, подключенных к стабилитронам 9, 10 и общему проводу 13; второй делитель, состоящий из последовательно соединенных резистора 14, подстроечного резистора 15 и терморезистора 16, присоединенных к стабилитрону 9 и общему проводу 13; полевой транзистор 17, подсоединенный истоком 18 к общему проводу 13, затвором 19 - к токоограничивающему резистору 20, а стоком 21 - к обмотке промежуточное реле теплоавтоматики 4 и диодам 22, 23. Параллельно резистору 8 и стабилитронам 9, 10 включен конденсатор 24, сглаживающий пульсации напряжения питания. Общая точка 25 резисторов 11, 12 соединена с неинвертирующим входом 26 операционного усилителя 27 и резистором обратной связи 28, второй вывод которого подключен к выходу 29 операционного усилителя 27 и токоограничивающему резистору 20. Резистор 20 ограничивает ток стабилитронов 9 и 10, поддерживающих постоянное напряжение на мостовой схеме, состоящей из резисторов 11, 12, 14, 15 и 16. Общая точка 30 резистора 14 и подстроечного резистора 15 соединена с инвертирующим входом 31 операционного усилителя 27 и конденсатором 32, второй вывод которого присоединен к общему проводу 13. А выход 29 операционного усилителя 27 электрически связан, через токоограничивающий резистор 20, с затвором 19 полевого транзистора 17.
При этом блок управления отоплением 3 подключен к источнику вагонного питания 1 через делитель напряжения, состоящий из резисторов 33 и 34 (фиг.1, 3).
Система отопления вагонов электропоездов работает следующим
образом.
Отопление вагонов включается при нажатии на пульте машиниста кнопки «Вентиляция» (не показано). При этом на всех вагонах от источника питания 1 через предохранитель 35, выключатель 36 "Отопление", установленный в положение "Включено", нормально-замкнутые контакты реле 37 получают питание промежуточные реле теплоавтоматики 4. Через их контакты 5, замкнутые при включенных вентиляторах (не показаны), и блок управления отоплением 3 напряжение подается на катушки 6 контакторов отопления. И через контакты высоковольтных розеток 38, реле перегрузки отопления 39, контакты 7 контакторов отопления вагонов напряжение от источника питания 40 электропоезда поступает на электронагреватели 2. Температура в вагоне регулируется блоком управления отоплением 3, который через реле 4 и контакторы отопления, состоящие из катушек 6 и контактов 7, управляет электронагревателями 2. С помощью подстроечного резистора 15 блок управления отоплением 3 настраивают, например, на включение при температуре ниже 12°С и на отключение при температуре выше 16°С. Процесс контроля за уровнем температуры в салоне вагона одинаков и при отоплении электрокалориферами, и при отоплении электропечами.
При повышении температуры выше установленной сопротивление терморезистора 16, выполняющего функцию датчика температуры, уменьшается. В результате рассогласования мостовой схемы, состоящей из резисторов 11, 12, 14, 15 и 16, на вход операционного усилителя 27 поступает сигнал, вызывающий появление на его выходе напряжения, запирающего полевой транзистор 17, отключение промежуточного реле теплоавтоматики 4 и, соответственно, электронагревателей 2. При снижении температуры ниже установленной на выходе операционного усилителя 27 появляется отрицательный потенциал, открывающий полевой транзистор 17. Через обмотку промежуточного реле теплоавтоматики 4 протекает ток, при этом контакты 5 реле 4 замыкаются, сигнал поступает на катушки 6 контакторов
отопления, контакты 7 которых, замыкаясь, подключают электронагреватели 2 к источнику питания 40. Таким образом в салоне вагона поддерживается необходимая температура.
Заявляемая полезная модель с входящим в ее состав блоком управления отоплением (рабочее название: ТРЭ - терморегулятор электронный) успешно прошла опытные испытания в одном из депо Приволжской железной дороги, показав свою высокую эффективность и надежность.