Модульный диодно-резисторный блок

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и может быть использована для работы в составе контрольной цепи схем управления и контроля стрелками при электрической централизации.
Известен выпрямительный блок, предназначенный для работы в схемах управления стрелками и содержащий пластиковый корпус, с размещенными в нем диодом и резистором, которые соединены последовательно [В.И. Сороко, В.А. Милюков, «Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики справочник», Книга 2, 3-е издание, переработанное и дополненное, дата публикации: 31.12.2000 г. ]
В качестве прототипа выбрано оборудование для контроля и управления стрелками, содержащее схему выпрямления тока, состоящую из двух параллельно соединенных резисторов и шести выпрямительных диодов, которые соединены параллельно-последовательно, при этом с целью обеспечения бесперебойной работы устройства в случае выхода из строя одного из диодов или резисторов могут быть дополнительно установлены несколько комплектов параллельно подключенных резисторов и несколько комплектов последовательно соединенных групп диодов [CN110884527A, дата публикации:17.03.2020 г., МПК: B61L 5/06].
Преимуществом прототипа является возможность предотвращения выхода из строя диодно-резисторного блока за счет наличия в нем дополнительных диодов и резисторов, обеспечивающих реализацию схемы с множественным резервированием внутри электрической цепи, однако недостатком прототипа и известного технического решения является высокий риск потери работоспособности диодно-резисторного блока, в случае выхода из строя всей электрической цепи или всех функциональных элементов электрической цепи, относящихся к одной группе, например выход из строя всех резисторов, что может привести к перегрузке и перегоранию диодов, и как следствие - утрате работоспособности оборудования для контроля и управления стрелками, играющего ключевую роль в процессе эксплуатации железнодорожного полотна.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик диодно-резисторного блока.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении надежности и снижении риска потери работоспособности диодно-резисторного блока.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Модульный диодно-резисторный блок для устройств железнодорожной централизации содержит корпус и электрический разъем для подключения к устройствам железнодорожной централизации. В отличие от прототипа внутри корпуса расположены по меньшей мере две платы, электрически соединенные между собой и подключенные к электрическому разъему, при этом на каждой плате смонтирован комплект диодов и резисторов.
Корпус предназначен для размещения в нем основных функциональных элементов диодно-резисторного блока и может быть выполнен монолитным или состоящим из двух и более частей, соединенных между собой при помощи любых видов разъемных и неразъемных соединений. Внутри корпуса могут быть расположены не менее двух плат, электрически соединенных между собой, при этом каждая из плат содержит комплект диодов и резисторов и может выступать как в качестве основной, так и в качестве резервной.
Внутренняя часть корпуса может быть снабжена средствами для крепления плат, а также отверстиями для вывода кабелей подключения. Корпус может быть выполнен из любого вида материалов, обеспечивающих необходимую прочность и имеющих достаточно широкий диапазон рабочих температур, необходимых для обеспечения работы блока как в теплый, так и в холодный период года.
Электрический разъем предназначен для подключения диодно-резисторного блока к устройствам железнодорожной централизации и может быть выполнен в виде любого типа разъема, соответствующего размеру или диаметру клемм, применяемых в путевых ящиках и муфтах, или может быть выполнен универсальным.
Плата предназначена для размещения и соединения между собой компонентов электрической цепи и представляет собой пластину из диэлектрика, на поверхности которой могут быть сформированы электропроводящие дорожки. Все электропроводящие дорожки могут быть продублированы с обеих сторон платы, для осуществления связи между компонентами электрической цепи и реализации схемы с горячим резервированием в случае утраты соединения на одной из электропроводящих дорожек. Плата может быть выполнена, например, из текстолита, стеклотекстолита, гетинакса или металлического основания, покрытого слоем диэлектрика.
Электрическое соединение плат между собой может осуществляться параллельно, при этом провода, обеспечивающие электрическое соединение, могут дублироваться. Параллельное подключение плат позволяет в случае выхода из строя всей электрической цепи, размещенной на одной плате, или всех компонентов электрической цепи, относящихся к одной группе, обеспечить ее горячее резервирование и моментальное включение в работу дополнительной платы, а дублирование проводов позволяет даже в случае механического повреждения или обрыва одного из них поддерживать электрическое соединение плат между собой, что обеспечивает возможность резервирования плат в условиях исправности по крайней мере одной из них.
Электрическая цепь предназначена для преобразования переменного электрического тока в постоянный, то есть для его выпрямления, и содержит комплект диодов и резисторов. Комплект диодов и резисторов содержит набор диодов и набор резисторов, которые соединены между собой последовательно.
Внутри набора диодов может содержаться по меньшей мере четыре диода, при этом подключение внутри одной пары диодов между собой осуществляется параллельно, а подключение каждой дополнительной пары диодов к имеющимся выполнено последовательно. Под выходом одного или нескольких диодов из строя подразумевается наличие у диодов таких неисправностей как, например, их обрыв, приводящий к увеличению сопротивления до бесконечно больших значений, и/или короткое замыкание. Параллельно-последовательное подключение диодов внутри набора позволяет в случае выхода из строя одного или нескольких диодов обеспечить бесперебойную работу электрической цепи за счет реализации раздельного горячего резервирования и включения в цепь большего количества резервирующих друг друга диодов, что существенно повышает надежность и безотказность части цепи, содержащей диоды и, соответственно, повышает надежность диодно-резисторного блока.
Внутри набора резисторов может содержаться по меньшей мере два резистора, при этом подключение резисторов между собой осуществляется параллельно. Резисторы внутри набора могут быть выполнены проволочными, выход из строя одного или нескольких из которых может быть вызван лишь их обрывом, приводящим к увеличению сопротивления до бесконечно больших значений, однако для данного типа резисторов исключена возможность возникновения короткого замыкания. Параллельное подключение резисторов внутри набора позволяет в случае выхода из строя одного или нескольких резисторов обеспечить бесперебойную работу электрической цепи за счет реализации общего горячего резервирования и включения в цепь дополнительных резисторов, каждый из которых является резервирующим, что также повышает надежность и безотказность части цепи, содержащей резисторы.
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель характеризуется ранее неизвестными из уровня техники существенными признаками, заключающимися в том, что внутри корпуса модульного диодно-резисторного блока расположены по меньшей мере две платы, с размещенным на каждой из них комплектом диодов и резисторов, что обеспечивает возможность реализации горячего резервирования не только внутри электрической цепи, служащей для выпрямления тока, но и резервирования самой цепи, в случае полной или частичной потери ею работоспособности, за счет параллельного подключения к ней дополнительной платы содержащей аналогичную электрическую цепь.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности и снижении риска потери работоспособности диодно-резисторного блока, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.
Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 - Общий вид модульного диодно-резисторного блока.
Фиг. 2 - Общий вид модульного диодно-резисторного блока с условно снятой крышкой.
Фиг. 3 - Принципиальная электрическая схема модульного диодно-резисторного блока.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути полезной модели ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая полезная модель ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Модульный диодно-резисторный блок для устройств железнодорожной централизации содержит корпус 1, состоящий из двух крышек, изготовленных из термоактивной пластмассы и соединенных между собой винтами 2, и электрический разъем 3 для подключения к устройствам железнодорожной централизации, выполненный в виде разъема с винтовым подключением монтажных проводов.
В пазах 4 закреплены две платы 5 и 6, изготовленные из стеклотекстолита, электрически соединенные между собой и подключенные к электрическому разъему 3. На каждой из плат 5 и 6 смонтированы набор 7 диодов и набор 8 резисторов, последовательно соединенных между собой при помощи электропроводящих дорожек (не показаны на фигурах).
Набор 7 диодов состоит из четырех диодов, соединенных параллельно-последовательно, набор 8 резисторов состоит из двух резисторов, соединенных параллельно. Платы 5 и 6 соединены между собой параллельно при помощи проводов 9.
На принципиальной электрической схеме диоды обозначены как VD1-VD4, резисторы как R1 и R2, электрический разъем для подключения к устройствам железнодорожной централизации обозначен как XT1. Контактные соединения обозначены как X1, X1.1, X2, X2.1. Печатные платы обозначены как A1 и A2.
Полезная модель работает следующим образом.
В соответствии с указанным в проекте местом установки диодно-резисторного блока электрический разъем 3 подключают к соответствующему разъему, установленному внутри устройства электрической централизации, и фиксируют соединение при помощи винтов. Устройство электрической централизации вводится в эксплуатацию.
В случае возникновения неисправности в работе какого-либо из элементов электрической цепи, размещенной на плате 5, выходе из строя диода или резистора или при потере электрического соединения на электропроводящих дорожках, элементы цепи, подключенные параллельно вышедшим из строя и выступающие в качестве резервных, продолжают работу в прежнем режиме, вследствие чего реализуется схема с горячим резервированием внутри электрической цепи. В случае возникновения неисправности в работе всей электрической цепи, размещенной на одной плате 5, например, при выходе из строя всех элементов электрической цепи относящихся к одной группе, или потере электрического соединения одной из плат 5 с электрическим разъемом 3, вторая плата 6, установленная в корпусе 1 диодно-резисторного блока и содержащая идентичные первой плате набор 7 диодов и набор 8 резисторов, продолжает свою работу в качестве резервной, вследствие чего реализуется схема горячего резервирования всей цепи.
Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности и снижении риска потери работоспособности диодно-резисторного блока, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.