КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

J)IO
КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
Область техники
Полезная модель относится к электрооборудованию транспортных средств, конкретно железнодорожных пассажирских вагонов, и предназначена для обеспечения подачи электроэнергии к вспомогательному оборудованию с использованием различных источников питания.
Уровень техники
Известна система электроснабжения железнодорожного пассажирского вагона 1, содержащая подвагонный генератор переменного тока с силовой обмоткой и обмоткой возбуждения, понижающий трансформатор, подключенный первичной обмоткой к вводу внещней сети переменного тока, силовой выпрямитель, выходы которого подключены к общим щинам вагона с подключенными к ним нагрузкой вагона и аккумуляторной батареей, однопроводную высоковольтную магистраль. Входы силового выпрямителя через контакты переключателя подключены к силовой обмотке генератора и к вторичной обмотке понижающего трансформатора. Обмотка возбуждения генератора подключена к выходам блока регулирования напряжения генератора. К однопроводной высоковольтной магистрали через рубильник подключены нагревательные элементы котла вагона.
Недостатком известной системы 1 является невозможность электроснабжения вагона (за исключением нагревательных элементов котла) от однопроводной высоковольтной магистрали и от подвагонной сети переменного тока. Кроме того, переключение электроснабжения вагона на внешнюю сеть переменного тока осуществляется вручную снаружи вагона, что неудобно в эксплуатации.
Сущность полезной модели
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания комплекса электроснабжения пассажирского вагона, который обеспечивает потребители электропитанием при всех режимах электроснабжения вагона с приоритетностью электроснабжения от подвагонного генератора и аккумуляторной батареи и исключает ручной переход электроснабжения на внещнюю сеть.
МПК: В 60 L 1/00
Решение поставленной задачи достигается тем, что в комплексе электроснабжения пассажирского вагона, содержащем генератор переменного тока с силовой обмоткой и обмоткой возбуждения, аккумуляторную батарею, подключенную к общим шинам, однопроводную высоковольтную магистраль с подключенным к ней рубильником, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, силовой выпрямитель, выходы которого подключены к обпщм шинам с подключенной к ним нагрузкой вагона, входы силового выпрямителя через размыкающие контакты переключающего устройства подключены к силовой обмотке генератора и через замыкающие контакты переключающего устройства подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого подключена к вводу внешней сети переменного тока, блок регулирования напряжения генератора, к выходам которого подключена обмотка возбуждения генератора, согласно полезной модели дополнительно введены ввод подвагонной магистрали переменного тока, высоковольтный статический преобразователь, переключатель аккумуляторной батареи, имеющий замыкающий и размыкающий контакты, причем один из полюсов аккумуляторной батареи через размыкающий контакт переключателя аккумуляторной батареи или через последовательно соединенные замыкающий контакт переключателя аккумуляторной батареи и зарядное устройство соединен с одной из общих шин вагона, блок унравления, подключенный к оперативной пепи питания, причем выходы блока управления подключены к переключателю аккумуляторной батареи и к входу блока регулирования напряжения генератора и его замыкающий контакт включен в цепь между рубильником и статическим преобразователем, выходы которого подключены к общим шинам вагона, вводы внешней сети и подвагонной магистрали переменного тока подключены к первичной обмотке трансформатора каждый через последовательно соединенные замыкающий и размыкаюпщй контакты блока управления.
Кроме того, предусмотрено, что переключающее устройство выполнено в виде электромагнитного контактора, обмотка которого подключена к вторичной обмотке трансформатора, а блок управления снабжен устройством включения, имеющим кнопку включения, и переключателем выбора источника электроснабжения, каждое из положений которого через обмотку отдельного контактора подключено к оперативной цепи питания, при этом замыкающий контакт первого контактора включен в цепь между рубильником и статическим преобразователем, второй и третий контактор имеют замыкающие и размыкающие контакты, включенные последовательно в цепь между первичной обмоткой трансформатора и соответствующими вводами внешней сети и подвагонной магистрали переменного тока.
Введение отличительных признаков в полезной модели позволяет создать комплекс электроснабжения пассажирского вагона, который обеспечивает потребители электропитанием при всех режимах электроснабжения вагона с приоритетностью электроснабжения от подвагонного генератора и аккумуляторной батареи и исключить ручной переход электроснабжения на внешнюю сеть снаружи вагона.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется схемой, приведенной на фигЛ. Позициями на фиг. 1 обозначены:
1- генератор;
1.1- силовая обмотка;
1.2- обмотка возбуждения;
2- трансформатор;
2.1, 2.2 - первичная и вторичная обмотки соответственно;
3- высоковольтная однопроводная магистраль;
4- рубильник;
5- ввод внешней сети;
6- ввод подвагонной магистрали;
7- аккумуляторная батарея; 8, 9 - общие щины вагона;
10- нагрузка (потребители);
11- силовой выпрямитель;
12- переключатель;
12.1, 12.2 - размыкающий и замыкающий контакты соответственно;
13- зарядное устройство;
14- блок управления;
15- устройство включения;
16- кнопка;
17- переключатель выбора источника электроснабжения; 18, 19, 20 - контакторы (обмотки);
18.1 - замыкающий контакт контактора 18;
19.1,19.2 - замыкающие и размыкающие контакты контактора 19;
20.1,20.2 - замыкающие и размыкающие контакты контактора 20;
21- оперативная цепь питания;
22- блок регулирования напряжения генератора;
23- преобразователь;
24- переключающее устройство;
24.1, 24.2 - замыкающие и размыкающие контакты переключающего устройства 24 соответственно.
Лучший вариант осуществления
Комплекс электроснабжения пассажирского вагона содержит подвагонный генератор 1 переменного тока с силовой обмоткой 1.1 и обмоткой возбуждения 1.2, понижающий трансформатор 2 с первичной 2.1 и вторичной 2.2 обмотками, однопроводную высоковольтную магистраль 3 с рубильником 4, ввод внешней сети 5 переменного тока, ввод подвагонной магистрали 6 переменного тока, аккумуляторную батарею 7. Общие шины 8,9 вагона с подключенной к ним нагрузкой 10 соединены с выходами силового выпрямителя 11. Аккумуляторная батарея 7 одним полюсом соединена с общей шиной 8 вагона, а другой ее полюс через размыкающий коьггакт 12.1 переключателя 12 и через последовательно соединенные замыкающий контакт 12.2 переключателя 12 и зарядное устройство 13 подключен к другой общей шине 9 вагона. Блок управления 14 снабжен устройством включения 15, имеющим кнопку 16, и подключенному своим выходом к общему полюсу переключателя выбора источника электроснабжения 17, имеющем три положения - «а, «б и «с, каждое из которых через обмотку контактора 18, 19, 20 соответственно подключено к оперативной цепи питания 21. Выходы блока управления 14 подключены к переключателю 12 и к входу блока регулирования напряжения генератора 22, к выходам которого подключена обмотка возбуждения 1.2 генератора 1. Замыкающий контакт 18.1 контактора 18 включен в высоковольтную цепь между рубильником 4 и входом статического преобразователя 23, выходы которого подключены к общим шинам 8 и 9 вагона. Первичная обмотка 2.1 трансформатора 2 подключена к вводу внешней сети 5 переменного тока через последовательно включенные замыкающие контакты 20.1 контактора 20 и размыкающие контакты 19.2 контактора 19 и к вводу подвагонной магистрали 6 переменного тока через последовательно включенные размыкающие контакты 20.2 контактора 20 и замыкающие контакты 19.1 контактора 19 соответственно. К вторичной обмотке 2.2 трансформатора 2 подключено переключающее устройство 24 (обмотка контактора). Входы силового выпрямителя 11 подключены к силовой обмотке 1.1 генератора 1 через размыкающие контакты 24.2 и к вторичной обмотке 2.2 трансформатора 2 через замыкающие контакты 24.1 переключающего устройства 24.
Работа комплекса
Комплекс работает следующим образом.
Приоритетным режимом работы комплекса является электроснабжение нагрузки 10 от генератора 1 и аккумуляторной батареи 7. При этом, благодаря разомкнутым контактам 18.1, 24.1, 19.1 и 20.1,
исключается подача электроэнергии от внешних источников 3, 5, 6 на общие шины 8, 9 вагона. В данном режиме во время стоянки вагона нагрузка 10 питается от аккумуляторной батареи 7 через размыкающий контакт 12.1 переключателя 12. При достижении вагоном скорости 35-40 км/час, когда генератор 1 сможет начать принимать на себя электроснабжение вагона, по сигналу блока управления 14 срабатывает переключатель 12 и аккумуляторная батарея 7 оказывается подключенной к общим шинам 8 и 9 вагона через замыкающий контакт 12.2 переключателя 12 и зарядное устройство 13. При этом генератор 1 обеспечивает электроснабжение нагрузки 10 от своей силовой обмотки 1.1 через размыкающие контакты 24.2 переключающего устройства 24 и силовой выпрямитель 11, а также заряд аккумуляторной батареи 7. При снижении скорости вагона вновь происходит переход на электроснабжение вагона от аккумуляторной батареи 7 в обратном порядке. При наличии централизованного электроснабжения вагонов поезда как на ходу, так и на стоянке поезда от высоковольтной однопроводной магистрали 3 или от подвагонной магистрали 6 переменного тока возможны режимы электроснабжения нагрузки 10 от них. Для включения этих режимов приводится в действие устройство включения 15 (нажатием кнопки 16) и обмотка одного из контакторов 18, 19, или 20 оказывается подключенной (в зависимости от положения «а, «б, «с) к оперативной цепи питания 21 через общий вывод переключателя выбора источника электроснабжения 17 и устройство включения 15. При приведении в действие устройства включения 15 блок управления 14 подает сигнал на вход блока регулирования напряжения генератора 22, отключая его возбуждение, что снимает напряжение с его силовой обмотки 1.1, а также переключает переключатель 12 в режим заряда аккумуляторной батареи 7 через зарядное устройство 13. Установкой переключателя выбора источника электроснабжения 17 в одно из положений производится выбор внешнего источника. В положении «а, например, срабатывает контактор 18 и своим контактом 18.1 подает напряжение от высоковольтной магистрали 3 на вход преобразователя 23, с выхода которого напряжение подается на обпще шины 8, 9 вагона. В этом режиме силовой выпрямитель 11 не работает. При наличии напряжения в подвагонной магистрали 6 переменного тока переключатель выбора источника электроснабжения 17 переводится в положение «б, при этом срабатывает контактор 19 и своим контактом 19.1 подключает ввод подвагонной магистрали 6 к первичной обмотке 2.1 трансформатора 2 через замкнутые контакты 20.2 контактора 20. Переключающее устройство 24, подключенное к вторичной обмотке 2.2 трансформатора 2, срабатывает и своими контактами 24.2 отключает силовую обмотку 1.1 генератора 1 и подключает вторичную обмотку 2.2 трансформатора 2 к входам силового выпрямителя 11, от которого снабжается нагрузка 10 и обеспечивается заряд аккумуляторной батареи 7. В
положении «в переключателя выбора источника электроснабжения 17, что соответствует подключению вагона к внешней сети переменного тока на стоянке, включается контактор 20, который своими контактами 20.1 подключает к первичной обмотке 2.1 трансформатора 2 ввод внешней сети 5 переменного тока. Аналогично вышеописанному происходит отключение силовой обмотки 1.1 генератора 1 и подключение вторичной обмотки 2.2 трансформатора 2 к входам силового выпрямителя 11. При необходимости перехода на внутреннее электроснабжение комплекса, путем повторного приведения в действие устройства включения 15 разрывается линия подключения оперативной цепи питания к переключателю выбора источника электроснабжения 17, при этом контакторы 18 или 19 или 20 отключаются и своими контактами переводят комплекс на электроснабжение от генератора 1 или от аккумуляторной батареи 7 в зависимости от движения вагона. Подобный перевод электроснабжения комплекса осуш;ествляется также автоматически при снятии напряжения с внешних источников 3, 5, 6.
Из рассмотренного видно, что предлагаемый комплекс электроснабжения пассажирского вагона обеспечивает электропитанием нагрузку при всех режимах электроснабжения вагона с приоритетностью электроснабжения от подвагонного генератора и аккумуляторной батареи и позволяет исключить ручной переход электроснабжения на внешнюю сеть снаружи вагона, что ведет к выполнению поставленной задачи.
Промышленная применимость
В НПЦ «Экспресс разработана документация на комплекс для создания опытного образца с целью проведения испытаний.
Источники информации
1. «Инструкция для механика поезда 0.521-01.02.06:002, ГДР, Waggonbau Ammendorf GmbH, 1989 г., прототип.