УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КОНТАКТОРОМ ЗАЩИТЫ

2001126750
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КОНТАКТОРОМ ЗАЩИТЫ
Изобретение относится к электрооборудованию рельсовых транснортных средств с электротягой, а именно к устройствам, нредназначенным для выдачи управляющего сигнала на отключение контактора защиты, входящего в состав электрической схемы ноезда с тяговыми электродвигателями ностоянного тока.
Контактор защиты (КЗ) предназначен для размыкания силовой пепи электропоезда при аварийных ситуациях, таких как возникновение токов коротких замыканий и перегрузках.
Для автоматического управления работой КЗ применяют специальные устройства управления, адаптированные к силовым схемам электоропоезда.
Так, например, известно устройство управления контактором (далее устройство управления КЗ), используемое в электрической схеме электропоезда постоянного тока ЭР2Р (З.М. Рубчинский и др.. Электропоезда, М : 1983г., с.361 - 362), которое выбрано авторами в качестве ближайщего аналога.д,
Данное устройство управления КЗ содержит цепь защиты от перегрузки по току якорей тяговых двигателей, на вход которой поступает сигнал от датчика тока якорей.
Устройство также содержит цепь дифференциальной защиты, вырабатьюающую сигнал на отключения КЗ в случае резкого возрастания тока при коротком замьпсании в силовой цепи. На вход данной схемы поступает сигнал от дифференциального трансформатора, включенного в силовую цепь электропоезда.
МПКВ60ЬЗ/04
если входное напряжение, пропорциональное току якорей, достигает значения, соответствующего уставке защиты. Выходной сигнал электронного реле усиливается усилителем и поступает на вход первого блока формирования управляющего сигнала, который содержит импульсный трансформатор, вьшрямитель, диодную цепочку. Выходной сигнал данного блока поступает на управляющий электорд первого выключающего тиристора. При открытии указанного тиристора подается напряжение на цепь отключающей катущки КЗ, вызывая его срабатывание.
Сигнал на выходе дифференциального трансформатора формируется в случае, когда ток в одной из его первичных обмоток, последовательно включенных в цепь силового тока соответственно у токоприемника и у заземления, резко уменьщается или исчезает (глухое короткое замыкание).
Сигнал с выхода дифференциального трансформатора поступает на вход второго блока формирования управляющего сигнала, который содержит выпрямитель и диодную цепочку. Выходной сигнал данного блока подается на управляющий электрод второго выключающего тиристора, при открытии которого также подается напряжение на цень отключающей катущки КЗ, вызывая его срабатывание.
Схема рассматриваемого устройства управления КЗ обеспечивает прием сигнала от одного датчика тока, вследствие чего устройство может использовано в поездных схемах с последовательным включением тяговых электродвигателей и не пригодно для использования в схемах, предусматривающих последовательно - параллельное соединение электродвигателей, что ограничивает функциональные возможности устройства.
Кроме того, в рассматриваемом устройстве предусмотрена цепь дифференциальной защиты по сигналу, поступающему от дифференциального трансформатора, который реагирует только на резкое изменение тока в силовой цепи. При этом не предусмотрен канал дифференциальной защиты, срабатывающей при ином характере нарастания тока в силовой цепи до заданного порогового значения.
Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства управления КЗ при обеспечении точности и надежности его работы. ч Сущность изобретения заключается в том, что устройство управления контактором защиты включает цепь защиты от нерегрузки по току, цепь дифференциальной защиты, первую схему ИЛИ, блок формирования управляющего сигнала, при этом цепь защиты от перегрузки по току содержит последовательно соединенные схему сравнения и усилитель, выходной сигнал которого соединен с первым входом первой схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу блока формирования управляющего сигнала, соединенному с цепью подачи напряжения на обмотку отключающей катушки контактора защиты, установленной в электрической цепи электропоезда, причем в состав схемы сравнения включены первый блок сравнения, второй блок сравнения, блок уставки и вторая схема ИЛИ, первые входы указанных блоков сравнения связаны соответственно с выходами первой схемы формирования входного сигнала и второй схемы формирования входного сигнала, входы которых сообщены соответственно с сигналами первого и второго датчиков тока, установленных в якорных цепях тяговых двигателей электропоезда, вторые входы указанных блоков сравнения соединены с выходом блока уставки, выходные сигналы первого и второго блоков сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами второй схемы ИЛИ, а цепь дифференциальной защиты содержит третью схему формирования входного сигнала, вход которой сообщен с выходом установленного в силовой цепи электропоезда дифференциального трансформатора, а выход подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ, при этом выходной сигнал блока формирования управляющего сигнала соединен с управляющим входом выключающего тиристора, размещенного в цепи подачи напряжения на обмотку отключающей катушки контактора защиты, причем указанная цепь содержит накопительный конденсатор, связанный с обмоткой отключающей катущки через выключающий тиристор или через контакты повторителя дифференциального реле, включенного в силовую цепь электропоезда. Целесообразным является, чтобы устройство содержало схему индикации и схему восстановления защиты. При этом первый и второй входы схемы индикации должны быть соединены соответственно с выходом второй схемы ИЛИ и с выходом третьей схемы формирования входного сигнала, а ее третий вход должен бьггь соединен с выходом схемы восстановления защиты , ч V на вход которой должен подаваться управляющий сигнал от кнопки, установленной в электропоезде. Целесообразным также является, чтобы устройство содержало узел питания, вырабатывающий стабилизированные постоянные напряжения для питания первого и второго датчиков тока и элементов, входящих в состав устройства. Заявляемое устройство отличается от ближайшего аналога тем, что оно содержит два канала в цепи защиты от перегрузки по току, каждый из которых подключен к своему датчику тока, при этом схема сравнения вьшолнена в виде двух компараторов, соответственно включенных в указанные каналы и связанным с указанными компаратарами блоком уставки. Устройство содержит единый блок формирования управляющего сигнала для цепи защиты от перегрузки по току и для цепи дифференциальной защиты, сопряженный с указанными цепями защиты через схему ИЛИ. При этом в устройстве предусмотрена подача напряжения на обмотку отключающей катушки КЗ не только при отпирании выключающего тиристора, но и при замыкании контактов повторителя дифференциального реле, включенного в силовую цепь электропоезда. Кроме того, заявляемое устройство отличается от ближайшего аналога тем, что оно содержит схему индикации и схему восстановления защиты, а также узел питания, вырабатывающий стабилизированное напряжение. За счет использования двух входных каналов в цепи защиты от перегрузки по току, каждый из которых подключен к своему датчику тока, обеспечивается возможность использования предлагаемого устройства в схемах электропоездов, предусматривающих как последовательное, так и параллельное включение тяговых двигателей, чем достигается расширение функциональных возможностей данного устройства и области его применения. Предлагаемое устройство обеспечивает отключение КЗ не только по сигналу от датчиков тока и дифференциального трансформатора (при отпирании выключающего тиристора), но дополнительно по сигналу дифференциального реле (при замыкании контактов повторителя дифференциального реле). То есть в заявляемом устройстве предусмотрена выработка двух сигналов дифференциальной защиты, срабатывающей как при резком, так и при плавном изменении тока в силовой цепи электропоезда, что
обуславливает расширение функциональных возможностей устройства, а также иовьипение точности и надежности выработки сигнала, управляющего отключением КЗ.
Кроме того, новышению точности и надежности работы устройства способствует наличие в устройстве схемы индикации, а также наличие узла питания, вырабатывающего стабилизированные нанряжения. При этом стабилизироваными нанряжениями занитываются элементы устройства и подключенные к устройству датчики тока, благодаря чему изменения напряжения в силовой цени электропоезда не приводят к ухудщению работы устройства.
На фигуре представлена функциональная схема заявляемого устройства управления КЗ.
Устройство управления КЗ включает первую схему 1 формирования входного сигнала, на вход которой подается сигнал от первого датчика 2 тока, и вторую схему 3 формирования входного сигнала, на вход которой подается сигнал от второго 4 датчика тока. При этом датчик 2 тока установлен в якорной цепи одной группы последовательно соединенных тяговых электродвигателей, а датчик 4 тока установлен в якорной цепи другой группы последовательно соединенных тяговых электродвигателей (на схеме не показано).
Сигналы с выхода указанных схем 1и 3 формирования входного сигнала подаются в цепь защиты от перегрузки по току, содержащую схему 5 сравнения, которая включает первый блок 6 сравнения, второй блок 7 сравнения, блок 8 уставки и схему 9 ИЛИ. Первые входы блоков 6 и 7 сравнения соединены с выходными сигналами соответственно схемы 1 и схемы 3 формирования входного сигнала, а вторые входы указанных блоков сравнения соединены с выходным сигналом блока 8 уставки. Выходные сигналы блоков 6 и 7 сравнения связаны соответственно с первым и вторым входом схнмы 9 ИЛИ.
Цепь защиты от перегрузки по току также содержит усилитель 10, на вход которого подается сигнал с выхода схемы 9 ИЛИ (являющийся выходным сигналом схемы 5 сравнения).
Устройство также содержит цепь дифференциальной защиты, в которой установлена третья схема 11 формирования входного сигнала. На вход указанной схемы 11 от дифференциального трансформатора 12, расположенного вне устройства управления КЗ. При этом первичные обмотки ч указанного трансформатора 12 последовательно включены в силовую цепь электропоезда соответственно у токоприемника и у заземления (на схеме не показаны). Устройство также содержит последовательно соединенные схему 13 ИЛИ и блок 14 формирования управляющего сигнала, который подключен к цепи а подачи напряжения на обмотку, расположенный вне устройства управления КЗ отключающей катушки 15 контактора защиты. Первый и второй схемы 13 ИЛИ соединены соответственно с выходом усилителя 10 и свыходом схемы 11 формирования входного сигнала. Цепь а подачи напряжения на обмотку отключающей катушки 15 содержит выключающий тиристор Т16 и накопительный конденсатор С 17. При этом выходной сигнал блока 14 формирования управляющего сигнала соединен с управляющим входом выключающего тириситора Т16. Обмотка отключающей катущки 15 подключена к обкладкам накопительного конденсатора С 17 через выключающий тиристор Т 16, а также через включенный параллельно тиристору участок цепи, содержапщй контакты расположенного вне устройства управления КЗ повторителя дифференциального реле ПДР 18, включенного в силовую цепь электропоезда. Кроме того, устройство содержит схему 19 индикации и схему 20 восстановления защиты, при этом на первый и второй входы схемы 19 индикации подаются сигналы соответственно с выхода схемы 9 ИЛИ и с выхода схемы 11 формирования входного сигнала, а на третий ее вход подается сигнал с выхода схемы 20 восстановления защиты. Вход схемы 20 восстановления защиты соединен с управлояющим сигналом от кнопки 21, расположенной вне устройства управления КЗ. Кроме того устройство содержит узел 22 питания, залитываемый от поездного источника переменного тока (220 В, 50 Гц), который вырабатывает стабилизированные постоянные напряжения +5В и +9В для питания элементов устройства, а также +15В для питания элементов устройства и датчиков 2 и 4 тока. Устройство работает следующим образом. Сигналы с выходов датчиков 2 и 4 тока поступают соответственно на вход схем 1 и 3 формирования входного сигнала. Указанные схемы 1 и 3 ч V осуществляют преобразование тока датчиков 2 и 4 в напряжение, а также выпрямление преобразованных сигналов и их нормирование по уровню. Сформированные входные сигналы поступают соответственно в блок 6 и 7 сравнения (компараторы), где они сравниваются с уставкой, задаваемой блоком 8 уставки (в качестве которого применен регулируемый источник опорного напряжения). При этом обеспечивается высокая точность выставки уставки, которая достигается тем, что параметры элементов блока 8 уставки занитаны стабилизированным источником питания, а также возможностью регулировки уставки при возникновении такой необходимости. В случае, если какой-либо из сравниваемых вхдных сигналов достигнет значения, заданного уставкой, на выходе блока 6 или 7 сравнения появляется сигнал, поступающий на один из входов схемы 9 ИЛИ. При этом схема 9 ИЛИ вырабатывает сигнал перегрузки по току, который усиливается усилителем 10 ( в качестве которого применен электронный ключ), и поступает на первый вход схемы 13 ИЛИ. Одновременно сигнал перегрузки по току поступает на первый вход схемы 19 индикации, обеспечивающей включение светодиода индикации токовой перегрузки. При появлении сигнала на первом входе схемы 13 ИЛИ она вырабатывает сигнал, поступающий в блок 14 формирования заправляющего сигнала. Выходной сигнал указанного блока 14 поступает на управляющий вход выключающего тиристора Т 16. Указанный тиристор отпирается, при этом накопительный конденсатор С 17 разряжается через обмотку отключающей катушки 15, вызьшая срабатывание контактора защиты. В случае резкого изменения тока в силовой цепи электропоезда на вход цепи дифференциальной защиты поступает сигнал от дифференциального трансформатора 12. Указанный сигнал преобразуется схемой 11 формирования входного сигнала, которая осуществляет его нормирование по уровню и выпрямление. Выходной сигнал указанной схемы 11 (сигнал дифференциальной защиты) подается на второй вход схемы 13 ИЛИ, в соответствии с которым блок 14 формирования заправляющего сигнала также вырабатывает сигнал, по которому происходит отпирание выключающего тиристора Т 16. Аналогичным образом накопительный конденсатор С 17 разряжается через обмотку отключающей катущки 15, и контактор защиты срабатьюает. Одновременно сигнал дифференциальной защиты поступает на второй вход схемы 19 индикации, обеспечивающей включение светодиода индикации дифференциальной защиты. Вьпслючение контактора защиты осуществляется также при срабатывании повторителя дифференциального реле ПДР 18, при этом контакты ПДР 18 замыкаются и накопительный конденсатор С 17 разряжается через обмотку отключающей катушки 15. После аварийного вьпшючения КЗ он может быть включен с помощью схемы 20 восстановления защиты, которая срабатьшает при нажатии кнопки 21. При этом происходит включение КЗ, зажигается светодиод Восстановление защиты, а светодиоды индикации токовой перегрузки и дифференциальной защиты гаснут. Включение КЗ может быть осуществлено не только с помощью указанной кнопки 21, но также по сигналу (на схеме не показан), поступрающему из кабины машиниста.