ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ
POWER SUPPLY SOURCE OF RAILWAY AUTOMATION DEVICES

Изобретение относится к устройствам электротехники и может быть использовано в системах управления движением поездов для питания устройств железнодорожной автоматики, регулирующих движение поездов.
Известны источники электропитания, в которых для обеспечения работоспособности аппаратуры нагрузки используются заменяемые в процессе эксплуатации электрохимические источники тока, например, элементы Лекланше (Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / Вл. В. Сапожников, И.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев. - М.: Маршрут, 2005. - С. 34, рис. 2.2).
Недостатком этих устройств является необходимость регулярной замены электрохимических элементов после их разряда в процессе функционирования нагрузки, что обусловливает неудовлетворительные эксплуатационные характеристики подобных систем электропитания.
Лучшими характеристиками и наиболее близкими к предлагаемому устройству обладают источники электропитания, в которых для питания нагрузки используются промышленные или специальные сети переменного напряжения (Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / Вл. В. Сапожников, И.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев. - М.: Маршрут, 2005. - С. 220, рис. 7.3). Эти источники содержат высоковольтные линии автоблокировки, к которым подключены однофазные понижающие трансформаторы, выходное напряжение которого через выпрямитель подключено к сглаживающему фильтру, выполняющего роль емкостного накопителя энергии, и к нагрузке, что позволяет обеспечить непрерывную работу нагрузки без замены элементов и функциональных узлов схемы электропитания.
Недостатком подобных источников и систем электропитания является их сложность и большая стоимость из-за необходимости использования протяженных линий электропередачи, высоковольтного оборудования и соответствующих высоких эксплуатационных расходов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение стоимости источников электропитания и снижение эксплуатационных расходов.
Для достижения указанного технического результата, в источнике электропитания устройств железнодорожной автоматики, содержащем выпрямитель, выход которого подключен к емкостному накопителю энергии и к нагрузке, согласно изобретению, в него введены колесная пара, первый и второй рельсы железнодорожного пути одного направления движения поездов, между шейками которых введен постоянный магнит с полюсами N и S, на котором расположена катушка индуктивности, выводы которой соединены с входами выпрямителя.
Сущность изобретения поясняется фигурой.
На фигуре приведена схема источника питания устройств железнодорожной автоматики.
Источник питания содержит колесную пару 1, которая движется по первому 2 и второму 3 рельсам железнодорожного пути одного направления движения поездов. Между шейками рельсов 2 и 3 расположен постоянный магнит 4 прямоугольной формы с полюсами N и S и намотанной на нем катушкой индуктивности 5, выводы которой соединены с входами выпрямителя 6. Параллельно выходам выпрямителя 6 подключены емкостной накопитель электрической энергии 7 и входы нагрузки 8. В качестве емкостного накопителя могут использоваться известные суперконденсаторы или литиевые аккумуляторы. Нагрузкой 8 являются электронные устройства автоматики, например, устройство автоблокировки. При наличии на рельсах 2 и 3 колесной пары 1 в конструкции показанной схемы возникает магнитный поток, показанный пунктирной линией 9, который равен нулю при отсутствии на рельсах колесной пары 1.
Источник электропитания устройств железнодорожной автоматики работает следующим образом.
При отсутствии колесной пары 1 над прямоугольным магнитом 4 магнитный поток, создаваемый им, равен нулю. Выходное напряжение на катушке индуктивности 5 также равно нулю. Напряжение на емкостном накопителе 7, а, следовательно, и на входе нагрузки поддерживается неизменным за счет остаточного заряда напряжения на емкостном накопителе 7, который был накоплен во время движения колесной пары 1 по первому 2 и второму 3 рельсам железнодорожного пути.
При появлении колесной пары 1 над постоянным магнитом 4 создается замкнутый магнитный поток 9. В соответствии с законом электромагнитной индукции по мере продвижения колесной пары на выводах катушки индуктивности образуются импульсы разнополярного напряжения. После преобразования этого напряжения выпрямителем 6 импульсы напряжения подзаряжают емкостной накопитель 7, чем обеспечивается электропитание нагрузки 8.
Достаточная энергетическая эффективность рассматриваемой схемы источника электропитания обеспечивается за счет того, что при продвижении по рельсам 2 и 3 колесных пар 1 подвижного состава над постоянным магнитом 4 количество этапов времени появления импульсов выходного напряжения составляет несколько десятков-сотен колесных пар 1. Это будет соответствовать аналогичному увеличению мощности, накапливаемой в емкостном накопителе 7. Поэтому рассматриваемая схема может обеспечить нагрузку 8 электропитанием мощностью в несколько единиц-десятков ватт, что вполне достаточно для обеспечения работоспособности многих устройств железнодорожной автоматики.
Увеличение энергетической эффективности приведенной схемы источника электропитания достигается путем снижения сопротивления магнитного потока 9. В соответствии с этим зазоры между шейками рельсов 1 и 2 и постоянным магнитом 4 должны быть заполнены соответствующей ферромагнитной пастой или функционально аналогичными пластмассовыми вставками.
Для снижения стоимости магнита 4 можно использовать малогабаритный постоянный магнит, наставленный по длине (справа и слева) участками обычного, более дешевого, ферромагнитного материала.
Таким образом, источником энергии для питания нагрузки 8 является процесс движения колесных пар 1 по первому 2 и второму 3 рельсам железнодорожного пути одного направления движения поездов над постоянным магнитом 4 с катушкой индуктивности 5, выпрямителем 6, емкостной накопителем электрической энергии 7 и нагрузкой 8.
Следовательно, для питания нагрузки не требуется внешних источников электроснабжения, которые существуют в известных системах и устройствах железнодорожной автоматики. Этим достигается уменьшение стоимости источника электропитания и снижение эксплуатационных расходов.