УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ СРЕДСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ ОТ ГРОЗОВЫХ И КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Полезная модель относится к электронике, в частности к устройствам для защиты электрических цепей и аппаратуры железнодорожной автоматики от перенапряжений, построенных по релейной технологии, чувствительным к непродолжительным перенапряжениям.
Железнодорожные средства автоматики, обеспечивающие безопасность движения поездов, работающие на частотах от 25 Гц до 780 Гц и на частотах от 4545 Гц до 5555 Гц, использующие в качестве информационных цепей рельсы, должны обладать возможностью защищать аппаратуру, в том числе микроэлектронную, от опасных воздействий грозовых разрядов, имеющих значения 20-40 кВ и 10-30 кА, не оказывая мешающего воздействия на полезные сигналы, поступающие по рельсам, как по частоте, так и по уровню сигналов.
Для защиты аппаратуры от воздействия грозовых разрядов используют пороговый принцип построения защиты, при котором остающееся напряжение существенно превышает величину опасного напряжения для полупроводниковой структуры микроэлектронной аппаратуры, причем применение пороговых элементов, таких как разрядники и варисторы, не обеспечивает селективность защиты по указанным выше принципам.
Существующие методы защиты железнодорожной автоматики предполагают использование пороговых элементов с применением тиристорно-транзисторных и оптоэлектронных устройств. Данные решения обладают достаточной эффективностью для определенного круга устройств, но не учитывают ряд специфических требований к устройствам безопасности железнодорожного транспорта (ЖАТ).
Наиболее важные условия для систем защиты устройств ЖАТ - это обеспечение абсолютной безопасности движения поездов, т.е. исключение ложных срабатываний и искажения параметров полезных сигналов в устройствах защиты, а также обеспечение надежности устройств защиты и исключения нарушения работоспособности защищаемой аппаратуры ЖАТ.
Известно устройство, содержащее цепь контроля наличия сигнальных показаний на входном светофоре, цепь контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на главный путь, цепь контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на боковой путь, цепь контроля наличия ключа-жезла в аппарате дежурного по станции, реле контроля свободности первого участка удаления и первого защитного участка за первым по удалению проходным светофором, реле контроля свободности второго участка удаления и первого защитного участка за вторым по удалению проходным светофором, блок удаленного мониторинга, основной и резервный постовые решающие блоки, первый дифференциальный блок, второй дифференциальный блок. Первая группа выходов основного и резервного постовых решающих блоков является группой выходов к точкам подключения к рельсовой цепи передачи кодов через автоматическую локомотивную сигнализацию. Вторая группа выходов основного и резервного постовых решающих блоков является группами исполнительных выходов для подключения цепи включения ламп проходных светофоров (RU 2388636, B61L 27/04, 10.05.2010).
Известное техническое решение, предназначенное для контроля сигналов и средств управления ЖАТ, обеспечивает повышенную отказоустойчивость. Однако оно не предназначено для контроля защиты от перенапряжений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для защиты средств железнодорожной автоматики от грозовых и коммутационных перенапряжений, состоящее из последовательно включенных в линейные провода и разделенных малоиндуктивными резисторами ступеней защиты, каждая из которых содержит параллельно включенные варистор и конденсатор, в котором на входе первой ступени последовательно в линейных проводах включены ограничительные индуктивности, выполненные в виде трансформаторов с включенными во вторичную обмотку газонаполненными разрядниками, средние выводы которых заземлены, а на выходе последней ступени параллельно конденсатору включен ограничитель напряжения. (RU 2247459, H02H 9/04, 27.02.05).
Недостатком известного устройства является невозможность регистрации воздействия на входной трансформатор кратковременных импульсов грозовых и коммутационных перенапряжений, оказывающих разрушающее усилие ударного характера на его обмотки, межвитковую и межобмоточную изоляцию.
Технической задачей является создание устройства, обеспечивающего контроль срабатывания и регистрацию воздействия на ступень защиты кратковременных импульсов грозовых и коммутационных перенапряжений, оказывающих разрушающее усилие ударного характера на защищаемые устройства.
Технический результат заключается в обеспечении регистрации воздействия на защищаемые устройства кратковременных импульсов грозовых и коммутационных перенапряжений и визуального контроля срабатывания средств защиты ЖАТ от грозовых и коммутационных перенапряжений.
Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля срабатывания защиты средств железнодорожной автоматики от грозовых и коммутационных перенапряжений, содержащем трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого через первый конденсатор подключен к общему электроду газового разрядника, первый вывод которого через последовательно соединенные первый, второй резисторы и диод подключен к клемме минус источника питания, согласно предложению второй вывод газового разрядника подключен к клемме плюс источника питания через последовательно соединенные обмотку счетчика, третий резистор и нормально замкнутые контакты реле, обмотка которого подключена параллельно первому резистору, между точкой соединения второго резистора с анодом диода и точкой соединения обмотки счетчика с третьим резистором включен второй конденсатор, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных четвертого резистора и светодиода, между выводами источника питания включены две параллельные цепи, первая из которых состоит из последовательно соединенных обмотки промежуточного реле, пятого резистора и нормально разомкнутого контакта реле, а вторая из последовательно с соединенных третьего конденсатора, подвижного контакта промежуточного реле и шестого резистора, неподвижный контакт промежуточного реле подключен к точке соединения пятого резистора и неподвижного контакта реле, дополнительный нормально разомкнутый контакт промежуточного реле образует информационный выход устройства.
На чертеже приведен пример выполнения предлагаемого устройства контроля срабатывания защиты средств железнодорожной автоматики от грозовых и коммутационных перенапряжений.
Устройство контроля срабатывания защиты средств железнодорожной автоматики от грозовых и коммутационных перенапряжений содержит блок 1 защиты, соединенный с трансформатором 2, первый вывод вторичной обмотки которого через первый конденсатор 3 подключен к общему электроду газового разрядника 4, первый вывод которого через последовательно соединенные первый 5 и второй 6 резисторы подключен к клемме минус источника питания, второй вывод газового разрядника 4 подключен к клемме плюс источника питания через последовательно соединенные обмотку счетчика 7, третий резистор 8 и нормально замкнутые контакты 9 реле 10, обмотка которого подключена параллельно первому резистору 5, между клеммой минус источника питания и точкой соединения обмотки счетчика 7 с третьим резистором 8 включен второй конденсатор 11, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных четвертого резистора 12 и светодиода 13, между выводами источника питания включены две параллельные цепи, первая из которых состоит из последовательно соединенных обмотки промежуточного реле 14, пятого резистора 15 и нормально разомкнутого контакта 16 реле 10, а вторая из последовательно с соединенных третьего конденсатора 17, подвижного контакта 18 промежуточного реле и шестого резистора 19, неподвижный контакт промежуточного реле 14 подключен к точке соединения пятого резистора 15 и неподвижного контакта реле 10, дополнительный нормально разомкнутый контакт 20 промежуточного реле 14 образует информационный выход устройства.
Устройство работает следующим образом: в исходном состоянии (ждущем режиме) через обмотки счетчика 7, реле 10 и промежуточного реле 14 ток не протекает и все контакты реле 10 и промежуточного реле 14 находятся в состоянии, показанном на схеме. Конденсаторы 11 и 17 заряжены до напряжения источника питания, которое приложено к электродам газонаполненного разрядника 4, но недостаточно для его зажигания. При возникновении кратковременного перенапряжения на обмотке трансформатора 2 происходит поджиг газонаполненного разрядника 4, шунтируется вторичная обмотка трансформатора 2, замыкается цепь обмоток счетчика 7 и реле 10. Так как между электродами газонаполненного разрядника 4 продолжается протекание тока и после исчезновения короткого перенапряжения на обмотке трансформатора 2, счетчик 7 и реле 10 срабатывают, получая вначале питание от источника питания. При срабатывании реле 10 его нормально замкнутый контакт 9 размыкается, но ток через обмотки счетчика 7 и реле 10 поддерживается разрядом конденсатора 11. Подбором величин резисторов 5, 6 и конденсатора 11 с учетом характеристик обмоток счетчика 7 и реле 10 обеспечивается требуемое для нормальной работы устройства время удержания счетчика 7 и реле 10 в состоянии срабатывания. При разряде конденсатора 11 ток между электродами газонаполненного разрядника 4 прекращается и устройство возвращается в исходное состояние: размыкающий контакт 9 реле 10 замыкается, конденсатор 11 заряжается до напряжения источника питания. Устройство готово к приему, подавлению и фиксации следующего импульса. При срабатывании реле 10 замыкается его нормально разомкнутый контакт 16 и срабатывает промежуточное реле 14. Одновременно заряженный конденсатор 17 переключающим контактом 18 промежуточного реле 14 подключается к обмотке этого реле. Подбором номиналов конденсатора 17 и резистора 15 с учетом характеристик промежуточного реле 14 подбирают время нахождения промежуточного реле 14 в сработавшем состоянии, достаточном для передачи сигнала о появлении кратковременного перенапряжения замыканием контактов 20 реле 14. Резисторы 8 и 19 обеспечивают соответственно плавный заряд конденсаторов 11 и 17. Светодиод 13, обеспечивает визуальный контроль ждущего режима устройства контроля срабатывания защиты.
Предлагаемое устройство позволяет фиксировать и суммировать количество импульсных высоковольтных перенапряжений, воздействующих на систему железнодорожной автоматики, контролировать готовность к регистрации срабатывания защиты, что обеспечивает возможность его своевременной замены.