УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ И НАПОЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ ОТ ГРОЗОВЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ТОКОВ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Полезная модель относиться к электронике, в частности, к устройствам для защиты электрических цепей и напольного оборудования железнодорожной автоматики, и может быть использовано в электронике для защиты устройств проводной связи, в системах и аппаратуре железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) содержащей цепи чувствительные к перенапряжениям
Известно устройство для защиты железнодорожной автоматики от грозовых и коммутационных перенапряжений, состоящее из последовательно включенных в линейные провода ступеней защиты, содержащих параллельно включенные варисторы и конденсаторы со ступенчатым разделением малоиндуктивными резисторами 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 (см. RU №30036, кл. Н02Н 9/04, опубл. 10.06.2003 г.)
Недостатком устройства является низкий уровень максимальных импульсных токов и отсутствие режима гашения дуги газоразрядников.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для защиты от грозовых импульсных перенапряжений двухпроводной линии связи, которое содержит включенные в каждый из проводов разрядник, варисторы, подключенные параллельно им конденсаторы, два дросселя, включенных последовательно в каждый из проводов, двусторонние полупроводниковые ограничители между выходными клеммами и заземляющим контуром (см. RU №2050663, кл. Н02Н 9/06, Н02Н 9/04, опубл. 20.12.1995 г.).
Недостатком устройства является повышенный нагрев ступеней защиты в процессе эксплуатации, что отрицательно сказывается на надежности и эффективности работы, а также отсутствие режима гашения дуги газоразрядников.
Задачей, на решение которой направлено данное устройство, является защита электрических цепей и напольного оборудования железнодорожной автоматики от грозовых импульсных токов при заземлении оборудования на тяговый рельс через искровой промежуток как на электрифицированных участках, так и на участках с автономной тягой. Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности защиты и расширении зоны защищаемого оборудования.
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи к достигаемому техническому результату.
Технический результат достигается тем, что в устройство для защиты входных цепей и напольного оборудования железнодорожной автоматики от грозовых импульсных токов и перенапряжений состоящей из трех ступеней защиты, согласно предложению, первая ступень защиты выполнена в виде двух цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядника и варистора и подключена между соответствующей входной клеммой и шиной заземления, вторая ступень выполнена из двух цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных дросселя и конденсатора и подключена между соответствующей входной клеммой и шиной, соединяемой с шиной заземления, причем дроссели индуктивно связаны между собой, а точка соединения дросселя и конденсатора каждой цепи через ограничительный резистор соединена с соответствующими выходной клеммой и выводом разрядника, второй вывод разрядника одной из цепей подключен к шине, соединяемой с шиной заземления, между выходными клеммами включен дополнительный разрядник, третья ступень защиты выполнена в виде трех ограничителей напряжения, каждый из которых включен параллельно соответствующему разряднику второй ступени защиты.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию «новизна», так как оно неизвестно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым существующими техническими средствами.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На фиг.1 представлена схема заявляемого устройства.
Устройство для защиты входных цепей и напольного оборудования от грозовых импульсных токов и перенапряжений функционально состоит из трех ступеней защиты:
- первая ступень - разрядники 4 и 5, включенные последовательно с варисторами 3 и 6 с заземленными выводами;
- вторая ступень - сдвоенный дроссель 7 и 8, конденсаторы 11 и 12, ограничительные резисторы 13 и 14, разрядники 15, 16 и 17;
- третья ступень - полупроводниковые ограничители напряжения 18, 19 и 20.
Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом.
При воздействии высоковольтного импульса на вход устройства, установленного на участках железных дорог с электрической тягой, в начальный момент при возрастании амплитуды напряжения свыше 700 В срабатывают варисторы 3 и 6 и разжигается дуга в разрядниках 4 и 5. При неравномерном срабатывании защиты первой ступени через индуктивные ограничители выполненные в виде сдвоенного дросселя 7 и 8 нарастающая разность потенциалов вызывает протекание тока через конденсаторы.
При дальнейшем возрастании разности потенциалов срабатывает разрядник 16 и ограничитель напряжения 19. По цепи заземления устройств первой ступени в момент разряда протекает ток до 40 кА, в зависимости от амплитуды импульса. Так как в первой ступени последовательно с разрядниками 4 и 5 включены варисторы 3 и 6, то при нарушении обратной канализации тягового тока на участке пути при наличии подожженной дуги в разрядниках 4 и 5, она будет погашена вследствие ограничения варисторами минимального напряжения в 500 В.
При автономной тяге объединяются выводы 9 и 10 схемы защиты. После срабатывания разрядников 4 и 5 и варисторов 3 и 6 первой ступени защиты при возрастании амплитуды, после прохождения через индуктивные ограничители возникает ток в конденсаторах 11 и 12 второй ступени, далее, через ограничительные сопротивления, импульс сбрасывается на заземление через разрядники 15 и 16, а также через полупроводниковые ограничители 18 и 20 третьей ступени защиты.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет обеспечить защиту входных цепей и напольного оборудования от грозовых импульсных токов и перенапряжений, обеспечивая ограничения до 500 В, не нарушая прохождение полезных сигналов (согласно критерию Б).