СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Полезная модель относится к измерительной технике, нредназначена для учета электрической энергии постоянного тока на подвижном составе электрифицированного железнодорожного и может быть использована на тяговых подстанциях постоянного тока и на подвижном составе городского транспорта.
Известен счетчик энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта 1, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, подключенный к измеряемой сети с помощью первичных измерительных преобразователей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта 2, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов 3, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь первого провода между генератором и нагрузкой, и блок питания с гальваничеСКОЙ развязкой, вьшолненный в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов.
Недостатком обоих известных устройств является относительно низкая безопасность их эксплуатации, обусловленная применением вспомогательного источника напряжения питания, в качестве которого на электроподвижном составе железнодорожного транспорта используется низковольтная (обычно 48 В) сеть постоянного тока.
Низковольтная сеть, гальванически связанная с отрицательной шиной высоковольтной сети (рельсом), служит для питания различных приборов и устройств в кабине машиниста. При повреждении счетчика, вызванном, например, старением изоляции или субъективным фактором, может произойти короткое замыкание между положительной шиной силовой высоковольтной сети (контактным проводом), напряжение на которой достигает нескольких киловольт, и низковольтной сетью, что, в свою очередь, может вьшести из строя оборудование в кабине машиниста, вызвать поражение электрическим током локомотивной бригады и привести к крушению поезда.
Другим недостатком известных устройств является необходимость использования вспомогательного источника питания при вьшолнении регулировки и поверки счетчика.
В предлагаемом счетчике электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта предполагается обеспечить безопасность эксплуатации счетчика за счет его питания непосредственно от силовой высоковольтной сети (т.е. отказа от использования вспомогательной низко MllO Lti
вольтной сети), а также обеспечить возможность питания счетчика от сети переменного тока напряжением 220 В при его ремонте, регулировке и поверке.
Технический результат достигается тем, что в счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока йодключены параллельно шунту, включенному в цепь первого провода между генератором и нагрузкой, и блок питания с гальванической развязкой, вьшолненный в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов, введены делитель напряжения, состоящий из последовательно включенных первого и второго плеч, подключенных к первой и второй шинам соответственно, вьшрямитель мостового типа, входы которого подключены параллельно первому плечу делителя напряжения, а выходы соединены с входами блока питания, и конденсатор, включенный параллельно входам блока питания.
На чертеже изображена структурно-функциональная схема предлагаемого счетчика энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта.
Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, содержит измерительный преобразователь энергии в количество импульсов 1 3, первый вход напряжения которого подключен к перВОЙ шине 2 высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно,
второй вход напряжения подключен ко второй шине 3 высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения 4, а входы тока подключены параллельно шунту 5, включенному в цепь первого провода 2, и блок питания 6 с гальванической развязкой, выполненный в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1, делитель напряжения 7, состояший из последовательно включенных первого 8 и второго 9 плеч, подключенных к первой 2 и второй 3 шинам соответственно, вьшрямитель мостового типа 10, входы которого подключены параллельно первому плечу 8 делителя напряжения 7, а выходы соединены с входами блока питания 6, и конденсатор 11, включенный параллельно входам блока питания 6.
В качестве первичного измерительного преобразователя напряжения 4 может быть использован добавочный резистор или измерительный делитель напряжения.
Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта работает следуюшим образом.
Сигналы, пропорциональные напряжению и току высоковольтной силовой сети, подаются на входы напряжения V и тока / соответственно измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1. Суммирование, хранение и индикацию импульсов, количество которых пропорционально потребленной электроэнергии, вьшолняется счетным механизмом (на чертеже не указан). Для обеспечения работоспособности измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1 его входы питания подключены к выходам блока питания 6.
noain
4
Напряжение высоковольтной сети составляет несколько киловольт. Измерительный преобразователь энергии в количество имнульсов 1 имеет потенциал шины 2, к которой подключен первый вход напряжения н в которую включен шунт 5.
Делитель напряжения 7 выполнен таким образом, что основная часть напряжения силовой сети гасится вторым плечом 9. Для уменьшения тока делителя напряжения 7 и потребляемой им мощности напряжение на первом плече 8 должно приближаться к допустимому входному напряжению блока питания 6 , которое обьршо составляет несколько сотен вольт. Это напряжение через выпрямитель мостового типа 10 подается на входы блока питания 6. При этом один из входов блока питания 6 имеет потенциал, практически равный потенциалу первой шины 2 (отличающийся от него на величину падения напряжения на открытых диодах выпрямителя 10, не превьнпающего единиц вольт). Поэтому разность потенциалов между входами блока питания и его выходами,
подключенными к измерите.1ьному преобразователю энергии в количество импульсов 1, также не превьппает нескольких сотен вольт, что упрощает конструкцию гальванической развязки и обеспечивает надежность счетчика.
Второе плечо 9 делителя напряжения 7 может быть вьшолнено в виде одного или нескольких высоковольтных резисторов.
Первое плечо 8 делителя напряжения 7 может быть вьшолнено как в виде резистора, так и в виде стабилитрона с напряжением стабилизации несколько меньшим, чем допустимое напряжение блока питания 6. В последнем случае снижается мощность, потребляемая делителем напряжения 7, так как первое плечо 8 вьшолняет функцию защиты импульсного преобразователя постоянного напряже //ost//r
ния в постоянное, на основе которого вьшолнен блок питания 6, и ток через него протекает только в случае пробоя стабилитрона, что происходит только при превьппения напряжением высоковольтной силовой сети допустимой нормы.
В зависимости конкретной задачи, решаемой с помощью счетчика, первая шина 2 высоковольтной сети может быть либо рельсом, либо контактным проводом. В обоих случаях выпрямитель мостового типа 10 обеспечивает необходимую полярность напряжения на входах блока питания 6.
Для обеспечения безопасности и снижения требований к оборудованию при проведении регулировки, ремонта и поверки счетчика можно обойтись без использования высоковольтной сети. Для этого достаточно входы вьшрямителя мостового типа 10 подключить к сети переменного тока напряжением 220 В. При этом выпрямитель мостового типа 10 вьшолняет ф5Т1кцию двухполупериодного вьшрямителя, а конденсатор 11 сглаживает пульсацию переменной составляющей частоты 100 Гц вьшрямленного напряжения.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый счетчик не требует дополнительного источника питания и обеспечивает новьш1енную безопасность как его эксплуатации на нодвижном составе электрифицированного транспорта, так и при проведении его регулировки, ремонта и поверки.
Ш)/1021 1
(Il0i((
список ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников ИНФОРМАЦИИ
1.гост 10287-83. Счетчики электричеисие постоянного тока. Общие технические условия.
2.ТУ 4228-008-05784851-99. Счетчик электрической энергии постоянного
токаСКВТ-Ф610.
3.Патент РФ 2107922, кл. G 01 R 22/00, 21/06, 1996 г.