УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ ВАГОНА

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
НАГРЕВАТЕЛЕЙ ВАГОНА
Область техники
Нолезная модель относится к электротехнике и предназначена для управления работой и защиты высоковольтных нагревателей пассажирских железнодорожных вагонов.
Уровень техники
Известно устройство дифференциальной защиты высоковольтных нагревателей вагона 1, содержащее высоковольтную однопроводную магистраль, общий рубильник, корпус вагона, две параллельные группы высоковольтных нагревателей вагона, включенных между высоковольтной магистралью и корпусом вагона через последовательно соединенные общий рубильник, устройство защиты, замыкающие контакты высоковольтных контакторов, обмотки которых включены в оперативную цепь питания через промежуточные исполнительные элементы устройства управления, связанные с исполнительными элементами устройства защиты (контактами дифференциальных реле). При этом устройство защиты выполнено в виде двух двухобмоточных дифференциальных реле, одна из обмоток которых включена между рубильником и замыкающим контактом высоковольтного контактора, другая между корпусом вагона и соответствующей группой высоковольтных нагревателей вагона.
Недостатком известного устройства 1 является то, что при работе одной из групп нагревателей в случае пробоя одного из работающих нагревателей на корпус вагона устройство защиты только отключает неисправную группу, не обеспечивая автоматический переход на работу исправной группы нагревателей. Кроме того, при включенном рубильнике на обмотках обоих дифференциальных реле постоянно находится высоковольтное напряжение, что ведет к старению изоляции и может являться причиной пробоя и сокращения срока службы. Все это в совокупности снижает надежность работы устройства.
Сущность полезной модели
МПК: НОШ 83/14 B60L 1/00
устройства, автоматический переход при выходе из строя одиой из групп нагревателей на работу от исправной группы.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве управления и защиты высоковольтных нагревателей вагона, содержащем однопроводную высоковольтную магистраль с подключенным к ней рубильником, корпус вагона, две параллельные группы нагревателей вагона, каждая из которых включена между рубильником и корпусом вагона через устройство защиты, выполненное в виде двух двухобмоточных дифференциальных реле и имеющее исполнительные контакты, и замыкающие контакты высоковольтных контакторов, обмотки которых включены в оперативную цепь питания через замыкающие контакты исполнительных реле, согласно полезной модели дополнительно введено переключающее устройство, выполненное из двух переключающих реле, размыкающие контакты которых соединены последовательно в замкнутую цепь, обмотки исполнительных реле включены в оперативную цепь питания через последовательно включенные замыкающие контакты соответствующих переключающих реле и включатели групп нагревателей вагона, обмотки переключающих реле включены в оперативную цепь питания через исполнительные контакты устройства защиты и общую замыкающую кнопку восстановления защиты устройства, параллельно которой включены вторые замыкающие контакты исполнительных реле, каждая группа нагревателей вагона разделена на две параллельные цепи нагревателей.
При этом предусмотрена возможность включения каждого дифференциального реле устройства защиты своими обмотками в параллельные цепи нагревателей одной группы между элементами нагревателей и замыкающим контактом высоковольтного контактора или в параллельные цепи нагревателей одной группы между элементами нагревателей и корпусом вагона. Кроме того, возможно такое подключение каждого дифференциального реле устройства защиты к группе нагревателей, что одна обмотка включена между замыкающим контактом высоковольтного контактора и группой нагревателей, другая обмотка включена между другим выводом группы нагревателей и корпусом вагона.
Введение отличительных признаков в полезной модели позволяет обеспечить повышение надежности работы устройства, автоматический переход при выходе из строя одной из групп нагревателей на работу от исправной группы.
Краткое описание чертежей
Позициями на фиг.1, 2 обозначены:
1- высоковольтная магистраль;
2- корпус;
3- рубильник;
4- нагреватели;
4.1, 4.2 - группы нагревателей;
4.1.1, 4.1.2, 4.2.1, 4.2.2 - цепи нагревателей;
5, 6 - высоковольтные контакторы;
5.1,6.1 - обмотки высоковольтных контакторов;
5.2,6.2 - контакты высоковольтных контакторов;
7- устройство защиты;
8- оперативная цепь питания; 9,10- исполнительные реле;
9.1,10.1 - обмотки исполнительных реле;
9.2,10.2 - контакты исполнительных реле; 11 - переключающее устройство;
12, 13 - переключающие реле;
12.1,13.1 - обмотки переключающих реле;
12.2,12.3, 12.4, 13.2, 13.3, 13.4 - контакты переключающих реле; 14, 15 - включатели;
16 - кнопка восстановления защиты;
17, 18 - дифференциальные реле,
17.1, 17.2, 18.1, 18.2 - обмотки дифференциальных реле;
17.3,18.3 - исполнительные контакты устройства защиты (контакты дифференциальных реле).
Лучший вариант осуществления
Предлагаемая конструкция устройства управления и защиты высоковольтных нагревателей вагона отображенная на фиг. 1 и 2, содержит однопроводную высоковольтную магистраль 1, корпус 2 вагона, рубильник 3, подключенный к высоковольтной магистрали 1, высоковольтные нагреватели 4 вагона, выполненные в виде двух параллельных групп нагревателей 4.1 и 4.2, каждая из которых разделена на две параллельные цепи нагревателей 4.1.1 и 4.1.2, 4.2.1 и 4.2.2 соответственно, один из выводов которых соединен с корпусом 2 вагона. Высоковольтная магистраль 1 подключена к цепям нагревателей 4.1.1, 4.1.2, 4.2.1, 4.2.2 через рубильник 3, замыкающие контакты 5.1 и 6.1 высоковольтных контакторов 5 и 6 и устройство защиты 7, причем каждая группа нагревателей 4.1 и 4.2 подключена через свой контакт. Обмотки 5.1 и 6.1 высоковольтных контакторов 5 и 6 включены соответственно в оперативную цепь питания 8 через замыкающие контакты 9.2 и 10.2 исполнительных реле 9 и 10. Переключающее устройство 11 выполнено из двух переключающих реле 12 и 13, размыкающие контакты 12.2 и 13.2
включены последовательно в замкнутую цепь, а обмотки 9.1 и 10.1 исполнительных реле 9 и 10 включены в оперативную цепь питания 8 через замыкающие контакты 12.3 и 13.3 переключающих реле 12 и 13 и включатели 14 и 15 групп нагревателей вагона соответственно. Обмотки 12.1 и 13.1 переключающих реле 12 и 13 включены в оперативную цепь питания 8 через исполнительные контакты 17.3 и 18.3 соответственно устройства защиты 7 и общую замыкающую кнопку восстановления защиты 16, параллельно которой включены вторые замыкающие контакты 12.4 и 13.4 переключающих реле 12 и 13. Устройство защиты 7 выполнено в виде двух двухобмоточных дифференциальных реле 17 и 18, каждая обмотка 17.1 и 17.2, 18.1 и 18.2 которых включена в цепи нагревателей 4.1.1, 4.1.2, 4.2.1, 4.2.2 соответственно, причем в каждую группу 4.1 и 4.2 нагревателей включено свое дифференциальное реле 17 и 18, а обмотки 17.1, 17.2, 18.1, 18.2 включены между цепями нагревателей 4.1.1, 4.1.2, 4.2.1, 4.2.2 и контактами высоковольтных контакторов 5.2, 6.2 соответственно.
Работа устройства
Устройство работает следующим образом.
Обеспечение питанием высоковольтных нагревателей 4 вагона и других потребителей (на фиг. не показаны) осуществляется включением рубильника 3. Высоковольтные нагреватели 4 могут работать в двух режимах: экономичном - когда работает одна из групп 4.1 или 4.2 нагревателей и полном режиме, когда работают обе группы 4.1 и 4.2 нагревателей. При нажатии кнопки восстановления защиты 16 обмотки 12.1 и 13.1 переключающих реле 12 и 13 оказываются подключенными к оперативной цепи питания 8 через исполнительные контакты устройства защиты 17.3 и 18.3 (размыкающие контакты дифференциальных реле 17 и 18) соответственно, срабатывают и само блокируют своими контактами 12.4 и 13.4 цепи питания промежуточных реле 12 и 13. Сработав, промежуточные реле 12 и 13 включают свои замыкающие контакты 12.3 и 13.3. Выбор требуемого режима работы осуществляется включением либо одного из включателей 14 или 15 (экономичный режим), либо обоих вместе (полный режим). Рассмотрим экономичный режим работы, например, группы нагревателей 4.1. При включении включателя 14 обмотка 9.1 исполнительного реле 9 оказывается подключенной к оперативной цепи питания через замкнутый контакт 12.3. Сработав, реле 9 своим замыкающим контактом 9.2 подключает к оперативной цепи питания 8 обмотку 5.1 высоковольтного контактора 5, который в свою очередь сработав своими замыкающими контактами 5.2 подключает к цепи высоковольтного питания группу нагревателей 4.1. При исправном состоянии цепей нагревателей 4.1.1 и 4.1.2 ток, протекая по ним и обмоткам 17.1 и 17.2 дифференциального реле 17, будет одинаковым, т.к.
разброс в значениях сопротивлений цепей 4.1,1 и 4.1.2 определяет разность токов в цепях меньше чем чувствительность дифференциального реле 17. В случае пробоя на корпус одного или нескольких элементов любой цепи нагревателей или разрыва в цепи (например, в цепи 4.1.1) значения токов в цепях нагревателей 4.1.1 и 4.1.2 будут резко отличаться (при разрыве тока в цепи не будет) и дифференциальное реле 17 сработает и своим размыкающим контактом 17.3 разорвет цепь питания обмотки 12.1 переключающего реле 12., которое в свою очередь переключит свои контакты 12.2, 12.3, 12.4. Контакт 12.3 разомкнется и разорвет цепь питания обмотки 9.1 исполнительного реле 9, которое отключившись, своим контактом 9.2 разорвет цепь питания обмотки 5.1 высоковольтного контактора 5. При отключении контактор 5 своим контактом 5.2 отключит подачу высокого напряжения на неисправную группу нагревателей 4.1. Ток в цепях 4.1.1 и 4.1.2 группы нагревателей 4.1 исчезает и дифференциальное реле 17 возвращается в исходное состояние, замыкая свой исполнительный контакт 17.3, однако переключающее реле 12 не сработает, т.к. его контакт 12.4 уже разомкнулся. Контакт 12.2 замкнется и подключит цепь питания обмотки 10.1 к оперативной цепи питания через включатель 14. Исполнительное реле 10, сработав своим замыкающим контактом 10.2 включит высоковольтный контактор 6, который своим контактом 6.2 включит в работу другую группу нагревателей 4.2, обеспечив таким образом автоматический переход работы нагревателей 4 с неисправной группы 4.1 на исправную группу 4.2. В режиме полной нагрузки принцип работы устройства аналогичен с тем лишь отличием, что происходит только отключение неисправной фуппы и в работе остается исправная группа нагревателей.
Приведенное выше описание устройства и принцип его работы не охватывает всех возможностей его исполнения. Так, в рамках данной полезной модели, устройство может быть снабжено соответствующими элементами сигнализации (на фиг. не показаны) состояния его работы как световыми, например светодиодами, так и звуковыми, например звонком, подключенными к соответствующим реле. Кроме того, в устройстве могут быть применены дифференциальные реле и с замыкающими контактами, которые включены в цепь питания вспомогательного реле, размыкающие контакты которого включены в цепь питания переключающего реле. На фиг. 1,3,4 приведены три возможные схемы включения нагревателей и устройства защиты, отраженные в п.п. 1, 3 и 4 формулы.
Из рассмотренного видно, что введение отличительных признаков в полезной модели позволяет обеспечить автоматический переход работы с неисправной на исправную группу нагревателей, снять высоковольтное напряжение с обмоток неработающих дифференциальных реле, все это в совокупности повышает надежность работы устройства.
повысить чувствительность защиты высоковольтных нагревателей. Кроме того, при этом устройство обеспечивает защиту не только от пробоя нагревателей на корпус вагона, но и от обрыва их цепи.
Промышленная применимость
Полезная модель реализована на уровне опытного образца с целью проведения испытаний.
Источники информации
1. Свидетельство РФ N° 3058 на полезную модель «Устройство дифференциальной защиты высоковольтных нагревателей, М.кл. Н 01 Н 83/14, 1996г., прототип.