УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛОЧНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в устройствах сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) на железнодорожном транспорте.
Известно устройство управления стрелочным электроприводом, содержащее три линейных провода, электропривод с трехфазным электромотором и автопереключателем с контрольными и рабочими контактами, поляризованное пусковое реле и нейтральное пусковое реле с обмоткой удержания и обмоткой возбуждения, фазоконтрольный блок с выводами для подключения одной, другой и третьей фаз трехфазного переменного тока, с одним, другим и третьим выводами для подключения трехфазной нагрузки и выводами для подключения реле, управляющий вычислительный комплекс (УВК) микропроцессорной централизации с клеммами теста замыкающего, размыкающего контактов и клеммами для ввода информации о плюсовом, минусовом положениях стрелки, одно и другое однополярные реле контроля стрелки с рабочими обмотками и поляризующими обмотками, в одном из этих однополярных реле контроля стрелки применена дополнительная рабочая обмотка, при этом эта дополнительная рабочая обмотка включена последовательно в цепь подключения одного из линейных проводов к источнику трехфазного переменного тока, трансформаторы, диоды, конденсаторы, резисторы, источники постоянного, переменного и трехфазного переменного токов (см. 1; 2, с. 7, Рис. 1, 2.).
Это устройство принято в качестве прототипа как наиболее близкое к предложенному по своей технической сущности.
Недостатками противопоставленного устройства являются малая надежность и технологичность, обусловленные применением трехобмоточного трансформатора, к одной из вторичных обмоток которого подключен выпрямительный мост в качестве дополнительного источника постоянного тока с резисторным делителем этого напряжения, применяемого наряду со станционной батареей постоянного тока, а также несогласованность выходов контроля плюсового и минусового положений стрелки с вводами для этой информации в УВК микропроцессорной централизации ЭЦ-ЕМ, применяемой в России, отчего для применения устройства в этой централизации требуется дополнительное переходное устройство (два реле).
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение указанных недостатков противопоставленного устройства. Решение этой задачи достигается тем, что оно содержит один повторитель поляризованного пускового реле, обмотка которого включена последовательно с нормально замкнутым контактом поляризованного пускового реле и источником питания постоянного тока, и другой повторитель поляризованного пускового реле, обмотка которого включена последовательно с нормально разомкнутым контактом поляризованного пускового реле и источником питания постоянного тока, при этом один конец параллельно соединенных поляризующих обмоток одного и другого однополярных реле контроля стрелки подключен к одному полюсу источника питания постоянного тока через последовательно включенный замыкающий контакт одного повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому подключен размыкающий контакт этого одного повторителя, соединенный с другим полюсом источника питания постоянного тока, а другой конец параллельно соединенных поляризующих обмоток одного и другого однополярных реле контроля стрелки подключен к другому полюсу источника питания постоянного тока через последовательно включенный размыкающий контакт другого повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому включен замыкающий контакт этого другого повторителя, соединенный с одним полюсом источника питания постоянного тока, при этом клемма УВК ввода информации о плюсовом положении стрелки соединена с клеммой УВК теста замыкающего контакта через последовательно включенные замыкающий контакт одного повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому подключен размыкающий контакт этого одного повторителя, соединенный с клеммой УВК теста размыкающего контакта, последовательно включенные замыкающие контакты одного и другого однополярных реле контроля стрелки, параллельно которым соответственно подключены размыкающие контакты одного и другого однополярных реле контроля стрелки, соединенные с клеммой УВК теста размыкающих контактов, а клемма УВК ввода информации о минусовом положении стрелки соединена с клеммой УВК теста размыкающих контактов через последовательно включенный размыкающий контакт другого повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому подключен замыкающий контакт этого другого повторителя, соединенный с замыкающим контактом одного повторителя поляризованного пускового реле.
В предложенном устройстве достигнуто увеличение надежности и технологичности за счет применения только одной вторичной обмотки трансформатора вместо двух и применение только одного источника постоянного тока (станционной батареи) без применения дополнительного источника постоянного тока в виде выпрямительного моста, как это принято в противопоставленном устройстве.
В предложенном устройстве выходы контроля плюсового, минусового положений стрелки согласованы с вводами УВК для информации о плюсовом, минусовом положениях стрелки микропроцессорной централизации ЭЦ-ЕМ, что обеспечивается подключением клемм УВК тестовых сигналов замыкающего контакта к клеммам УВК для информации о плюсовом, минусовом положениях стрелки замыкающими контактами одного и другого повторителей контакта поляризованного пускового реле и замыкающими контактами одного и другого однополярных реле контроля стрелки, а также подключением клемм тестовых сигналов размыкающих контактов к этим клеммам УВК размыкающими контактами всех этих реле. Предложенное техническое решение является новым, т.к. из уровня техники не известны трехпроводные устройства управления стрелочным электроприводом, которые содержат один повторитель поляризованного пускового реле, обмотка которого включена последовательно с нормально замкнутым контактом поляризованного пускового реле и источником питания постоянного тока, и другой повторитель поляризованного пускового реле, обмотка которого включена последовательно с нормально разомкнутым контактом поляризованного пускового реле и источником питания постоянного тока, при этом один конец параллельно соединенных поляризующих обмоток одного и другого однополярных реле контроля стрелки подключен к одному полюсу источника питания постоянного тока через последовательно включенный замыкающий контакт одного повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому подключен размыкающий контакт этого одного повторителя, соединенный с другим полюсом источника питания постоянного тока, а другой конец параллельно соединенных поляризующих обмоток одного и другого однополярных реле контроля стрелки подключен к другому полюсу источника питания постоянного тока через последовательно включенный размыкающий контакт другого повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому включен замыкающий контакт этого другого повторителя, соединенный с одним полюсом источника питания постоянного тока, при этом клемма УВК ввода информации о плюсовом положении стрелки соединена с клеммой УВК теста замыкающего контакта через последовательно включенные замыкающий контакт одного повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому подключен размыкающий контакт этого одного повторителя, соединенный с клеммой УВК теста размыкающего контакта, последовательно включенные замыкающие контакты одного и другого однополярных реле контроля стрелки, параллельно которым соответственно подключены размыкающие контакты одного и другого однополярных реле контроля стрелки, соединенные с клеммой УВК теста размыкающих контактов, а клемма УВК ввода информации о минусовом положении стрелки соединена с клеммой УВК теста размыкающих контактов через последовательно включенный размыкающий контакт другого повторителя поляризованного пускового реле, параллельно которому подключен замыкающий контакт этого другого повторителя, соединенный с замыкающим контактом одного повторителя поляризованного пускового реле.
Предложенное техническое решение является промышленно применимым, т.к. при его использовании достигается получение технического результата в виде увеличения надежности и технологичности, а также в виде согласованности выходов контроля положения стрелки с вводами УВК для информации о плюсовом, минусовом положениях стрелки микропроцессорной электрической централизации ЭЦ-ЕМ, применяемой в России. Из вышеизложенного следует, что предлагаемое техническое решение соответствует требованиям, предъявляемым к полезной модели.
Пример выполнения предлагаемого трехпроводного устройства управления стрелочным электроприводом переменного тока показан на фиг. 1.
Схема трехпроводного устройства управления стрелочным электроприводом переменного тока (см. фиг. 1) содержит управляющий вычислительный комплекс (УВК) 1 микропроцессорной системы централизации с клеммами теста замыкающих контактов 1.1 и теста размыкающих контактов 1.2, клеммами ввода информации о плюсовом 1.3 и минусовом 1.4 положениях стрелки, релейный блок 2 с одним повторителем контакта поляризованного пускового реле (плюсовым) 2.1 и его контакты 2.1.1, 2.1.2, и другим повторителем контакта поляризованного пускового реле (минусовым) 2.2 и его контакты 2.2.1, 2.2.2, двухобмоточное поляризованное пусковое реле 3 и его контакты 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, нейтральное пусковое реле 4 с обмоткой возбуждения 4.1 и обмоткой удержания 4.2 и его контакты 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, одно однополярное реле контроля стрелки 5 с рабочей 5.1 и поляризующей 5.2 обмотками и его контакт 5.3, и другое однополярное реле контроля стрелки 6 с рабочей 6.1, дополнительной рабочей обмоткой 6.2 и поляризующей 6.3 обмотками и его контакты 6.4, 6.5, трансформатор 7 с вторичной 7.1 обмоткой, фазоконтрольный блок 8 трансформаторами 8.1, 8.2, 8.3 и выводами 8.1.1, 8.2.1, 8.3.1 для подключения соответственно одной, другой и третьей фаз источника трехфазного переменного тока, выводами 8.1.2, 8.2.2, 8.3.2 для подключения трехфазной нагрузки, выпрямителем 8.4 и выводами 8.4.1, 8.4.2 для подключения реле, электропривод 9 с контрольными 9.1 и рабочими 9.2 контактами автопереключателя и трехфазным электромотором 9.3, линейные провода 10, 11, 12, диоды 13, 14, 15, конденсаторы 17, 18, 19, резисторы 20, 21, 22, источник питания реле постоянного тока с клеммами плюс «ПБ» и минус «МБ», источник трехфазного переменного тока 23, источник переменного тока 24. Дополнительная рабочая обмотка 6.2 включена последовательно в цепь подключения линейного провода 10 к фазе 1ф источника напряжения 23.
Поляризующие обмотки 5.2 и 6.3 соединены параллельно.
Устройство фиг. 1 изображено в нормальном состоянии контроля плюсового положения стрелки, при этом от обмотки 7.1 трансформатора 7 на рабочую обмотку 5.1 через размыкающие контакты 4.5, 4.6 в линейные провода 10, 12 и на подключенный к ним через нормально замкнутые контрольные контакты автопереключателя 9.1, диод 15 и резистор 21 поступает напряжение переменного тока от источника этого тока 24, которое под воздействием диода 15 выпрямляется и имеет одну полярность, а полярность этого выпрямленного напряжения совпадает с полярностью напряжения, подаваемого через замыкающий контакт 2.1.2 и размыкающий контакт 2.2.2 от источника «ПБ», «МБ» на поляризующую обмотку 5.2, отчего реле 5 возбуждено, от обмотки 7.1 трансформатора 7, на рабочую обмотку 6.1 через размыкающие контакты 4.4, 4.5 в линейные провода 10, 11 и на подключенный к ним через нормально замкнутые контрольные контакты автопереключателя 9.1, диод 15 и резистор 22 поступает напряжение переменного тока от источника этого тока 24, которое под воздействием диода 15 выпрямляется и полярность этого выпрямленного напряжения совпадает с полярностью напряжения «ПБ», «МБ», подаваемого через замыкающий контакт 2.1.2 и размыкающий контакт 2.2.2 на поляризующую обмотку 6.3, отчего реле 6 возбуждено.
От клеммы УВК 1.1 через замыкающие контакты 5.3, 6.4, однополярных реле контроля стрелки и контакт 2.1.1 плюсового повторителя поляризованного пускового реле на клемму УВК 1.3 поступает тест замыкающего контакта, чем фиксируется плюсовое положение стрелки.
Для перевода стрелки из плюсового в минусовое положение от выходного устройства УВК переключается «ПБ» от клеммы «+» на клемму «-», отчего возбудится реле 4 по цепи: «ПБ», нормально замкнутый контакт 3.1, «МБ». Реле 4 замыкающими контактами 4.5 через линейный провод 10 и замкнутые рабочие контакты автопереключателя 9.2 и конденсатор 19 и резистор 20 подключит один вывод электромотора 9.3 к источнику переменного тока 23, замыкающими контактами 4.4 через линейный провод 11 подключит второй вывод электромотора 9.3, замыкающими контактами 4.6 через линейный провод 12 подключит третий вывод электромотора 9.3 к источнику переменного тока 23 с не измененной последовательностью чередования фаз, отчего перевод стрелки не будет происходить. Размыкание размыкающего контакта 4.6 прекратит питание обмотки 5.1 от диода 15, отчего реле 5 отпустит свой якорь и разомкнутым замыкающим контактом 5.4 прекратит подачу на клемму УВК 1.3 теста замыкающего контакта, отчего прекратится контроль плюсового положения стрелки. Замкнутый размыкающий контакт 5.4 подключит тест размыкающего контакта от клеммы УВК 1.2 к клемме УВК 1.3, что обеспечит отсутствие контроля плюсового положения стрелки в этот период работы схемы. Замкнутый замыкающий контакт 4.3 создаст цепь срабатывания реле 3: «ПБ», обмотка реле 3, диод 13, замкнутый контакт 4.3, «МБ».
Реле 3 переключенным контактом 3.1 отключит питание реле 4 по обмотке 4.1. Реле 3 переключенным контактом 3.4 отключит питание «ПБ» от обмотки реле 2.1, отчего это реле отпустит свой якорь, и подключит это питание к обмотке реле 2.2, отчего это реле сработает.
Переключенные контакты 2.1.2 и 2.2.2 изменят полярность подключения источника питания «ПБ», «МБ» к поляризующим обмоткам 5.2, 6.3.
Переключенные контакты 3.2, 3.3 изменят последовательность чередования фаз от источника трехфазного переменного тока 23 в линейных проводах 11, 12, отчего трехфазный электромотор 9.3 начнет перевод стрелки в минусовое положение.
Вначале перевода стрелки замкнутся нормально разомкнутые рабочие контакты 9.2 автопереключателя, которые зашунтируют конденсатор 19 и резистор 20, чем будет обеспечен нормальный режим питания обмоток электромотора 9.3 на все время перевода остряков стрелки, и разомкнутся контрольные контакты 9.1,которые отключат от линейных проводов 10, 11, 12 диод 15, отчего прекратится питание постоянным током рабочей обмотки 6.1, и реле 6 также отпустит свой якорь, разомкнет замыкающие контакты 6.4 и замкнет размыкающий контакт 6.5 и тем самым создаст цепь удержания якоря реле 4 обмоткой 4.2 от выпрямителя 8.4 под воздействием протекающего по первичным обмоткам трансформаторов 8.1, 8.2, 8.3 рабочего тока электромотора 9.3, отчего реле 4 удерживает якорь в притянутом положении в течение всего времени перевода стрелки.
После завершения перевода стрелки в минусовое положение разомкнутся и снимут шунт с конденсатора 19 и резистора 20 нормально замкнутые рабочие контакты 9.2 автопереключателя, отчего конденсатор 19 и резистор 20 окажется включенным последовательно с обмоткой электромотора 9.3 на весь период контроля положения стрелки, а также замкнутся нормально разомкнутые контрольные контакты автопереключателя 9.1, которые изменят полярность подключения диода 15 к линейным проводам 10, 11, 12.
Т.к. другая полярность подключения диода 15 к линейным проводам 10, 11 соответствует полярности подключения питания к поляризующей обмотке 6.3, то реле 6 возбудится под воздействием протекающего по дополнительной рабочей обмотке 6.2 выпрямленного диодом 15 рабочего тока источника питания 23 и размыкающим контактом 6.5 выключит цепь питания обмотки реле 4.2, отчего это реле отпустит свой якорь и разомкнутыми замыкающими контактами 4.4, 4.5, 4.6 отключит питание электромотора 9.3 от источника питания 23, а замкнутыми размыкающими контактами 4.4, 4.5, 4.6 обеспечит питание рабочих обмоток 5.1, 6.1 от обмотки 7.1 трансформатора 7 и диода 15.
Реле 5 возбудится, т.к. рабочая обмотка 5.1 получит питание от выпрямителя 15 через замкнутый размыкающий контакт 4.6, полярность которого совпадает с полярностью питания, получаемого поляризующей обмоткой 5.2 от источника «ПБ», «МБ». Реле 6, которое ранее возбудилось по дополнительной рабочей обмотке 6.2 под воздействием тока источника питания 23, после отпускания якоря реле 4 будет продолжать удерживать свой якорь в притянутом положении под воздействием выпрямителя 15, подключенного к рабочей обмотке 6.1, и напряжения от обмотки 7.1, а также под воздействием источника «ПБ», «МБ», подключенного к обмотке 6.3, из-за совпадения полярности этих напряжений на обмотках 6.1 и 6.3
После срабатывания реле 5 на клемму УВК 1.4 поступит тест замыкающего контакта от клеммы УВК 1.1 через замыкающий контакт 2.2.1 и замкнутые замыкающие контакты 5.4, 6.4, чем фиксируется минусовое положение стрелки.
Возврат стрелки в плюсовое положение происходит аналогично при команде от устройства УВК, переключающей «ПБ» от клеммы «-» на клемму «+». Возможен вариант предлагаемого устройства, в котором провода, подключаемые к клеммам 1.3, 1.4, вместо подключения к УВК, подключены соответственно к одним концам обмоток реле контроля плюсового (ПК) и минусового (МК) положения стрелок, другие концы которых подключены к одному полюсу источника постоянного тока, а провод 1.1 вместо подключения к УВК подключен к другому полюсу этого источника питания. В этом случае устройство может применяться в любых релейных системах электрической централизации.
Принимая во внимание, что расходы кабеля в предлагаемом устройстве и в распространенном в России двухпроводном устройстве управления стрелкой постоянного тока практически идентичны, то возможно осуществить замену последней на предлагаемое устройство без прокладки дополнительного кабеля, а путем замены только электромотора в электроприводе и некоторой коррекции постового оборудования.
Возможен вариант предлагаемого устройства, в котором параллельно обмотке 4.2 подключен конденсатор для увеличения замедления на отпускание якоря реле 4 после прекращения тока в обмотках электромотора стрелки.
Возможен вариант предлагаемого устройства, в котором применен бесконтактный автопереключатель, при этом вместо рабочих и контрольных контактов автопереключателей на фиг. 1 включены соответствующие контакты реле, являющихся повторителями контрольных контактов датчиков плюсового и минусового положений стрелки. Предлагаемое устройство для управления стрелочным электроприводом может быть применено для управления спаренными стрелками, при этом работа устройства аналогична описанному для Фиг. 1, а электрические схемы соединений в электроприводах, между электроприводами и подключения их к линейным проводам, а также порядок перевода стрелок и получение контроля их положения аналогичны описанному в противопоставленном устройстве.
Экономический эффект предлагаемого трехпроводного устройства управления стрелочным электроприводом переменного тока можно характеризовать следующими показателями:
- увеличенной надежностью двухобмоточного трансформатора по сравнению с трехобмоточным;
- экономический эффект за счет возможности применения устройства в микропроцессорной централизации ЭЦ-ЕМ, применяемой в России, без применения дополнительных переходных устройств;
- экономический эффект от увеличенной технологичности двухобмоточного трансформатора.
- экономический эффект от исключения применения дополнительного выпрямительного моста для питания элементов устройства.
Литература
1. Патент РФ №127704, МПК B61L 5/00 от 29.11.2012 г.
2. «Автоматика, связь, информатика». Москва, №9, 2014 г.