УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ ОТ ВНЕШНЕЙ СЕТИ~380 В, 50 ГЦ

Область техники
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам электроснабжения пассажирских выгонов.
Уровень техники
Известно устройство питания пассажирских вагонов от внешней сети ~380 В, 50 Гц (1), состоящее из двух подвагонных ящиков, в первом из которых размещены трансформатор с первичной обмоткой, имеющей несколько отводов и вторичной обмоткой, выводы которой подключены к выходу данного подвагонного ящика, при этом отводы первичной обмотки трансформатора, через переключающие контакторы и автоматический выключатель подсоединены к контактам разъема для подключения внешней сети ~380 В, 50 Гц, а во втором подвагонном ящике размещен контактор и диодный выпрямитель, вход которого через контактор подключен к входу данного ящика, соединенного с выходом первого подвагонного ящика, а выход диодного выпрямителя подключен к шинам потребителей постоянного тока и аккумуляторной батареи вагона, катушки контакторов подключены к блоку управления.
Недостатком данного устройства является то, что при каждом переключении отводов первичной обмотки трансформатора переключающим контакторам приходится коммутировать пусковые токи
трансформатора, которые многократно превышают его номинальный ток, что снижает надежность устройства. Отсутствует также защита от утечки тока на корпус вагона, что снижает безопасность устройства. Кроме этого выполнение устройства в виде двух подвагонных ящиков требует прокладки между ними дополнительных проводов в трубах, что увеличивает трудоемкость монтажа устройства на вагоне, а также приводит к большой массе и габаритам устройства.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача создания устройства электропитания пассажирских вагонов от внешней сети ~380 В, 50 Гц повышенной надежности и электробезопасности, с меньшей массой, габаритами и со сниженной трудоемкостью его монтажа на вагоне.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве электропитания пассажирских вагонов от внешней сети ~380 В, 50 Гц, содержащим трансформатор с первичной и вторичной обмотками и разъем для подключения внешней сети ~380 В, 50 Гц, контакты которого подключены к входу автоматического выключателя, выход которого подключен к входу контактора с замыкающими контактами, при этом катушка контактора подключена к блоку управления, согласно полезной модели выход контактора подключен к клеммам первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка выполнена с несколькими отводам, которые подключены к входу вновь введенного регулируемого выпрямителя, выход которого подключен к шинам потребителей постоянного тока и аккумуляторной батареи вагона.
Кроме этого:
- регулируемый выпрямитель выполнен в виде диодного выпрямителя и контакторного переключающего устройства с несколькими входами и одним выходом, при этом каждый вход подключен к соответствующему
отводу второй вторичной обмотки трансформатора, а его выход к входу диодного выпрямителя;
- регулируемый выпрямитель выполнен в виде нескольких тиристорных (оптотиристорных) выпрямителей, выходы которых соединены параллельно, а входы подключены к соответствующим отводам вторичной обмотки трансформатора;
- регулируемый выпрямитель выполнен в виде одного диодного выпрямителя и нескольких тиристорных (оптотиристорных) выпрямителей, выходы всех выпрямителей соединены параллельно, а входы подключены к соответствующим отводам второй вторичной обмотки трансформатора, при этом вход диодного выпрямителя подключен к отводам с меньшим количеством витков;
- автоматический выключатель имеет встроенную дифференциальную защиту от токов утечки на корпус вагона;
- все его электрооборудование размещено в одном подвагонном ящике.
Введение отличительных признаков в предлагаемом техническом решении позволит создать устройство электропитания пассажирских вагонов от внешней сети ~380 В, 50 Гц с улучшенными техническими характеристиками.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, а на фиг.2, 3, 4, 5 варианты его исполнения.
Позициями на фиг.1, 2, 3, 4, 5 обозначены:
1 - трансформатор;
1.1 - первичная обмотка трансформатора 1;
1.2 - вторичная обмотка трансформатора 1;
1.3 - отводы вторичной обмотки 1.2;
2 - разъем для подключения внешней сети ~380 В, 50 Гц;
3 - автоматический выключатель;
3.1 - дифференциальная защита от утечки тока на корпус вагона автоматического выключателя 3;
4 - контактор с замыкающими контактами;
5 - регулируемый выпрямитель;
5.1 - контакторное переключающее устройство;
5.2 - диодный выпрямитель;
5.3, 5.4, 5.5 - тиристорные (оптотиристорные) выпрямители;
6 - блок управления;
7 - подвагонный ящик;
8 - потребители постоянного тока вагона;
9 - аккумуляторная батарея вагона.
Лучший вариант осуществления
Устройство питания пассажирских вагонов от внешней сети ~380 В, 50 Гц, состоит из понижающего трансформатора 1 с первичной обмоткой 1.1 и вторичной обмоткой 1.2, контакты разъема 2 для подключения к внешней сети ~380 В, 50 Гц соединены с входом автоматического выключателя 3, выход которого подключен через замыкающие контакты контактора 4 к клеммам первичной обмотки 1.1 трансформатора 1, а катушка контактора 4 подключена к выходу блока управления 6. Вторичная обмотка 1.2 трансформатора 1 выполнена с несколькими отводами 1.3, которые подключены к входу регулируемого выпрямителя 5, выход которого подключен к шинам потребителей постоянного тока 8 и аккумуляторной батареи 9 вагона. Элементы управления регулируемого выпрямителя подключены к выходам блока управления 6.
При этом регулируемый выпрямитель 5 может быть выполнен в виде:
- диодного выпрямителя 5.2 и контакторного переключающего устройства 5.1 с несколькими входами и одним выходом, при этом каждый его вход подключен к соответствующему отводу 1.3 вторичной обмотки 1.2 трансформатора 1, а выход к входу диодного выпрямителя 5.2;
- тиристорных (оптотиристорных) выпрямителей 5.3; 5.4; 5.5, выходы которых соединены параллельно, а входы подключены к соответствующим отводам 1.3 вторичной обмотки 1.2 трансформатора 1;
- одного диодного выпрямителя 5.2 и нескольких тиристорных (оптотиристорных) выпрямителей 5.3; 5.4, выходы всех выпрямителей 5.2; 5.3; 5.4 соединены параллельно, а входы подключены к соответствующим отводам 1.3 вторичной обмотки 1.2 трансформатора 1, при этом вход диодного выпрямителя 5.2 подключен к отводам с меньшим количеством витков.
Кроме этого автоматический выключатель 3 имеет встроенную дифференциальную защиту 3.1 от утечки тока на корпус вагона, а все электрооборудование устройства размещено в одном подвагонном ящике 7.
Работа устройства
Устройство работает следующим образом.
При подаче напряжения от внешней сети ~380 В, 50 Гц на контакты разъема 2, оно поступает через автоматический выключатель 3 на замыкающие контакты контактора 4, который по сигналу с блока управления 6 подает его на клеммы первичной обмотки 1.1 понижающего трансформатора 1, который трансформирует его на вторичную обмотку 1.2 с отводами 1.3 и необходимое напряжение поступает на вход регулируемого
выпрямителя 5, с выхода которого питаются потребители постоянного тока 8 и заряжается аккумуляторная батарея 9 вагона. Регулирование тока заряда аккумуляторной батареи 9 осуществляется ступенчатым изменением напряжения на выходе регулируемого выпрямителя 5 по сигналам с блока управления 6.
При выполнении регулируемого выпрямителя 5 по схеме на фиг.2 регулирование тока осуществляется последовательным подключением, с помощью контакторного переключающего устройства 5.1 к выходу диодного выпрямителя 5.2 отводов вторичной обмотки 1.2 трансформатора 1 с различными напряжениями.
При выполнении регулируемого выпрямителя 5 по схеме на фиг.3 работа устройства осуществляется аналогично, но при этом включение ступеней заряда осуществляется бесконтактным способом последовательным включением, по сигналам с блока управления 6 тиристорных (оптотиристорных) выпрямителей 5.3; 5.4; 5.5.
При использовании схемы по фиг.4 первая ступень заряда осуществляется через диодный выпрямитель 5.2, а последующие через тиристорные (оптотиристорные) выпрямители 5.3; 5.4.
При утечке тока на корпус вагона выше допустимой величины дифференциальная защита 3.1 отключает автоматический выключатель 3, защищая обслуживающий персонал от поражения электрическим током.
Все электрооборудование устройства размещено в одном подвагонном ящике 7.
Промышленная применимость
Изготовлен и испытан опытный образец.
Источники информации
1. Руководство по эксплуатации комплекса электрооборудования
Э-12.03АК(ОС) Э-12.03.00.00.000 АК(ОС)РЭ.
Приложение Д, лист 26 (рис.9 и 10), и рис.Д2 - схема электрическая принципиальная, 2004 г., НПЦ "Экспресс", (прототип)