УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРООБОГРЕВА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам железнодорожного транспорта, а более конкретно к устройствам электрообогрева стрелочных переводов для их очистки от снега и льда.
Известны устройства для электрообогрева стрелочных переводов, основным элементом которых являются трубчатые электронагреватели, состоящие из спиралеобразной нихромовой проволоки, обмотанной жаростойкой изоляцией и заключенной в стальной корпус (Под ред. Н. С. Конарева. Железнодорожный транспорт, энциклопедия, М.: Большая Российская энциклопедия. 1995 г. С.520-521). Для снижения тепловых потерь корпус закрыт стальным теплоизоляционным кожухом, заполненным минеральной ватой. Электроснабжение устройств электрообогрева стрелочных переводов осуществляется от высоковольтной распределительной сети железнодорожного узла или от линий продольного электроснабжения напряжением 6-10 кВ через разъединитель, понижающий трансформатор, низковольтную распределительную сеть, магнитный пускатель и кабельную линию. Шкаф управления устройством электрообогрева стрелочных переводов расположен в помещении дежурного по станции. В зависимости от погоды по команде с пульта дежурного срабатывает блок, контакторы которого включают или отключают магнитные пускатели, осуществляя включение или выключение устройства электрообогрева стрелочного перевода. Потребляемая мощность установок электрообогрева стрелочных переводов составляет 3-10 кВт на один стрелочный перевод при напряжении 220 В. Продолжительность электрообогрева зависит от климатических условий и достигает 20 ч в сутки.
В связи с тем, что при достижении отрицательных температур окружающей среды, электрообогрев стрелочного перевода осуществляется с
постоянной мощностью, значение которой не регулируется в зависимости от температуры окружающей среды и интенсивности выпадения снега, данные устройства характеризуются повышенным расходом потребляемой электрической энергии.
Известно устройство электрообогрева стрелочного перевода (RU 17325, Е01В 7/24, опубл. 27.03.2001), выбранное в качестве прототипа. В нем к блоку управления подключены датчик положения остряка стрелочного перевода относительно рамного рельса, датчик наличия снега между остряком и рельсом, датчик температуры рельса и термоэлектронагреватели (ТЭНы). Основу блока управления составляет блок автоматики, выполненный на основе программируемого однокристального микроконтроллера, подключенного средствами связи к диспетчерскому пульту. Работа устройства заключается в получении микроконтроллером сигналов от датчика положения остряка стрелочного перевода относительно рамного рельса, индикатора наличия снега между остряком и рельсом, датчика температуры рельса, их обработке и управлением работой ТЭНа. Устройство работает по программе, заложенной в микроконтроллере. Обработка информации от датчиков происходит в дискретной форме.
Заложенные программы работают в определенных температурных интервалах, т.е. присутствуют «мертвые зоны», в которых устройство не реагирует на изменения условий окружающей среды, что приводит к излишнему расходу электроэнергии, потребляемой ТЭНами.
Перед авторами стояла задача снизить расходы электроэнергии в процессе эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что устройство электрообогрева стрелочного перевода, содержащее блок управления, первый выход которого соединен с термоэлектронагревателем стрелочного перевода, датчик температуры, выход которого подключен к первому входу блока управления, датчик снега, который выполнен в виде стакана, на дне которого установлен электронагреватель, вход которого соединен со вторым
выходом блока управления, в нижней части стакана закреплен сливной вентиль, снабженный электромагнитным клапаном, обмотка которого соединена с третьим выходом блока управления, внутри стакана расположен поплавок, который с помощью ферромагнитного коромысла соединен с ползунком реостата, расположенного вертикально, выход которого соединен с входом термоэлектронагревателя стрелочного перевода, а четвертый выход блока управления соединен с обмоткой электромагнита с вертикальным расположением полюсов, направленных к ферромагнитному коромыслу.
За счет использования новой конструкции датчика снега, обеспечивается плавное регулирование тока потребляемого ТЭНами, за счет входящего в состав реостата и ферромагнитного коромысла обеспечивается работа на всех температурных интервалах, без скачков напряжения. Датчик снега выполняет функцию непрерывного мониторинга интенсивности осадков и в режиме настоящего времени изменяет работу ТЭНов.
Схема заявляемого устройства показана на чертеже.
Устройство электрообогрева стрелочного перевода располагается в трансформаторном ящике 1, границы которого показаны штрихпунктирной линией, с размещенным в нем блоком управления 2, например многофункциональное реле ВЛ-41М1, первый выход 3 которого соединен с термоэлектронагревателем 4 стрелочного перевода, например, серии СТЭН-1,6/3,2-220. Первый вход 5 блока управления 2 соединен с датчиком температуры 6, например, ДТКБ-48. К выходам блока управления 2 подсоединен датчик снега 7, границы которого показаны штриховой линией. Основу датчика снега 7 составляет стакан 8, на дне которого установлен электронагреватель 9, например серии ПХН, вход которого соединен со вторым выходом 10 блока управления 2. В нижней части стакана 8 закреплен сливной вентиль 11, снабженный электромагнитным клапаном 12, например, ASCO, серия 238, обмотка которого соединена с третьим выходом 13 блока управления 2. Внутри стакана 8 находится поплавок 18, который
с помощью ферромагнитного коромысла 17 соединен с ползунком реостата 19, например, серии РСП, расположенного вертикально, выход которого соединен с входом термоэлектронагревателя 4 стрелочного перевода. Четвертый выход 14 блока управления 2 соединен с обмоткой электромагнита 15 с вертикальным расположением полюсов 16, направленных к ферромагнитному коромыслу.
Работа устройства электрообогрева стрелочного перевода происходит следующим образом: при отрицательной температуре окружающего воздуха срабатывает датчик температуры 6, и его сигнал через вход 5 поступает на блок управления 2. Далее блок управления 2 вырабатывает сигнал, который через выход 3 поступает в цепи питания ТЭНа 4. Таким образом происходит включение обогрева. Одновременно с этим блок управления 2 вырабатывает сигнал, который через второй выход 10 идет на вход нагревательного элемент 9. Выделенное нагревательным элементом 9 тепло идет на плавление снега, который попадает в стакан 8. В результате сказанного, в стакане 8 снег превращается в воду, объем которой пропорционален количеству снега попавшего в стакан 8, поплавок 18 всплывает и поворачивает коромысло 17, которое своим плечом передвигает ползунок реостата 19. Изменение сопротивления реостата 19, пропорциональное количеству снега, ведет к изменению значения тока, протекающего через ТЭН 4. Так происходит регулировка потребления электроэнергии ТЭНом 4.
По истечении заранее заданного времени (t°), это время определяется из условия полного заполнения стакана 8 водой при максимальном снегопаде, блок управления 2 через третий выход 13 подает сигнал на вход электромагнитного клапана 12 и вода, накопившаяся в стакане 8, спускается через сливной вентиль 11. Одновременно с этим блок управления 2 посылает сигнал на вертикальный электромагнит 15, полюсы 16 которого фиксируют ферромагнитное коромысло 17 и удерживают его в течение заданного времени (t°). Тем самым обеспечивается фиксация положения
ползунка реостата 19 и ТЭН 4 греет с мощностью, значение которой пропорционально количеству снега, попавшего в стакан 8 за время t°. По истечение этого времени электромагнит 15 обесточивается и коромысло 17 освобождается, если количество воды, образованной в стакане 8 за время t° больше чем в предыдущем случае, поплавок 18 всплывает и поворачивает ферромагнитное коромысло 17, и, следовательно, ползунок реостата 19 производит движение, пропорциональное превышению количества воды в стакане 8. ТЭН 4 обесточивается при положительной температуре окружающей среды, когда отключается датчик температуры 6.
При использовании данного устройства электрообогрева стрелочного перевода снижается расход электроэнергии на 10% из-за того, что датчик снега обеспечивает плавное регулирование тока через ТЭН, отсутствуют скачки напряжения, отсутствуют «мертвые зоны» в отличии от дискретных устройств управления.