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

Область техники
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам электропитания 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 двумя вторичными обмотками, выход первой из которых, через второй подвагонный ящик подключен к шинам питания кондиционера вагона, а выход второй подключен к выходу этого подвагонного ящика, при этом отводы первичной обмотки трансформатора через пакетный переключатель, контакты контактора и автоматический выключатель подключены к контактам разъема для подключения внешней сети ~380 В, 50 Гц, а катушка контактора подключена к выходу блока управления первого подвагонного ящика, во втором подвагонном ящике размещен диодный выпрямитель, вход которого подключен к выходу второй вторичной обмотки трансформатора первого подвагонного ящика, а выход к шинам потребителей постоянного тока и аккумуляторной батареи вагона.
Недостатком данного устройства является то, что при регулировании напряжения на второй вторичной обмотке переключением отводов
первичной обмотки с помощью пакетного переключателя изменяется напряжение и на первой вторичной обмотке трансформатора, от которой питается кондиционер вагона, что при неизменности частоты тока вредно влияет на его асинхронные двигатели, а пакетному переключателю приходится при каждом изменении его положения коммутировать пусковые токи трансформатора, которые многократно превышают его номинальный ток, что снижает надежность устройства. Отсутствие дифференциальной защиты от утечки тока на корпус вагона снижает электробезопасность 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 большим габаритам устройства.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача повышения надежности, электробезопасности устройства и качества электроснабжения вагона, а также снижения массы и габаритов устройства и трудоемкости его монтажа на вагоне.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве питания пассажирских вагонов от внешней сети ~380 В, 50 Гц, состоящем из трансформатора с первичной и двумя вторичными обмотками, выход первой из которых подключен к шинам питания кондиционера вагона, разъема для подключения внешней сети ~380 В, 50 Гц, контакты которого соединены с входом автоматического выключателя, выход которого подключен к входу контактора с замыкающими контактами, катушка контактора подключена к выходу блока управления, согласно полезной модели выход контактора соединен с клеммами первичной обмотки трансформатора, а вторая вторичная обмотка трансформатора выполнена с
несколькими отводами, которые подключены к входу регулируемого выпрямителя, выход которого подключен к шинам потребителей постоянного тока и аккумуляторной батареи вагона, а его элементы управления подключены к выходам блока управления.
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 утечки тока на корпус вагона;
- все его электрооборудование размещено в одном подвагонном ящике.
Введение отличительных признаков в предлагаемой полезной модели позволяет повысить надежность и электробезопасность устройства, а также снизить массу, габариты и трудоемкость его монтажа на вагоне.
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 - первая вторичная обмотка трансформатора 1;
1.3 - вторая вторичная обмотка трансформатора 1;
1.4 - отводы второй вторичной обмотки 1.3;
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 - кондиционер вагона;
9 - потребители постоянного тока вагона;
10 - 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 двумя вторичными обмотками 1.2 и 1.3, выход первой вторичной обмотки 1.2 подключен к шинам питания кондиционера вагона 8,
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. Вторая вторичная обмотка 1.3 трансформатора 1 выполнена с несколькими отводами 1.4, которые подключены к входу регулируемого выпрямителя 5, выход которого подключен к шинам потребителей постоянного тока 9 и аккумуляторной батареи 10 вагона. Элементы управления регулируемого выпрямителя 5 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 1.4 второй вторичной обмотки 1.3 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 1.4 второй вторичной обмотки 1.3 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 1.4 второй вторичной обмотки 1.3 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 первую вторичную обмотку 1.2 в соответствующее напряжение требуемое для питания кондиционера вагона 8, а с второй вторичной обмотки 1.3 трансформатора 1 необходимое напряжение поступает на вход регулируемого выпрямителя 5, с выхода которого питаются потребители постоянного тока 9 и заряжается аккумуляторная батарея 10 выгона. Регулирование тока заряда аккумуляторной батареи 10 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 второй вторичной обмотки 1.3 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 опытный образец устройства и готовится его серийное производство.
Источники информации
1. Руководство по эксплуатации комплекса электрооборудования Э-12.АК Э-12.09.00.00.000 АКРЭ.
Приложение Д, листы 20, 21, 26 (рис.10), 27 (рис.11), рис.Д1 (схема электрическая принципиальная), 2004 г., НПЦ "Экспресс", г.Тверь (прототип)