Комплекс электроснабжения пассажирского вагона
Комплекс электроснабжения пассажирского вагона состоит из трехфазного генератора с приводом от оси вагона, выходы силовой обмотки которого подключены к входу трехфазного мостового выпрямителя, выход которого через датчик тока генератора подключен параллельно с аккумуляторной батареей с датчиком тока аккумуляторной батареи, к общим шинам, к которым подключены электропотребители вагона, обмотка возбуждения генератора подключена к выходу блока управления и защиты, а его входы - к выходам датчиков тока генератора и аккумуляторной батареи, к общим шинам и к фазам генератора, при этом трехфазный мостовой выпрямитель выполнен с использованием полупроводниковых ключей, элементы управления которых подключены к дополнительному выходу блока управления и защиты.
Полезная модель относится к электрооборудованию транспортных средств, конкретно железнодорожных пассажирских вагонов и предназначена для обеспечения подачи электроэнергии к вспомогательному оборудованию от подвагонного генератора с приводом от оси колесной пары.
Уровень техники
Известен комплекс электроснабжения пассажирского вагона [1], содержащий трехфазный генератор с приводом от оси вагона, выходы силовой обмотки которого подключены к входу трехфазного диодного моста, выход которого через датчик тока генератора подключен параллельно с аккумуляторной батареей с датчиком тока аккумуляторной батареи к общим шинам, к которым подключены электропотребители вагона, обмотка возбуждения генератора подключена к блоку управления и защиты, входы и выходы датчиков тока генератора и аккумуляторной батареи, к общим шинам вагона и фазам генератора.
Недостатком данного комплекса является недостаточно быстрая защита генератора от токовых перегрузок и обрыва фаз, а также от больших токов заряда аккумуляторной батареи и от всплесков напряжения на выходе трехфазного диодного моста, т.к. во всех вышеуказанных случаях защита осуществляется путем отключения питания обмотки возбуждения генератора, который, являясь инерционной машиной, не может быстро снизить напряжение на выходе своего трехфазного диодного моста.
Кроме этого постоянное подключение выхода генератора через трехфазный диодный мост к общим шинам вагона, не позволяет при достаточно большой нагрузке на них (например, разряженная батарея, большое количество включенных потребителей) при начале движения вагона быстро возбудиться генератору.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача создания комплекса электроснабжения пассажирского вагона с быстродействующей электронной защитой и улучшенными разгонными характеристиками генератора.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в комплексе электроснабжения пассажирского вагона, содержащим трехфазный генератор с приводом от оси вагона, выходы силовой обмотки которого подключены к входу трехфазного мостового выпрямителя, выход которого через датчик тока генератора подключен параллельно с аккумуляторной батареей с датчиком тока аккумуляторной батареи к общим шинам, к которым подключены электропотребители вагона, обмотка возбуждения генератора подключена к выходу блока управления и защиты, а его входы -к выходам датчиков тока генератора и аккумуляторной батареи, к общим шинам, и к фазам генератора согласно полезной модели трехфазный мостовой выпрямитель выполнен с использованием управляемых полупроводниковых ключей, элементы управления которых подключены к дополнительному выходу блока управления и защиты.
Введение отличительных признаков в предлагаемом техническом решении позволяет создать комплекс электроснабжения пассажирского вагона с быстродействующей электронной защитой и улучшенными разгонными характеристиками генератора.
Краткое описание чертежа
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого комплекса.
Позициями на фиг.1 обозначены:
1 - трехфазный генератор с приводом от оси вагона (на фиг.1 привод не показан);
1.1 - силовая обмотка генератора;
1.2 - обмотка возбуждения генератора;
2 - трехфазный мостовой выпрямитель на управляемых полупроводниковых ключах, например, тиристорах или оптотиристорах;
2.1 - элементы управления полупроводниковых ключей (тиристоров или оптотиристоров);
3 - датчик тока генератора;
4 - аккумуляторная батарея;
5 - датчик тока аккумуляторной батареи;
6 - электропотребители вагона;
7 - блок управления и защиты
Лучший вариант осуществления
Комплекс электроснабжения пассажирского вагона состоит из трехфазного генератора 1 с приводом от оси вагона, выходы силовой обмотки 1.1 которого подключены к входу трехфазного мостового выпрямителя 2, выполненного либо полностью на тиристорах (оптотиристорах), либо одна часть, например, катодная выполнена на диодах, а анодная часть на тиристорах (оптотиристорах) или наоборот, выход которого через датчик тока 3 генератора 1 подключен параллельно с аккумуляторной батареей 4 с датчиком тока 5 аккумуляторной батареи 4 к общим шинам, к которым подключены электропотребители 6 вагона.
Обмотка возбуждения 1.2 генератора 1 подключена к выходам блока управления и защиты 7, а его входы - к выходам датчиков тока (3 и 5), соответственно генератора 1 и аккумуляторной батареи 4, общим шинам вагона и фазам генератора 1. элементы управления 2.1 тиристоров (оптотиристоров) трехфазного мостового выпрямителя 2 подключены к дополнительному выходу блока управления и защиты 7.
Работа устройства
Комплекс работает следующим образом
На стоянках вагона его электропотребители 6 питаются от аккумуляторной батареи 4.
При начале движения генератор 1 начинает возбуждаться под действием тока, который проходит через его обмотку возбуждения 1.2 с помощью блока управления и защиты 7.
После возбуждения генератора до состояния, при котором он может воспринимать нагрузку, что определяется либо достижением им определенной величины скорости вращения (по частоте тока), либо величиной напряжения на фазах его силовой обмотки 1.1, блок управления и защиты 7 подает напряжение на элементы управления 2.1 тиристоров (оптотиристоров) трехфазного мостового выпрямителя 2, который включается и подает выпрямленное напряжение генератора 1 через датчик тока 3 на общие шины и аккумуляторную батарею 4, и по мере разгона начинает питать электропотребители бив автоматическом режиме заряжать аккумуляторную батарею 4 с помощью блока управления и защиты 7, который по сигналам с датчика тока 5 аккумуляторной батареи 4 регулирует ток возбуждения генератора 1, изменяет его напряжение по заданному алгоритму.
При перегрузке генератора 1 по сигналу датчика тока 3, превышении тока заряда аккумуляторной батареи 4 заданной величины по сигналу датчика тока 5, при обрыве фаз генератора 1 или превышении напряжения на общих шинах выше допустимой величины, блок управления и защиты 7 одновременно снимает питание с элементов управления 2.1 тиристоров (оптотиристоров) трехфазного мостового выпрямителя 2 и с обмотки возбуждения 1.2 генератора 1 и, тем самым, бесконтактным способом отключает питание генератора с общих шин электропотребителей бис аккумуляторной батареи 4.
Тиристоры (оптотиристоры) автоматически отключаются при переходе в них тока через 0 за время, не превышающее несколько те.
Генератор при разгоне возбуждается, не имея нагрузки, что облегчает и ускоряет этот процесс.
Из рассмотренного видно, что предлагаемый комплекс электроснабжения пассажирского вагона имеет быстродействующую защиту от аварийных ситуаций и лучшие разгонные характеристики генератора.
Промышленная применимость
Экспериментальный образец комплекса успешно прошел испытания Источники информации
1. Руководство по эксплуатации комплекса электрооборудования Э-12АК Э-12.09.00.00.000 АКРЭ. Приложение Д, листы 20, 21, рис.Д1 (схема электрическая принципиальная), 2004 г., НПЦ "Экспресс", г. Тверь (прототип).
Комплекс электроснабжения пассажирского вагона, содержащий трехфазный генератор с приводом от оси вагона, выходы силовой обмотки которого подключены к входу трехфазного мостового выпрямителя, выход которого через датчик тока генератора подключен параллельно с аккумуляторной батареей с датчиком тока аккумуляторной батареи, к общим шинам, к которым подключены электропотребители вагона, обмотка возбуждения генератора подключена к выходу блока управления и защиты, а его входы - к выходам датчиков тока генератора и аккумуляторной батареи, к общим шинам и к фазам генератора, отличающийся тем, что трехфазный мостовой выпрямитель выполнен с использованием полупроводниковых ключей, элементы управления которых подключены к дополнительному выходу блока управления и защиты.
