Устройство для измерения параметров электрических цепей тягового подвижного состава

Устройство для измерения параметров электрических цепей тягового подвижного состава относится к электрооборудованию транспортных средств с электротягой и может быть использовано в комплексах автоматизированного управления и диагностирования в режиме реального времени. Измерение напряжения в устройстве реализует цепь делитель напряжения - АЦП - гальваническая развязка, измерение тока реализует цепь масштабирующий усилитель - АЦП - гальваническая развязка. Гальванические развязки являются источником вторичного питания для соответствующих АЦП и масштабирующего усилителя и подключены к ним через соответствующий стабилизатор и выпрямитель. Процессор обрабатывает полученные данные и по запросу выдает текущее значение тока, напряжения и потребляемой энергии. Для повышения стабильности работы на выходах стабилизаторов включены фильтры питания, на входе масштабирующего усилителя включен фильтр нижних частот, а соотношение витков обмоток гальванических развязок должно обеспечивать напряжение на входе стабилизатора, превышающее рабочее напряжение АЦП и масштабирующего усилителя. 1 п.ф, 1 илл.

Заявляемое техническое решение относится к электрооборудованию транспортных средств с электротягой, а именно к средствам измерения расхода электроэнергии постоянного тока и может быть использовано в комплексах автоматизированного управления и диагностирования оборудования электровозов в режиме реального времени, а также в качестве регистраторов параметров тягового подвижного состава.

Известны используемые в различных системах электрооборудования ж.д.-транспорта устройства для измерения тока и напряжения (см. например, описание к патенту на изобретение РФ 2299144, МКИ B61L 3/00, патенты на ПМ 8484 и 12257 МКИ G01R 19/00).

Все известные устройства содержат преобразователи постоянного тока и преобразователи высокого напряжения, подключенные через соответствующие гальванические развязки к блоку обработки сигналов, и обеспечивают измерения тока и напряжения в различных цепях тягового состава с той или иной точностью и стабильностью, в зависимости от выполнения и используемых комплектующих.

Ближайшим по технической сущности, принятым за прототип является устройство измерения параметров в электрических цепях тягового подвижного состава, разработки ЗАО «Л-КАРД» ДЛИЖ 411.618.0037.

Известное устройство, как и заявляемое, содержит делитель напряжения и масштабирующий усилитель, подключенные к соответствующим аналогово-цифровым преобразователям (АЦП), выходы которых соединены с процессором через соответствующие гальванические развязки, каждая из которых подключена через выпрямитель и стабилизатор к входам питания соответствующих АЦП и масштабирующего усилителя.

Известное устройство недостаточно стабильно из-за ограниченного диапазона напряжений на входах стабилизаторов, который определяется соотношением количества витков обмоток гальванических развязок (13:19 для напряжения питания вторичного питания 5 В).

Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, - обеспечение стабильности работы устройства.

Указанная задача решается тем, что в устройстве измерения параметров электрических цепей, содержащем делитель напряжения и масштабирующий усилитель, подключенные к соответствующим АЦП, выходы которых соединены с процессором через соответствующие гальванические развязки, каждая из которых подключена через выпрямитель и стабилизатор к входам питания соответствующих АЦП и масштабирующего усилителя, на входе масштабирующего усилителя включен фильтр нижних частот, на выходе каждого стабилизатора включен фильтр питания, а количество витков обмоток гальванических развязок выбрано из условий обеспечения напряжения на входе стабилизатора выше рабочего напряжения АЦП и масштабирующего усилителя.

Такое выполнение устройства позволяет повысить уровень информационных сигналов, а также напряжение на входах стабилизаторов, обеспечивая тем самым их устойчивую работу. Возрастающие при этом пульсации напряжения вторичного питания убирают фильтры питания, а фильтр нижних частот снижает уровень влияния пульсаций на входе масштабирующего усилителя.

Заявляемое устройство представлено на чертеже.

Устройство содержит делитель напряжения 1; масштабирующий усилитель 2; АЦП 3, 4; гальванические развязки 5, 6; выпрямители 7, 8; стабилизаторы 9, 10; фильтры питания 11, 12; фильтр нижних частот (ФНЧ) 13, процессор 14. Элементы 1, 3, 5, 7, 9, 11 образуют модуль измерения напряжения, элементы 2, 4, 6, 8, 10, 12, 13 - модуль измерения тока. Гальванические развязки 5, 6 одновременно являются источниками

вторичного питания для АЦП 3 (гальваническая развязка 5) и АЦП 4 (гальваническая развязка 6). Количество витков обмоток гальванических развязок 5, 6 должно обеспечивать величину напряжения на входах стабилизаторов 9, 10, превышающую рабочее напряжение для масштабирующего усилителя 2 и АЦП 3, 4 оптимально на 3-5%. В частности, для обеспечения рабочего напряжения 5 В (АЦП на базе микросхемы AD 7895AR-2) количество витков обмоток гальванических развязок составляет 14:21.

Устройство работает следующим образом: измеряемое высоковольтное напряжение (1-5 кВ) делителем напряжения 1 приводится к уровню рабочего диапазона АЦП 3, который преобразует аналоговый сигнал, соответствующий значению напряжения, в цифровую форму. Значение величины напряжения в цифровом виде через гальваническую развязку 5 поступает в процессор 14. Аналогично в модуле измерения постоянного тока масштабирующий усилитель 2 приводит отфильтрованный сигнал к уровню рабочего диапазона АЦП 4, значение величины тока в цифровом виде через гальваническую развязку 6 также поступает в процессор 14, который в соответствии с установленным алгоритмом обрабатывает полученные данные и по запросу внешнего устройства выдает текущие значения тока, напряжения и израсходованной энергии.

Использование заявляемого устройства обеспечивает стабильную работу в диапазоне 0,5-5 кВ с погрешностью ±0,2-0,4%.

Устройство для измерения параметров электрических цепей тягового подвижного состава, содержащее делитель напряжения и масштабирующий усилитель, подключенные к соответствующим аналого-цифровым преобразователям, выходы которых соединены с процессором через соответствующие гальванические развязки, каждая из которых подключена через выпрямитель и стабилизатор к входам питания соответствующих аналого-цифровых преобразователей и масштабирующего усилителя, отличающееся тем, что на входе масштабирующего усилителя включен фильтр нижних частот, на выходе каждого стабилизатора включен фильтр питания, а количество витков обмоток гальванических развязок выбрано из условия обеспечения напряжения на входе стабилизатора выше рабочего напряжения аналого-цифровых преобразователей и масштабирующего усилителя.