Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту. Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода содержит вычислительное устройство (1), включающее в себя первый (2), второй (3), третий (4) каналы, мажоритарный элемент «2 из 3» (5), выход которого подключен к входу коммутатора (6) напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым подключен электродвигатель (7) стрелочного электропривода, первый (8), второй (9), третий (10) импульсные трансформаторы, первый (11), второй (12), третий (13) диоды, первый (14), второй (15), третий (16) конденсаторы, первое (17), второе (18), третье (19) реле, а также четвертый (20), пятый (21), шестой (22), седьмой (23), восьмой (24), девятый (25), десятый (26), одиннадцатый (27) и двенадцатый (28) диоды. Технический результат - повышение быстродействия. 1 ил., 1 табл.
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована в системах электрической централизации стрелок и светофоров для управления электродвигателями стрелочных электроприводов.
Известна резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода, содержащая три канала вычислительного устройства, выходы которых подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3», выход которого подключен к входу коммутатора напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым подключен электродвигатель (Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. - М.: Радио и связь, 1993 г., с.47, рис.2.1).
Недостатком данной системы является низкое быстродействие.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода, содержащая три канала вычислительного устройства, мажоритарный элемент «2 из 3», выход которого подключен к входу коммутатора напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым подключен электродвигатель, три импульсных трансформатора, три диода, три конденсатора и три реле, в котором выход первого канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке первого импульсного трансформатора, последовательно с вторичной обмоткой которого подключены первый диод и первое реле, параллельно обмотке которого подключен первый конденсатор, выход второго канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке второго импульсного трансформатора, последовательно с вторичной обмоткой которого подключены второй диод и второе реле, параллельно обмотке которого подключен второй конденсатор, выход третьего канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке третьего импульсного трансформатора, последовательно с вторичной обмоткой которого подключены третий диод и третье реле, параллельно обмотке которого подключен третий конденсатор, а замыкающие контакты первого, второго и третьего реле подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3» (RU 86924, B61L 19/14, Н03К 19/23. Опубл. 20.09.2009, Бюл. 
26).
Недостатком данной резервированной системы для управления электродвигателем стрелочного электропривода является низкое быстродействие, так как примененные в ней однополупериодные схемы выпрямления переменного тока используют для заряда конденсаторов и включения реле не более 50% мощностей ЭДС, наводимых во вторичных обмотках импульсных трансформаторов.
Задача полезной модели заключается в повышении быстродействия резервированной системы для управления электродвигателем стрелочного электропривода.
Технический результат достигается тем, что в резервированной системе для управления электродвигателем стрелочного электропривода, содержащей мажоритарный элемент «2 из 3», выход которого подключен к входу коммутатора напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым подключен электродвигатель, три канала вычислительного устройства, три импульсных трансформатора, три конденсатора и три реле, в котором выход первого канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке первого импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через первый диод подключена к обмотке первого реле, параллельно которой подключен первый конденсатор, выход второго канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке второго импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через второй диод подключена к обмотке второго реле, параллельно которой подключен второй конденсатор, выход третьего канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке третьего импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через третий диод подключена к обмотке третьего реле, параллельно которой подключен третий конденсатор, а замыкающие контакты первого, второго и третьего реле подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3», введены, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый диоды, при этом анод первого диода соединен с катодом четвертого диода, анод которого подключен к обмотке первого реле и к аноду пятого диода, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и к аноду шестого диода, катод которого соединен с катодом первого диода, анод второго диода соединен с катодом седьмого диода, анод которого подключен к обмотке второго реле и к аноду восьмого диода, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и к аноду девятого диода, катод которого соединен с катодом второго диода, анод третьего диода соединен с катодом десятого диода, анод которого подключен к обмотке третьего реле и к аноду одиннадцатого диода, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки третьего импульсного трансформатора и к аноду двенадцатого диода, катод которого соединен с катодом третьего диода.
На фиг.1 приведена схема резервированной системы для управления электродвигателем стрелочного электропривода. На фиг.2 приведены схемы мажоритарного элемента и коммутатора.
Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода содержит вычислительное устройство 1, включающее в себя первый 2, второй 3, третий 4 каналы, мажоритарный элемент «2 из 3» 5, выход которого подключен к входу коммутатора 6 напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым подключен электродвигатель 7 стрелочного электропривода, первый 8, второй 9, третий 10 импульсные трансформаторы, первый 11, второй 12, третий 13 диоды, первый 14, второй 15, третий 16 конденсаторы, первое 17, второе 18, третье 19 реле, а также четвертый 20, пятый 21, шестой 22, седьмой 23, восьмой 24, девятый 25, десятый 26, одиннадцатый 27 и двенадцатый 28 диоды. Выход первого канала 2 вычислительного устройства 1 подключен к первичной обмотке первого импульсного трансформатора 8, вторичная обмотка которого через первый диод 11 подключена к обмотке первого реле 17, параллельно которой подключен первый конденсатор 14. Выход второго канала 3 вычислительного устройства 1 подключен к первичной обмотке второго импульсного трансформатора 9, вторичная обмотка которого через второй диод 12 подключена к обмотке второго реле 18, параллельно которой подключен второй конденсатор 15. Выход третьего канала 4 вычислительного устройства 1 подключен к первичной обмотке третьего импульсного трансформатора 10, вторичная обмотка которого через третий диод 13 подключена к обмотке третьего реле 19, параллельно которой подключен третий конденсатор 16. Замыкающие контакты первого, второго и третьего реле соответственно 17.1, 18.1 и 19.1 подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3» 5. Анод первого диода 11 соединен с катодом четвертого диода 20, анод которого подключен к обмотке первого реле 17 и к аноду пятого диода 21, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки первого импульсного трансформатора 8 и к аноду шестого диода 22, катод которого соединен с катодом первого диода 11. Анод второго диода 12 соединен с катодом седьмого диода 23, анод которого подключен к обмотке второго реле 18 и к аноду восьмого диода 24, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки второго импульсного трансформатора 9 и к аноду девятого диода 25, катод которого соединен с катодом второго диода 12. Анод третьего диода 13 соединен с катодом десятого диода 26, анод которого подключен к обмотке третьего реле 19 и к аноду одиннадцатого диода 27, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки третьего импульсного трансформатора 10 и к аноду двенадцатого диода 28, катод которого соединен с катодом третьего диода 13.
Предлагаемые варианты мажоритарного элемента «2 из 3» и коммутатора показаны на фиг.2.
Мажоритарный элемент «2 из 3» выполнен на транзисторе 29, диодах 30-35 и резисторах 38-38. Его электропитание осуществляется от первого источника постоянного тока 39 (Uп1).
Работа данного мажоритарного элемента «2 из 3» иллюстрируется следующей таблицей.
| Таблица | ||||
| п/п | Сигналы на входах | Сигнал на выходе | ||
| 17.1 | 18.1 | 19.1 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Выходом мажоритарного элемента «2 из 3» 5 является коллектор транзистора 20, который подключен к входу коммутатора 6.
Коммутатор выполнен на реле 40 типа «РЭЛ-1600» (Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн.2. - 3-е изд. - М.: НПФ «ПЛАНЕТА», 2000 г., стр.262, табл.89). Параллельно обмотке реле 40 подключен выпрямительный диод 41, шунтирующий ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении реле 39 коммутатора 6, которая без этого включения могла бы вывести из строя транзистор 29 мажоритарного элемента «2 из 3» 5. Вход коммутатора 6 - обмотка реле 40 подключена последовательно с выходом мажоритарного элемента «2 из 3» 5 и первым источником электропитания Uп1 39. Замыкающий контакт 40.1 реле 40, подключенный последовательно с источником напряжения питания электродвигателя Uп2 42, включает и выключает электродвигатель 7.
Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода работает следующим образом. При отсутствии команд на включение электродвигателя 7 стрелочного электропривода на выходах каналов 2, 3 и 4 вычислительного устройства 1 присутствует либо постоянный потенциал - сигнал «логическая 1» или «логический 0», либо сигналы отсутствуют, вследствие нахождения выходов этих каналов в состоянии высокого импеданса. Конденсаторы 14, 15 и 16 разряжены, реле 17, 18 и 19 выключены, их контакты, соответственно 17.1, 18.1 и 19.1 разомкнуты. На входах мажоритарного элемента «2 из 3» сигналы отсутствуют, транзистор 29 закрыт (см. таблицу), реле 40 коммутатора 6 выключено, его контакт 40.1 разомкнут, электродвигатель 7 стрелочного электропривода выключен.
При необходимости включить электродвигатель 7 стрелочного электропривода для перевода соответствующей железнодорожной стрелки, на выходах всех трех исправных каналов 2, 3 и 4 вычислительного устройства 1 синхронно формируются импульсы постоянного тока (см. фиг.1). Эти импульсы, проходя по первичным обмоткам импульсных трансформаторов 8, 9 и 10, наводят в их вторичных обмотках ЭДС. Двухполупериодные выпрямители на диодах 11, 20-22, 12, 23-25 и 13, 26-28 преобразуют эти ЭДС в постоянный ток, заряжающий конденсаторы 14, 15 и 16 соответственно. При этом заряд конденсаторов 14, 15, 16 происходит как в момент переднего фронта импульса ЭДС (переход «0»
«1»), так и заднего фронта импульса ЭДС (переход «1»«0»), то есть, в среднем, в два раза быстрее, чем при однополупериодном выпрямлении ЭДС. После 3-4 импульсов в команде каждого канала на включение электродвигателя 7 стрелочного электропривода (в прототипе - после 6-8 импульсов) на конденсаторах 14, 15 и 16 накапливается энергия, достаточная для включения реле 17, 18 и 19 соответственно. Реле 17, 18 и 19 притягивают свои якоря, замыкая контакты 17.1, 18.1 и 19.1 соответственно. При этом на все три входа мажоритарного элемента «2 из 3» 5 от первого источника питания 39 поступает высокий потенциал, соответствующий сигналу «логическая 1». Транзистор 29 мажоритарного элемента «2 из 3» 5 открывается (см. таблицу), реле 40 коммутатора 6 включается, его контакт 40.1 замыкается, электродвигатель 7 стрелочного электропривода включается, осуществляя перевод железнодорожной стрелки. Выключение электродвигателя 7 стрелочного электропривода происходит после прекращения команд на его включение, формируемых на выходах двух или трех каналов вычислительного устройства 1 после разряда конденсаторов 14, 15 и 16.
При неисправности одного из каналов вычислительного устройства 1 и исправности двух других его каналов резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода работает аналогично. В заявляемой резервированной системе для управления электродвигателем стрелочного электропривода между каналами 2, 3 и 4 вычислительного устройства 1 и мажоритарным элементом «2 из 3» 5 имеется гальваническая развязка, организованная за счет включения импульсных трансформаторов 8, 9 и 10, а команды на включение электродвигателя 7 стрелочного электропривода представляют собой серию импульсов. Поэтому неисправность каналов вычислительного устройства 1 в виде потенциала «0» или «1» не приведут к включению электродвигателя 7 стрелочного электропривода.
Таким образом, быстродействие заявляемой резервированной системы для управления электродвигателем стрелочного электропривода, благодаря использованию двухполупериодного выпрямления ЭДС в цепях включения реле 17, 18, 19, будет, в среднем, в два раза выше, чем в известной аналогичной системе.
Резервированная система для управления электродвигателем стрелочного электропривода, содержащая мажоритарный элемент «2 из 3», выход которого подключен к входу коммутатора напряжения питания электродвигателя, последовательно с которым подключен электродвигатель, три канала вычислительного устройства, три импульсных трансформатора, три конденсатора и три реле, выход первого канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке первого импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через первый диод подключена к обмотке первого реле, параллельно которой подключен первый конденсатор, выход второго канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке второго импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через второй диод подключена к обмотке второго реле, параллельно которой подключен второй конденсатор, выход третьего канала вычислительного устройства подключен к первичной обмотке третьего импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого через третий диод подключена к обмотке третьего реле, параллельно которой подключен третий конденсатор, а замыкающие контакты первого, второго и третьего реле подключены к входам мажоритарного элемента «2 из 3», отличающаяся тем, что в нее введены, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый диоды, при этом анод первого диода соединен с катодом четвертого диода, анод которого подключен к обмотке первого реле и к аноду пятого диода, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и к аноду шестого диода, катод которого соединен с катодом первого диода, анод второго диода соединен с катодом седьмого диода, анод которого подключен к обмотке второго реле и к аноду восьмого диода, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и к аноду девятого диода, катод которого соединен с катодом второго диода, анод третьего диода соединен с катодом десятого диода, анод которого подключен к обмотке третьего реле и к аноду одиннадцатого диода, катод которого подключен к другому выводу вторичной обмотки третьего импульсного трансформатора и к аноду двенадцатого диода, катод которого соединен с катодом третьего диода.
