Устройство для питания рельсовой цепи

 

Использование: в железнодорожной автоматике и телемеханике для питания рельсовой цепи с преобразователями частоты. Сущность изобретения: устройство содержит четыре транзистора 5,6 и 7,8 инверсной проводимости, базы которых соединены параллельно и подключены через резисторы 13 и 15 соответственно к первому и второму выводам трансформатора 4, коллекторы которых с последовательно подключенными диодами 9,10 и 11,12 также соединены параллельно и подключены соответственно для первой и второй схем сравнения фаз через первый и второй входы блока коммутации 3 к одному выводу выхода путевого преобразователя частоты 2, при этом эмиттеры всех транзисторов подключены к соединенным между собой среднему выводу обмотки трансформатора 4 и подключенному к блоку коммутации 3 другому выводу выхода путевого преобразователя частоты 2. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике, в частности к устройствам для питания рельсовой цепи с преобразователями частоты.

Известно устройство для питания рельсовой цепи, содержащее местный и путевой преобразователи частоты, блоки контроля фаз и коммутации, в котором контроль фаз напряжения преобразователей частоты и обеспечение синфазности подаваемых к рельсовой цепи и местным обмоткам путевых реле напряжений достигается применением индукционных фазочувствительных реле А.А.Талыкова, А. П. Разгонова. Фазочувствительные рельсовые цепи 25 Гц. - М.: Транспорт, 1972, с.55-56, рис.28).

Недостатками этого устройства являются большие габариты, вес и стоимость примененных в нем индукционных фазочувствительных реле, большое потребление ими мощности, а также низкая надежность, обусловленная тем, что включенные в рабочие цепи устройства контакты индукционных фазочувствительных реле не предназначены для применения в рабочих цепях питающих устройств из-за низкой коммутационной способности.

Известно также устройство для питания рельсовой цепи, содержащее местный и путевой преобразователи частоты, трансформатор, у которого одна обмотка подключена к выходу местного преобразователя частоты, а другая обмотка с первым, вторым и средним выводами через первую и вторую схемы сравнения фаз подключена через первый и второй входы блока коммутации к выходу путевого преобразователя частоты, резисторы, диоды [1].

Недостатком устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что примененные в нем тиристоры способны включаться от импульсных помех и запоминать это состояние в течение каждого полупериода при отсутствии рабочего сигнала на управляющем электроде тиристора.

Целью изобретения является повышение надежности.

Достигается это тем, что в устройстве для питания рельсовой цепи каждый из блоков сравнения фаз включает в себя диоды и два транзистора инверсной проводимости, базами которых образованы входы блоков, между которыми и одним и другим выводами второй обмотки трансформатора включены резисторы, а коллекторные выводы соединены соответственно с анодом и катодом соответственно одного и другого диодов, катодом и анодом которых образованы выходы блоков.

В предлагаемом устройстве для питания рельсовой цепи для анализа фазовых соотношений напряжений местного и путевого преобразователей частоты в схемах сравнения фаз применены транзисторы в режиме глубокого насыщения, что позволяет исключить влияние колебаний температуры на работоспособность устройства. Примененные в нем транзисторы не запоминают воздействие помех в цепи управления, а параллельное включение транзисторов инверсной проводимости обеспечивает их высокую защищенность от повреждения импульсными помехами напряжения любой полярности.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства для питания рельсового цепи с преобразователями частоты при электротяге постоянного тока.

Устройство содержит местный 1 и путевой 2 преобразователи частоты, блок коммутации 3 с питающими шинами 3.1, 3.2, трансформатор 4 с обмоткой 4.1, подключенной к выходам местного преобразователя частоты 1, и обмоткой 4.1 с первым 4.2.1, вторым 4.2.2 и средним 4.2.3 выводами, транзисторы 5, 8 одной проводимости, транзисторы 6, 7 другой проводимости, диоды 9, 10, 11, 12, резисторы 13, 14, 15, 16. Обмотка 4.2 трансформатора одним выводом 4.2.1 через резистор 13 подключена к соединенным базам транзисторов инверсной проводимости 5 и 6, а другим выводом 4.2.2 через резистор 15 подключена к соединенным базам транзисторов инверсной проводимости 7 и 8. К среднему выводу 4.2.3 обмотки трансформатора, соединенному с подключенным к блоку коммутации 3 первым выводом выхода путевого преобразователя частоты 2, подключены через резистор 14 базы транзисторов 5, 6 и через резистор 16 базы транзисторов 7,8, а также подключены эмиттеры транзисторов 5, 6, 7, 8. Коллектор транзистора 5 через диод 9, а коллектор транзистора 6 через диод 10 подключены через первый вход блока коммутации 3 к второму выводу выхода путевого преобразователя частоты 2. Коллектор транзистора 7 через диод 11, а коллектор транзистора 8 через диод 12 также подключены через второй вход блока коммутации 3 к второму выводу выхода путевого преобразователя частоты 2.

Устройство работает следующим образом. При подключении напряжения переменного тока U на входы преобразователей частоты 1 и 2 на выходах этих преобразователей частоты возбудятся переменные напряжения, фазы которых или совпадают, или сдвинуты на 180^о. Выходное напряжение с выхода местного преобразователя частоты 1 через трансформатор 4 подведено от выводов 4.2.3 и 4.2.1 через резистор 13 к базам транзисторов инверсной проводимости 5 и 6, а от выводов 4.2.3 и 4.2.2 через резистор 15 - к базам транзисторов инверсной проводимости 7 и 8, при этом фаза напряжения между выводами 4.2.1 и 4.2.3 совпадает с фазой напряжения на выходе преобразователя частоты 1, а фаза напряжения между выводами 4.2.2 и 4.2.3 сдвинута относительно фазы напряжения на выходе преобразователя частоты 1 на 180^о. Выходное напряжение с выхода путевого преобразователя частоты 2 через первый вход блока коммутации 3 и диоды 9, 10 подведено к коллекторам транзисторов 5, 6, а через второй вход блока коммутации 3 и диоды 11, 12 это напряжение подведено к коллекторам транзисторов 7, 8.

Если фазы напряжений на выходах преобразователей частоты 1 и 2 совпадают, то при одном полупериоде этих напряжений открывается транзистор 5 и под действием напряжения на выходе преобразователя частоты 2 через диод 9 и первый вход блока коммутации 3 протекает ток, при этом транзистор 6 инверсной проводимости закрыт из-за обратной для него полярности напряжения на его базе, а при втором полупериоде на выходах преобразователей частоты 1 и 2 открывается транзистор 6 и под действием напряжения на выходе преобразователя частоты 2 через диод 10 и первый вход блока коммутации 3 протекает ток, при этом транзистор 5 закрыт из-за обратной для него полярности напряжения на его базе. Под действием протекающего через первый вход тока блок коммутации 3 фиксирует факт совпадения фаз напряжения на выходе местного преобразователя частоты 1 и напряжения на выходе путевого преобразователя частоты 2. В это время напряжение на выводе 4.2.2, как описано выше, сдвинуто по фазе на 180^о относительно напряжений на выходах преобразователей частоты 1 и 2, отчего при одном полупериоде напряжений на выходах преобразователей частоты 1 и 2, полярность которых такова, что ток протекает через базу транзистора 8 и не протекает через базу транзистора 7 инверсной проводимости, ток через второй вход блока коммутации 3 не будет протекать, так как к коллектору транзистора 8 и диоду 12 приложена обратная полярность напряжения, а транзистор 7 закрыт из-за отсутствия тока в его базе.

При втором полупериоде напряжений на выходах преобразователей частоты 1 и 2 ток протекает через базу транзистора 7 инверсной проводимости и не протекает через базу транзистора 8, при этом ток через второй вход блока коммутации 3 не будет протекать, так как к коллектору транзистора 7 и диоду 11 приложена обратная полярность напряжения, а транзистор 8 закрыт из-за отсутствия тока в его базе.

Таким образом, в описанном случае совпадения фаз напряжения на выходах местного преобразователя частоты 1 и путевого преобразователя частоты 2 ток через второй вход блока коммутации 3 не протекает, а через первый вход этого блока протекает, отчего блок коммутации 3 осуществляет переключение фазы напряжения, поступающего на питающие шины 3.1, 3.2.

В случае, если фаза напряжения на выходе местного преобразователя частоты 1 сдвинута на 180^о относительно фазы напряжения на выходе путевого преобразователя частоты 2, работа устройства происходит аналогично с той разницей, что ток протекает через транзисторы 7, 8 и второй вход блока коммутации 3, отчего он осуществляет переключение фазы напряжения, поступающего на питающие шины 3.1, 3.2, обеспечивая неизменность фазы напряжения на этих шинах относительно фазы напряжения на выходе местного преобразователя частоты 1.

При применении предлагаемого устройства для питания рельсовой цепи при электротяге переменного тока входы преобразователей частоты 1 и 2 подключаются к источнику переменного тока встречно, отчего возбуждаемые на их выходах напряжения сдвинуты по фазе или на 90^о, или на 270^о, поэтому для обеспечения работы устройства фаза напряжения, поступающего на базы транзисторов 5, 6, 7, 8, поворачивается на 90^о за счет включения последовательно с обмоткой трансформатора 4.1 фазосдвигающей цепи, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и резистора. Работа устройства при этом происходит аналогично описанному для устройства питания рельсовой цепи при электротяге постоянного тока.

В предлагаемом устройстве повышена надежность за счет устранения неверного переключения фазы напряжения, поступающего на питающие шины 3.1, 3.2, так как транзисторы 5,6,7,8 не могут включаться и запоминать это состояние в течение каждого полупериода при отсутствии управляющего сигнала в цепи базы транзисторов, а режим работы транзисторов предусматривает из глубокое насыщение, вследствие чего изменение окружающей температуры не оказывает влияния на работоспособность устройства. Параллельное подключение транзисторов инверсной проводимости обеспечивает их высокую защищенность от импульсных помех высокого напряжения.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ, содержащее местный и путевой преобразователи частоты, трансформатор, одна обмотка которого подключена к выходу местного преобразователя частоты, один и другой выводы другой обмотки связаны с входами соответственно одного и другого блоков сравнения фаз, выходы которых соединены с управляющими входами блока коммутации, к информационным входам которого подключены один и соединенный со средним выводом другой обмотки трансформатора другой выводы путевого преобразователя частоты, а к выходам - питающие шины, и резисторы и диоды, отличающееся тем, что что каждый из блоков сравнения фаз включает в себя диоды и два трназистора инверсной проводимости, базами которых образованы входы блоков, между которыми и одним и другим выводами второй обмотки трансформатора включены резисторы, а коллекторные выводы соединены соответственно с анодом и катодом соответственно одного и другого диодов, катодом и анодом которых образованы выходы блоков.

РИСУНКИ

Рисунок 1