Устройство для питания электрооборудования пассажирских вагонов

549858 Союз Советских Социалистических Республик21) 2026883 соединением заявки-Государственный комит Совета Министров ССС(45) Дата опубликования описания 04.0 72) Авторы изобретвния Эйгель,. Е. Зорохович, Е, М, Городецкиии А, 3. Либман 71) Заявитель Московский ордена Ленина и ордена Тру Знамени институт инженеров железнодоро ого Красного ого транспорт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПАССАЖИРСКИ ВАГОНОВэнне еи и Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на подвижном составе железнодорожного транспорта и в системах, где аккумуляторная батарея выполняет роль резервного источникаергии, а основным источником является гератор 1 тостоянного тока,Известно устройство для питания электрооборудования пассажирских вагонов 111, содержащее генератор постоянного тока, аккумуляторную батарею, измерительный элемент, регулирующий элемент на тиристорах и стабилитроне.Недостатком устройства является регулирование только напряжения генератора, параллельно которому включена аккумуляторная батарея, При необходимости питания какой-либо нагрузки, для которой рабочее напряжение равно или близко разрядному напряжению аккумуляторной батареи, такой регулятор не сможет обеспечить противоречивых требований, поддерживать на зажимах генератора напряжение, обеспечивающее полный заряд аккумуляторной батареи, а на нагрузке - рабочее напряжение, в полтора раза ниже зарядного,Известно также устройство аналогичного назначения, являющееся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению, содержащее основнои источник энергии в виде генератора постоянного тока и резервный источник питания в виде аккумуляторной батареи, соединенные между собой через бесконтактный переклю чатель питания, с основного источника на резервный и импульсный тиристорный регулятор тока возбуждения генератора с системой управления 2. Недостатком этого устрой ства является отсутствие регулировки в ши 1 о роком диапазоне напряжения заряда аккумуляторной батареи, приводящее к чрезмерному газовыделению и выкипанию электролита, или к недозарядам батареи.Цель изобретения - улучшение энерге тических показателей источника за счет оптимизации заряда аккумуляторной батар питания нагрузки,Поставленная цель достигается тем, чтомежду выводом для подключения нагрузки и одним из полюсов аккумуляторной батареи включен дополнительный тиристорный регулятор, идентичный тиристорному регулятору тока возбуждения, причем средние точки 1.С гасящих контуров регуляторов тока подключены к отрицательному полюсу основного и резервного источников питания через последовательно соединенные резистор и диод, анодом соединенный с гасящим контуром.На чертеже приведена принципиальная з 0 схема устройства, которая содержит основнойисточник постоянного тока 1, напряжение на выходе которого можно регулировать изменением величины тока в обмотке возбуждения 2, шунтированной обратным диодом 3, регулятор тока возбуждения, состоящий из вспо могательного диода 4, главного тиристора 5 разделительного диода б, вспомогательного тиристора 7, коммутирующего конденсатора 8, дросселя 9, зарядной цепочки, состоящей из диода 10 и резистора 11, цепи нагрузки 12, О получающие питание только при движении пассажирского вагона, разделительный вен.тиль 13, аккумуляторную батарею 14, систему управления ключами 15, цепи нагрузки 1 б, питающиеся нестабильным напряжением на стоянке цепи нагрузки 17, питающиеся стабильным напряжением как при движении вагона, так и на стоянке, стабилизатор напряжения сети, состоящий из вспомогательного диода 18, главного тиристора 19, разделительного диода 20, вспомогательного тиристора 21, дросселя 22, коммутирующего конденсатора 23, зарядной цепочки, состоящей из диода 24 и резистора 25.Устройство работает следующим образом, Со схемы управления 15 на главные тиристоры 5 и 19 ключей постоянного тока подаются управляющие импульсы с постоянной частотой следования. Регулирование величины тока возбуждения, протекающего через обмотку возбуждения 2 генератора постоянного тока 1, и величины напряжения на нагрузке 17 производится изменением длительности открытого состояния главных тиристоров 5 и 19. Это регу,лирование производится с помощью измерения времени задержки нм.пульсов, подаваемых на вспомогательные тпристоры 7 и 21, со схемы управления 15, относительно момента включения главных тиристоров 5 и 19. При включении вспомогательных тиристоров 7 и 21 коммутирующие конденсаторы 8 и 23 перезаряжаются через дроссели 9 и 22 соответственно. Коммутирующий конденсатор 8 оказывается предварительно заряженным по двум цепям: положи тельный полюс генератора 1, коммутирующий кснденсатор 8, дроссель 9, разделительный диод б, обратный диод 3, отрицательный полюс генератора 1 и положительный полюс генератора 1, коммутирующий конденсатор 8, 50 зарядный диод 10 и резистор 11, отрицательный полюс генератора 1. Коммутирующий конденсатор 23 заряжается по цепям: положительный полюс аккумуляторной батареи 14, коммутирующий конденсатор 23, дроссель 55 22, разделительный диод 20, нагрузка 17, отрицательный полюс батареи 14 и положительный полюс аккумуляторной батареи 14, коммутирующий конденсатор 23, зарядные диод 24 и резистор 25, отрицательный полюс 60 батареи 14. Полярность напряжения, до которого заряжаются коммутирующне конден. саторы, указана на чертеже. При открытии вспомогательных тиристоров 7 и 21 в результате колебательного перезаряда конденсато ров 8 н 23 при переходе тока через нулевое значение вспомогательные тиристоры 7 и 21 закрываются, а коммутируощие конденсаторы 8 и 23 заояжаются напряженнем с полярностью, противополсжной указанной на черт. Это напряжение прикладывается к главным тиристорам 5 и 19 через разделительные диоды б и 20 соответственно и запирает их. Доразряд конденсатора 8 происходит через диод ", опдснсатор 23, через диод 18, При движении пассажирского вагона напрягение па нагрузке 12, аккумуляторной батарее 14 и нагрузке 1 б регулируется путем изменения величины тока в обмотке возбуждения 2 генератора постоянного тока 1. Величина этого апряжения выбирается в зависимости от типа и номинальной емкости аккумуляторной батареи из условий обеспечения полного ее заряда. Питание нагрузки 17 осуществляется стабильным по величине напряжением через широтно-импульсный стабилизатор, так как напряжение на аккумуляторной батарее, необходимое для ее полного заряда, значитель. но прсвышает номинальное напряжение разряда питания нагрузки 17. Стабилизация выходного напряжения генератора постоянного тока 1 и напряжения на нагрузке 17 происходит путем задержки подачи импульсов на вспомогательные тиристоры 7 и 21 при сравнении фактических и заданных величин напрякеня, которое производится системой управления 15 ключами постоянного тока, При стоянке пассажирского вагона питание нагрузки 16 осуществляется непосредственно от аккумуляторной батареи, а нагрузки 17 через ключ постоянного тока стабильным по ве.личине напряжением. Разряд аккумуляторной батареи 14 на генератор 1 предотвращен благодаря включению между их положительными полюсами разделительного диода 13, который выполняет роль бесконтактного переключателя нагрузки на резервный источник энергии. При отсутствии дополнительных зарядных цепей, состоящих из последовательно соединенных диода 10 и резистора 11 и диода 24 и резистора 25 время заряда коммутируощих конденсаторов 8 и 23 равно времени выключенного состояния главных тиристоров 5 и 19 соответственно, а постоянная времени зарядных цепей зависит от величины нагрузки. При увеличении времени открытого состояния ключей постоянного тока уменьшается напряжение, до которого заряжаются коммутирующие конденсаторы 8 и 23. При некотором значении ниже критического оно оказывается недостаточным для гашения главных тиристоров 5 и 19 и ключи постоянного тока полностью теряют управляемость, что приводит к появлению опасных перенапряжений. Псэтому плавного регулирования во всем диапазоне напряжений при отсутствии зарядных цепочек (диод 10 и резистор 11, диод 24 и резистор 25) добиться не представляется возможным. При включении последовательно соединенных резистора 11 и диода10, а также резистора.25 и диода 24 к общей точке гасящих контуров 1.С, этот недостаток устраняется. Создается вторая цепь заряда конденсаторов 8 и 23. Причем при перезаряде конденсаторов 8 и 23 не происходит их разряд благодаря включению диодов 10 и 24. Величины напряжения заряда конденсатора 8 по цепи: положительный полюс генератора 1, коммутирующий конденсатор 8, диод 10, резистор 11, положительный полюс генератора 1, а конденсатора 23 по цепи: положительный полюс аккумуляторной батареи 14, коммутирующий конденсатор 23, диод 24, резистор 25, отрицательный полюс аккумуляторной батареи 14, не зависят от режима работы ключа. Даже пропуски нескольких импульсов управления на вспомогательные тиристоры 7 и 21 не вызовут потери управляемости ключами, так как коммутирующие емкости 8 и 23 имеют возможность заряжаться и при включенном состоянии главных тирпсторов 5 и 19 и будут готовы к их гашению при любом времени открытого состояния главных тиристоров 5 и 19.Наличие двух раздельных регуляторов повышает точность поддержания напряжения и обеспечивает полный заряд аккумуляторной батареи и не допускает перенапряжения на ответственных потребителях электрической энергии, Идентичность регуляторов напряжения генератора постоянного тока позволяет унифицировать эти узлы, что значительно облегчает эксплуатацию системы, Применение тир исторных регуляторов снижает потери электрической энергии и расширяет диапазон скоростей вращения генератора, при которых ооеспечивается необходимая точность поддержания напряжения на нагрузке,Формула изобретенияУстройство для питания электрооборудования пассажирских вагонов, содергкащее основной источник энергии в виде генератора постоянного тока и резервный источник пита О нпя в виде аккумуляторной батареи, соединенные мсжду собой через бесконтактный переключатель питания с основного источника на резервный, и импульсный тиристорный регулятор тока возбуждения генератора с системой управления, отлич а ющееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей источника за счет оптимизации заряда аккумуляторной батареи и питания нагрузки, между выводом для подключения нагрузки и одним из полюсов аккумуляторной батареи включен дополнительный тпристорный регулятор, идентичный тиристорному регулятору тока возбуждения, причем средние точки 1.С гасящих контуров регуляторов тока подключены к отрицательному полюсу основного и резервного источников питания через последовательно соединенные резистор и диод, анодом соединенный с гасящим контуром.ЗО Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРМ 309439, кл. Н 02 Р 9,30, 19 б 9 г.2. Зорохович А. Е., Либман А. 3. ЭлекЗ 5 тро- и радиооборудование пассагкирских вагонов, пз-во Транспорт, 1970 г. в протот.