Пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу

1 Пристрій для елеісгропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, приєднаною до якоря генератора через контакт захисного електроапарата і напівпровідниковий ключ, шунтований розмикаючим контактом реле, замикаючий контакт якого підключений до якоря генератора, блок регулювання, часозадавальний конденсатор і вузол гальванічної розв'язки, який відрізняється тим, що він містить два логічних елементи НІ, логічний елемент 21, два логічних елементи 2АБО, резистор і пороговий елемент, з'єднаний входом з якорем генератора, а виходом - з обмоткою реле і через один з логічних еле ментів НІ - з першим входом одного з логічних елементів 2АБО, в якому другий вхід з'єднаний з першим його входом через резистор, а з його виходом - через часозадавальний конденсатор, причому згаданий вихід з'єднаний з першим входом логічного елемента 21, другий вхід якого з'єднаний через інший елемент НІ з замикаючим контактом реле, а вихід - з першим входом іншого елемента 2АБО, другий вхід якого підключений до виходу блока регулювання, а вихід через вузол гальванічної розв'язки - до керуючого входу напівпровідникового ключа, при цьому як напівпровідниковий ключ використовують транзистор 2 Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що як керуючий вхід напівпровідникового ключа використовують база-емітерний перехід транзистора, колекторний вивід якого підключений до позитивного виводу якірної обмотки генератора Винахід відноситься до електротехніки, і може бути застосований для регулювання напруги генератора бортової мережі транспортних засобів, зокрема пасажирських вагонів Відомий пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, захисний електроапарат, напівпровідниковий ключ, блок регулювання і вузол гальванічної розв'язки по патенту Роси №2073338, МПК6В60И/12 Недоліком пристрою для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу є його низька надійність, яка обумовлена тим, що при електричному запуску генератора, коли величина якірної напруги недостатня для нормальної роботи пристрою, використовують незалежне джерело живлення (акумуляторну батарею) Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого рішення є пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, приєднаної до якоря генератора через контакт захисного електроапарата і напівпровідниковий ключ, шунтований розмикаючим контактом реле, замикаючий контакт якого підключений до якоря генератора, блок регулювання, часозадаючий конденсатор і вузол гальванічної розв'язки (див Егоров В П Електроустаткування пасажирських вагонів Підручник для ВТУ - 2-е вид , перероб та доп - М Транспорт, 1987) Основним недоліком відомого пристрою є низька надійність при електричному запуску, що виявляється наступним чином Початок запуску генератора збігається з моментом замикання контакту захисного електроапарата, при цьому вважається, що вал генератора вже обертається з частотою обертання зв'язаною ЛІНІЙНОЮ залежністю зі швидкістю руху транспортного засобу У початковій стадії запуску, коли величина якірної напруги, обумовлена залишковим намагнічуванням генератора ще недостатня для нормальної роботи пристрою, реле знаходиться у відключеному стані і струм збудження проходить по контуру ю 51140 якірна обмотка генератора, розмикаючий контакт реле, контакт захисного електроапарата, обмотка збудження Таким чином, створюються необхідні умови для самозбудження генератора Процес самозбудження супроводжується зростом напруги на якорі генератора Коли величина цієї напруги досягає рівня спрацьовування реле, його розмикаючий контакт, розриває ланцюг струму збудження У цей же момент подається керуючий імпульс струму на відмикання тиристорного ключа, включеного паралельно розмикаючому контакту реле, що створює обхідний ланцюг для струму збудження По спаду керуючого імпульсу визначають завершення процесу запуску генератора Подальша робота тиристорного ключа визначається імпульсами керування, видаваним блоком регулювання ВІДПОВІДНО ДО ВИМОГИ стабілізації на пруги генератора на заданому рівні Електричний запуск генератора може відбуватися на різних значеннях швидкості руху транспортного засобу Є очевидним, що чим вище швидкість руху транспортного засобу ( і ВІДПОВІДНО швидкість обертання генератора), тим нижче значення струму збудження, при якому напруга генератора, досягає уставки спрацьовування реле, а також тим вище швидкість наростання напруги генератора в процесі самозбудження Розрахунковий діапазон зміни швидкості руху транспортних засобів у більшості випадків дорівнює 5 1 Як відомо, умовою надійної роботи будь-якого пристрою електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу є підтримка напруги бортової мережі на заданому рівні і з заданою точністю Для пристрою - прототипу ці величини складають 110±2,75В Однак ця умова не дотримується, тому що має місце істотне перевищення згаданих значень у момент закінчення процесу електричного запуску Це пояснюється тим, що протягом подачі керуючого імпульсу струму для відмикання тиристорного ключа на завершальній стадії запуску, цей ключ знаходиться досить тривалий час у відкритому стані незалежно від зростаючого значення напруги генератора і вихідного сигналу блоку регулювання За цей час, поточна напруга генератора виходить далеко за рамки припустимого діапазону Тому для виключення перевищення припустимої напруги тривалість керуючого імпульсу повинна бути мінімально можливою 3 іншої сторони за умовою надійного включення тиристорного ключа вона не може бути як завгодно малою й у відомого пристрою обрана мінімально припустимою на рівні 0,01с Зазначена тривалість керуючого імпульсу у відомого пристрою приводить до того, що при швидкості руху 120км/год перевищення припустимої напруги складає 34%, а при максимальній розрахунковій швидкості 150км/год зростає до 47,6% Така величина перенапруги завжди призводить до аварії, у результаті якої ушкоджуються або генератор, або споживачі електроенергії Для того щоб знизити негативні наслідки вищевказаного недоліку удаються до різного роду організаційнотехнічних заходів, зокрема забороняють електричний запуск генератора при русі транспортного засобу, що не може бути визнано задовільним рішенням проблеми Цей висновок цілком підтверджується багаторічною практикою експлуатації розглянутого пристрою-прототипу Другим істотним недоліком відомого пристрою, що знижує його надійність є те, що при випадковому обриві електричного ланцюга замикаючого контакту реле, тиристорний ключ продовжує безупинно залишатися відкритим навіть після завершення запуску, що неминуче приводить до аварії внаслідок неконтрольованого протікання процесу самозбудження генератора В основу винаходу поставлено задачу удосконалити пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, шляхом обмеження величини перенапруги генератора і за рахунок цього, значно підвищити надійність роботи пристрою Поставлена задача досягається тим, що пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу, що містить генератор з обмоткою збудження, приєднаної до якоря генератора через контакт захисного електроапарата і напівпровідниковий ключ, шунтований розмикаючим контактом реле, замикаючий контакт якого підключений до якоря генератора, блок регулювання, часозадаючий конденсатор і вузол гальванічної розв'язки, згідно винаходу, містить два логічних елементи НЕ, логічний елемент 21, два логічних елементи 2АБО, резистор і пороговий елемент, з'єднаний входом з якорем генератора, а виходом - з обмоткою реле і через один з логічних елементів НЕ, з першим входом одного з логічних елементів 2АБО, у якого другий вхід з'єднаний з першим його входом через резистор, а з його виходом через часозадаючий конденсатор, причому згаданий вихід з'єднаний з першим входом логічного елемента 21, другий вхід якого з'єднаний через інший елемент НЕ з замикаючим контактом реле, а вихід з першим входом іншого елемента 2АБО, другий вхід якого підключений до виходу блоку регулювання, а вихід через вузол гальванічної розв'язки до керуючого входу напівпровідникового ключа, у якості якого використовують транзистор Причому в якості керуючого входу напівпровідникового ключа використовують базаемітерний перехід транзистора, колекторний вивід якого підключений до позитивного виводу якірної обмотки генератора Досягнення технічного результату обумовлене тим, що пристрій для електропостачання допоміжного устаткування транспортного засобу виконано на логічних елементах, а в якості напівпровідникового ключа використаний транзистор Введення в пристрій порогового елемента і підключення часозадаючого конденсатора в новому взаємозв'язку з логічними елементами НЕ, 21 і 2АБО дозволило обмежити величину перенапруги генератора і забезпечити підтримку напруги бортової мережі на заданому рівні і з заданою точністю При цьому напругу спрацьовування порогового елемента обрано з діапазону значень обмеженого знизу напругою мінімально достатньою для нормальної роботи пристрою електропостачання, а зверху номінальною напругою електричного генератора Сутність винаходу пояснюється кресленням (див фіг), на якому представлена електрична схема пристрою для електропостачання допоміжного 51140 устаткування транспортного засобу формується сигнал лог О, а на виході елемента НЕ 11 - сигнал лог 1, що без затримки передаєтьПристрій для електропостачання допоміжного ся через елемент 2АБО 13 на перший вхід елемеустаткування транспортного засобу містить генента 21 8 Так як замикаючий контакт 6 реле продоратор 1 з обмоткою збудження 2, приєднаної до вжує знаходитися в розімкнутому стані, на вході якоря генератора 1 через контакт 3 захисного елеелемента НЕ 10 є лог О, а на виході - лог 1 Унасктроапарата і напівпровідниковий ключ 4, шунтолідок цього сигнал лог 1 з виходу елемента 21 12 ваний розмикаючим контактом 5 реле, замикаючий через елемент 2АБО 14 і вузол 9 гальванічної розконтакт 6 якого підключений до якоря генератора в'язки надходить на керуючий вхід напівпровідни1 Пристрій також містить блок регулювання 7, кового ключа 4, забезпечуючи примусове включасозадаючий конденсатор 8, вузол гальванічної чення останнього і тим самим, підготовляючи без розв'язки 9, ЛОГІЧНІ елементи НЕ 10, 11, логічний іскрову комутацію розмикаючого контакту 5 реле елемент 21 12, ЛОГІЧНІ елементи 2АБО 13,14, реВ міру подальшого наростання напруги на якорі зистор 15 і пороговий елемент 16 Пороговий елегенератора 1 спрацьовує пороговий елемент 16, мент 16 з'єднаний входом з якорем генератора 1, подаючи напругу на обмотку 17 реле і на вхід елеа виходом з обмоткою 17 реле і, через один з логімента НЕ 11, у якого на виході з'являється лог О чних елементів НЕ 11, з першим входом одного з У випадку якщо ланцюг замикаючого контакту 6 логічних елементів 2АБО 13, у якого другий вхід реле з будь-якої причини не замкнеться (обрив з'єднаний з першим його входом через резистор проводу, забруднення контактів) сигнал на приму15, а з його виходом через часозадаючий конденсове включення транзисторного ключа 4 буде знясатор 8 Логічний елемент 2АБО 13 з'єднаний свотий у момент спаду сигналу на виході елемента їм виходом з першим входом логічного елемента 2АБО 13 Це запобіжить можливу аварійну ситуа21 12, другий вхід якого з'єднаний через інший цію, і тим самим підвищить надійність пристрою елемент НЕ 10 із замикаючим контактом 6 реле, а Як видно зі схеми, момент спаду сигналу на виході вихід з першим входом іншого елемента 2АБО 14, елемента 2АБО 13 зсунений у часі стосовно модругий вхід якого підключений до виходу блоку менту спаду сигналу на його першому вході на регулювання 7, а вихід через вузол гальванічної величину затримки, обумовленої постійної часу розв'язки 9 до керуючого входу напівпровідниковоRC-ланцюга, утвореної часозадаючим конденсаго ключа 4, у якості якого використовують транзистором 8 і резистором 15 При цьому величину чатор, у якого керуючим входом є його базасової затримки вибирають з умови, що вона повиемітерний перехід, причому колекторний вивід нна перевищувати максимально можливу транзистора підключений до позитивного виводу затримку між моментом подачі напруги на обмотку якірної обмотки генератора 17 реле і моментом замикання його замикаючого Пристрій для електропостачання допоміжного контакту 5 Якщо ж ланцюг замикаючого контакту 5 устаткування транспортного засобу працює настусправний, сигнал на примусове включення напівпним чином провідникового ключа 4 буде знятий з мінімально Початок запуску генератора 1 збігається з моможливою затримкою в момент спрацьовування ментом замикання контакту 3 захисного електромеханічної частини реле, що визначається по факапарата, при цьому вважається, що вал генератоту замикання замикаючого контакту 6 Як випливає ра 1 вже обертається з частотою обертання зі схеми, робота напівпровідникового ключа 4 відобумовленою швидкістю руху транспортного засобувається під впливом двох керуючих сигналів бу У початковій стадії запуску, коли величина якіОдин сигнал формується на виході блоку регулюрної напруги, обумовлена залишковим намагнічування 7 унаслідок порівняння заданого і поточного ванням генератора 1 ще недостатня для значень напруги генератора 1 Другий сигнал фонормальної роботи пристрою, обмотка 17 реле рмується на виході елемента 21 12 Призначення знаходиться в знеструмленому стані і струм збудругого сигналу - забезпечити погоджену роботу дження проходить по контуру якірна обмотка генапівпровідникового ключа 4 і розмикаючого коннератора 1, розмикаючий контакт 5 реле , контакт такта 5 реле з метою здійснення безіскрової комуЗ захисного електроапарата, обмотка збудження тації 2, що створює необхідні передумови для самозбудження генератора 1 Таким чином, пропонований пристрій забезпеПроцес самозбудження супроводжується зростом напруги на якорі генератора 1 Коли величина цієї напруги досягає рівня мінімально достатнього для нормальної роботи пристрою, але недостатнього для спрацьовування порогового елемента 16 на виході порогового елемента 16 чує зняття сигналу на примусове включення напівпровідникового ключа 4 з максимально можливою швидкодією відразу ж після замикання замикаючого контакту 6 реле, що поліпшує якість регулювання і підвищує надійність роботи пристрою 51140 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71