Пристрій для підтримання оптимального натиску пантографа трамвая на контактну мережу

Реферат: Пристрій для підтримання оптимального натиску пантографа трамвая на контактну мережу належить до області електротехніки. За рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними з'являється можливість більш об'єктивно оцінити та скорегувати параметри роботи струмоприймача, що підвищує точність роботи пристрою та зменшує електричні втрати в перехідному контакті "контактний провід струмоприймач". Може бути використаний для забезпечення оптимального натиску на контактну мережу пантографа трамвая. UA 67828 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПІДТРИМАННЯ ОПТИМАЛЬНОГО НАТИСКУ ПАНТОГРАФА ТРАМВАЯ НА КОНТАКТНУ МЕРЕЖУ UA 67828 U UA 67828 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електротехніки і може бути використана для забезпечення оптимального натиску на контактну мережу пантографа трамвая. Відомий універсальний переносний пристрій для випробування струмоприймачів (Патент РФ № 46581, м. кл. G01 М 17/08, В 60L 5/00,2005), який містить ЕОМ із принтером для реєстрації, електропривід з тросоукладником, який закріплений на основі струмоприймача, нерухомий блок на стелі з відрізком троса, накопичувач інформації, індикатор і датчик кутового переміщення, причому трос електропривода з'єднаний з верхнім шарніром системи рухомих рам через датчик зусиль, який з датчиком висоти підйому під'єднується до перетворювальнокеруючого блока, датчик кутового переміщення, закріплений в місці шарнірного з'єднання рам струмоприймача, вихід датчика кутового переміщення з'єднаний з інформаційним входом перетворювально-керуючого блока, індикатор з'єднаний з виходом перетворювально-керуючого блока, вхід накопичувача інформації з'єднаний з виходом перетворювально-керуючого блока, а виходи накопичувача інформації з'єднані з входами перетворювально-керуючого блока та ЕОМ з принтером для реєстрації інформації. Недоліком даного пристрою є низька його точність, неможливість керувати підйомом та опусканням струмоприймача, велика трудомісткість отримання інформації, оскільки пристрій має громіздку розподілену структуру. Крім того пристрій не придатний для вимірювання та корегування натиску струмоприймача на контактний провід під час руху транспортного засобу. За прототип вибрано пристрій для підтримання оптимального натиску струмоприймача трамвая (Патент України № 52718, м. кл. B60L 5/00; опубл. 10.09.2010, бюл. № 17), який складається з аналого-цифрового перетворювача, індикатора, сенсора натиску, задавача приведених мас струмоприймача і контактної підвіски, сенсора швидкості, диференціатора, першого, другого та третього функціонального перетворювачів, блока задання верхнього рівня значення контактного натиску, першого і другого компаратора, блока задання нижнього рівня значення контактного натиску, сенсора висоти контактного проводу, причому вихід сенсора натиску підключений до першого входу першого функціонального перетворювача та третього входу третього функціонального перетворювача, вихід задавача приведених мас струмоприймача і контактної підвіски підключений до другого входу першого функціонального перетворювача, вихід сенсора швидкості підключений до входу диференціатора та до першого входу третього функціонального перетворювача, вихід сенсора висоти підвісу контактного провода підключений до другого входу третього функціонального перетворювача, вихід диференціатора підключений до третього входу першого функціонального перетворювача, вихід третього функціонального перетворювача підключений до входу індикатора та до кола керування тяговим електроприводом, вихід першого функціонального перетворювача підключений до входу аналого-цифрового перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до другої вхідної цифрової шини першого компаратора, перша вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною цифровою шиною блока задання верхнього рівня контактного натиску, вихідна цифрова шина аналого-цифрового перетворювача підключена і до першої вхідної цифрової шини другого компаратора, друга вхідна цифрова шина якого з'єднана з вихідною цифровою шиною блока задання нижнього рівня контактного натиску, вихід першого компаратора з'єднаний з першим входом другого функціонального перетворювача, а вихід другого компаратора з'єднаний з другим входом другого функціонального перетворювача, вихід другого функціонального перетворювача з'єднаний із колом керування електроприводом пружини струмоприймача. Недоліком даного пристрою є низька його точність, неможливість врахування температури та вологості навколишнього середовища, а також електричних навантажень, що зменшує оптимальність процесу струмознімання. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для підтримання оптимального натиску пантографа трамвая на контактну мережу, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними з'являється можливість більш об'єктивно оцінити та скорегувати параметри роботи струмоприймача, що підвищує точність роботи пристрою та зменшує електричні втрати в перехідному контакті "контактний провід струмоприймач". Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для підтримання оптимального натиску пантографа трамвая на контактну мережу, який складається із аналого-цифрового перетворювача (в подальшому - першого аналого-цифрового перетворювача), індикатора, сенсора натиску, задавача приведених мас струмоприймача і контактної підвіски, сенсора швидкості, диференціатора, першого, другого та третього функціональних перетворювачів, блока задання верхнього рівня значення контактного натиску; першого і другого компараторів, блока задання нижнього рівня значення контактного натиску, сенсора висоти контактного проводу, причому вихід сенсора натиску підключений до першого входу першого 1 UA 67828 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 функціонального перетворювача та до третього входу третього функціонального перетворювача, вихід задавача приведених мас струмоприймача і контактної підвіски підключений до другого входу першого функціонального перетворювача, вихід сенсора швидкості підключений до входу диференціатора та до першого входу третього функціонального перетворювача, вихід сенсора висоти контактного проводу підключений до другого входу третього функціонального перетворювача, вихід диференціатора підключений до третього входу першого функціонального перетворювача, вихід третього функціонального перетворювача підключений до входу індикатора та до кола керування тяговим електроприводом, вихід першого функціонального перетворювача підключений до входу першого аналого-цифрового перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до другої вхідної цифрової шини першого компаратора і до першої вхідної цифрової шини другого компаратора, вихід якого підключений до другого входу другого функціонального перетворювача, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого компаратора, вихід другого функціонального перетворювача з'єднаний із колом керування електроприводом пружини струмоприймача, введено сенсор температури, сенсор вологості, четвертий та п'ятий функціональні перетворювачі, другий та третій аналого-цифрові перетворювачі, сенсор струму, причому вихід сенсора температури підключений до другого входу четвертого функціонального перетворювача і до першого входу п'ятого функціонального перетворювача, до третього входу якого підключений вихід блока задання нижнього рівня значення контактного натиску, вихід сенсора вологості підключений до другого входу п'ятого функціонального перетворювача і до третього входу четвертого функціонального перетворювача, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока задання верхнього рівня значення контактного натиску, вихід сенсора струму підключений до четвертого входу четвертого функціонального перетворювача і до четвертого входу п'ятого функціонального перетворювача, вихід четвертого функціонального перетворювача підключений до входу другого аналого-цифрового перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини першого компаратора, вихід п'ятого функціонального перетворювача підключений до входу третього аналого-цифрового перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини другого компаратора. Пристрій для підтримання оптимального натиску пантографа трамвая на контактну мережу пояснюється кресленням, на якому зображена його структурна схема. На схемі: 1 - сенсор натиску; 2 - задавач приведених мас струмоприймача і контактної підвіски; 3 - сенсор швидкості; 4 - диференціатор; 5, 9, 13, 17, 18 - перший, другий, третій, четвертий та п'ятий функціональні перетворювачі відповідно; 6 - блок задання верхнього рівня значення контактного натиску; 7, 19, 20 - перший, другий та третій аналого-цифрові перетворювачі відповідно; 8, 11 - відповідно перший і другий компаратор; 10 - блок задання нижнього рівня значення контактного натиску; 12 - сенсор висоти контактного проводу; 14 - індикатор; 15 - сенсор температури; 16 - сенсор вологості, 21 - сенсор струму, причому вихід сенсора натиску 1 підключений до першого входу першого функціонального перетворювача 5 та до третього входу третього функціонального перетворювача 13, вихід задавача приведених мас струмоприймача і контактної підвіски 2 підключений до другого входу першого функціонального перетворювача 5, вихід сенсора швидкості 3 підключений до входу диференціатора 4 та до першого входу третього функціонального перетворювача 13, вихід сенсора висоти контактного проводу 12 підключений до другого входу третього функціонального перетворювача 13, вихід диференціатора 4 підключений до третього входу першого функціонального перетворювача 5, вихід третього функціонального перетворювача 13 підключений до входу індикатора 14 та до кола керування тяговим електроприводом, вихід першого функціонального перетворювача 5 підключений до входу першого аналого-цифрового перетворювача 7, вихідна цифрова шина якого підключена до другої вхідної цифрової шини першого компаратора 8 і до першої вхідної цифрової шини другого компаратора 11, вихід якого підключений до другого входу другого функціонального перетворювача 9, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого компаратора 8, вихід другого функціонального перетворювача 9 з'єднаний із колом керування електроприводом пружини струмоприймача, вихід сенсора температури 15 підключений до другого входу четвертого функціонального перетворювача 17 і до першого входу п'ятого функціонального перетворювача 18, до третього входу якого підключений вихід блока задання нижнього рівня значення контактного натиску 10, вихід сенсора вологості 16 підключений до другого входу п'ятого функціонального перетворювача 18 і до третього входу четвертого функціонального перетворювача 17, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока задання верхнього рівня значення контактного натиску 6, вихід сенсора струму 21 підключений до четвертого входу четвертого функціонального перетворювача 17 і до четвертого входу п'ятого функціонального 2 UA 67828 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 перетворювача 18, вихід четвертого функціонального перетворювача 17 підключений до входу другого аналого-цифрового перетворювача 19, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини першого компаратора 8, вихід п'ятого функціонального перетворювача 18 підключений до входу третього аналого-цифрового перетворювача 20, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини другого компаратора 11. Запропонований пристрій працює так. Сенсор натиску 1 вимірює поточне значення натиску Рк і передає на перший вхід першого функціонального перетворювача 5, на другий вхід якого подається значення приведених мас струмоприймача і контактної підвіски від задавача приведених мас струмоприймача і контактної підвіски 2. Швидкість руху вагона вимірюється сенсором швидкості 3 і після операції диференціювання, що виконується диференціатором 4, подається на третій вхід першого функціонального перетворювача 5, який здійснює пошук оптимального значення контактного натиску Рк.опт. Перший аналого-цифровий перетворювач 7 перетворює аналоговий сигнал Рк.опт. в цифровий і передає на другий вхід першого компаратора 8. Значення температури навколишнього середовища, що вимірюється сенсором температури 15, значення вологості, що вимірюється сенсором вологості 16, а також значення струму, що вимірюється сенсором струму 21, надходять на четвертий 17 та п'ятий 18 функціональні перетворювачі. На четвертий функціональний перетворювач 17 одночасно подається і максимально допустиме значення контактного натиску Рк. мах від блока задання верхнього рівня значення контактного натиску 6, а на п'ятий функціональний перетворювач 18 - мінімально допустиме значення контактного натиску Рк.міn від блока задання нижнього рівня значення контактного натиску 10. Четвертий функціональний перетворювач 17 в залежності від значень температури, вологості та струму корегує значення максимально допустимого значення контактного натиску Рк. мах до значення Рк. мах (кор.) яке через другий аналого-цифровий перетворювач 19 подається на перший компаратор 8. Якщо Рк.опт > Рк.мах(кор.), то на виході першого компаратора 8 формується сигнал логічної одиниці, який подається на перший вхід другого функціонального перетворювача 9. Якщо Р к.опт ≤ Рк.мах(кор.), то на виході першого компаратора 8 формується сигнал логічного нуля. П'ятий функціональний перетворювач 18 в залежності від значень температури, вологості та струму корегує значення мінімально допустимого значення контактного натиску Р к.міn до значення Рк.мin(кор.), яке через третій аналого-цифровий перетворювач 20 подається на другий компаратор 11. Якщо Рк.опт < Рк.мin(кор.), то на виході другого компаратора 11 формується сигнал логічної одиниці, який подається на другий вхід другого функціонального перетворювача 9. Якщо Р к.опт ≥ Рк.мin, то на виході другого компаратора 11 формується сигнал логічного нуля. Другий функціональний перетворювач 9 здійснює обробку вхідних сигналів від першого 8 та другого 11 компараторів і у випадку появи на його вході сигналу хоча б однієї логічної одиниці видає сигнал в коло керування електроприводом пружини струмоприймача для її послаблення або натягу (передбачається встановлення додаткового електропривода керуванням натягу пружини струмоприймача; можливий і інший вид приводу). Сенсор висоти контактного проводу 12 забезпечує вимірювання значення провисання контактного проводу і його передачу на другий вхід третього функціонального перетворювача 13, на перший вхід якого подається значення швидкості руху вагону з сенсора швидкості 3, а на третій вхід - поточне значення натиску Рк пантографа на контактний провід із сенсора натиску 1. Третій функціональний перетворювач 13 забезпечує пошук оптимальної швидкості руху вагону з точки зору оптимального контактного натиску, яка реєструється на індикаторі 14 і передається в коло керування тяговим електроприводом трамвая для її забезпечення. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Пристрій для підтримання оптимального натиску пантографа трамвая на контактну мережу, який складається з першого аналого-цифрового перетворювача, індикатора, сенсора натиску, задавача приведених мас струмоприймача і контактної підвіски, сенсора швидкості, диференціатора, першого, другого та третього функціональних перетворювачів, блока задання верхнього рівня значення контактного натиску, першого і другого компараторів, блока задання нижнього рівня значення контактного натиску, сенсора висоти контактного проводу, причому вихід сенсора натиску підключений до першого входу першого функціонального перетворювача та до третього входу третього функціонального перетворювача, вихід задавача приведених мас 3 UA 67828 U 5 10 15 20 25 струмоприймача і контактної підвіски підключений до другого входу першого функціонального перетворювача, вихід сенсора швидкості підключений до входу диференціатора та до першого входу третього функціонального перетворювача, вихід сенсора висоти контактного проводу підключений до другого входу третього функціонального перетворювача, вихід диференціатора підключений до третього входу першого функціонального перетворювача, вихід третього функціонального перетворювача підключений до входу індикатора та до кола керування тяговим електроприводом, вихід першого функціонального перетворювача підключений до входу першого аналого-цифрового перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до другої вхідної цифрової шини першого компаратора і до першої вхідної цифрової шини другого компаратора, вихід якого підключений до другого входу другого функціонального перетворювача, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого компаратора, вихід другого функціонального перетворювача з'єднаний із колом керування електроприводом пружини струмоприймача, який відрізняється тим, що в нього введено сенсор температури, сенсор вологості, четвертий та п'ятий функціональні перетворювачі, другий та третій аналого-цифрові перетворювачі, сенсор струму, причому вихід сенсора температури підключений до другого входу четвертого функціонального перетворювача і до першого входу п'ятого функціонального перетворювача, до третього входу якого підключений вихід блока задання нижнього рівня значення контактного натиску, вихід сенсора вологості підключений до другого входу п'ятого функціонального перетворювача і до третього входу четвертого функціонального перетворювача, перший вхід якого з'єднаний з виходом блока задання верхнього рівня значення контактного натиску, вихід сенсора струму підключений до четвертого входу четвертого функціонального перетворювача і до четвертого входу п'ятого функціонального перетворювача, вихід четвертого функціонального перетворювача підключений до входу другого аналого-цифрового перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини першого компаратора, вихід п'ятого функціонального перетворювача підключений до входу третього аналого-цифрового перетворювача, вихідна цифрова шина якого підключена до першої вхідної цифрової шини другого компаратора. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4