УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВАГОНА МЕТРОПОЛИТЕНА Российский патент 1994 года по МПК B60L3/00 

Устройство относится к электрическому транспорту, в частности к устройствам контроля работы электрооборудования вагонов метрополитена.

Известно устройство для контроля монтажа силового электрооборудования вагонов метрополитена, содержащее группу вспомогательных реле, элемент сравнения с источником опорного напряжения на входе, индикаторные элементы, которые обеспечивают возможность проверки правильности монтажа элементов силовой цепи и поиск дефектных участков этой цепи.

Устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как питание силовой цепи вагона осуществляется от маломощных источников, что не позволяет проверить работу силовых элементов при номинальных нагрузках.

Целью предлагаемого устройства является расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для контроля электрооборудования вагона метрополитена, содержащее реле управления, элемент сравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, амперметр, регистрирующий блок и источник питания реле, снабжено тиристорно-импульсным регулятором напряжения с входным индуктивно-емкостным фильтром, сглаживающим реактором, обратным диодом, широтно-импульсным модулятором с задающей RC-цепью на входе, электронным ключом, датчиками тока и силовыми контакторами, контакт каждого из которых соединен с соответствующим датчиком тока в последовательную цепь, выводы которой предназначены для подключения к выводам обмоток якорей соответствующей группы тяговых двигателей, включенных в силовую схему вагона, со входом которой через последовательно соединенные сглаживающий реактор и амперметр, связан зашунтированный обратным диодом выход тиристор-импульсного регулятора напряжения, управляющие входы которого подключены к одному из выходов широтно-импульсного модулятора и выходу электронного ключа, один из входов которого соединен с другим выходом широтно-импульсного модулятора, а другие - с выходами датчиков тока, к которым подключены регистрирующий прибор и элемент сравнения, выход которого соединен с обмоткой первого реле управления, обмотка второго реле управления связана с источником питания через параллельно соединенные замыкающие контакты первых контактных групп первого и второго реле управления, а обмотка третьего реле управления - через последовательно соединенные замыкающий контакт второй контактной группы второго реле управления и размыкающей контакт первой контактной группы первого реле управления, которые шунтированы замыкающим контактом первой контактной группы третьего реле управления, при этом последовательно соединенные размыкающие контакты вторых контактных групп первого и третьего реле управления включены параллельно задающей RС-цепи на входе широтно-импульсного модулятора.

Схема устройства показана на чертеже.

Силовая цепь вагона 1 содержит якорные обмотки 2 - 5 и обмотки возбуждения 6 - 9 тяговых электродвигателей, основные силовые контакты 10 - 12, ступени 13.1 и 13.2 пуско-тормозного реостата, контакты 14.1-14.18 реостатного контроллера, обмотки 15.1 и 15.2 реле тока. Вход силовой цепи вагона подключен к контактной сети 16 через индуктивно-емкостной фильтр 17-18, тиристорно-импульсный регулятор 19 напряжения, индуктивный реактор 20 и амперметр 21. К выходу регулятора подключен силовой диод 22. К управляющим входам регулятора 19 подключены формирователи 23 и 24 управляющих импульсов, соответственно для основного и гасящего тиристоров регулятора. Формирователь импульсов 23 соединен непосредственно с первым выходом широтно-импульсного модулятора 25, а формирователь импульсов 24 подключен ко второму выходу модулятора 25 через электронный ключ 26. Модулятор 25 состоит из генератора 27 тактовых импульсов, генератора 28 пилообразных импульсов и элемента 29 сравнения напряжений. Входы элемента 29 сравнения соединены с выходом генератора 28 пилообразных импульсов и задающей RC-цепью 30-31. В силовой цепи вагона якорные обмотки 2-5 шунтированы вспомогательными силовыми контакторами 32, 33 и датчиками 34, 35 тока. Выходы датчиков 34 и 35 подключены к регистрирующему прибору 36, входам электронного ключа 26 и элемента 37 сравнения напряжений. К входу элемента 37 сравнения подключен еще выход источника 38 опорного напряжения. Выход элемента 37 сравнения соединен с обмоткой 39 первого реле управления. Обмотки 40 и 41 второго и третьего реле управления соединены с источником питания Е через контакт 42 первого реле, контакты 43, 44 второго реле и контакт 45 третьего реле. Контакты 46 и 47 первого и третьего реле управления подключены параллельно конденсатору 31 задающей RC-цепи.

Задачей контроля, выполняемого с помощью устройства, является проверка функциональной работоспособности электрооборудования вагона в стационарных условиях при рабочих значениях тока и напряжения в силовой цепи. Такая проверка требует имитации действия ЭДС якорных обмоток тяговых электродвигателей в силовой цепи в полном соответствии с их работой в реальных режимах хода и торможения вагона.

Устройство реализует эти режимы следующим образом.

При контроле ходового режима элементы силовой цепи вагона сначала включают, как и в реальных условиях, по схеме последовательного соединения. Для этого реостатный контроллер устанавливают в исходное положение, при котором замкнуты его контакты 14.1 и 14.2, замыкают контакты 11, 32 и 33 силовых контакторов и включают генератор 27 тактовых импульсов в широтно-импульсном модуляторе 25. Электронный ключ 26 в данный момент закрыт, и тиристорный регулятор 19 напряжения переводится в полностью открытое состояние от сигналов, поступающих на основной тиристор регулятора с формирователя 23 управляющих импульсов, который запускается от генератора 27. Вспомогательные контакты 32 и 33 шунтируют якорные обмотки 2-5 тяговых двигателей, предотвращая движения вагона. Ток в силовой цепи вагона определяется уровнем напряжения в контактной сети 16 и сопротивлением пускового реостата 13. Этот ток ниже значения тока срабатывания (уставки) реле 15, которое управляет ходом реостатного контроллера, контактами 14.1-14.18 которого шунтируются ступени пускового реостата 13. Так как реле 15 не срабатывает, то реостатный контроллер начинает поочередно замыкать свои контакты 14.3, 14.4 и т.д., выводя ступени пускового реостата 13. Ток в цепи начинает возрастать. При увеличении тока до уровня несколько меньшего (на 10-15%) уставки реле 15 срабатывают электронный ключ 26 и элемент сравнения 37 от сигналов, поступающих с датчиков 34 и 35 тока силовой цепи. При срабатывании ключа 26 сигналы от широтно-импульсного модулятора 25 начинают поступать через формирователь 24 управляющих импульсов на гасящие тиристоры регулятора 19, т.е. регулятор 19 переводится в импульсный режим работы.

Широтно-импульсный модулятор 25 в момент, предшествующий срабатыванию ключа 26 формировал управляющие сигналы с максимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла, что обеспечивалось путем шунтирования конденсатора 31 в задающей RС-цепи контактами 46 и 47 первого и третьего реле управления. Следовательно, при срабатывании ключа 25 регулятор 19 начинает работать с минимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла.

После срабатывания электронного ключа 26 реостатный контроллер выводит одну-две ступени реостата 13, и ток в силовой цепи достигает уровня установки реле 15, которое срабатывает и останавливает реостатный контроллер.

Одновременно с ключом 26 срабатывает элемент сравнения 37, и получает питание обмотка 39 первого реле управления. При возбуждении этого реле размыкается его контакт 46, шунтирующий конденсатор 31 в задающей RC-цепи. Конденсатор 31 начинает плавно заряжаться. Напряжение с конденсатора 31 подается в элемент сравнения 29 широтно-импульсного модулятора 25 и сравнивается в нем с импульсами пилообразной формы, поступающими от генератора 28, который управляется генератором тактовых импульсов 27. Таким сравнением осуществляется общеизвестный способ "вертикального" формирования широтно-импульсной модуляции. При этом способе по мере возрастания напряжения на конденсаторе 31 формируется на выходе элемента 29 последовательность импульсов, сдвигающаяся относительно тактовых импульсов генератора 27. Этот сдвиг изменяется от максимального значения до минимального. В таком же режиме начинает работать и регулятор 19, плавно уменьшая напряжение на входе силовой цепи вагона. Ток в силовой цепи вагона начинает плавно уменьшаться, как он уменьшался бы при возрастании ЭДС якорных обмоток 2-5 тяговых двигателей в реальном режиме их пуска. В результате этого токовое реле 15 и реостатный контроллер работают так же, как они работали бы в реальных условиях, т.е. реостатный контроллер начинает поочередно выводить ступени пускового реостата 13 под контролем токового реле 15.

В момент полного выведения ступеней реостата 13 заканчивается ходовой режим работы электрооборудования с последовательным соединением элементов силовой цепи вагона. Для перехода в режим параллельного соединения замыкают контакты 10, 12 и размыкают контакт 11. К моменту перехода на параллельное соединение реостатный контроллер находится в положении, при котором замкнуты его контакты 14.17 и 14.18, а остальные все разомкнуты. В результате этого при переходе на параллельное соединение в одной цепи оказывается полностью включенной ступень 13.1, а другой - ступень 13.2 пускового реостата, и токи в этих цепях резко уменьшаются. В реальных условиях такого изменения токов не бывает, так как введение указанных ступеней пускового реостата в каждую из параллельных цепей компенсируется выключением из них ЭДС двух двигателей. Для имитации этого режима в настоящем устройстве предусмотрено резкое увеличение коэффициента заполнения импульсного цикла тиристорного регулятора 19 при переходе на параллельное соединение. Это осуществляется с помощью элемента сравнения 37 и реле управления 39-41 следующим образом.

При переходе на параллельное соединение ток в цепях начинает, как отмечено выше, уменьшаться. Уменьшаются и уровни выходных сигналов датчиков 34, 35 тока, которые поступают на выход элемента сравнения 37. Элемент сравнения 37 переключается и обесточивает обмотку 39 первого реле управления. Его контакт 46 замыкается и шунтирует конденсатор 31 в задающей RC-цепи на входе модулятора 25. В результате этого модулятор 25 переводится в режим формирования управляющих сигналов для регулятора 19 с максимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла. Регулятор 19 начинает работать с максимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла, напряжение на входе силовой цепи вагона возрастает, возрастает и ток в параллельных цепях. Его значение при этом превышает уровень установки элемента сравнения 37, который срабатывает и подает питание на обмотку 39 первого реле управления. Реле возбуждается, и его контакт 46 в задающей RC-цепи 30-31 размыкается. Конденсатор 30 начинает плавно заряжаться, и модулятор 25 начинает формировать, как это было описано выше, управляющие сигналы для регулятора 19 с плавно уменьшающимся коэффициентом заполнения импульсного цикла. Напряжение на выходе регулятора 19 плавно уменьшается. По мере уменьшения напряжения, питающего силовую цепь вагона, реостатный контроллер начинает выводить ступени пускового реостата 13 под контролем токового реле 15. Контакты контроллера замыкаются в порядке 14.16, 14.15 и т.д., уменьшая сопротивление в каждой параллельной цепи.

При полном выведении ступеней пускового реостата 13 ток в цепи вагона продолжает уменьшаться, так как напряжение на выходе регулятора 19 уменьшается до величины, определяемой минимальным значением коэффициента заполнения его импульсного цикла. Переключение регулятора 19 на максимальный коэффициент заполнения импульсного цикла, как это было при переходе с последовательного соединения на параллельное, не происходит. Это обеспечивается с помощью второго и третьего реле управления. Второе реле управления фиксирует срабатывание первого реле управления в начальный момент работы устройства, когда регулятор 19 переводится из полностью открытого состояния в импульсный режим работы, а третье реле фиксирует срабатывание первого реле управления при переходе с последовательного на параллельное соединение.

Работают второе и третье реле управления в следующем порядке. При первом срабатывании первого реле управления через его контакт 42 получает питание обмотка 40 второго реле управления и встает на самоблокировку через собственный контакт 43. Другой контакт 44 второго реле управления замыкается в цепи обмотки 41 третьего реле управления. Но эта обмотка не получает пока питания, так как в ее цепи при возбужденном первом реле его контакт 42 разомкнут. При переходе с последовательного соединения на параллельное первое реле управления, как было описано выше, обесточивается. Его контакт 42 замыкается в цепи питания обмотки 41 третьего реле управления. Это реле возбуждается и встает на самоблокировку через собственный контакт 45. Контакт 47 третьего реле управления разрывает цепь шунтировки конденсатора 31 в задающей цепи модулятора 25. Поэтому в дальнейшем уменьшение тока в силовой цепи и любое срабатывание первого реле управления не изменяет режима работы модулятора 25.

Уменьшение напряжения на выходе регулятора 19 при полностью выведенном сопротивлении пускового реостата 13 при параллельном соединении элементов силовой цепи имитирует режим хода на автоматической характеристике тяговых двигателей.

Работа устройства при имитации условий тормозного режима аналогична описанному выше, но с той лишь разницей, что элементы силовой цепи вагона включены по схеме, соответствующей тормозному режиму (эти соединения не показаны, чтобы не затемнять схему силовой цепи вагона).

Контроль за качеством работы электрооборудования вагона осуществляется по току силовой цепи с помощью амперметра 21 и регистрирующего прибора 36. Амперметр 21 используется для визуального наблюдения за работой электрооборудования. Регистрирующий прибор 36 записывает осциллограмму изменения тока. Сравнение получаемой осциллограммы с контрольной, которая заранее записана на заведомо исправном и отрегулированном вагоне, покажет качество работы электрооборудования проверяемого вагона.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет воспроизведение реальных условий работы всего электрооборудования вагона (за исключением якорных обмоток тяговых двигателей), обеспечивает высокую устойчивость и надежность всех режимов работы, так как тиристорные регуляторы имеют высокое быстродействие. Устройство не содержит сложных электромеханических систем. Указанное обеспечивает широкие функциональные возможности и высокую надежность устройства.

Использование: системы проверки функциональной работоспособности электрооборудования вагона метрополитена в стационарных условиях. Сущность изобретения: устройство содержит тиристорно-импульсный регулятор 19 напряжения, входной индуктивно-емкостной фильтр 17 - 18, индуктивный реактор 20, силовой диод 22, который включен между контактной сетью 16 и входом силовой цепи вагона 1. Регулятор 19 управляется через формирователи 23, 24 управляющих импульсов и электронный ключ 26 от широтно-импульсного модулятора 25, коэффициент заполнения импульсного цикла которого изменяется с помощью задающей RC-цепи 30 - 31. В силовой цепи вагона 1 якорные обмотки 2 - 5 тяговых электродвигателей шунтированы вспомогательными контакторами 32, 33 и датчиками 34, 35 тока. От датчиков 34, 35 управляются электронный ключ 26 и элемент 37 сравнения напряжений, к выходу которого подключен источник 38 опорного напряжения. От элемента 37 сравнения подается питающее напряжение на обмотку 39 первого реле управления. Обмотки 40 и 41 второго и третьего реле управления подключены к источнику питания через контакты 42 первого, 43 и 44 второго и 45 третьего реле управления. Контакты 46 и 47 первого и третьего реле управления включены параллельно конденсатору 31 задающей RC-цепи. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВАГОНА МЕТРОПОЛИТЕНА, содержащее реле управления, элемент сравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, амперметр, регистрирующий блок и источник питания реле, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения проверки электрооборудования при номинальных нагрузках, оно снабжено тиристорно-импульсным регулятором напряжения с входным индуктивно-емкостным фильтром, сглаживающим реактором, обратным диодом, широтно-импульсным модулятором, с задающей RC- цепью на входе, электронным ключом, датчиками тока и силовыми контакторами, контакт каждого из которых соединен с соответствующим датчиком тока в последовательную цепь, выводы которой предназначены для подключения к выводам обмоток якорей соответствующей группы тяговых двигателей, включенных в силовую схему вагона, с входом которой через последовательно соединенные сглаживающий реактор и амперметр связан зашунтированный обратным диодом выход тиристорно -импульсного регулятора напряжения, управляющие входы которого подключены к одному из выходов широтно-импульсного модулятора и выходу электронного ключа, один из входов которого соединен с другим выходом широтно-импульсного модулятора, а другие - с выходами датчиков тока, к которым подключены регистрирующий прибор и элемент сравнения, выход которого соединен с обмоткой первого реле управления, обмотка второго реле управления связана с источником питания через параллельно соединенные замыкающие контакты первых контактных групп первого и второго реле управления, а обмотка третьего реле управления - через последовательно соединенные замыкающий контакт второй контактной группы второго реле управления и размыкающий контакт первой контактной группы первого реле управления, которые шунтированы замыкающим контактом первой контактной группы третьего реле управления, при этом последовательно соединенные размыкающие контакты вторых контактных групп первого и третьего реле управления включены параллельно задающей RC-цепи на входе широтно-импульсного модулятора.