УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ КОМПРЕССОРА ТЕПЛОВОЗА Российский патент 1996 года по МПК B60L1/00 

Изобретение относится к области устройств передачи электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, которое содержит аккумуляторную батарею с зарядной цепью, генератор постоянного тока, связанный с валом дизеля тепловоза, регулятор тока возбуждения генератора, контактор и реле давления. Пуск электродвигателя компрессора начинается после срабатывания реле давления и контактора. Во время пуска электродвигатель питается от параллельно соединенных батареи и генератора. После окончания пуска электродвигателя его питания осуществляется от генератора. Известному устройству присущи такие недостатки: недостаточно эффективно используется аккумуляторная батарея, генератор постоянного тока имеет завышенную мощность, коммутация контактором тока электродвигателя понижает надежность, электродвигатель имеет большие массу, габариты и стоимость.

Сущность изобретения состоит в следующем. Устройство, которое содержит генератор, связанный с валом дизеля тепловоза, регулятор тока возбуждения генератора, аккумуляторную батарею с зарядной цепью, включающей диод, два контактора, реле времени, реле давления и датчик напряжения, дополняют переключателем, однофазным диодным мостом, выключателем и вторым датчиком напряжения. Дополнительные элементы позволяют питать электродвигатель от последовательно соединенных батареи и генератора, при пусках и остановах электродвигателя коммутировать его цепь в обесточенном состоянии и увеличить рабочее напряжение электродвигателя. Этим достигается технический результат, который характеризуется лучшим использованием батареи, уменьшением мощности генератора и массы, габаритов, стоимости электродвигателя, увеличением надежности.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства питания.

На схеме показаны первый датчик напряжения 1, аккумуляторная батарея 2 с одним (отрицательным) и другим (положительным) полюсами, генератор 3 постоянного тока с якорной обмоткой 3.1 и обмоткой возбуждения 3.2, выполненный в виде реле переключатель 4, однофазный диодный мост 5, регулятор 6 тока возбуждения генератора 3, первый контактор 7 с замыкающим контактом 7.1, зарядная цепь 8, предохранитель 9, второй контактор 10 с первым 10.1, вторым 10.3 замыкающими и размыкающим 10.2 контактами, электродвигатель 11 компрессора, выполненный с якорной обмоткой 11.1 и обмоткой возбуждения 11.2, второй датчик напряжения 12, первый 13.1, второй 13.2, третий 13.4 замыкающие и размыкающий 13.3 контакты реле давления, контакт 14 выключателя, реле времени 15 с замыкающим инерционным контактом 15.1.

Датчик напряжения 1 содержит резистор 1.1 стабилитроны 1.2 и реле 1.3 с размыкающим 1.4 и замыкающим 1.5 контактами. Верхний вывод резистора 1.1 и общий нижний вывод элементов 1.2 и 1.3 являются соответственно вторым и первым выводами датчика 1. Переключатель 4 имеет одни и другие замыкающие, размыкающие контакты 4.1, третий 4.2 и четвертый 4.4 размыкающие контакты, третий 4.3, четвертый 4.5 и пятый 4.6 замыкающие контакты. Регулятор 6 выполнен с управляющим входом 6.1, входом питания 6.2 и выходом, который подключен через пары соответствующих контактов 4.1 к обмотке 3.2 генератора 3. Зарядная цепь 8 содержит резистор 8.1, диод 8.2 и предохранитель 8.3. Верхний вывод резистора 8.1 и нижний вывод предохранителя 8.3 являются соответственно одним и другим выводами цепи 8. Датчик напряжения 12 содержит резистор 12.1, стабилитрон 12.2 и реле 12.3 с замыкающим контактом 12.4. Верхний вывод резистора 12.1 и общий нижний вывод элементов 12.2 и 12.3 являются соответственно одним и другим выводами датчика 12, которые используются в качестве выводов устройства питания, предназначенных для подключения к обмоткам 11.1 и 11.2 электродвигателя 11. Выключатель с контактом 14 выполнен с возможностью автоматического замыкания и размыкания контакта 14 соответственно при работающем и неработающем дизеле.

Предохранители 8.1 и 9 защищают от аварийных токов батарею 2, генератор 3 и электродвигатель 11 компрессора, который подает сжатый воздух в резервуары тепловоза. Давление сжатого воздуха контролируется при помощи реле давления, которое при определенном значении (уставке) контролируемой величины меняет положение контактов 13.1-13.4. Диод 8.2 при неработающем дизеле препятствует разряду батареи 2 на обмотку 3.1 генератора 3, связанного с валом дизеля. Резистор 8.3 ограничивает ток заряда батареи 2. Регулятор 6 обеспечивает стабилизацию напряжения генератора 3 при изменениях его нагрузочного тока и частоты вращения вала дизеля. Стабилизация осуществляется регулированием тока в обмотке 3.2.

Устройство питания работает следующим образом.

При неработающих дизеле и генераторе 3 контакт 14 прерывает цепь питания от батареи 2 обмоток контактора 7 и реле времени 15. Его контакт 15.1 разомкнут и блокирует поступление напряжения батареи 2 на обмотки переключателя 4 и контактора 10. Напряжение батареи 2 через разомкнутый контакт 7.1 на вход 6,2 регулятора 6 не поступает, контактор 10 выключен и его состояние не зависит от положения контактов реле давления.

После запуска дизеля от батареи 2 начинает вращаться якорь генератора 3, напряжение батареи 2 поступает на обмотку реле времени 15 через замкнувшийся контакт 14 и на обмотку контактора 7 по цепи 14-4.2-10.2-4.4. Контакт 7.1 замыкается и подает напряжение батареи 2 на вход 6.2 регулятора 6, он поступает в работу, появляются ток в обмотке 3.2 и напряжение на выводе обмотки 3.1 генератора 3. Появившееся напряжение имеет полярность, которая показана на схеме знаками без скобок, поступает на вход 6.1 регулятора 6, на выводы датчика 1 и обеспечивает заряд батареи 2 по цепи 8. Реле 1.3 срабатывает при напряжении, меньшем номинального напряжения генератора 3, размыкает контакт 1.4 и замыкает контакт 1.5. При этом соответствующий стабилитрон 1.2 ограничивает напряжение обмотки реле 1.3 на допустимом уровне.

В течение интервала, равного выдержке времени реле 15, батарея 2 заряжается, восполняя израсходованную энергию на пуск дизеля, контакт 15.1 разомкнут и блокирует включение контактора 10 от контакта 13.1 реле давления. После восстановления емкости батареи 2 замыкается контакт 15.1 и дальнейшая последовательность работы устройства зависит от положения контактов реле давления. Если давление сжатого воздуха превышает уставку реле давления, то есть контакты 13.1, 13.2, 13.4 разомкнуты, контакт 13.3 замкнут и положение контакта 15.1 не влияет на работу устройства. Когда давление сжатого воздуха меньше уставки реле давления, то его контакты 13.1, 13.2, 13.4 замкнуты, разомкнут контакт 13.3 и после замыкания контакта 15.1 по цепи 13.1 напряжение батареи 2 поступает на обмотку контактора 10. Контактор 10 включается и положение его контактов 10.1-10.3 меняется. Замкнувшийся контакт 10.1 подключает электродвигатель 11 и датчик 12 на разницу напряжений генератора 3 и батареи 2, меньшую рабочего напряжения электродвигателя 11 и напряжения срабатывания реле 12.3. При таком низком напряжении контакт 10.1 коммутирует цепь электродвигателя 11 без тока. После переключения контактов 10.2 и 10.3 снимается напряжение с обмотки контактора 7 и он отключается. Его разомкнувшийся контакт 7.1 отключает от батареи 2 вход 6.2 регулятора 6. После этого убывают до нуля ток обмотки 3.2 и напряжение обмотки 3.1. Уменьшение напряжения обмотки 3.1 сопровождается ростом напряжения на выходах обмоток 11.1, 11.2 и датчика 12, срабатыванием реле 12.3 и замыканием контакта 12.4. Реле 12.3 срабатывает при напряжении, меньшем напряжения батареи 2, стабилитрон 12.2 ограничивает на допустимом уровне напряжение обмотки этого реле. При отсутствии напряжения на выводах обмотки 3.1 к обмоткам 11.1, 11.2 и выводом датчика 12 прикладывается напряжение батареи 2.

В результате исчезновения напряжения с обмотки 3.1 реле 1.3 отпадает, замыкает контакт 1.4 и размыкает контакт 1.5. Через контакт 1.4 напряжение батареи 2 поступает на обмотку переключателя 4, он срабатывает и меняет положение своих контактов 4.1-4.6. Замкнувшийся контакт 4.5 шунтирует цепь 1.4 и обеспечивает самоблокировку переключателя 4. Через замкнувшийся контакт 4.3 по цепи 14-10.3-13.2 напряжение батареи 2 поступает на обмотку контактора 7. Он включается, замыкает контакт 7.1, через который напряжение батареи 2 подается на вход 6.2 регулятора 6. Регулятор 6 вступает в работу, появляются в обмотке 3.2 ток и напряжение на выводах обмотки 3.1, которые в результате переключения контактов 4.1 имеют соответственно противоположные направление и полярность (показана знаками в скобках). Напряжение обмотки 3.1 действует согласно с напряжением батареи 2 и напряжение на выводах обмоток 11.1 и 11.2 электродвигателя 11 и датчика 12 возрастает до величины, равной сумме напряжений батареи 2 и генератора 3. Электродвигатель 11 потребляет электроэнергию, поступающую от батареи 2, генератора 3 и вращает компрессор, который подает сжатый воздух и его давление растет.

Благодаря наличию диодного моста 5 после изменения полярности напряжения обмотки 3.1 не меняет полярность напряжение входа 6.1 регулятора 6 и он продолжает выполнять свои функции, обеспечивая стабилизацию напряжения обмотки 3.1. Под действием напряжения обмотки 3.1 срабатывает реле 1.3, контакт 1.4, размыкается и замыкается контакт 1.5.

В таком режиме устройство питания работает до тех пор, пока давление сжатого воздуха не достигнет уставки реле давления. После этого размыкаются контакты 13.1, 13.2. 13.4 и замыкается контакт 13.3 реле давления. Контакт 13.2 снимает напряжение с обмотки контактора 7 и он отключается. Его разомкнувшийся контакт 7.1 снимает напряжение со входа 6.2 регулятора 6, уменьшаются до нуля ток обмотки 3.2 и напряжение обмотки 3.1, отпадает реле 1.3, замыкает контакт 1.4 и размыкает контакт 1.5. После размыкания контакта 1.5 снимается напряжение с обмотки переключателя 4, он выключается и меняет положение контактов 4.1-4.6. Через замкнувшиеся контакты 4.2 и 4.4 по цепи 10.2-14 подается напряжение на обмотку контактора 7. Он включается, замыкает контакт 7.1, напряжение подается на вод 6.2 регулятора 6 и он вступает в работу. Появляются ток в обмотке 3.2 и напряжение на выводах обмотки 3.1, которые в результате переключения контактов 4.1 имеют соответственно противоположные направлению и полярность (показана знаками без скобок).

Под действием напряжения обмотки 3.1 начинает заряжаться батарея 2 через цепь 8, срабатывает реле 1.3 и размыкает контакт 1.4, замыкает контакт 1.5. Напряжение на выводах датчика 12 и электродвигателя 11 уменьшается до величины, равной разнице напряжений обмотки 3.1 и батареи 2. Электродвигатель 11 останавливается и компрессор прекращает подавать сжатый воздух. Реле 12.3 отпадает, размыкает контакт 12.4, который прерывает питание обмотки контактора 10. Контактор 10 отключается и меняет положение контактов 10.1-10.2. Контакт 10.1 размыкает без тока цепь электродвигателя 11, так как к ней прикладывается низкое напряжение.

В процессе работы тепловоза контакты 14 и 15.1 постоянно замкнуты, режим работы устройства определяется положением контактов реле давления. При давлении сжатого воздуха, большем уставки реле давления, контакты 13.1, 13.2, 13.4 разомкнуты, контакт 13.3 замкнут, генератор 3 заряжает батарею 2. Когда давление сжатого воздуха меньше уставки реле давления, замкнуты контакты 13.1, 13.2, 13.4 и разомкнут контакт 13.3, последовательно соединенные батарея 2 и генератор 3 питают электродвигатель 11, который вращает компрессор. Такие режимы работы устройства питания периодически повторяются.

Использование: в области передачи электроэнергии к вспомогательному электрооборудованию тепловоза. Сущность изобретения: устройство имеет соединенные зарядной цепью аккумуляторную батаpею и генератор постоянного тока, параллельно которой подключен электродвигатель компрессора, регулятор тока возбуждения генератора, контакторы, включатель, реле давления, реверсивный переключатель, однофазный диодный мост, датчики напряжения и реле времени. Новыми элементами в схеме устройства являются реверсивный переключатель, однофазный диодный мост, датчики напряжения и реле времени. 1 ил.

Устройство для питания электродвигателя компрессора тепловоза, содержащее аккумуляторную батарею, подключенную одним полюсом к одному из выводов якорной обмотки генератора, связанного с валом дизеля, зарядную цепь, включающую диод, подключенную одним выводом к другому полюсу аккумуляторной батареи, а другим выводом к другому выводу якорной обмотки генератора, регулятор тока возбуждения генератора, вход питания которого через замыкающий контакт первого контактора подключен к второму полюсу аккумуляторной батареи, управляющий вход связан с якорной обмоткой генератора, а выход с обмоткой возбуждения генератора, второй контактор, обмотка которого через замыкающий инерционный контакт реле времени и первый замыкающий контакт реле давления связана с полюсами аккумуляторной батареи, а первый замыкающий контакт связан с зарядной цепью, первый датчик напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено переключателем, выполненным в виде реле, однофазным диодным мостом, выключателем, выполненным с возможностью автоматического замыкания и размыкания своего контакта соответственно при работающем и неработающем дизеле, и вторым датчиком напряжения, один вывод которого через первый замыкающий контакт второго контактора подключен к полюсу аккумуляторной батареи, а другой вывод соединен с первым выводом первого датчика напряжения, второй вывод которого подключен к первому полюсу аккумуляторной батареи, и выводами зарядной цепи и якорной обмотки генератора, один вывод обмотки возбуждения которого через один замыкающий и один размыкающий контакты переключателя и другой ее вывод через другой замыкающий и другой размыкающий контакты переключателя подключены к выходу регулятора тока возбуждения генератора, управляющий вход которого подключен к якорной обмотке генератора через однофазный диодный мост, причем обмотка реле времени подключена к полюсам аккумуляторной батареи через контакт выключателя, обмотка первого контактора подключена к полюсам аккумуляторной батареи через последовательно соединенные упомянутый контакт выключателя, второй замыкающий контакт реле давления, второй замыкающий контакт второго контактора, размыкающий контакт реле давления и третий размыкающий контакт переключателя, при этом параллельно второму замыкающему контакту реле давления включен четвертый размыкающий контакт переключателя, параллельно цепи из последовательно соединенных второго замыкающего контакта второго контактора и размыкающего контакта реле давления включен размыкающий контакт второго контактора, а параллельно цепи из последовательно соединенных размыкающего контакта реле давления и третьего размыкающего контакта переключателя включен третий замыкающий контакт переключателя, обмотка которого подключена к полюсам аккумуляторной батареи через упомянутый замыкающий инерционный контакт реле времени, собственный четвертый замыкающий контакт, параллельно которому включен размыкающий контакт первого датчика напряжения, и третий замыкающий контакт реле давления, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных пятого замыкающего контакта упомянутого переключателя и замыкающего контакта первого датчика напряжения, а параллельно первому замыкающему контакту реле давления включен замыкающий контакт второго датчика напряжения, зарядная цепь снабжена резистором и предохранителем, один из выводов которого соединен с анодом диода, катод которого соединен с одним из выводов резистора, другим выводом которого образован вывод зарядной цепи, другой вывод которой образован вторым выводом предохранителя, при этом выводами второго датчика напряжения образованы выводы устройства, предназначенные для подключения его к обмоткам электродвигателя компрессора тепловоза.