СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ АППАРАТАМИ ТЕПЛОВОЗА Российский патент 1997 года по МПК B60L1/00 

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств и предназначено преимущественно для цепей управления тепловозов.

В качестве прототипа принята двухпроводная система электропитания вспомогательных цепей (управление, пуск дизеля, освещение, вспомогательный электропривод). Такая система содержит генератор постоянного тока, выключатели, защитные диоды и многоэлементную аккумуляторную батарею, которая двумя крайними выводами подключена по двухпроводной цепи к генератору через два предохранителя, токоограничивающий резистор и разделительный диод. Защитные диоды шунтируют катушки электромагнитных аппаратов управления тепловозом (реле, контакторы, электропневматические вентили) для ограничения перенапряжений, которые возникают на выводах катушек при их отключении от источника постоянного тока (батарея, генератор). После отключения источника тока под действием ЭДС самоиндукции катушек в цепях защитных диодов протекает ток, который замедляет возвращение электромагнитных аппаратов в отключенное положение. Управление тепловозом сопровождается взаимодействием большого количества электромагнитных аппаратов и создаваемые защитными диодами выдержки времени суммируются в процессе управления. В результате этого замедляется процесс управления тепловозом и ухудшается качество регулирования его рабочих режимов.

Сущность изобретения состоит в следующем. Известное устройство снабжают третьим предохранителем, подключают его к среднему выводу многоэлементной аккумуляторной батареи. Электромагнитные аппараты распределяют на две группы и катушки каждой группы аппаратов подключают через защитные диоды и контакты выключателей к трем выводам батареи. При этом группы имеют равное количество электромагнитных аппаратов, что обеспечивает одинаковые разрядные токи для всех элементов батареи. Через замкнутые контакты выключателей на катушки аппаратов поступает напряжение части (половины) элементов батареи. Остальные ее элементы включены в контуры, образованные защитными диодами, катушками, и обеспечивают напряжение, которое ускоряет затухание токов, протекающих в этих контурах под действием ЭДС самоиндукции катушек. В результате этого уменьшается инерционность электромагнитных аппаратов, они быстрее возвращаются в выключенное положение и обеспечивается ограничение перенапряжений на выводах отключаемых катушек.

Технический результат изобретения характеризуется уменьшением времени регулирования рабочих режимов тепловоза.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема системы электропитания.

На схеме показаны генератор постоянного тока 1, многоэлементная аккумуляторная батарея 2 с первым 3, вторым 4 крайними выводами и средним выводом 5, соединительные провода 6-8, первый 10, второй 9 и третий 11 предохранители, разделительный диод 12, токоограничивающий резистор 13, контакт 14 контактора пуска дизеля, контакт 15 контактора управления вспомогательным электродвигателем 16, который зашунтирован диодом 17, контакт 18 контактора лампы освещения 19, катушки 20 и 23 первой и второй групп электромагнитных аппаратов, контакты 21 и 24 соответствующих выключателей, защитные диоды 22 и 25. Количество катушек 20 равно количеству катушек 23. Количество элементов между выводами 3 и 5 батареи 2 равно количеству элементов, которые включены между ее выводами 4 и 5.

Работа системы электропитания осуществляется следующим образом.

При замкнутом контакте 14 батарея 2 подключена к генератору 1, он работает в режиме двигателя, вращает вал дизеля и обеспечивает его пуск. При работающем дизеле его вал вращает якорь генератора 1, его напряжение имеет показанную полярность, питает цепи 15-16, 18-19 и заряжает батарею 2 по цепи 9-12-13-10. Резистор 13 ограничивает зарядный ток батареи 2. Предохранители 9-11 защищают генератор 1, батарею 2 и соединительные провода 6-8 от токов короткого замыкания. Диод 12 препятствует разряду батареи 2 на генератор 1 при неработающем дизеле.

Питание катушек 20 и 23 электромагнитных аппаратов осуществляется в такой последовательности.

Полярность напряжения, которое действует между выводами 3 и 5 (4 и 5) батареи 2, не совпадает с проводящим направлением защитных диодов 25 (22) и они препятствуют поступлению этого напряжения на катушки 23 (20). При разомкнутых контактах 24 (21) напряжение, действующее между выводами 4 и 5 (3 и 5) батареи 2, не поступает на катушки 23 (20). После замыкания контактов 24 (21) с выводом 4 и 5 (3 и 5) батареи 2 поступает напряжение, равное половине ее напряжения, на катушки 23 (20) электромагнитных аппаратов и они включаются. Напряжение на выводах этих катушек имеет полярность, показанную знаками без скобок.

Для выключения электромагнитных аппаратов размыкают контакты соответствующих выключателей. Размыкание контактов 24 (21) сопровождается появление ЭДС самоиндукции в катушках 23 (20) и изменением полярности их напряжения. При наличии ЭДС самоиндукции напряжение на выводах катушек 23 (20) имеет полярность, которая показана знаками в скобках, через диоды 25 (22) взаимодействует с напряжением, действующим между выводами 3 и 5 (4 и 5) батареи 2, и направлено против этого напряжения. Под действием ЭДС самоиндукции ток переходит из цепи контактов 24 (21) в цепь 25-10-3-5-11 (11-5-4-22), продолжает протекать в течение некоторого времени и уменьшается до нуля, когда энергия, запасенная в индуктивности катушек 23 (20), рассеется на активном сопротивлении и перейдет в элементы батареи 2, включенные между ее выводами 3 и 5 (4 и 5). Наличие в контуре протекания этого тока источника напряжения в виде соответствующей части элементов батареи 2 ускоряет потребление энергии, запасенной в индуктивности катушек 23 (20), и затухание тока в их цепи после размыкания контактов 24 (21). Во время протекания тока напряжение на выводах катушек 23 (20) ограничивается на уровне, равном напряжению на выводах 3 и 5 (4 и 5). В результате этого электромагнитные аппараты переходят в выключенное положение быстрее и при размыкании контактов 24 (21) напряжение на выводах катушек 23 (20) не превышает их рабочего напряжения.

Использование: в области электрооборудования тепловозов для питания цепей управления электромагнитными аппаратами. Сущность изобретения: система питания содержит вспомогательный генератор постоянного тока, многоэлементную аккумуляторную батарею, имеющую средний вывод, разделительный диод, токоограничивающий резистор, предохранители и защитные диоды. Техническим результатом является повышение быстродействия регулирования электропитания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система электропитания цепей управления электромагнитными аппаратами тепловоза, содержащая генератор постоянного тока, выключатели, защитные диоды и многоэлементную аккумуляторную батарею, подключенную крайними выводами через последовательно соединенные первый предохранитель, токоограничивающий резистор, разделительный диод и второй предохранитель к генератору постоянного тока, отличающаяся тем, что она снабжена третьим предохранителем, один вывод которого подключен к среднему выводу аккумуляторной батареи, а другой вывод предназначен для подключения к первым выводам катушек электромагнитных аппаратов тепловоза, первый крайний вывод многоэлементной аккумуляторной батареи предназначен для подключения через первый предохранитель к второму выводу катушки каждого из первой группы электромагнитных аппаратов тепловоза через соответствующий контакт одного из выключателей и к второму выводу катушки каждого из второй группы упомянутых аппаратов через соответствующий защитный диод, а второй крайний вывод многоэлементной аккумуляторной батареи предназначен для подключения к второму выводу катушки каждого из первой группы электромагнитных аппаратов тепловоза через соответствующий защитный диод и к второму выводу катушки каждого из второй группы упомянутых аппаратов через соответствующий контакт второго выключателя, при этом защитные диоды включены в направлении, противоположном полярности напряжения аккумуляторной батареи. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она предназначена для подключения к группам электромагнитных аппаратов тепловоза с равным количеством упомянутых аппаратов в каждой из групп.