СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Российский патент 2007 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для учета электрической энергии постоянного тока на подвижном составе электрифицированного железнодорожного транспорта и может быть использовано на тяговых подстанциях постоянного тока.

Известны счетчики электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта (Под ред. Е.М.Душина. Основы метрологии и электрические измерения. Л.: Энергоатомиздат, 1987. С.169-170), состоящие из измерительного преобразователя энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь контактного провода между генератором и нагрузкой, и блока питания с гальванической развязкой, выполненной в виде импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов.

Недостатком этих счетчиков является относительно низкая безопасность их эксплуатации, обусловленная применением вспомогательного источника напряжения питания, в качестве которого на электроподвижном составе железнодорожного транспорта используется низковольтная (обычно 48 В) сеть постоянного тока. Другим недостатком является необходимость использования вспомогательного источника питания при выполнении регулировки и эксплуатации счетчика.

Известен счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, выбранный в качестве прототипа (Свидетельство на полезную модель №19327. МПК G 01 R 22/00. Опубл. 20.08.2001. Бюл. №23), безопасность эксплуатации счетчика достигается за счет его питания непосредственно от силовой высоковольтной сети. Счетчик питается от сети переменного тока напряжением 220 В при его ремонте, регулировке и поверке.

Счетчик содержит измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь первого провода между генератором и нагрузкой, и блок питания с гальванической развязкой, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов, блок питания в свою очередь состоит из генератора импульсов.

В счетчике используется делитель напряжения, который состоит из последовательно включенных первого и второго плеч, подключенных к первой и второй шинам соответственно, и выпрямитель мостового типа, входы которого подключены параллельно первому плечу делителя напряжения, а выходы соединены с входами блока питания, и конденсатор, включенный параллельно входам блока питания.

Использование делителя напряжения из-за его омического нагрева при протекании тока приводит к увеличению потребления мощности счетчиком, что в свою очередь понижает точность измерения энергии.

Перед автором стояла задача - повысить точность измерения электрической энергии счетчиком электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта.

Технический результат достигается тем, что в счетчике электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, содержащем измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь первого провода и блок питания с трансформатором, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов, первая шина высоковольтной силовой сети через ветвь из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки трансформатора блока питания соединена со второй шиной высоковольтной силовой сети.

На чертеже изображена схема предлагаемого счетчика энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта.

Счетчик энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта содержит измерительный преобразователь энергии в количество импульсов 1 (Орнатский П.П. Автоматизированные измерения и приборы. Киев: Вища школа. С.431-433), первый вход напряжения которого подключен к первой шине 2 высоковольтной силовой сети, например, со стороны генератора непосредственно, второй вход напряжения подключен ко второй шине 3 высоковольтной сети через первичный измерительный преобразователь напряжения 4, а входы тока подключены параллельно шунту 5, включенному в цепь первого провода 2 и блок питания 6 с трансформатором 7. Блок питания 6, например, выполнен на микросхеме, например M1, с обратными связями с трансформатором (Счетчики электрической энергии постоянного тока СКВТ-Ф607 и СКВТ-Ф607/1. Паспорт. 3. 412.008 ПС. С.20). Выходы блока питания 6 соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1. Трансформатор 7 имеет первичную обмотку 8, четыре вторичные обмотки 9, соединенные последовательно с выпрямителями 10. Параллельно ветвям, содержащим вторичные обмотки 9 и выпрямители 10, включены конденсаторы 11. Первичная обмотка 8 соединена последовательно с конденсатором 12, который также соединен со второй шиной 3, например, посредством пантографного токоприемника (на чертеже не показан).

В качестве первичного измерительного преобразователя напряжения 4 может быть использован добавочный резистор или измерительный делитель напряжения.

Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта работает следующим образом.

Сигналы, пропорциональные напряжению и току высоковольтной силовой цепи, подаются на входы напряжения U и тока соответственно измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1. Суммирование, хранение и индикация импульсов, количество которых пропорционально потребленной электроэнергии, выполняется счетным механизмом (на чертеже не показан). Для обеспечения работоспособности измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1 его входы питания подключены к выходам блока питания 6.

Напряжение высоковольтной сети составляет несколько киловольт. Измерительный преобразователь энергии в количество импульсов 1 имеет потенциал шины 2, к которой подключен первый вход напряжения и в которую включен шунт 5.

Из-за использования на подстанциях многофазных выпрямителей, например шестифазных, и при отсутствии на выходе выпрямителя емкостного фильтра в токе, протекающем в шине 2, например контактном проводе, имеют место высшие гармонические составляющие, например частоты 600 Гц и величины 200 В. Эти гармонические составляющие наблюдаются и в первичной обмотке 8, т.к. сопротивление конденсатора 12 для них минимально. Посредством индуктивной связи высшие гармонические составляющие передаются во вторичные обмотки 9, где после преобразования выпрямителями 10 они преобразуются в напряжение постоянного тока, например 24÷48 В. Данное напряжение поступает на входы измерительного преобразователя энергии в количество импульсов 1.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый счетчик не содержит делителя напряжения, к которому в прототипе подсоединены входы блока питания, следовательно, отсутствуют омические потери, т.е. в заявляемом счетчике уменьшена погрешность измерения энергии, обусловленная указанными потерями.

Счетчик содержит измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети. Второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной силовой сети через первичный измерительный преобразователь напряжения. Входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь первой шины высоковольтной силовой сети. Счетчик также содержит блок питания с трансформатором, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов. При этом первая шина высоковольтной силовой сети через ветвь из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки трансформатора блока питания соединена со второй шиной высоковольтной силовой сети. Техническим результатом является повышение точности измерения электрической энергии. 1 ил.

Счетчик электрической энергии постоянного тока для подвижного состава железнодорожного транспорта, содержащий измерительный преобразователь энергии в количество импульсов, первый вход напряжения которого подключен к первой шине высоковольтной силовой сети, второй вход напряжения подключен ко второй шине высоковольтной силовой сети через первичный измерительный преобразователь напряжения, а входы тока подключены параллельно шунту, включенному в цепь первой шины высоковольтной силовой сети, и блок питания с трансформатором, выходы которого соединены с входами питания измерительного преобразователя энергии в количество импульсов, отличающийся тем, что первая шина высоковольтной силовой сети через ветвь из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки трансформатора блока питания соединена со второй шиной высоковольтной силовой сети.