Индуктивный датчик для автоматической локомотивной сигнализации Советский патент 1992 года по МПК B61L25/06 

S

I Is

Пи II

сл

с

Использование: на транспортных средствах в автоматической локомотивной сигнализации, а также в приборах для обнаружения шпал и изолирующих стыков с пони- женным сопротивлением изоляции. Сущность изобретения: каждая из двух катушек 1(2) датчика, расположенных симметрично относительно оси рельса 11. содержит на ферромагнитных сердечниках 7(8) две обмотки 3,4(5,6), намотанные в противоположные стороны и соединенные последовательно одноименными концами, Катушки датчика соединены между собой согласно и параллельно. Благодаря симметричности каждой катушки относительно электрического поля источника помех напряжение помехи на выходе датчика отсутствует. 2 ил.

г ...

i лб ксьо/г 6н

-т4иЙ Ш

---/--/--. 4

pq

н

Ш

.

XI ел

ON

ю

СА)

Изобретение относится к области сигнализации на транспортных средствах и может быть использовано преимущественно в автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) в качестве датчика для индуктивной связи с рельсами, а также в приборах для обнаружения шпал и изолирующих стыков и пониженным сопротивлением изоляции,

Известен индуктивный датчик АЛС, содержащий чувствительный элемент в виде катушки индуктивности с железным сердечником, ориентированным в горизонтальной плоскости, и элемент его крепления к раме локомотива над ходовым рельсом.

Недостатком известного индуктивного датчика является значительное изменение индуцированной в катушке ЭДС при смешении датчика относительно оси рельса, а также при появлении под катушкой металлических предметов (рельсовой подкладки противоугона, арматуры железобетонной шпалы). Вследствие этого на входе локомотивного приемника появляются помехи, которые могут привести к нарушению действия системы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является индуктивный датчик АЛС, чувствительный элемент которого содержит две индуктивные катушки с железными сердечниками, установленные симметрично относительно оси рельса и соединенные последовательно.

Недостатком известного датчика является слабая защищенность от синфазных помех по причине несимметричности каждой катушки относительно электрического поля источника помехи.

Несимметричность проявляется в том, что верхние слои намотки катушки находятся под более высоким потенциалом электрического поля помехи относительно земли (корпуса), чем внутренние, которые прикрыты, экранированы внешними. В результате этого между выводами катушки возникает разность потенциалов помехи, которая воздействует на приемник сигналов.

Для защиты от помехи приемные катушки АЛС приходится помешать в массивный электростатический экран, что увеличивает массу и габариты датчика, повышает его стоимость, усложняет крепление и герметизацию. Однако такой экран не дает должного эффекта, поскольку из-за конечного значения комплексного сопротивления тела экрана вихревым токам потенциалы помехи в различных точках экрана будут существенно разными и эта разность возрастает с ростом частоты тока помехи. В свою очередь, данный потенциал экрана наводит различные потенциалы на обоих выводах несимметричной катушки. Таким образом, на выходе датчика присутствует как помеха,

обусловленная разностью потенциалов между выводами несимметричной катушки, так и помеха, обусловленная разностью потенциалов различных точек экрана.

Размещение каждой катушки известно0 го датчика в отдельном малогабаритном экране также не дает эффекта, поскольку разнесенные экраны так же, как и разнесенные точки общего на обе катушки экрана, находятся под различными потенциалами

5 помехи.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что на каждом ферромагнитном сердечни0 ке индуктивного датчика размещена дополнительная обмотка, направление намотки которой противоположно направлению намотки первой обмотки, с которой дополнительная обмотка соединена последова5 тельно.

На фиг. 1 представлен индуктивный датчик для одного рельса; на фиг. 2 - схема подключения индуктивного датчика к входному устройству АЛС.

0 Индуктивный датчик для одного рельса содержит две катушки индуктивности 1 и 2 с обмотками 3-6 и сердечниками 7 и 8. Катушки помещены в немагнитные защитные корпусы 9 и 10, выполняющие функцию

5 электростатических экранов, и установлены симметрично относительно оси рельса 11. Две обмотки одной катушки намотаны в противоположные стороны и соединены последовательно одноименными выводами,

0 на фиг, 1 к (конец) - к, а два других вывода н (начало) - н образуют выход катушки. Выходы обеих катушек подключены к приемнику 12 сигналов двухпроводными экранированными линиями 13 и Н.

5 Такие же линии 15 и 16 служат для подключения к приемнику датчика второго рельса. Индуктивный датчик работает следующим образом.

Токами, протекающими в рельсе, в об0 мотках 3-6 наводятся ЭДС. Поскольку намо- танные в противоположные стороны обмотки соединены одноименными выводами, наведенные в них полезным током ЭДС складываются. По линиям 13 и 14 ЭДС сиг5 нала поступают на вход приемника 12. Из рассмотрения фиг. 1, следует, что в каждой паре одномерных витков с одинаковыми номерами, считая от начала намотки обеих обмоток катушки, оба витка относительно удаленной точки пространства являются

равноправными. Например, оба первых витка обмоток одинаково прикрыты остальными витками своей обмотки. Таким образом, обе обмотки на общем сердечнике представляют собой симметричную систему относительно удаленной точки пространства. Следовательно, потенциал, наведенный на выводах н - н электрическим полем удаленного источника помехи, одинаков, благодаря чему синфазная помеха не пере- ходит в симметричную и между выводами н - н катушки 1(2) напряжение помехи отсутствует.

Для соблюдения условия относительной удаленности обмоток катушки от ис- точника помехи катушка должна быть малогабаритной.

Симметричность системы из двух обмоток существует также относительно стенок защитного корпуса, поэтому имеющийся на корпусе потенциал помехи индуцирует одинаковый потенциал на обоих выводах н - н. Благодаря этому стенки корпуса можно максимально приблизить к обмоткам и выполнить катушку с экраном малых разме- ров.

Расстояние между катушками датчика соизмеримо с расстоянием до источника помехи, поэтому на экранах и выводах обеих катушек могут разные потенциалы помехи при одинаковом потенциале на выводах одной катушки. В этом случае при параллельном соединении обеих катушек датчика потенциал помехи на обоих выводах датчика одинаков и симметричная помеха отсут- ствует. Поэтому при использовании датчика для измерительных и контрольных целей обе катушки датчика соединяются параллельно.

Однако при использовании датчика в АЛ С по условию контроля его исправности катушки следует соединять последовательно. Для исключения возможности появления помехи в этом случае катушки датчика можно подключать к приемнику через гальванический разделитель (ГР) - трансформатор, оптрон и т.д., - который создает большое затухание для синфазной помехи, Для выполнения условия контроля исправности обмоток датчика выходы ГР соединяются последовательно.

Например, при использовании в качестве ГР блока 17 трансформаторов (фиг. 2) их вторичные обмотки соединены последовательно и подключены к входу приемника 12. При обрыве одной из обмоток датчика ее доля в суммарной ЭДС на выходе блока 17 исчезает, Уровень сигнала на входе приемника 12 уменьшается и приемник АТС переходит в заграждающее состояние.

Для исключения наводок помехи на трансформаторы Блок 17 заключен в сплошной экран.

Формула изобретения

Индуктивный датчик для автоматической локомотивной сигнализации, содержащий две катушки, обмотки которых размещены на ферромагнитных сердечниках, установленных над рельсом симметрично относительно егсгпродольной оси, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, на каждом ферромагнитном сердечнике размещена дополнительная обмотка, направление намотки которой противоположно направлению намотки первой обмотки, с которой дополнительная обмотка соединена последовательно.

rv

U

1

4 «//

&/2

ГО

ПЛ

/1