Известны устройства сигнализации токов утечки на троллейбусе, содержащие индикатор тока утечки, включенный между кузовом машины и минусовым проводом контактной сети через компенсирующий источник ностоянного напряжения, например через аккумуляторную батарею. Такие устройства не нащли практического применения.
В условиях городов с большим падением напряжения в контактной сети требуется установка аккумуляторной батареи напряжением до 180-200 в, что вызывает дополнительные эксплуатационные затраты по обслуживанию батареи; в процессе передвижения троллейбуса по линии потенциал минусового провода все время меняется, требуя регулирования напряжения батареи. Обеспечить автоматическое регулирование напряжения аккумуляторной батареи в требуемом диапазоне весьма трудно, а поручить эту операцию водителю практически нецелесообразно.
Отличие предлагаелюго устройства состоит в том, что компенсирующий источник выполнен в виде однофазного трансформаторного регулятора, состоящего из двух подмагничиваемых трансформаторов, первичные обмотки которых подключены на опорное напряжение, обмотки управления - на нанряжение контактной сети, а вторичные обмотки через выпрямитель включены в цепь индикатора.
Напряжение компенсирующего источника автоматически изменяется в зависимости от изменения напряжения в контактной сети, при этом напряжение его все время примерно равно потенциалу минусового провода относительно земли.
На фиг. 1 дана схема замещения для расчета тока утечки через человека; на фиг. 2- расчетная схема подключения компенсирующего источника постоянного напряжения в устройстве для сигнализации о токе утечки; на фиг. 3 - указанные ниже характеристики; на фиг. 4 - принципиальная схема устройства для сигналнзации о токе утечки на троллейбусе.
Ток утечки через человека, касающегося кузова мащины, при заземленной минусовой щпне тяговой подстанции вычисляется по формуле:
t/c
«м + YM («п + R.)
(1)
Rn RM + «г (Кп + и.,,)
и с -напряжение в контактной сети в точке нахождения троллейбуса: Фм-потенциал минусового нровода относительно земли в этой же точке линии; / „-сопротивление изоляции плюсовых цеией троллейбуса; - сопротивление тела человека. Расчет тока утечки выиолняется ио определениой схеме (см. фиг. 1). При включении между кузовом машины и минусовым ироводом индикатора тока утечки последовательно с источником иостоянного напряжения ток через ирибор индикатора будет равен (/с R,, и (/, - R,.} /. - пр ( -I- /.) где и - напряжение компенсирующего источника; пр - общее сопротивленне цепи прибора и комиенсирующего источника. Формула (2) выведена на основании схемы, данной на фиг. 2. Следовательно, при обеспечении равенства нанряжения компенсирующего источннка потенциалу минусового ировода, а сопротивлепия цепи индикатора сопротивления тела человека, ток индикатора будет равен действительному .току утечки, т. е. если к гм и , то /пр -/у. Равенство не тзк существенно, так как сопротивление человека и прибора значительно меньше сопротивления изоляции цепей троллейбуса, поэтому нарушение этого равенства почти не отразится на величинах как тока утечки, так и показания индикатора. Зависимость потенцнала минусового провода от напряжения в контактной сети при практически оправданном допущении о равенстве падений напрял ения в питающей и отсасывающей линиях выражается формулой , - А гм - 2 ГПРА - Г - пГмш 1 Ищ-напряжение на шинах подстанции; Фмш-потенциал минусовой шины относительно земли. Величина А нрактически в течение суток изменяется в очень узком интервале. Ее среднее значение равно 310 е (при колебании напряжения на шинах подстанции от 600 до 700 е), а отключения составляют ±30 в, т. е. ±10%. Следовательно, зависимость ф /(Lc) практически можно считать прямой (см. фиг. 3). Кроме того, на фиг. 3 ириведены следующие характеристики: 1)зависимость потенциала минусового провода фм от напряжения в контактной сети f/c i т. е. фм f(IJc) при среднем значении величины Л; 2)зависимость ф f(t/c) при Л„акс ; 3)зависимость ф„ f(Uc) при Л,„н ; Примененный в устройстве К01мпеисирующий источник иостоянного напряжения имеет характеристику выходного напряжения L /(с). близкую к зависи-мости ф„ (кривая 4 на фиг. 3). Описываемое устройство состоит из следующих основных узлов (фиг. 4): статического преобразователя напряжения /, нараллельного элемента иодмагничиваемого траисформаторного регулятора 2, последовательного элемента под.магничиваемого трансформаторного регулятора 3, вынрямителя 4, реле-индикатора тока утечки 5, контрольных реле 6 и 7, сигнальных ламиочек - красной 8 и белой 9, кнопки опробовання 10, наладочиых сопротивленпй //-17. Преобразователь / служит для преобразования постоянного напряжения низковольтной сети троллейбуса в переменное напряжение повышенной частоты (400 гц). Собран преобразователь по обычной двухтактной схеме при включении триодов с общим эмиттером. Подмагиичиваемый трансформаторный регулятор автоматически регулирует напряжеиие, подаваемое на выпрямитель 4. Он представляет собой однофазный двухэлементный регулятор разделенной конструкции с двойив м иодмагничиванием. Параллельный элемент регулятора 2 - трансформатор с Ш-образным сердечником, иа главном стержне которого расиолагается первчная win и вторичная т2п обмотки. Обмотка управления itУ2 разбита на две встречно включенные половины, расположенные иа боковых стержнях. Последовательный элемент регулятора 3 представляет собой трансформатор с двумя Ш-образными сердечниками. Траисформатор имеет иервичную ш 1C н вторичную ю 2С обмотки, охватывающие оба сердечника; обмотку управления wyi И обмотку смещения Ш2с, каждая из которых разбита на две встречно включенные половины, располагаемые на различных сердечниках трансформатора для развязывания цепей управления и смещения от переменной э.д.с. Вторичные обмотки последовательного и иараллельного элементов включены встречно. Поэтому выходное напряжение на сопротивление /7 равно геометрической разности между вторичным напряжением параллельного трансформатора и падением напряжения на вторичной обмотке последовательного трансформатора. Обмотка унравления wiy и смещеиия аУсм также включены встречно. Выпрямитель 4 выпрямляет переменное напряжение иа выходе подмагничнваемого трансформаторного регулятора и собран по однофазной мостовой схеме на кремниевых диодах. В качестве индикатора тока утечки в устройстве используется высокочувствительное токовое реле 5, реагирующее на ток порядка 2,5-
машины и минусовым проводом последовательно с выпрямителем 4. Реле имеет замыкающий контакт в цепи красной сигнальной лампочки.
Контрольное реле 6 включено в цепь обмотки смещения, а контрольное реле 7 - в цепь обмоток управления. Реле 6 служит для контроля целостности цепн обмотки смещения, при обрыве которой замыкающий контакт реле 18 в цепи индикатора отключает схему от кузова мащнны. Реле 7 предназначено, во-первых, для контроля целостности цепи обмоток управления и, во-вторых, для отключения схемы устройства от кузова при перемене полярности контактной сети. Катушка реле 7 включена в цепь обмоток управления через диод. Реле 6 и 7 имеют по одному замыкающему контакту в цепи реле 5 и в цепи сигнальной лампочки 9.
Красная сигнальная лампочка 8 предназначена для сигнализации о срабатывании индикатора тока утечки, т. е. о достижении током утечки опасной величины. Белая сигнальная лампочка сигнализирует о нормальной работе схемы устройства. Она гаснет при обрыве цепей управления или смещения при перемене полярности или полном исчезновении напряжения в контактной сети, а также при перегорании предохранителя в цепи питания схемы. При этом отключается схема устройства от кузова машины.
Кнопка опробывания 10 установлена для проверки работы устройства сигнализации. Если нажать на кнопку, ее размыкающий контакт отключит схему устройства от кузова троллейбуса, а замыкающий контакт подключит к схеме среднюю точку между сопротивлениями 14, каждое из которых равно минимально донустимому значению сопротивления изоляции цепей троллейбуса. При этом через индикатор 5 потечет ток, превышающий уставку реле, и последнее должно сработать.
Сопротивления 11, 12, 13 и 17 являются наладочнымп. Изменением их величины можно добиться требуемой характеристики L f(Uf). Сопротивление 17 выбирается из условия обесиечения стабильности характеристики устройства во всем диапазоне величин коитролируемого тока утечки. Зажимами а и б схему подключают к низковольтному источнику постоянного тока троллейбуса; зажимом схема подключается к положительному проводу контактной сети, зажимом г - к отрицательному проводу, а зажимом д-к кузову машины.
Работает схема следующим образом.
При подаче постоянного напряжения на вход преобразователя 1 последний возбудится, и на обмотки трансформаторов 2 и 3 поступит переменное напряжение. Одновременно с этим запитывается обмотка смещения, создающая постояиный подмагничивающий поток в сердечниках трансформатора 3, и катушка реле 6, которая замыкает свои замыкающие контакты в цепях индикатора и сигнальной белой лампочки 9.
При подключении цепей обмоток управления И изу2 К напряжению контактной сети сработает реле 7 и замкнет свои замыкающие контакты в цепях лампочки 9 и индикатора
5, тем самым включая индикатор последовательно с выпрямптелем 4 между кузовом машины и минусовым проводом. Папряжение на выпрямителе, согласно характеристике устройства, будет приближеино равно потенциалу
минусового провода, а через реле 5 потечет ток, равный току утечки.
При увеличении потенциала минусового провода, а следовательно, и уменьшении напряжения в контактной сетп, ток в обмотках управлення у.меньшптся. При этом величина подмагничивающего потока в сердечниках трансформатора 3 увеличится, так как магнитные потоки обмоток смещения и управления направлены встречно. Одновременно уменьшится
подмагничивающий поток сердечника трансформатора 2. Все это вызовет перераспределение падений напряжеиий между последовательным и параллельным элементами, а суммарное выходное напряжение увеличится.
При уменьщении потенциала минусового цровода, а следовательно, и увеличении напряжения в контактной сети будут происходить процессы, обратные выше описанным, а напряжение на выпрямителе также уменьшнтся.
Таким образом, схема устройства будет обеспечивать согласио характеристике (см. фиг. 3) величину напряжения иа выпрямителе, близкую к значению потенциала минусового провода во всем практическом диапазоне изменения напряжения в контактной сети (от 690 до 200 в. При появлении тока утечки, превышающего допустимую величину, срабатывает реле-индикатор 5, и своим замыкаюшим контактом включает красную лампочку 8, предупреждая водителя троллейбуса.
При наличии на троллейбусе специального преобразователя постоянного напряжения в пере.менное, например для люминесцентного
освещения, схема устройства для сигнализации о токе утечки значительно упрощается, так как отпадает необходимость иметь такой узел схемы, как преобразователь напрял енпя /.
Предмет изобретения
Устройство для сигнализации токов утечки на троллейбусе, содержащее индикатор тока утечки, включенный между кузовом машины и минусовым проводом контактной сетп через
компенсирующий источник постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности устройства, указанный источник выполнен в виде однофазного трансформаторного регулятора, состоящего из двух
подмагничиваемых трансформаторов, первичные обмотки которых подключены на опорное напряжение, обмотки управления - на напряжение контактной сети, а вторичные обмотки через выпрямитель включены в цепь индикач
чм
