Устройство контроля тягового тока электровоза по условиям электромагнитной совместимости с фазочувствительными рельсовыми цепями железнодорожной автоматики

Изобретение относится к средствам диагностики электрооборудования электровоза и может быть использовано на электроподвижном составе с импульсными регуляторами тяговых двигателей. Устройство контроля тягового тока электровоза содержит датчик тягового тока, который включается последовательно в электрическую цепь между контактным проводом, пантографом, главным выключателем, тяговым электрооборудованием, колесами электровоза, рельсами. Выход датчика тягового тока подключен к входу блока выделения постоянной составляющей тягового тока и к входу блока выделения переменной составляющей тягового тока, выход которого подключен к последовательно соединенным усилителю переменного тока с управляемым коэффициентом передачи, полосовому фильтру, блоку моделирования фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики, анализатору временных интервалов и блоку регистрации и индикации. Управляющий вход усилителя переменного тока с управляемым коэффициентом усиления подключен к выходу блока выделения постоянной составляющей тягового тока. Технический результат заключается в выявлении и регистрации интервалов времени, в течение которых уровень переменной составляющей тягового тока превышает нормируемое по требованиям электромагнитной совместимости значение с учетом фазовых соотношений и величины постоянной составляющей тягового тока. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам диагностики электрооборудования электровоза и может быть использовано на электроподвижном составе с импульсными регуляторами тяговых двигателей.

Известно устройство, реализующее способ управления приводной системой большой мощности (см. RU 2183570 C1, B 60 L 15/00, 20.06.2002). Устройство содержит датчик тягового тока, который включен на электровозе в цепь последовательно с контактным проводом, пантографом, главным выключателем, тяговым электрооборудованием, колесами электровоза и рельсами, а выход датчика подключен к вычислительному устройству, которое анализирует величину тягового тока и управляет тягой. Недостатком известного устройства является отсутствие в нем средств контроля уровня воздействия тягового тока электровоза на фазочувствительные рельсовые цепи железнодорожной автоматики.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство контроля и регистрации формы тока и гармонического анализа, содержащее датчики тока и напряжения, включенные в цепи, по которым протекает контролируемый электрический ток. Выходы датчиков подключены к последовательно соединенным блокам квантования, преобразования, цифрового процессора, исполнительного автомата, регистрации и индикации. Цифровой процессор на основе поступивших в него данных определяет уровни гармоник контролируемого тока и, если они превышают нормируемые значения, управляет исполнительным автоматом, осуществляющим выключение контролируемого тока и передачу информации в блок регистрации и индикации (см. ЕР 0718948 B1, H 02 H 3/093, 15.03.2000). Известное устройство может быть использовано для диагностики электрооборудования электровоза. Недостатки этого устройства связаны с тем, что в нем не учитывается постоянная составляющая контролируемого тока, а также возможность стохастического характера контролируемого тока, который может быть, например, при импульсном регулировании асинхронного тягового привода, а также с тем, что при выработке управляющего воздействия на исполнительный автомат не учитываются условия работы в этот момент времени потребителя электрического тока. Указанные недостатки приведут к снижению надежности работы, так как выключение контролируемого тока будет происходить и в тех случаях, когда это не требуется с учетом характеристик потребителя электрического тока. Таким образом, известное устройство не позволяет обеспечить выявление и регистрацию интервалов времени, в течение которых уровень переменной составляющей тягового тока превышает нормируемое по требованиям электромагнитной совместимости значение с учетом фазовых соотношений и величины постоянной составляющей тягового тока.

Технический результат заключается в выявлении и регистрации интервалов времени, в течение которых уровень переменной составляющей тягового тока превышает нормируемое по требованиям электромагнитной совместимости значение с учетом фазовых соотношений и величины постоянной составляющей тягового тока.

Технический результат достигается тем, что в устройство контроля тягового тока электровоза по условиям электромагнитной совместимости с фазочувствительными рельсовыми цепями железнодорожной автоматики, содержащее датчик тягового тока, блок регистрации и индикации, введены блок выделения постоянной составляющей тягового тока и последовательно соединенные блок выделения переменной составляющей тягового тока, усилитель переменного тока с управляемым коэффициентом передачи, полосовой фильтр, блок моделирования фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики и анализатор временных интервалов, при этом вход блока выделения постоянной составляющей тягового тока и вход блока выделения переменной составляющей тягового тока подключены к выходу датчика тягового тока, управляющий вход усилителя переменного тока с управляемым коэффициентом передачи подключен к выходу блока выделения постоянной составляющей тягового тока, а выход анализатора временных интервалов подключен к входу блока регистрации и индикации.

На чертеже представлена структурная схема устройства контроля тягового тока электровоза по условиям электромагнитной совместимости с фазочувствительными рельсовыми цепями железнодорожной автоматики.

Устройство контроля тягового тока электровоза по условиям электромагнитной совместимости с фазочувствительными рельсовыми цепями железнодорожной автоматики содержит датчик 1 тягового тока, который включается последовательно в электрическую цепь между контактным проводом 2, пантографом 3, главным выключателем 4, тяговым электрооборудованием 5, колесами 6 электровоза, рельсами 7. Выход датчика 1 тягового тока подключен к входу блока 8 выделения постоянной составляющей тягового тока и к входу блока 9 выделения переменной составляющей тягового тока, выход которого подключен к последовательно соединенным усилителю 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи, полосовому фильтру 11, блоку 12 моделирования фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики, анализатору 13 временных интервалов и блоку 14 регистрации и индикации, при этом управляющий вход усилителя 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи подключен к выходу блока 8 выделения постоянной составляющей тягового тока.

Блок 8 выделения постоянной составляющей тягового тока представляет собой усилитель постоянного тока с открытым входом. Блок 9 выделения переменной составляющей тягового тока представляет собой усилитель переменного тока с закрытым входом. Усилитель 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи и полосовой фильтр 11 представляют собой широко известные устройства техники автоматики и связи. Фазочувствительное реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики представляет собой фазовый детектор, реализованный на электромеханическом элементе. Работа реле описана в книге: B.C.Аркатов и др. “Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание”. Москва, Транспорт, 1990 г., стр.22, рис.2.3. Для моделирования работы фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики при построении блока 12 может быть использована одна из многих известных схем фазовых детекторов (см., например, С.И.Баскаков, “Радиотехнические цепи и сигналы”, Москва, “Высшая школа, 2000 г., стр.298). Анализатор 13 временных интервалов представляет собой управляемый таймер, широко применяемый в автоматике и вычислительной технике.

Работает устройство контроля тягового тока электровоза по условиям электромагнитной совместимости с фазочувствительными рельсовыми цепями железнодорожной автоматики следующим образом. Тяговый ток от контактного провода 2 протекает через пантограф 3, главный выключатель 4, датчик 1 тягового тока, тяговое электрооборудование 5, колеса 6 электровоза и рельсы 7. На выходе датчика 1 тягового тока протекает ток, который является уменьшенной в масштабе копией тягового тока, потребляемого электровозом. Этот ток содержит постоянную и переменную составляющую. Блок 8 выделения постоянной составляющей тягового тока передает сигнал постоянной составляющей на управляющий вход усилителя 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи. С выхода блока 9 выделения переменной составляющей тягового тока на вход усилителя 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи поступает переменная составляющая тягового тока. Коэффициент усиления усилителя 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи зависит от величины постоянной составляющей, поступающей на его управляющий вход. Зависимость коэффициента усиления усилителя 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи от величины постоянной составляющей является такой же как и зависимость коэффициента передачи дроссель-трансформатора на релейном конце рельсовой цепи железнодорожной автоматики от величины тягового тока, протекающего через половину основной обмотки дроссель трансформатора (см. описание устройства фазочувствительной рельсовой цепи железнодорожной автоматики, приведенное в книге B.C.Аркатов и др. “Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание”. Москва, “Транспорт, 1990 г., стр.109, рис.4.20).

Переменная составляющая на выходе усилителя 10 переменного тока с управляемым коэффициентом передачи будет представлять собой уменьшенную в масштабе копию переменной составляющей тягового тока, протекающей в дополнительной обмотке дроссель-трансформатора на релейном конце рельсовой цепи железнодорожной автоматики. Переменная составляющая тягового тока поступает на вход полосового фильтра 11, имеющего такую же амплитудно-фазо-частотную характеристику, как и полосовой фильтр, включенный между дроссель трансформатором и реле на релейном конце рельсовой цепи железнодорожной автоматики.

Переменная составляющая тягового тока, поступающая с выхода полосового фильтра 11 на вход блока 12 моделирования фазочувствительного реле, представляет собой уменьшенную в масштабе копию переменной составляющей тягового тока, поступающей на вход фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики.

Порог срабатывания фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики зависит от разности между фазой местного (опорного) сигнала и фазой сигнала, поступающего на вход реле. При некоторой разности фаз выходного и местного сигналов порог срабатывания U_cр.и. минимален. Такое соотношение фаз называется идеальным.

При отклонении фазовых соотношений от идеального на величину фактический порог срабатывания U_ср.ф. увеличивается и будет составлять U_ср.ф.=U_ср.и/cos.

Блок 12 моделирования фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики адекватно отражает амплитудно-фазовую характеристику фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики. Кроме того, блок 12 моделирования обеспечивает такие же задержки на срабатывание (появление сигнала “I” на выходе) по отношению к появлению сигнала (“1”) на входе и на отпускание (появление сигнала “0” на выходе) по отношению к пропаданию сигнала (“0”) на входе, как и фазочувствительное реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики. Блок моделирования фазочувствительного реле срабатывает, если переменная составляющая тягового тока заданной частоты превышает нормированное значение по условиям электромагнитной совместимости с фазочувствительными рельсовыми цепями железнодорожной автоматики. Длительность срабатывания оценивается анализатором 13 временных интервалов. Длительности срабатывания, превышающие нормированное значение, регистрируются в блоке 14 регистрации и индикации, и выдается информация о неисправности электрооборудования по условия электромагнитной совместимости.

Устройство контроля тягового тока электровоза по условиям электромагнитной совместимости с фазочувствительными рельсовыми цепями железнодорожной автоматики, содержащее датчик тягового тока, блок регистрации и индикации, отличающееся тем, что в него введены блок выделения постоянной составляющей тягового тока и последовательно соединенные блок выделения переменной составляющей тягового тока, усилитель переменного тока с управляемым коэффициентом передачи, полосовой фильтр, блок моделирования фазочувствительного реле рельсовой цепи железнодорожной автоматики и анализатор временных интервалов, при этом вход блока выделения постоянной составляющей тягового тока и вход блока выделения переменной составляющей тягового тока подключены к выходу датчика тягового тока, управляющий вход усилителя переменного тока с управляемым коэффициентом передачи подключен к выходу блока выделения постоянной составляющей тягового тока, а выход анализатора временных интервалов подключен к входу блока регистрации и индикации.