Устройство для сигнализации токов утечки на троллейбусе

 

:.; : ъя, И:"-Е

Оп ИСАЙ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

235159

Союз Соеетсчич

Социалистичеспич

Республнч

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 21с, 68/50

Заявлено 31.1.1967 (№ 1130803/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 16.1.1969. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 29Х.1969

МПК Н 02d

УДК 621.335.43-783.1 (088.8) Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

И. С. Ефремов, Д. К. Томлянович и Б. И. Грубер

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ ТОКОВ УТЕЧКИ

НА ТРОЛЛ ЕЙБУСЕ

1 Ус Р + - (Я +R)

Rn м — Rr (п м) Известны устройства сигнализации токов утечки на троллейбусе, содержащие индикатор тока утечки, включенный между кузовом машины и минусовым проводом контактной сети через компенсирующий источник постоянного напряжения, например через аккумуляторную батарею. Такие устройства не нашли 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 предлагаемого 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 напряжение контактной сети, а вторичные обмотки через выпрямитель включены в цепь индикатора.

Напряжение компенсирующего источника автоматически изменяется в зависимости от изменения напряжения в контактной сети, прп этом напряжение его все время примерно рав5 но потенциалу минусового провода относительно земли.

На фиг. 1 дана схема замещения для расчета тока утечки через человека; на фиг. 2— расчетная схема подключения компенсирую10 щего источника постоянного напряжения в устройстве для сигнализации о токе утечки; на фиг. 3 — указанные ниже характеристики; на фиг. 4 — принципиальная схема устройства для сигнализации о токе утечки на троллей15 бусе.

Ток утечки через человека, касающегося кузова машины, прп заземленной минусовой шине тяговой подстанции вы шсляется по формуле:

20 где U, — напряжение в контактной сети в точ25 ке нахождения троллейбуса; ср„— потенциал мпнусового провода относительно земли в этой же точке линии;

R„ — сопротивление изоляции мпнусовых

30 цепей троллейбуса.

235159

15 г0 где где

U —

Vмш

R „— сопротивление изо rif fflflf плюсовых испей троллейбуса;

RÄ вЂ” сопротивление тела человека.

Расчет тока утечки выполняется по определенной схеме (см. фиг. 1).

При В1сл10 1енпи между ку зовом машины и минусовым проводом ппдш<атора тока утечки последовательно с источником постоянного напряжения ток через прибор индикатора будет равен

1 (с 1 » (к(п R ) пр

) » пр (Rn 1 ) U, — напряжение компенсирую1цего источника;

1с „р — Общее сопРотивлекие цепи пРпбоРа и компенсирующего псточниl(а.

Формула (2) выведена на основании схемы, данной на фиг. 2. Следовательно, при обеспечении равенства напряжения компенсирующего источника потенциалу минусового провода, а сопротивления цепи индикатора сопротивления тела человека, ток индикатора будет равен действительному току утечки, т. е. если

U,= M и R„= R„, то 1„р — 1- . Равенство

Р„р — Rp ке та1с сУЩествепко, так как сопРотпвлекпе 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 потенциала мпнусового провода от напряжения в контактной сети при практически оправданном допущении о равенстве падений напряжения в питающей и Отсасывающей линиях выра>кается формулой .„,=А— (3) U »„ — Г

2 "ш напряжение на шинах подстанции; потенциал минусовой шины относительно земли.

Величина А практически в течение суток изменяется в очень узком интервале. Ее среднее значение равно 310 в (при колебании напря>кения на шинах подстанции от б00 до 700 в), а отключения составляют 30 в, т. е. +-10" п.

Следовательно, зависимость Ч1„= f (U,) практически можно считать прямой (см. фиг. 3). Кроме того, на фиг. 3 приведены следующие характеристики:

1) зависимость потенциала минусового проВОДа С11» От НаПРЯ>КЕНИЯ В КОНтаКтНОй СЕТИ 1,,, т. е. сг„ = f(U,) при среднем значении величипы А;

2) зависимость q.M = f(U,) при А„„„;

3) зависимость ср„= f(U ) при Ап.„

4) зависимость напряжения компенсирующего источника и„от напряжения в контактной сети U, т. е. U = f(U ).

З0

4

Примененный в устройстве компенсирую1ц11й исто 1ник постоянного напр212кения имеет хар;11сте0истиlс 1 «ыходп ого напряжения

=- /(Ь,), близкуfc к зависимости сг, = f(L ) (кривая 4 на фиг. 3).

Описываемое устройство состоит из следу1ощих оспо".íûõ узлоь (фиг. 4): статического преобразователя напряжения 1, параллельного элемента подмагничиваемого трансформаторного регулятора 2, последовательного элемента подмагничиваемого трансформаторкого регулятора 8, выпрямителя 4, реле-индикатора тока утечки .э, контрольных реле б и 7, сигнальных лампочек — красной 8 и белой 9, кнопки опробования 10, наладочных сопротивлений 11 — 17.

Преобразователь 1 служит для преобразования постоянного напря2кенпя низковольтной сети троллейбуса в переменное напряжение повышенной частоты (400 г11). Собран преобразователь по обычной двухтакткой схеме при включении триодов с общим эмиттером.

Подмагничпваемый трансформаторный регулятор автоматически регулирует напряжение, подаваемое на выпрямитель 4. Он представляет собой однофазный двухэлементный регулятор разделенной конструкции с двойным подмагничивакпем. Параллельный элемент регулятора 2 — трансформатор с Ш-образным сердечником, на главном стержне которого располагается первчная - III и вторичная со2п обмотки. Обмотка управления ы v2 разбита на две встречно включенные половины, расположе1шые на боковых стержнях.

Последовательный элемент регулятора 8 представляет собой трансформатор с двумя Ш-образными сердечниками. Трансформатор имеет первичную с»1с и вторичную w 2c обмотки, охватыва1ощие оба сердечника; обмотку управления iDvl и обмотку смещения с»2с, 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 параллельного элементов включены

I,ñòðå÷IIo. Поэтому выходное напряжение на сопротивление 17 равно геометрической разности между вторичным напряжением параллельного трансформатора и падением напря>1сения на вторичной обмотке последовательного трансформатора. Обмотка управления

СВ1У И СМЕЩЕНИЯ Ю,м таКжЕ ВКЛЮЧЕНЫ встречно.

Выпрямитель 4 выпрямляет переменное напряркение на выходе подмагничиваемого 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—

3 ла. Катушка реле включена между кузовом

235159

5 машины и минусовым проводом последовательно с выпрямителем 4. Реле имеет замы. кающий контакт в цепи красной сигнальной лампочки.

Контрольное реле б включено в цепь обмотки смещения, а контрольное реле 7 — в цепь обмоток управления. Реле б служит для конгроля целостности цепи обмотки смещения, прll обрыве которой замыкающий контакт реле 18 в цепи индикатора отключает схему от кузова машины. Реле 7 предназначено, во-первых, для контроля целостности цепи обмоток управления и, во-вторых, для отключения схемы устройства от кузова прп перемене полярчости 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 дости>кении 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:хемы.

При этом отключается схема устройства от кузова машины.

Кнопка опробывания 10 установлена для проверки работы устройства сигнализации. Гсли нажать на кнопку, ее размыкающий контакт отключит схему устройства от кузова троллейбуса, а замыкающий контакт подключит к схеме среднюю точку ме>кду сопротивлениями 14, каждое пз которых равно минимально допустимому значению сопротивления изоляции цепей троллейбуса. При этом через индикатор 5 потечет ток, превышающий уставку реле, и последнее должно сработать.

Сопротивления 11, 12, 18 и 17 являются наладочными. Изменением их величины можно добиться требуемой характеристики U/,. =

= f(U,). Сопротивление 17 выбирается из условия обеспечения стабильности характеристики устройства во всем диапазоне величин контролируемого тока утечки. Зажимами а и б схему подключают к низковольтному IIcTovHIIку постоянного тока троллейбуса; зажимом схема подключается к положительному IpoBQду 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 возбудптся, и на обмотки трансформаторов 2 и 8 поступит переменное напряжение. Одновременно с этим запитывается обмотка смещения, создающая постоянный подмагничивающий поток в сердечниках трансформатора 8, и катушка реле б, которая замыкает свои замыкаюш le контакты в цепях индикатора и сигнальной белой лампочки 9.

50 б

Прп подключении цепей обмоток управления

z!yl и yz к напряжению контактной сети орНботает реле 7 и замкнет свои замыкающие контакты I! цепях лампо lhll 9 11 индикатора

5, тем самым вкспочая индикатор последовательно с выпрямителем 4 между кузовом машины и минусовым проводом. Напряжение на выпрямителе, согласно характеристике устройства, будет приближенно равно потенциалу мпнусового провода, а через реле 5 потечет ток, „а-вный току утечки.

Прп увеличении потенциала минусового провода, а следовательно, и уменьшении напря>кения в контактной сети, ток в обмотках управления уменьшится. Прп этом величина подмагнпчивающего потока в сердечниках трансфорзlлтора 8 у Величится, та!(Как магнитные потоки обмоток смещения и управления направлены встречно. Одновременно уменьшится подмагни швающий поток сердечника трансформатора 2. Все это вызовет перераспределение паден1гй напряжений между последовательным и параллельным элементами; а суммарное выходное напряжение увеличится.

При уменьшении потенциала минусового провода, а следовательно, и увеличении напряжения в контактной сети будут происходить процессы, обратные выше описанным, а напряжение на выпрямителе также уменьшится.

Таким образом, схема устройства будет обеспечивать согласно характеристике (см. фиг. 3) вели шну напряжения на выпрямигеле, близкую к значению потенциала минусового провода во всем практическом диапазоне изменения напряжения в контактной сети (от

690 до 200 в). При появлении тока утечки, превышаю;цего допустимую величину, срабатывает реле-индикатор 5, и своим замыкающим контактом включает красную лампочку 8, предупреждая водителя троллейбуса.

При наличии на троллейбусе специального преобразователя постоянного напряжения в переменное, например для л1оминесцентного освещения, схема устройства для сигнализации о токе утечки значительно упрощается, так как отпадает необходимость иметь такой узел схемы, как преобразователь напряжения l.

Предмет изобретения

Устройство для сигнализации токов утечки на троллейбусе, содержащее индикатор тока утечки, включенный между кузовом машины и минусовым проводом контактной сети через компенсирующий источник постоянного напря>кения, от.1ачающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, указанный источник выполнен в виде однофазного трансформаторного регулятора, состоящего из двух подмагничиваемых трансформаторов, первичныс обмотки которых подключены на опорн >е напряжение, обмотки управления — на напряжение контактной сетн, а вторичные обмотки через выпрямитель включены в цепь индикатора.

235159

Составигель Н. Нестеренко

Текред T. П. Курилко Корректор А. В. Надспяева

Редактор fl. А. Вербова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 732)11 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4