система блокирования высоковольтной камеры электровоза переменного тока

Формула изобретения

Система блокирования высоковольтной камеры электровоза, содержащая вентиль защиты, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена измерительным трансформатором напряжения, первичная обмотка которого подключена одним выводом непосредственно к силовой шине токоприемника, а другим выводом - к корпусу электровоза, мостовым выпрямителем, который подключен к вторичной обмотке измерительного трансформатора, резистивным делителем напряжения, подключенным к мостовому выпрямителю, электронным или микропроцессорным блоком бесперебойного питания, который подключен к отпайке резистивного делителя напряжения и источнику питания цепей управления электровоза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электровозах переменного тока.

Известна система блокирования высоковольтной камеры (ВВК) электровоза, состоящая из трансформатора напряжения, первичная обмотка которого подключена к обмотке собственных нужд тягового трансформатора электровоза, панели питания, подключенной к вторичной обмотке трансформатора напряжения, вентиля защиты, подключенного к панели питания (Тушканов Б.А., Пушкарев Н.Г., Позднякова Л.А. и др. Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации. // М: Транспорт. - 1992. - 480 с).

Вентиль защиты включен в пневматическую цепь электровоза и служит для контроля блокирования дверей высоковольтной камеры при поднятом токоприемнике.

Вентиль защиты имеет две независимые электромагнитные системы, два взаимосвязанных якоря и две катушки:

- низковольтную катушку Г;

- силовую катушку Д.

Возбуждение любой из этих катушек приводит к включению вентиля защиты.

При включении машинистом выключателя «Блокирование ВВК» возбуждается катушка Г и воздух через вентиль защиты поступает в пневматические блокировки дверей высоковольтной камеры. Это вызывает выход штоков пневматических блокировок, после чего воздух подходит к вентилям токоприемника, а высоковольтная камера электровоза блокируется.

Если машинист собрал электрическую цепь для возбуждения одного из вентилей (или обоих вентилей) токоприемников, то воздух через соответствующий вентиль токоприемника проходит в цилиндр токоприемника и последний поднимается.

При поднятом токоприемнике и включенном главном выключателе электровоза, на обмотке собственных нужд тягового трансформатора электровоза наводится напряжение, которое через трансформатор напряжения и панель питания, входящих в состав системы блокирования, возбуждает катушку Д вентиля защиты.

Если машинист выполнил действия по опусканию токоприемника (при этом последний опустился), выключил выключатель «Блокирование ВВК» и главный выключатель электровоза, то вентиль защиты отключается (т.к. катушка Г и катушка Д теряют питание), выпуская при этом воздух из цилиндров пневматических блокировок, и двери высоковольтной камеры разблокируются.

Известно, что главный выключатель электровоза электрически соединяет токоприемник электровоза с первичной обмоткой тягового трансформатора электровоза. Поэтому при выключении ГВ электровоза все вторичные обмотки тягового трансформатора электровоза, в том числе и обмотка собственных нужд, теряют питание.

Из сказанного можно сделать вывод, что если выключить главный выключатель электровоза (при поднятом токоприемнике), то катушка Д вентиля защиты потеряет питание, т.к. эта катушка подключена к обмотке собственных нужд тягового трансформатора электровоза через трансформатор напряжения и панель питания, входящих в систему блокирования ВВК.

Рассмотрим ситуацию, при которой обслуживающему персоналу необходимо попасть в высоковольтную камеру электровоза, для чего ему необходимо выполнить ряд действий в следующей последовательности:

- выключить ГВ электровоза;

- выполнить действия по опусканию токоприемника;

- выключить выключатель «Блокирование ВВК».

Допустим, что обслуживающим персоналом были выполнены все описанные выше действия, т.е. был получен доступ в ВВК электровоза, но токоприемник по какой-либо причине не опустился (например, произошло приваривание полоза токоприемника к контактному проводу).

В результате получаем, что обслуживающий персонал получил доступ в высоковольтную камеру электровоза при поднятом токоприемнике.

Отсюда возникает и недостаток данной системы блокирования, который заключается в том, что при поднятом токоприемнике электровоза и наличии высокого напряжения на нем возможен доступ обслуживающего персонала в высоковольтную камеру электровоза.

Данный недостаток приводит к нарушению обслуживающим персоналом требований техники безопасности при обслуживании высоковольтных электроустановок.

Задачей изобретения является создание системы блокирования, которая бы при поднятом токоприемнике блокировала ВВК независимо от состояния (включен или выключен) главного выключателя электровоза.

Поставленная задача достигается тем, что предложенная система блокирования помимо вентиля защиты дополнительно содержит измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена одним выводом непосредственно к силовой шине токоприемника, а другим выводом к корпусу электровоза, мостовой выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке измерительного трансформатора, резистивный делитель напряжения, который подключен к мостовому выпрямителю, электронный (или микропроцессорный) блок бесперебойного питания, подключенный к отпайке резистивного делителя напряжения и источнику питания цепей управления электровоза (где источником питания цепей управления электровоза является статический (или машинный) преобразователь, включающийся после подъема токоприемника и включения главного выключателя, или аккумуляторная батарея - при выключенном главном выключателе).

Положительный эффект изобретения проявляется в том, что предлагаемое техническое решение системы блокирования позволит исключить проникновение обслуживающего персонала в ВВК при поднятом токоприемнике независимо от состояния ГВ электровоза. Что становится возможным за счет использования:

- измерительного трансформатора напряжения, первичная обмотка которого получает питание непосредственно от токоприемника электровоза, а не от обмотки собственных нужд тягового трансформатора электровоза, теряющей питание при выключении ГВ;

- электронного блока бесперебойного питания, который осуществляет бесперебойное питание катушки Д вентиля защиты при кратковременных исчезновениях напряжения на токоприемнике.

На чертеже изображена электрическая принципиальная схема системы блокирования высоковольтной камеры электровоза.

К силовой шине токоприемника 1 одним из выводов подключена первичная обмотка измерительного трансформатора напряжения 2, вторым выводом первичная обмотка подключена к корпусу электровоза. К вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения 2 подключен выпрямительный мост 3. Резистивный делитель 4 одним выводом подключен к анодной группе выпрямительного моста 3, а другим выводом - к катодной группе выпрямительного моста 3. К отпайке резистивного делителя 4 подключен электронный блок бесперебойного питания 5. Дополнительно, для обеспечения бесперебойного питания, к блоку 5 подводится напряжение от источника питания цепей управления электровоза.

Электронный блок бесперебойного питания 5 предназначен для непрерывного обеспечения электропитанием катушки Д вентиля зашиты 6, определения величины напряжения в контактной сети и сообщения системе управления электровоза о включении системы блокирования ВВК.

Состояние коммутирующих элементов электронного блока бесперебойного питания на чертеже показано для опущенного положения токоприемника и неработающей системы блокирования ВВК.

Работа системы блокирования высоковольтной камеры заключается в следующем. При включении выключателя «Блокирование ВВК» получает питание катушка Г вентиля защиты 6. Возбуждение этой катушки приводит к тому, что сжатый воздух из пневматической системы электровоза через пневматические блокировки закрытых штор и дверей ВВК подходит к вентилям токоприемников. Если машинист собрал электрическую цепь для возбуждения какого-либо из вентилей токоприемников, то соответствующий токоприемник поднимается.

После поднятия токоприемника 1, на вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения 2 наводится напряжение, пропорциональное напряжению контактной сети. Это напряжение преобразуется выпрямительным мостом 3 и подводится к резистивному делителю напряжения 4. Напряжение с отпайки резистивного делителя 4 прикладывается к электронному блоку бесперебойного питания 5. Дополнительно, для обеспечения бесперебойного питания катушки Д вентиля защиты 6, к блоку 5 подводится напряжение от источника питания цепей управления электровоза.

Блок 5, определив, что напряжение контактной сети находится в заданном диапазоне, собирает электрическую цепь для питания катушки Д вентиля защиты 6 и сообщает системе управления электровоза о включении системы блокирования ВВК.

Сработав, катушка Д вентиля защиты 6, продублирует пневматическую цепь, собранную ранее катушкой Г вентиля защиты 6.

Катушка Д вентиля защиты 6 может потерять питание только в том случае, если опустится токоприемник или напряжение в контактной сети исчезнет на время, большее 1 минуты, что заложено в алгоритм работы блока бесперебойного питания 5.

Электронный блок бесперебойного питания 5 реализует следующие функциональные возможности:

- контроль величины напряжения в контактной сети;

- обеспечение бесперебойного питания катушки Д вентиля защиты 6;

- организацию временной задержки порядка 1 минуты при исчезновении напряжения на токоприемнике или при выходе напряжения в контактной сети за рамки заданного диапазона (в этом случае питание катушки Д вентиля защиты 6 осуществляется от источника питания цепей управления электровоза).

Алгоритм работы электронного блока бесперебойного питания 5 заключается в следующем. Если напряжение контактной сети находится в заданном диапазоне, то блок 5 осуществляет питание катушки Д вентиля защиты 6 от отпайки резистивного делителя 4.

Если напряжение контактной сети выходит за пределы заданного диапазона, то блок 5 переключает цепь питания катушки Д вентиля защиты 6 на питание от источника питания цепей управления электровоза и выполняет временную задержку в 1 минуту. По истечении времени, отведенного на задержку, блоком 5 повторно выполняется проверка величины напряжения в контактной сети.

Если напряжение контактной сети возвращается в рамки заданного диапазона, то блок 5 переключает цепь питания катушки Д вентиля защиты 6 на питание от отпайки резистивного делителя 4.

Если же напряжение контактной сети не возвращается в рамки заданного диапазона, то питание катушки Д вентиля защиты 6 продолжает осуществляться от источника питания цепей управления электровоза и блоком 5 снова выполняется временная задержка в 1 минуту.

Такой цикл продолжается до тех пор, пока напряжение в контактной сети не достигнет допустимой величины или пока напряжение на токоприемнике не исчезнет на время большее 1 минуты.

Если напряжение на токоприемнике исчезло, то блок 5 переключает цепь питания катушки Д вентиля защиты 6 на питание от источника питания цепей управления электровоза и выполняет временную задержку в 1 минуту.

Если по истечении времени, отведенного на временную задержку, напряжение на токоприемнике не появилось, то блок 5 снимает питание с катушки Д вентиля защиты 6, считая, что токоприемник опустился.

Если же напряжение на токоприемнике после временной задержки появилось, то блок 5 работает по алгоритму, описанному выше, т.е. определяет величину напряжения в контактной сети и в зависимости от полученного результата осуществляет питание катушки Д вентиля защиты 6 либо от источника питания цепей управления электровоза, либо от отпайки резистивного делителя 4.

Использование предлагаемой системы позволит исключить проникновение обслуживающего персонала в ВВК при поднятом токоприемнике независимо от состояния ГВ электровоза. Это становится возможным за счет использования:

- измерительного трансформатора напряжения, первичная обмотка которого получает питание непосредственно от токоприемника электровоза, а не от обмотки собственных нужд тягового трансформатора электровоза, теряющей питание при выключении ГВ;

- электронного блока бесперебойного питания, который осуществляет бесперебойное питание катушки Д вентиля защиты при кратковременных исчезновениях напряжения на токоприемнике.