Устройство диагностики тяговой сети



Устройство диагностики тяговой сети
Устройство диагностики тяговой сети
Устройство диагностики тяговой сети
Устройство диагностики тяговой сети
Устройство диагностики тяговой сети
Устройство диагностики тяговой сети

 


Владельцы патента RU 2545533:

Лучкин Дмитрий Степанович (RU)
Лучкин Степан Лазаревич (RU)

Устройство диагностики тяговой сети постоянного тока предназначено для диагностирования состояния и измерения сопротивления потерь электроэнергии в элементах тяговой сети трамвая, троллейбуса, метро. Устройство содержит два блока диагностики: один размещен на тяговой подстанции, другой - на подвижном электротранспорте-лаборатории. Блоки связаны между собою линией связи, использующей метод наложения информации на силовую цепь питания с помощью модемов. Блок на подстанции содержит измеритель потенциалов шин, модем, блок в подвижной лаборатории содержит процессор, модем, модулятор, измерители сопротивления, тока, потенциалов, навигатор и связан через преобразователь интерфейса с внешним компьютером. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Устройство относится к области электротранспорта и может быть использовано для диагностирования состояния и измерения сопротивления электрических потерь в элементах тяговой сети. Эти потери вызваны внутренним сопротивлением питающей тяговой подстанции, сопротивлением кабелей, подводящих электроэнергию от подстанции к контактной сети и рельсам, как, например, в трамвайной сети, а также потери в проводах контактной сети и самих рельсах.

Известная система диагностирования состояния тяговой подстанции описана в книге «Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса», авторы Загайнов Н.А., Финкельштейн Б.С., М.: Транспорт, 1978 г. на стр.247…249. Тяговая подстанция содержит выпрямительные агрегаты, которые через измерители тока соединены кабелями с положительной и отрицательной шинами. Шины через амперметры и положительные и отрицательные кабели соединены соответственно с контактными проводами положительных и отрицательных потенциалов для троллейбусов и контактным проводом положительной полярности и рельсом для трамваев.

В составе подстанции имеются диагностические приборы (см. рис. 206 на стр.247 в приведенной выше книге), например кабельные сигнализаторы, приборы обнаружения короткого замыкания в тяговых сетях, амперметры.

Но эти приборы не позволяют измерять и сравнивать с допустимыми сопротивления потерь в подводящих кабелях, контактных проводах и рельсах, а эти потери составляют до 20% мощности (см. стр.11 упомянутой выше книги).

Известны способ и система для контроля и регулирования мощности, расходуемой транспортной системой, из описания к патенту №2314215, МПК BL60 L/00, приоритет от 29.04.2003 г.

В этой системе для управления тяговым двигателем транспортного средства используются данные, измеренные на питающей подстанции и преданные по линии связи на транспортное средство.

Однако эта система не позволяет диагностировать (измерить) параметры силовых цепей, которые могут оказаться не в норме и приводить к возрастанию потерь энергии сверх допустимых.

Известна также «Система диагностики тяговой сети СДТС-1», содержащая процессор, датчик тока, преобразователь интерфейса, источник питания. Система демонстрировалась на выставке «ЭлектроТранс 2013» 22…24 мая на ВВЦ, Москва, научно-производственным предприятием «Энергия» (см. каталог упомянутой выставки, а также сайт www.npp-energy.ru,). Система выбрана в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности измерять сопротивление потерь электроэнергии, подводимой к двигателям электротранспорта через элементы тяговой сети на различных ее участках. Задачей заявленного изобретения является создание устройства, позволяющего определять (диагностировать) сопротивления потерь электрической энергии в тяговой сети и в отдельных элементах, таких как контактные провода и рельсы, силовые кабели, подводящие энергию от тяговой подстанции к контактным проводам и рельсам, и силовые агрегаты подстанции.

Поставленная задача решается за счет того, что заявленное устройство диагностики тяговой сети постоянного тока содержит измерители тока и напряжения, процессор с дисплеем, первый и второй двунаправленные выводы процессора соединены с дисплеем и преобразователем интерфейса, который двунаправленной шиной подключен к внешнему компьютеру, устройство содержит также блок питания, выходы которого соединены с входами питания элементов устройства, делитель, соединенный по первому входу с отрицательной шиной тяговой сети, а по выходу - с входом устройства диагностики. Заявленное устройство отличается тем, что выполнено в виде первого блока диагностики, устанавливаемого на тяговой подстанции, и второго - устанавливаемого на борту электротранспорта, например трамвая, причем в первый блок введены измеритель потенциалов положительной и отрицательной шин тяговой подстанции и первый модем. При этом первый, второй и третий входы измерителя потенциалов соединены соответственно с землей, положительной шиной подстанции и первым входом измерителя тока положительной шины, отрицательной шиной и вторым входом измерителя тока отрицательной шины. Выход измерителя потенциалов соединен с первым входом первого модема, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами измерителей тока отрицательной и положительной шин. Первый и второй выходы модема соединены соответственно с положительной и отрицательной шинами. Во второй блок диагностики введены второй модем, модулятор, резистор градуировки с подсоединенным параллельно выключателем, стабилитрон, измеритель сопротивления, измеритель потенциалов контактного провода и рельса, измерители тока нагрузки и тока модулятора, навигатор, блок питания, выходы которого соединены с входами питания элементов второго блока. Третий, четвертый и пятый двунаправленные выводы процессора соединены соответственно с выходами навигатора, второго модема и измерителя потенциалов, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с шинами заземления, с первым входом второго модема и через пантограф с контактным проводом тяговой сети и с общей шиной, соединенной через проводящее колесо с рельсом. С общей шиной соединены второй вход второго модема, второй вход модулятора, второй вход измерителя тока модулятора, четвертый вход процессора, выход блока питания и шестой вход измерителя сопротивлений. Первый, второй, третий, четвертый и пятый входы измерителя сопротивлений соединены соответственно с выходом делителя, вторым, третьим и четвертым выходами процессора и выходом измерителя тока модулятора. Первый вход измерителя тока модулятора соединен со вторым выходом модулятора, первый выход которого соединен со вторым выводом резистора градуировки и катодом стабилитрона. Анод стабилитрона соединен с входом делителя, первый же вывод резистора градуировки соединен с элементом нагрузки и вторым входом измерителя тока нагрузки. Выход измерителя тока нагрузки подключен к третьему входу процессора, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами измерителя сопротивлений. Первый выход процессора соединен с первым входом модулятора.

Для снижения погрешности измерения сопротивления потерь измеритель содержит первый, второй и третий элементы выборки-запоминания, вычитающий операционный усилитель (ОУ), первый и второй сглаживающие фильтры, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), например, двойного интегрирования. Первый вход измерителя соединен с информационными входами запоминания первого и второго элементов выборки-запоминания, а второй, третий и пятый входы измерителя соединены соответственно с входами выборки второго и третьего элементов, с входом выборки первого элемента и с информационным входом запоминания третьего элемента выборки-запоминания. Выходы первого, второго и третьего элементов соединены соответственно с прямым и инверсным входами ОУ и с входом первого фильтра, выход же ОУ соединен с входом второго фильтра. Выходы первого и второго фильтров соединены с опорным и сигнальным входами АЦП, вход управления которого соединен с четвертым входом измерителя, а первый и второй выходы АЦП подключены соответственно к первому и второму выходам измерителя.

Погрешность измерения сопротивления потерь уменьшается за счет того, что модулятор содержит резистор, ключ, драйвер. Первый и второй входы драйвера соединены соответственно с первым и вторым входами модулятора. Первый выход модулятора через последовательно соединенные резистор и ключ соединен со вторым выходом модулятора, а управляющий вход ключа подключен к выходу драйвера.

Прилагаются графические материалы. На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства. На фиг.2 изображена схема измерителя сопротивлений. На фиг.3 представлены эпюры сигналов в различных точках схемы устройства. На фиг.4 показана эквивалентная схема тяговой сети. На фиг.5 показаны нагрузочные характеристики тяговой сети. На фиг.6 приведена блок-схема алгоритма определения суммарного сопротивления потерь тяговой сети в выбранной точке.

Описание устройства рассмотрим на примере его использования в тяговой сети трамвая.

Диагностируемая тяговая сеть (фиг.1) содержит выпрямительный агрегат 1, положительная 2 и отрицательная 3 выходные шины которого через измерители тока 4 и 5 соединены посредством силовых кабелей 6 и 7 соответственно с проводом 8 контактной сети (положительное напряжение) и рельсом 9 (отрицательное напряжение).

Предлагаемое устройство диагностики содержит на тяговой подстанции: измеритель потенциалов 10 положительной 2 и отрицательной 3 шин, первый модем 11, источник питания 12, выходы которого соединены со входами питания элементов 10, 11.

Измеритель 10 потенциалов по первому, второму и третьему входам соединен соответственно с землей, положительной шиной 2, отрицательной шиной 3, а его выход соединен с первым входом первого модема 11. Второй, третий входы модема соединены соответственно с выходами измерителей 5 и 4 тока. Первый и второй выходы модема 11 соединены соответственно с положительной шиной 2 и отрицательной шиной 3.

Второй блок 14 диагностики размещен на трамвае. На фиг.1 показаны элементы трамвая: проводящее колесо 15, пантограф (токосъемник) 16, предназначенный для передачи электроэнергии с контактного провода 8 на борт трамвая. Контактный провод разделен на секции с помощью секционных изоляторов 17.

Второй блок 14 содержит процессор 18, соединенный двусторонними линиями связи через первый, второй, третий, четвертый и пятый выводы соответственно с дисплеем 19, преобразователем интерфейса 20, навигатором 21, вторым модемом 22 и измерителем 23 потенциалов. По входам: первому, второму, третьему и четвертому процессор 18 соединен соответственно с первым и вторым выходами измерителя 24 сопротивлений, измерителем 25 тока нагрузки и общим проводом 26.

Общий провод 26 электрически соединен с выводом блока питания 27, с рельсом 9 через колесо 15 трамвая. Первый, второй, третий и четвертый выходы процессора 18 соединены соответственно с первым входом модулятора 28, вторым, третьим и четвертым входами измерителя 24 сопротивлений, первый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с выходом делителя 29, выходом измерителя 30 тока модуляции и общей шиной 26. Входы первый, второй и третий измерителя 23 потенциалов соединены соответственно с землей (шиной заземления) 13, первыми входами второго модема 22 и измерителя 25 тока нагрузки и пантографом 16, а также общей шиной 26. Второй вход модема 22 соединен с общей шиной.

Второй вход измерителя 25 тока нагрузки соединен с нагрузкой 31 и первым выводом резистора 32 градуировки, параллельно резистору 32 подсоединен выключатель 33. Второй вывод резистора 32 соединен с первым выходом модулятора 28, а также через стабилитрон 34 - с первым входом делителя 29, второй его вход соединен с общей шиной.

Второй выход модулятора 28 и второй его вход соединены соответственно с первым и вторым входами измерителя 30 тока модуляции. Второй вход измерителя 30 тока соединен также с общей шиной 26.

Модулятор 28 содержит резистор 35, ключ 36, например, в виде IGBT транзистора и драйвер 37, который по первому входу управления подключен к первому входу модулятора, а по второму входу - ко второму входу модулятора, а по выходу - к управляющему электроду ключа 36. Сток транзистора (ключа) через резистор 35 нагрузки соединен с первым выходом модулятора 28, а исток объединен с подложкой и через второй выход модулятора соединен с первым входом измерителя 30 тока модуляции.

Преобразователь 20 интерфейса соединен двусторонней линией связи с внешним компьютером 38.

Блок 27 питания элементов устройства представляет собой преобразователь постоянного входного напряжения 24 В бортовой сети в постоянное выходное напряжение, необходимое для работы блока 14 диагностики. Например, выходные источники напряжения U6=+5 B, U3=-5 В, относительно общей шины 26, U6=+5 B относительно шины 13 заземления для питания измерителя 23 потенциалов.

Измеритель 24 сопротивления (фиг.2) содержит первый 39, второй 40 и третий 41 элементы выборки-запоминания. При изготовлении и испытании опытного образца блока 14 диагностики использованы элементы выборки-запоминания типа LF-398, фирмы National, описанные в книге П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир-Бином, 2010, стр.233…235.

В состав измерителя также входят вычитающий операционный усилитель (ОУ) 42, резистивно-емкостные сглаживающие фильтры 43, 44 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 45 двойного интегрирования. В опытном образце использован ОУ типа LM324 по схеме, приведенной на рис.4.18, стр.191 в упомянутой выше книге. А в качестве АЦП 45 применена микросхема типа КР572ПВ2 (такой АЦП описан в книге Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП. М.: Энергоиздат, 1990 г., стр.118…242).

Код N на выходе такого АЦП определяется формулой (стр.231):

N = ( 10 3 U в х ) U R E F , ( 1 )

где

Uвх - входной сигнал, подаваемый на сигнальный вход;

UREF - опорное напряжение, прикладываемое на вход опорного напряжения.

В блоке 24 первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока соединены соответственно с входами запоминания элементов 39, 40; с входами выборки элементов 40, 41; с входом выборки элемента 39, с входом управления АЦП 45; входом записи элемента 41. Выходы элементов 39, 40, 41 соединены соответственно с прямым входом ОУ 42, инверсным входом ОУ 42 и входом фильтра 44. Выход ОУ 42 соединен с входом фильтра 43, выходы фильтров 43, 44 соединены соответственно с сигнальным и опорным входами АЦП 45, первый и второй выходы АЦП 45 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 24.

Работает устройство следующим образом. Пусть вагон-лаборатория с устройством диагностики (фиг.1) остановился в точке 46 контактной сети, ей соответствует точка 46' на рельсовой сети.

На контактной сети обозначена точка 47 присоединения кабеля 6, идущего от тяговой подстанции к контактному проводу 8. На подстанции расположен первый блок 48 диагностики. Точка 49 является местом присоединения кабеля 7, соединяющего подстанцию с рельсовой сетью 9.

На вход блока питания 27 подали напряжение = 24 В. На его выходах и на входах питания элементов устройства появилось напряжение.

С вых.1 процессора 18 на первый вход модулятора 28 поступают положительные импульсы 50 (фиг.3), которые открывают положительными уровнями ключ 36. Через нагрузку 35 (выключатель 33 нормально замкнут и размыкается только во время режима градуировки) протекает импульсный ток ΔI (фиг.3, 51), который измеряется с помощью измерителя тока 30 модуляции, измеритель может быть выполнен в виде шунта с усилителем. Выбран режим импульсной модуляции с достаточно большой скважностью, в экспериментах около 20, для того, чтобы уменьшить нагрев резистора 35 нагрузки. Во время протекания импульсного тока модуляции напряжение Uкс контактной сети, которое снимается с общей точки соединения второго вывода резистора 32 и первого выхода модулятора 28, падает на ступеньку ΔUкс=Uкс1-Uкс2 (фиг.3, 52).

Напряжение Uкс через стабилитрон 34 и делитель 29 снижается до величины, безопасной для первого входа измерителя 24 сопротивления, поступает через первый вход измерителя 24 на входы запоминания элементов 39, 40 выборки-запоминания.

Стабилитрон 34 в предлагаемом включении позволяет уменьшить ослабление модулированной части напряжения контактной сети. Поясним на примере. В реальной схеме разность ΔUкс=Uкс1-Uкс2 на втором выводе резистора 32 составляет от десятых долей до 20 В, Uкс1=750…550 В. Если принять безопасным напряжение 5 В на первом входе измерителя 24, то если бы вместо стабилитрона 34 стояла перемычка, делитель должен ослабить сигнал в U к с 1 5 = 150 110 раз, в т.ч. и ослабить также сигнал ΔU.

Пусть стабилитрон имеет напряжение Uст стабилизации 500 В, тогда (фиг.3, 52) на вход делителя будет поступать только обрезанное напряжение Uкс1-Uст, т.е. 250…50 В, и чтобы оставить те же безопасные 5 В на входе 1 блока 24, потребуется ослабление сигнала в 250 50 5 = 50 10 раз. Таким образом, стабилитрон позволяет поднять полезный сигнал на входе примерно в 3 раза.

Через пятый вход измерителя 24 и далее на вход запоминания элемента 41 поступает импульс 51 тока модуляции. Во время присутствия положительных импульсов 53, 54 на втором и третьем входах соответственно измерителя 24 и далее на входах выборки элементов 40, 41, 39 происходит запись в аналоговую память элементов в интервалы времени Δt1 значений напряжений, соответствующих напряжению Uкс2 нижней полочки модулированного сигнала в элемент 40; одновременно в элемент 41 записывается напряжение U(ΔI), пропорциональное току ΔI модуляции. В интервалы времени Δt2 в элемент 39 записывается напряжение Uкс2, соответствующее верхней полочке модулированного напряжения контактной сети.

На выходах элементов 39, 40, 41 записанные значения напряжений сохраняются до следующего импульса выборки. Таким образом, на выходах элементов выборки-запоминания присутствуют медленно меняющиеся напряжения, соответствующие Uкс2, Uкс1, U(ΔI).

На выходе ОУ 42 напряжение пропорционально разности ΔUкс=Uкс1-Uкс2 (фиг.3, 55), а на выходе элемента 41 (фиг.3, 56) напряжение U(ΔI) пропорционально току ΔI модуляции.

Далее сигналы через сглаживающие фильтры 43, 44 поступают на сигнальный и опорный входы АЦП 45, где преобразуются в код в соответствии с формулой (1), с периодом Т (фиг.3, 57), поступает на вх. 2 процессора 18.

На фиг.4 показано направление протекания тока I1 от выпрямительного агрегата 1 с собственным сопротивлением Ri через кабель R6 до точки 47 присоединения к проводу 8 контактной сети. Далее ток течет по участку 47-46 контактной сети с сопротивлением R47-46, через нагрузку 31, сопротивление которой неизвестно, через общую шину 26, через колесо в точку 46', по участку 46'-49 рельса 9 с сопротивлением R46'-49; далее через кабель 7 с сопротивлением R7 к выпрямительному агрегату 1.

При включении резистора 35 модулятора к току I1 добавляется приращение ΔI - ток через модулятор. Обозначим

U к с 1 = I 1 R 31 ( 2 )

U к с 2 = ( I 1 + Δ I ) ( R 31 R 35 ) ( 3 )

R i = R i + R 6 + R 46 47 + R 46 ' 47 + R 7 ( 4 )

где R31||R35 - сопротивление включенных параллельно резисторов 31 и 35.

Обходя замкнутые контуры при включенном и отключенном резисторе 35, по закону Кирхгофа составим 2 уравнения:

E = ( I 1 + Δ I ) R i + U к с 2 ( 5 )

E = I 1 R i + U к с 1 ( 6 )

Приравниваем правые части (5), (6) и решим относительно R. Получим:

R i = U к с 1 U к с 2 Δ I = Δ U Δ I ( 7 )

Сравнивая (1) и (7), можно сделать вывод, что код на выходе измерителя 24 пропорционален суммарному сопротивлению R потерь в тяговой сети, подводящей электроэнергию к двигателю и другим потребителям (освещение, вентиляция, отопление) на борту транспортного средства. На фиг.6 представлен алгоритм вычисления R.

R можно назвать интегральным диагностическим параметром. Можно измерять R в различных точках на участках питания от одной тяговой подстанции (ТПС) между секционными изоляторами, привязывать эти точки к географическим координатам, измерять расстояния между ними с помощью навигатора 21, фиксировать время измерения и передавать результаты через преобразователь 20 интерфейса во внешний компьютер 38 для пользователя. Для текущего наблюдения используется дисплей 19 устройства, который может отображать не только информацию о текущих наблюдениях, но и отображать результаты с номинальными значениями параметра, а также результаты предыдущих наблюдений, хранящихся в памяти процессора. Содержимое памяти через информационный канал связи с внешним компьютером может оперативно изменяться в зависимости от потребностей пользователя.

Если сравнивать результаты измерения R в двух точках, ограничивающий отрезок тяговой сети, внутри которого отсутствуют точки присоединения кабеля питания контактной сети и кабеля, подключаемого к рельсам, то из (4) видно, что они будут различаться только суммой (Rкс+Rрс) сопротивлений контактной и рельсовой сети. Тогда можно вычислить разность сопротивлений R в этих точках и разделить на расстояние между точками, измеренное навигатором, и получить удельное сопротивление rкс+rрс суммарных потерь в контактной сети и рельсах. По удельному сопротивлению потерь можно сравнивать различные участки тяговой сети между собой по качеству. На практике, как правило, точки 47 и 49 находятся в непосредственной близости. Поэтому, если измерить R в точке 47 присоединения кабеля 6 к контактному проводу и кабеля 7 к рельсу в точке 49, то из (4) можно видеть, что R будет содержать сопротивления потерь только в агрегате ТПС плюс в кабелях.

Далее, находясь в описанном выше месте тяговой сети, можно воспользоваться результатами измерения потенциалов с помощью блоков 10 на ТПС и 23 в вагоне-лаборатории для вычисления сопротивления кабелей 6 и 7. Для этого по каналу связи, образованному с помощью модемов 11 и 22 методом наложения на электрические цепи тяговой сети, осуществляется передача-прием результатов измерения потенциалов шин 2 и 3 относительно земли (более подробно работа модемов описана в журнале «Новости электроники №13, 2009 г., стр.21…24, либо на сайте www.angstrem.ru описана микросхема КР1446ХК1, которую авторы применяли в качестве модемов в опытном образце устройства). Если синхронно во времени измерять относительно земли потенциал в точках 2 и 47, а также 3 и 49, а также принимать информацию об измеряемых с помощью измерителей 4 и 5 токах, протекающих по кабелям 6 и 7, можно вычислить падение напряжения на кабеле и, поделив его на протекающий ток, вычислить с помощью процессора 18 значение сопротивления кабеля. При этом сопротивление потерь Ri в агрегате 1 находится по формуле:

R i = R i 47 R 6 R 7 , ( 8 )

где RiΣ47 - сопротивление потерь, измеренное в точке 47.

Устройство позволяет также измерять ток Iу утечки с контактной сети на землю (фиг.4) через элемент 58 нарушенной изоляции и сопротивление 59 между рельсом 9 и землей.

При отсутствии токов утечки с проводов контактной сети на землю ток I6 через кабель 6 и ток I25 на выходе измерителя 25, измеряемые в одно и то же время, равны.

При наличии утечки I6 больше I25.

Утечку фиксирует процессор 18, получая значения I6 от измерителя 4 через модемы 11 и 22, а значение I25 от измерителя тока 25 по третьему входу.

При изготовлении и использовании устройства имеет место проблема его градуировки и поверки. Для этих целей применен резистор 32. Во время работы резистор зашунтирован нормально замкнутым выключателем 33, имеющим малое сопротивление, по крайней мере, не более 1…3 мОм. Это связано с тем, что реальные значения сопротивлений потерь лежат в диапазоне R=0,01…0,2 Ом (это подтвердили эксперименты, проведенные авторами). Поэтому замкнутый выключатель при соблюдении указанного выше условия не будет вносить существенных погрешностей в результаты измерения.

Из схемы (фиг.4) видно, что измерительная цепь является линейной за исключением выпрямительного агрегата 1, но последний работает при больших токах, т.е. на линейном участке. На фиг.5А показана нагрузочная характеристика тяговой сети, например, в точке 46, 46'. Линия А изображает нагрузочную характеристику при замкнутом выключателе 33, линия Б - при разомкнутом.

Для линии А в общей точке соединения резисторов 32, 35 наблюдается напряжение Uкс1А при выключенном ключе 36 и напряжение Uкс2А - при включенном, соответственно, измеритель 25 тока нагрузки фиксирует токи IHA и IHA+ΔIA.

Для линии Б в этой же точке имеем напряжение Uкс1Б и Uкс2Б для разомкнутого и замкнутого состояний ключа 36 и токи IНБ и IНБ+ΔIБ.

При этом:

Δ U A = U к с 1 А U к с 2 А ( 9 )

Δ U Б = U к с 1 Б U к с 2 Б ( 10 )

Рассмотрим процесс калибровки. Для линии А при работе модулятора с помощью измерителя 24 измеряем R i А = Δ U А Δ I А при замкнутом ключе 33.

Затем ключ размыкаем. В тяговую цепь добавляется резистор 32 с известным сопротивлением R32. Наклон нагрузочной характеристики изменится. Она будет иметь вид Б. При этом R i Б = Δ U Б Δ I Б .

R i Б = R i A + R 32 ( 11 )

Если RiΣБ>RiΣA+R32, необходимо увеличить RiΣA, например, путем увеличения коэффициента усиления ОУ 42 или уменьшения коэффициента передачи элемента 41.

Если RiΣБ<RiΣA+R32, коэффициенты уменьшают для ОУ 42 или увеличивают для элемента 41.

Калибровку и поверку других измерительных блоков: 4, 5, 10, 23, 25, 30 выполняют по стандартным процедурам для амперметров и вольтметров.

1. Устройство диагностики тяговой сети постоянного тока, содержащее измерители тока и напряжения, процессор с дисплеем, первый и второй двунаправленные выводы процессора соединены с дисплеем и преобразователем интерфейса, который двунаправленной шиной подключен к внешнему компьютеру, блок питания, выходы которого соединены с входами питания элементов устройства, делитель, соединенный по первому входу с отрицательной шиной тяговой сети, а по выходу - с входом устройства диагностики, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде первого блока диагностики, устанавливаемого на тяговой подстанции, и второго - устанавливаемого на борту электротранспорта, например трамвая, причем в первый блок введены измеритель потенциалов положительной и отрицательной шин тяговой подстанции, первый модем и источник питания блока, выходы которого соединены со входами питания элементов блока, при этом первый, второй и третий входы измерителя потенциалов соединены соответственно с землей, положительной шиной подстанции и первым входом измерителя тока положительной шины, отрицательной шиной и вторым входом измерителя тока отрицательной шины, а выход измерителя потенциалов соединен с первым входом первого модема, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами измерителей тока отрицательной и положительной шин, первый и второй выходы модема соединены соответственно с положительной и отрицательной шинами, а во второй блок диагностики введены второй модем, модулятор, резистор градуировки с подсоединенным параллельно выключателем, стабилитрон, измеритель сопротивления, измеритель потенциалов контактного провода и рельса, измерители тока нагрузки и тока модулятора, навигатор, при этом третий, четвертый и пятый двунаправленные выводы процессора соединены соответственно с выходами навигатора, второго модема и измерителя потенциалов, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с шинами заземления, с первым входом второго модема и через пантограф с контактным проводом тяговой сети и с общей шиной, соединенной через проводящее колесо с рельсом, с общей шиной соединены второй вход второго модема, второй вход модулятора, второй вход измерителя тока модулятора, четвертый вход процессора, выход блока питания и шестой вход измерителя сопротивлений, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходом делителя, вторым, третьим и четвертым выходами процессора и выходом измерителя тока модулятора, первый вход измерителя тока модулятора соединен со вторым выходом модулятора, первый выход которого соединен со вторым выводом резистора градуировки и катодом стабилитрона, анод которого соединен со входом делителя, первый же вывод резистора градуировки соединен с элементом нагрузки и вторым входом измерителя тока нагрузки, выход которого подключен к третьему входу процессора, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами измерителя сопротивлений, а первый выход процессора соединен с первым входом модулятора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеритель сопротивлений содержит первый, второй и третий элементы выборки-запоминания, вычитающий операционный усилитель (ОУ), первый и второй сглаживающие фильтры, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), например, двойного интегрирования, при этом первый вход измерителя соединен с информационными входами запоминания первого и второго элементов выборки-запоминания, а второй, третий и пятый входы измерителя соединены соответственно со входами выборки второго и третьего элементов, с входом выборки первого элемента и с информационным входом запоминания третьего элемента выборки-запоминания, а выходы первого, второго и третьего элементов соединены соответственно с прямым и инверсным входами ОУ и с входом первого фильтра, выход же ОУ соединен с входом второго фильтра, а выходы второго и первого фильтров соединены соответственно с сигнальным и опорным входами АЦП, вход управления которого соединен с четвертым входом измерителя, а первый и второй выходы АЦП подключены соответственно к первому и второму выходам измерителя.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модулятор содержит резистор, ключ, драйвер, причем первый и второй входы драйвера соединены соответственно с первым и вторым входами модулятора, первый выход которого через последовательно соединенные резистор и ключ соединен со вторым выходом модулятора, а управляющий вход ключа подключен к выходу драйвера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к устройствам для удержания кабелей и шлангов между модулями составного транспортного средства, соединяемых между собой посредством устройств, например, седельно-сцепного устройства, и может быть использовано для удержания соединительных кабелей и шлангов, провисающих между тягачом либо подкатной тележкой и полуприцепом.

Изобретение относится к автомобильной транспортной энергетической системе с принципом периодической зарядки и разрядки. Автомобильная транспортная энергетическая система содержит автомобильную электрическую дорогу, станции зарядки и разрядки электромобилей, транспортное средство.

Изобретение относится к электрическому транспорту и может быть использовано для бесконтактного питания электрической энергией электромобилей, троллейбусов, трамваев, электропогрузчиков, электротракторов, подъемных электрокранов и других электротранспортных средств.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников питания для транспорта. Вспомогательный преобразователь содержит зарядный и главный контакторы, зарядный резистор.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для электропитания троллейбусов, электромобилей, трамваев, электротракторов, электровозов. .

Изобретение относится к средствам передачи электрической энергии на транспортное средство, в частности на рельсовое транспортное средство. .

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. .

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта. .

Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава относится к электротехнике и предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, в частности электроподвижного состава переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения. Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности электровоза км за счет максимально полной компенсации реактивной мощности путем одновременного изменения амплитуды и фазы выходного напряжения инвертора при формировании напряжения на конденсаторе компенсатора. Устройство для компенсации реактивной мощности электроподвижного состава содержит многообмоточный трансформатор напряжения, связанный с нагрузкой, компенсатор, блок синхронизирующих импульсов, три датчика тока, два датчика напряжения, выпрямитель, инвертор и блок управления инвертором. Компенсатор представляет собой LC-цепь с фиксированными параметрами индуктивности и емкости, рассчитанными на работу электровоза в номинальном режиме, нагрузка представляет собой последовательно соединенные выпрямительно-инверторный преобразователь и двигатель. LC-цепь подключена параллельно трансформатору напряжения, который через первый датчик тока соединен с сетью. Выход первого датчика тока соединен с первым входом блока управления инвертором. Вход первого датчика напряжения соединен параллельно сети, а его выход через блок синхронизирующих импульсов подключен ко второму входу блока управления инвертором. Компенсатор через инвертор подключен к первой и второй секциям вторичной обмотки трансформатора напряжения, которые через выпрямитель соединены с входом постоянного напряжения инвертора. Вход второго датчика напряжения подключен параллельно выпрямителю, а его выход подключен к третьему входу блока управления инвертором. Второй датчик тока подключен последовательно в LC-цепь компенсатора, а его выход соединен с четвертым входом блока управления инвертором. Третий датчик тока подключен последовательно в цепь двигателя, а его выход соединен с пятым входом блока управления инвертором. Выход первого датчика напряжения подсоединен с шестым входом блока управления инвертором. Первый выход блока управления инвертором подключен к входу управления амплитудой выходного напряжения инвертора, а второй выход - к входу управления фазой выходного напряжения инвертора. 1 ил.

Тяговая цепь (10) для транспортного средства содержит электрический двигатель (12), содержащий вал (22), статор (24) и ротор (26); систему (14) питания, имеющую коэффициент модуляции (Tmod), равный амплитуде напряжения каждой фазы двигателя, поделенной на входное постоянное напряжение (UDС); и датчик (20) сигнала скорости вращения (Vrotor) ротора. Тяговая цепь (10) содержит средства изменения коэффициента модуляции, выполненные с возможностью понижения коэффициента модуляции по сравнению с коэффициентом модуляции в отсутствие средств изменения коэффициента модуляции, когда скорость вращения (Vrotor) ротора принадлежит к первому интервалу значений, меньшему заранее определенного переходного значения, и с возможностью повышения коэффициента модуляции по сравнению с коэффициентом модуляции в отсутствие средств изменения коэффициента модуляции, когда скорость вращения (Vrotor) ротора принадлежит ко второму интервалу значений, превышающему заранее определенное переходное значение. Технический результат заключается в сокращении гармонических потерь в роторе. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройству энергообеспечения для рельсовых транспортных средств. Устройство имеет первый электрический контактный вывод (10) для подключения устройства к электрической сети энергообеспечения и второй электрический контактный вывод (21, 22) для подключения устройства к промежуточному контуру (ZK) постоянного напряжения. Выпрямительное устройство (M1, М2, М3, М4) для эксплуатации рельсового транспортного средства с сетью переменного напряжения через первый фильтр (2) соединено с первым контактным выводом (1) и имеет модуль (М), в котором первый выпрямитель (15) через инвертор (16) и трансформатор (17) соединен со вторым выпрямителем (18). Первый выпрямитель (15) на своей стороне переменного напряжения через первый фильтр (2) соединен с первым контактным выводом. Второй выпрямитель (18) на стороне постоянного напряжения соединен со вторым электрическим контактным выводом (21, 22). В случае нескольких модулей (М) контактные выводы (19, 20) переменного напряжения первых выпрямителей (15) включены последовательно, а контактные выводы (21, 22) постоянного напряжения вторых выпрямителей включены параллельно. Электрическое соединение (5) для эксплуатации рельсового транспортного средства с сетью постоянного напряжения имеет второй фильтр (3) и соединяет первый электрический контактный вывод (1) со вторым электрическим контактным выводом (21). Управляющее устройство (37) для управления работой первых выпрямителей (15) выполнено так, чтобы вырабатывать переменное напряжение, которое компенсирует переменный электрический ток, который является мешающим током. Технический результат заключается в возможности эксплуатации устройства с сетями постоянного и переменного тока. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к токоприемникам. Автоматический токоприемник для передачи электроэнергии от воздушной линии энергоснабжения на гибридные грузовые автомобили содержит бортовой компьютер в кабине автомобиля и лазерный локатор для измерения расстояний между проводами и контактными шинами токоприемника. Токоприемник также содержит пару вертикальных гидроцилиндров с датчиком давления, установленных сзади кабины водителя, горизонтальную направляющую с отражателем, закрепленную на штоках гидроцилиндров с возможностью вертикального перемещения и установленную перпендикулярно продольной оси автомобиля. На направляющей с возможностью перемещения установлена каретка с двигателем, контактными шинами для подключения к линии энергоснабжения и лазерным локатором. Достигается автоматическое подключение токоприемника к линии энергоснабжения. 1 ил.

Настоящее изобретение касается электрической машины, рельсового транспортного средства и рельсового подвижного состава. Технический результат - предотвращение как подшипниковых токов, так и обратных тяговых токов. Электрическая машина имеет основную часть, в которой расположен статор электрической машины. Электрическая машина имеет также вал ротора, который установлен с возможностью вращения посредством подшипников в основной части. Электрическая машина имеет элемент токоприемника, который механически без возможности вращения соединен с основной частью и который снимает возникающее в валу ротора напряжение. При этом элемент токоприемника электрически соединен с основной частью через омический резистор. Омический резистор выполнен в виде терморезистора с положительным температурным коэффициентом, причём значение (R) сопротивления омического резистора лежит между 10 мОм и 10 Ом. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Коммутационное устройство содержит переключательный блок (28), который выполнен с возможностью соединения или разъединения приводного блока (14) транспортного средства с находящейся под высоким напряжением линии (20) электроснабжения. Переключательный блок (28) содержит два переключательных контакта (30, 32), приводной блок (36), выполненный с возможностью обеспечения относительного движения переключательных контактов (30, 32) друг к другу. Переключательный блока (28) и приводной блок (36) размещены в блоке (62) корпуса. При этом блок (62) корпуса содержит опору (48) для опоры переключательного блока (28). Переключательный блок (28) расположен относительно опоры (48) в лежачем положении на ней. Вторым объектом является транспортное средство, которое содержит данное коммутационное устройство. Технический результат заключается в повышении компактности конструкции. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Система рельсовых транспортных средств включает набор вагонов (12.1-12.7), которые предусмотрены для перевозки пассажиров. Набор вагонов имеет два головных вагона (12.1, 12.7), по меньшей мере один безмоторный промежуточный вагон (12.3, 12.6) и по меньшей мере один выполненный в виде моторного вагона промежуточный вагон (12.2, 12.4, 12.5) по меньшей мере с одним узлом (16.2, 16.4, 16.5) привода. Моторный вагон содержит предусмотренный для узла (16.2, 16.4, 16.5) привода узел (22.2, 22.4, 22.5) энергоснабжения, который имеет по меньшей мере один узел (24.2, 24.4, 24.5) преобразователя напряжения и узел (28.2, 28.4, 28.5) преобразователя тока. Каждый вагон (12.1-12.7) имеет по участку (33.1-33.7) линии, причем участки (33.1-33.7) линии вместе образуют соединяемую с расположенной на железнодорожной линии сетью (26) энергоснабжения, проходящую по всему составу высоковольтную линию (33). Моторный вагон имеет по меньшей мере один выключатель (35.2), который предусмотрен для разъемного соединения узла (22.2) энергоснабжения с высоковольтной линией (33). Технический результат заключается в повышении гибкости в компоновке системы рельсовых транспортных средств для улучшенной возможности линейного изменения мощности тяги. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к электроснабжению транспортных средств с электротягой. Система для передачи электрической энергии к транспортному средству содержит электрическую проводниковую структуру, которая содержит несколько сегментов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, Т7, Т8), причем каждый сегмент простирается вдоль пути движения. Каждый сегмент содержит одну линию для каждой фазы переменного тока. Система содержит несколько блоков питания для подачи переменного тока к соответствующему сегменту и источник тока для передачи электрической энергии к нескольким блокам питания, которые соединены параллельно относительно источника тока. Первый блок питания выполнен с возможностью подключения к каждому сегменту первого комплекта двух сегментов (Т1, Т4, T1_a, Т4_а, T1_b, T4_b). Каждый соседний сегмент (Т2, Т3, Т5) выполнен с возможностью подключения исключительно к другому блоку питания. Причем первый блок питания выполнен и/или расположен так, что внутренние импедансы его соединений с сегментами первого комплекта одинаковы. Технический результат заключается в возможности передачи энергии к электрическому транспорту близко расположенными сегментами одновременно, без потери уровня мощности. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх