Компенсационный заградитель с замкнутой структурой авторегулирования

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»791562

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 181278 (21) 2698461/24-07 с присоединением заявки ¹â€”.„(„з

В 60 М 1/06

Н 02 Н 3/16

Государствеиный комитет

СССР яо делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3012.80. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 3012.80 (53) УДК 621. 316. .925 (088.8) (72) Авторы изобретения

В, A. Бунько и В. Л. Кожевников

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Артема (71) Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬ С ЗАМКНУТОЙ

СТРУКТУРОЙ АВТОРЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области . систем защиты для контактных сетей шахтного, карьерного и магистрального электровоэного транспорта, в частности, к устройствам заградителей.

Так как в рассматриваемых случаях обратный провод — рельсовая цепь имеет непосредственную связь с землей, то обязательным условием работоспособности такой является эффективное заграждение цепей нагрузки (например, потребителей электро энергии на электровозе) по оперативному сигналу.

Известны компенсационные заградители, используемые в контактных сетях (1) .

Существенным недостатком известного устройства является то, что компенсационный заградитель здесь выполнен по разомкнутой схеме и изменения параметров любого элемента схемы преобразования оперативного напряжения в заграждающую ЭДС приводят к отклонениям .последней от установленного значения, увеличении тока утечки заградителя и потере уст ройством чувствительности, либо к ложным срабатываниям.

Наиболее бли з ким по техн иче с кой сути является компенсационный заградитель, описанный в (2). Этот заградитель имеет замкнутую структу5 ру авторегулирования, поэтому нестабильность параметров схемы, охваченных цепью отрицательной обратной связи, сказывается на стабильности загрансдающей ЭДС в меньшей степени, 10 чем для разомкнутой схемы.

В известном устройстве оперативное напряжение частотой 5-10 кГц, подаваемое в контактную сеть от подстанционного комплекта системы час15 тотой защиты, включенного последовательно с блоком источника питания и силового выключателя, выделяется резонансным фильтром. Далее оно передается;на;компенсационный усили20 тель через регулятор уровня и Фазовращатель с элементами настройки резисторами. Оконечная ступень посредством выходного трансформатора и последовательного резонансного

25 -.,онтура связана с первым силовым параллельным .резонансным контуром.

Сигнал рассогласования заградителя снимается со второго резонансного контура, Фильтруется и начальная

30 составляющая его уравновешивается

791567 напряжением на элементе сравнения.

Разностный корректирующий сигнал (сигнал обратной связи) повторно фильтруется, усиливается и суммируется со входным сигналом компенсационного усилителя.

В исходном состояний схемы регулировкой амплиTóäû и фазы эаграждающей ЭДС оК утечки заградителя сводится к минимуму; одновременно регулировкой резистора устанавливают минимальный уровень разностного корректирующего сигнала. В процессе эксплуатации устройства параметр-> элемечтов схемы его изменяются и

Заградитель расстраивается. При,. этом, вследствие появления тока утечки =-аградителя, изменяется напряжение на втором силовом параллельном резонансном контуре и возникает разностный корректирующий сигнал, Этот сигнал после усиления суммируется со входным сигналом компенсационного усилителя, и в результате заграждающая ЭДС изменяется в сторону уменьшения тока утечки заградителя. В общем, описанное устройство функционирует как статическая система управления по отклонению выходной величины — заграждающей ЭДС.

Однако и это устройство имеет ряд принципиальных недостатков, главные из которых заключаются в следующем.

Чувствительный элемент замкнутой схемы регулирования загра>кдающей

ЭДС вЂ” силовой параллельной резонансный контур в прсцессе работы за счет разогрева рабочим током электровоза может подвергаться циклическим перепадам температуры до

100 — 110"С с изменением смического сопротивления катушки до 40"o- и связанными с ним значительными изменениями аргумента и модуля сопротивления контура, влекущим за собой нарушения процесса регулирования заг-.. раждавшей ЭДС; кроме того, характеристики контура, расположенного внутри корпуса электровоза, изменяются вследствие перемещения элементов его конструкции, в частности крышек кориyca.

Требования получения на частоте оперативного напряжения нулевого фазового сдвига и высокой добротности (500-1000) компенсационного уси" лителя заградителя совместно с достаточной глубиной отрицательной обратной связи в схеме — противоречивы, и как показывает эксплуатация устройства защиты в шахтных условиях, выполнение этих требований затруднительно. Ваградитель, построенный по такой схеме, требует тщательной регулировки и периодической подстройкй„ н противном случае возможна по-,åðÿ аппаратурой защиты чувствительности или ложные срабатывания. ее

Целью изобретения является повн» шенче стабильности и надежности работы. указанная цель достигается тем, что в известный, заградитель, содержащий компенсационный усилитель, вход возбуждения которого присоединен через первый полосовой фильтр и цепь токоприемника к контактной сети, выход компенсационного усилителя через первый последовательный резонансный фильтр присоединен к первому силовому параллельному резонансному контуру, включенному последовательно со вторым силовым параллельным резонансным контуром в

t5 цепь токоприемник — двигатели электровоза, усилитель сигнала обратной связи включен последовательно со вторым полосовым фильтром и фаэовращатеяем, двигатели электровоза шун2Q тированы вторым последовательным резонансным фильтром, введены реле постоянного тока, трансформатор обратной связи, частотный избиратель, генератор тактовых импульсов, д делитель частоты, инвертор, два логических элемента 4И, усилитель опорного напряжения, фазовращатель на 90", ограничитель, реле постоянного напряжения, два демодулятора, два перестраиваемых фильтра низкой частоты, два трехпозиционных нульоргана, блок управления и два блока реверсивный счетчик — преобразова >тель код — аналог, при этом реле постоянного тока и трансформатор обратной связи включены между токоприемником и первым силовым параллельным контуром, частотный избиратель и реле постоянного напряжения присоединены параллельно двигателям элект-.

4О ровоза„ выход трансформатора обратной связи соединен с сигнальными входами демодуляторов через последовательную цепь, состоящую из ограничителя, второго полосового фильтра, фаэовращателя и усилителя обратной связи, вход усилителя опорного напряжения включен параллельно со входом возбуждения компенсационного усилителя, выход его присоединен к опорному входу первого демодулятора непосредст-, венно,,а к опорному входу второго демодулятора — через фазовращатель на 90, выходы демодуляторов соединены со входами трехпозиционных нульорганов через перестраиваемые фильтры нцзкой частоты, выходы +, О, †трехпозиционных нульорганов и общий выход логических эле- ментов 4H присоединены к соответствующим входам блока упр<-вления, 60 выходы последнего включены на входы Сложение и Вычитание, блоков реверсивный счетчик — преобразователь код — аналог, соединенных со входами коррекции амплитуды и фазы

65 компенсационного усилителя, выход

791562

65 реле напряжения присоединен к управляющим входам перестраиваемых фильтров низк и астоты и ко входу инвертора, генератор тактовых импульсов подключен к делителю частоты, причем первые входы первого и второго логического элемента 4И присоединены к выходам инверсному выходу реле постоянного тока, вторые входы к выходу частотного избирателя и тре;ьи входы соответственно к выходам генератора таковых импульсов и делителя частоты, а четвертые входк-. к выходам инвертора и реле постоянного напряжения.

На чертеже изображены:

1 — подстанционный комплект устройства защиты; 2 - блок источника питания сети с силовым выключателем;

3 — трансформатор связи; 4 — реле постоянного тока; 5 — трансформатор обратной связи; 6 — частотный избиратель; 7 — генератор тактовых импульсов; 8 — делитель частоты; 9 инвертор; 10 и 11 — логические элементы 4И ; 2 — полосовой фильтр

13 — усилител=. опорного напряжения;

14 — фазовращатель на 90 ; 15 - усилитель сигнала обратной связи; 16 фазовращатель; 17 — полосовой фильтр; 18 — ограничитель; 19 — последовательный резонансный фильтр;

20 и 21 — силовые параллельные резонансные контуры; 22 — последовательный резонансный фильтр; 23 реле постоянного напряжения; 24 и 25 — демодуляторы.: 26 и 27 — перестраиваемые фильтры низкой частоты;

28 и 29 — трехпозиционные нуль-органы; 30 — блок управления; 31 и 32 блоки реверсивный счетчик — преобразователь код-аналог ; 33 — компенсационный усилитель и 34 — тяговые двигатели.

В предлагаемом устройстве первичная и вторичная обмотки трансформатора связи 3 подключены соответственно через разделительные конденсаторы к контактам (электродам) силового выключателя и рельсовой цепи, реле постоянного тока 4 и трансформатор обратной связи 5 включены между токоприемником и первым силовым параллельным конт"!OoM 20, частотный избиратель 6 .:< реле постоянного напряжения 23 присоединены параллельно двигателям электровоза

34, выход трансформатора обратной связи 5 соединен с сигнальными выходами демодуляторов 24 и 25 через последовательную цепь, состоящую из ограничителя 18, второго полосового Фильтра 17! Фазовращателя 16 и усилителя обратной связи 15, вход усилителя опорного напряжения 13 включен параллельно со входом ком» пенсационного усилителя 33, выход

его присоединен к опорному входу первого демодулятора 24 непосредственнс =-;к:: :", .!о:,.:::., !ду второго демодулятор- - epeç фаэовращатель н =- 90 -,, - = <о;т-, демодуляторов соединены =г =;-:.":;::,=-::. ;-: трехпоэиционных нуль-vp;.a!.о:= 28. 29 через перестраивае. .=.с :".,.с=--..р-:: низкой частоты 26 и 27, .ы с;„!;. -<, 0, ! ! трех.—:.:- нуль-огранов и общий вь:. -;. т.;,-.-.че;".;их элементов 4И . ":;:, 1 . приeoeäi<êены к соотве тот вующ::. м:-. .ода! <- .пока упр авления 30, в:=. ;-..-:: г:оe.ã :,<-.":него включены на вхогы ".:-;.".::-:-";:,

Таким о;,--;a;-.. - ":-:т кты выключателя 2 ш н-н-, г-.:-;ê :—. —.с гanмоническим состав<,. .::, !: -: -. —.»;-щего напряжения сети (::с .: —.-. -явного выпрямителя по с <е.: с::, -::-.:.: а основная гармоника,. .: -..—,стс т. 300 рц) элементом св =-.,:,"..--,.=:й иэ соображений =-.ë"- -.nобе:=е-. †.снoñòè выполнен в виде -р;.:с:.<-р ..<-.тора 3 с заземленнымии перв.. ":;."": =торичной обмотками

Как и —. уcã: ;<.= :.c —: =. — прототипе, оператив:-:=...==;,вЂ”â€”: :—,.—: ." -,ос=упает через полосе.::с:. "" —.---.. -. 12 на вход компенсационн ." . c:.. †::т-.-:.:я 33! который передает е:-о - ==.: -"-:, на=Пуз ку силовой pe=:o: а;.=:..=.:=, ко.-:-.ур 20 в виде заграждающей

Первонач,". вЂ,.- .ú :- :асгройкай усилителя достиг;-.:.ç ";"--.:-:-..ве!!квания эаграждающей ЭП. . пер.= :нного напряжения, при это;; -.,-;:.:.". —,:течкн заградителя сво к г ..:;:: ...- нмальному значению. R про:.."-.сс:. —: к<-,ëóàòации заградителя с -. р. сг: — е ."ается и в цепи. токоприемник:. i;ee!;. -етгя eèгнал утечки, котс -ь» .=.=д,"-ляется трансформатором -,5pa-". о . ".--яз 5 и передается на демод 791562

90 . Благодаря этому нуль-орган 28 срабатывает при амплитудных расстройках заградителя, и нуль-орган .29 — при фазовых. H соответствии с полярностью и уровнем сигналов на входах нуль-органов блок управления

30 устанавливает режимы работы блоков реверсивный счетчик-преобразователь аналог-код 31 и 32 (больwe, меньше, без изменений ) таким образом, что в результате корректирующих воздействий их на, компенсационный усилитель 33 изменения амплитуды и фазы заграждающей

ЭДС сводят ток утечки заградителя к минимуму. Таким образом, в делом описанное устройство представляет собоФ двухкомпонентную астатическую систему с управлением по отклонению регулируемой величины — заграждающей ЭДС.

Для повышения эффективности управления скорость коррекции изменяется с учетом режимов работы нагрузки. Так, при отходе токоприемника электровоза от контактного провода исчезают -игналы на входе и выходе частотного избирателя 6, ЛЭ 4И 10 и 11 запираются и счет в блоках 31 и 32 прекращается. В результате каналы коррекции сохраняют свое состояние, которое имело место к глогленту отхода токоприемника. Этим самым существенно сокращается время установления заграждающей ЭДС и снижается вероятность ложных срабатываний аппаратуры защиты.

В связи с тем, что при перегрузках тяговых двигателей злек".ðÜâoçà резко возрастает уровень помех в сигнале тока утечки заградителя, которые нарушают нормальную работу блоков 31 и 32, то счет в них прекращается вследствие срабатывания реле тока 4 и запирания ЛЭ 4И " 10, 11 по первым входам.

fQ

Б нормальном режиме работы аппаратуры защиты, т.е. при наличии напряжения питания сети, в сигнале утечки заградителя действует определенный уровень помехи, в соответствии с которым выходной сигнал реле напряжения 23 устанавливает меньшее значение частоты среза (т.е. большую величину постоянной времени) фильтров 26 и 27, и меньшее значение частоты счета в блоках 31 и 32 — путем запирания инвертором 9 ЭЛ 4H

10 и отпиранием ЛЭ 4И 11, воспринимающего тактовые импульсы от делителя частоты 8. Когда токоприемник электровоза прилегает к контактноглу проводу, но реле 23 фиксирует отсутствие напряжения питания сети, а следовательно и низкий уровень помех, то фильтры 26 и 27 перестраиваются на большую частоту среза (меньшую постоянную времени), а

S5 оО

65 скорость счета возрастает т. к. так

1 товые импульсы передаются на блок управления 30 непосредственно от генератора 7 через ЛЭ 4И 10, .Этим самым. сокращается время отключения питания сети, если оно было вызвано расстройкой заградителя.

Из изложенного следует, что предлагаемое устройство обладает свойст вами адаптации к условиям работы, что является одним из общепризнанных путей совершенствования систем автоматического управления; астатический принцип регулирования заграждающей ЭДС обеспечивает высокие качественные характеристики этого процесса. Как показали испытания ла» бораторного образца устройства защиты, использование описанных выше решений существенно повышает абсолютную величину сопротивления компенсационного заградителя и его стабильность.

Благодаря этому, упрощается Эксплуатация аПпаратуры защиты, а число электровозов на защищаемом участке может быть увеличено с 3....4 до

6...,7.

Формула изобретения

Компенсационный заградитель с заглкнутой структурой авторегулирования для контактной сети электровозной откатки, содержащий компенсационный усилитель, вход возбуждения которого присоединен через первый

Иолосовый фильтр и цепь токоприем- . ника к контактной сети, выход компенсационного усилителя через первый последовательный резонансный фильтр присоединен к первому силовому параллельному резонансному контуру, включенному последовательно со вторым силовым параллельным резонансным контуром в цепь токоприемник двигатели электровоза, усилитель сигнала обратной связи включен последовательно со вторым полосовйЯ фильтром и фаэоврашателем, двигатели электровоза шунтированы вторым последовательным резонансным фильтром, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильностИ и надежности работы, в него введены реле постоянного тока, трансформатор обратной связи, частотный избиратель, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, инвертор, два логических элемента 4И, усилитель опорного напряжения, фазовращатель на 90О, ограничитель, реле постоянного напряжения, два демодулятора, два перестраиваемых Фильтра низкой частоты, два трехпоэиционных нульоргана, блок управления и два блока реверсивный счетчик — преобразователь код-аналог, при этом реле постоянного тока и трансформатор обратной связи включены между токопри.емником и первым силовым параллель791562 ным резонансным контуром, частотный избиратель и реле постоянного напряжен я присоединены параллельно двигателям электровоза, выход трансформатора обратной связи соединен с сигнальными входами демодуляторов через последовательную цепь, состоящую из ограничителя, второго полосового фильтра, фаэовращателя и усилителя обратной связи, вход усилителя опорного напряжения включен параллельно со входом возбуждения компенсационного усилителя, выход его присоединен к опорному входу первого демодулятора непосредственно, а к опорному входу. второго демодулятора. через фазовращатель на 90, выходы демодуляторов соединены со входами трехпоэиционных нуль-органов через перестраиваемые фильтры низкой частоты, выходы +, 0, трехпозиционных нуль-органов и о6щий выход обоих логических элементов 4И присоединены к соответствующим входам блока управления, выходы последнего включены на входы сложение и вычитание блоков реверсивный счетчик — преобразователь код — аналог, соединенных со входами коррекции амплитуды н фазы компенсационного усилителя, выход реле постоянного напряжения присоединен к, управляющим входам перестраиваемых фильтров низкой частоты н Ko входу инвертора, генератор тактовых импульсов подключен к делителю частоты, причем первые входы первого и второго логического элемента 4И присоединены к инверсному выходу реле постоянного тока, вторые входы — к выходу частотного избирателя, третьи входы — соответ ственно к выходам генератора тактовых импульсов и делителя частоты, а четвертые входы — к выходам ин-!

5 вертора и реле постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Щ Р 127693, Н 02 Н 5/12, 1962.

2. Бунько В.A. и др. Экспериментальные исследования токовой автокоррекции расстроек заградителей частотной защиты днепр, Сб, Рорная электромеханика и автомаb тика (Изд,-во Харьковского государственного университета),вып.11, 1969..791562

Составитель Л. Васькова

Редактор Л.Гольдина Техред М.Петко Корректор И.Стец

Заказ 9361/15 Тираж 763 Подписное ,ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4