RU90276U1 - PROTECTIVE-REGULATING KIT FOR CONTROLLING THE WORK OF THE WAGON GENERATOR - Google Patents
PROTECTIVE-REGULATING KIT FOR CONTROLLING THE WORK OF THE WAGON GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU90276U1 RU90276U1 RU2009114688/22U RU2009114688U RU90276U1 RU 90276 U1 RU90276 U1 RU 90276U1 RU 2009114688/22 U RU2009114688/22 U RU 2009114688/22U RU 2009114688 U RU2009114688 U RU 2009114688U RU 90276 U1 RU90276 U1 RU 90276U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- current
- voltage
- kit according
- kit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
1. Защитно-регулирующий комплект, установленный в железнодорожном вагоне с возможностью соединения с вагонным генератором, имеющим обмотку возбуждения, и подключения к бортовой сети электрического питания и аккумуляторной батарее и содержащий силовой ключ, установленный с возможностью подачи электрического напряжения бортовой сети электрического питания на обмотку возбуждения генератора, и регулятор напряжения генератора, установленный с возможностью управления работой силового ключа в зависимости от выходного напряжения и/или тока генератора по способу широтно-импульсной модуляции. ! 2. Комплект по п.1, отличающийся тем, что снабжен средствами экранирования, имеющими электрическое соединение с металлическим корпусом железнодорожного вагона. ! 3. Комплект по п.2, отличающийся тем, что средства экранирования представляют собой металлический корпус защитно-регулирующего комплекта. ! 4. Комплект по п.3, отличающийся тем, что электрическое соединение между металлическим корпусом защитно-регулирующего комплекта и металлическим корпусом вагона выполнено путем закрепления защитно-регулирующего комплекта на металлическом корпусе железнодорожного вагона болтовым соединением. ! 5. Комплект по п.1, отличающийся тем, что силовой ключ выполнен с использованием, по меньшей мере, одного высоковольтного сильноточного полевого транзистора. ! 6. Комплект по п.5, отличающийся тем, что силовой ключ выполнен с использованием трех параллельно соединенных высоковольтных сильноточных полевых транзисторов. ! 7. Комплект по п.1, отличающийся тем, что силовой ключ содержит диод, подключенный с возможностью коммутации реактивног1. A protective and regulatory kit installed in a railway carriage with the possibility of connecting to a car generator having an excitation winding and connecting to an onboard power supply network and a storage battery and containing a power switch installed to supply electrical voltage to the onboard power supply network to the field winding generator, and generator voltage regulator, installed with the ability to control the operation of the power switch depending on the output voltage and / or generator and a method for pulse-width modulation. ! 2. The kit according to claim 1, characterized in that it is equipped with shielding means having an electrical connection with the metal casing of a railway carriage. ! 3. The kit according to claim 2, characterized in that the shielding means are a metal casing of a protective and regulatory kit. ! 4. The kit according to claim 3, characterized in that the electrical connection between the metal body of the protective and regulatory kit and the metal body of the car is made by fastening the protective and regulatory kit to the metal body of the railway car with a bolt connection. ! 5. The kit according to claim 1, characterized in that the power switch is made using at least one high-voltage high-current field-effect transistor. ! 6. The kit according to claim 5, characterized in that the power switch is made using three parallel-connected high-voltage high-current field-effect transistors. ! 7. The kit according to claim 1, characterized in that the power switch contains a diode connected with the possibility of switching reactive
Description
Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.
Настоящая полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим управление электропитанием потребителей железнодорожного пассажирского вагона с использованием внутренних источников, и предназначена для управления зарядом аккумуляторных батарей от подвагонного электрогенератора с самовозбуждением, и отключения потребителей от генератора или аккумуляторных батарей в зависимости от мощности генератора или аккумуляторной батареи в данный момент, управления питанием вагонных потребителей и их защиты от перегрузок и перенапряжений. Оборудование по настоящей полезной модели предназначено для использования в основном как электротехническое оборудование в системах электроснабжения пассажирских вагонов и вагонов-ресторанов.This utility model relates to devices that provide power management for consumers of a railway passenger car using internal sources, and is intended to control the charge of batteries from a subcar generator with self-excitation, and disconnect consumers from a generator or batteries, depending on the power of the generator or battery moment, power management of wagon consumers and their protection against overloads and overvoltages th. The equipment of this utility model is intended for use mainly as electrical equipment in power supply systems for passenger cars and restaurant cars.
Уровень техникиState of the art
Существуют устройства управления и регулирования генератором и электропитанием потребителей на пассажирском вагоне, которые называются блоками типа 2460, см. "Описание и инструкция по эксплуатации электрической установки пассажирских вагонов дальнего следования типов К/КИ, К/КРИ и К/КИ с двухместным купе, Берлин, 1985", Схема 8259.648-935:61/9. Такие комплекты блоков выполняют следующие задачи:There are devices for controlling and regulating the generator and power supply of consumers in a passenger carriage, which are called 2460 blocks, see "Description and operating instructions for the electrical installation of K / KI, K / KRI and K / KI long-distance passenger cars with a double compartment, Berlin , 1985 ", Scheme 8259.648-935: 61/9. Such sets of blocks perform the following tasks:
- регулирование напряжения в бортовой сети вагона,- voltage regulation in the on-board network of the car,
- управление зарядным напряжением аккумуляторной батареи в зависимости от температуры окружающего воздуха;- control of the charging voltage of the battery depending on the ambient temperature;
- регулирование тока батареи,- regulation of battery current,
- регулирование тока генератора,- regulation of the generator current,
- регулирование тока генератора в зависимости от температуры его обмотки (ограничение температуры генератора),- regulation of the current of the generator depending on the temperature of its winding (limiting the temperature of the generator),
- защита при коротком замыкании,- short circuit protection,
- ограничение тока возбуждения,- limitation of the excitation current,
- ограничение перенапряжения батареи и генератора,- limitation of overvoltage of the battery and generator,
- защита от пониженного напряжения,- undervoltage protection,
- аварийная защита,- emergency protection,
- трехступенчатая защита от минимального напряжения.- Three-stage undervoltage protection.
Реализация заданных функций производится отдельными блоками, расположенными в пульте управления вагона в отдельных местах. Это существенно удорожает стоимость данного комплекта в целом, т.к. например, в каждом блоке имеется свой источник питания, вместо единого в ЗРК, а также отдельных завершенных конструкций вместо одной общей как у ЗРК. В блоках типа 2460 также присутствует много дублирующих разъемов, проводов, функциональных элементов электрических схем и т.п. Так, например, в этой системе существуют разрозненные блоки: реле нагрузочного тока, расцепитель перенапряжений, регулятор напряжения генератора (РНГ), реле минимального напряжения, блок управления зарядом в зависимости от температуры. Из этого набора, например блок РНГ, не обеспечивает достаточного качества процесса регулирования тока в обмотке возбуждения, что часто приводит к механическим перегрузкам на валу подвагонного генератора, вплоть до излома приводного карданного вала.The implementation of the specified functions is carried out in separate units located in the control panel of the car in separate places. This significantly increases the cost of this kit as a whole, because for example, each unit has its own power source, instead of a single one in the air defense system, as well as separate completed structures instead of one common one as in the air defense system. In units of type 2460, there are also many redundant connectors, wires, functional elements of electrical circuits, etc. So, for example, in this system there are disparate blocks: load current relay, overvoltage release, generator voltage regulator (RNG), undervoltage relay, charge control unit depending on temperature. From this set, for example, the RNG block does not provide a sufficient quality of the current control process in the field winding, which often leads to mechanical overloads on the shaft of the undercar generator, up to a break in the drive universal joint shaft.
Наиболее близкой к полезной модели конструкцией для целей регулирования и управления генератором и электропитанием потребителей является моноблочная система типа 2470.073 изготовления Германии (Устройство управления и регулирования системы автономного энергоснабжения RGA 5-32 кВт типа 2470.073, Техническая информация, Приложения к отдельным томам DTR 918А, Берлин, 1992, Схема 8259.694-934:01/9).The closest to the utility model design for regulating and controlling consumers' generator and power supply is a monoblock system of type 2470.073 manufactured in Germany (Device for controlling and regulating an autonomous power supply system RGA 5-32 kW type 2470.073, Technical information, Appendices to individual volumes DTR 918A, Berlin, 1992, Scheme 8259.694-934: 01/9).
Устройство типа 2470.073 имеет корпус в соответствии с 19-ти дюймовой системой конструктивов и состоит из следующих узлов-модулей, расположенных на отдельных платах:A device of type 2470.073 has a housing in accordance with a 19-inch system of constructs and consists of the following module nodes located on separate boards:
1. Устройство переключения батареи и место присоединения для диагностики Х52,1. Battery switching device and connection point for X52 diagnostics,
2. Входной блок FGE 61,2. The input block FGE 61,
3. Блок мощности NGL 51,3. Power block NGL 51,
4. Блок регулирования и управления EGR 514. Regulation and control unit EGR 51
5. Блок защиты генератора EGS 61,5. The block of protection of the generator EGS 61,
6. Устройство управления зарядным напряжением в зависимости от температуры ЕВТ 71,6. The control device of the charging voltage depending on the temperature EBT 71,
7. Блок электроснабжения GSN 51,7. Power supply unit GSN 51,
8. Блок электронной защиты от минимального напряжения FLS 73 (3 шт.)8. The block of electronic protection against minimum voltage FLS 73 (3 pcs.)
Габаритные размеры устройства типа 2470.073 (ширина*высота*глубина) 500*190*250 мм; вес - не более 13 кг.Overall dimensions of the device type 2470.073 (width * height * depth) 500 * 190 * 250 mm; weight - no more than 13 kg.
Недостатки устройства типа 2470.073:The disadvantages of the device type 2470.073:
- значительный вес и габариты (базового конструктива устройства регулирования и управления) по сравнению с ЗРК;- significant weight and dimensions (the basic construct of the regulation and control device) in comparison with the SAM;
- регулятор напряжения генератора, управляющий силовым ключом, соединенным с обмоткой возбуждения генератора, недостаточно надежен;- the generator voltage regulator that controls the power switch connected to the excitation winding of the generator is not reliable enough;
- большое число модулей (плат) узла защиты по минимальному напряжению;- a large number of modules (boards) of the protection node at the minimum voltage;
- отсутствие гальванической развязки входных сигналов по току;- lack of galvanic isolation of the input current signals;
- отсутствие встроенной системы диагностики исправности устройства типа 2470, и необходимость снятия устройства типа 2470 с вагона для ревизии и проверки, либо наличие переносного диагностического устройства;- the lack of an integrated system for diagnosing the health of a device of type 2470, and the need to remove a device of type 2470 from a car for revision and verification, or the presence of a portable diagnostic device;
- отсутствие кросс-платы, и как следствие низкое качество внутреннего монтажа;- the absence of a cross-board, and as a result, the low quality of internal installation;
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Задачей настоящей полезной модели является предоставление устройства, которое имеет сниженные габариты и массу, надежный регулятор напряжения генератора, управляющий силовым ключом, соединенным с обмоткой возбуждения генератора. Дополнительной задачей полезной модели является обеспечение гальванической развязки токовых входных сигналов регулятора напряжения генератора и выхода генератора.The objective of this utility model is to provide a device that has reduced dimensions and weight, a reliable generator voltage regulator that controls a power switch connected to the generator excitation winding. An additional objective of the utility model is to provide galvanic isolation of the current input signals of the generator voltage regulator and generator output.
Указанная задача решается применением защитно-регулирующего комплекта (ЗРК) с элементами диагностики, установленного в железнодорожном вагоне (предпочтительно, пассажирском) с возможностью соединения с вагонным генератором, имеющим обмотку возбуждения, и подключения к бортовой сети электрического питания и/или аккумуляторной батарее и содержащего силовой (электрический) ключ, установленный с возможностью подачи электрического напряжения бортовой сети электрического питания на обмотку возбуждения генератора, и регулятор напряжения генератора, установленный с возможностью управления работой силового ключа в зависимости от выходного напряжения и/или тока генератора.This problem is solved by the use of a protective-regulatory kit (SAM) with diagnostic elements installed in a railway carriage (preferably a passenger one) with the possibility of connecting to a carriage generator having an excitation winding and connecting to the on-board power supply network and / or battery and containing a power supply (electric) key installed with the possibility of supplying electrical voltage to the on-board electric power supply network to the generator field winding, and a voltage regulator generator installed with the ability to control the operation of the power switch depending on the output voltage and / or current of the generator.
При подаче электрического напряжения бортовой сети электрического питания на обмотку возбуждения генератора, электрическое напряжение на выходе генератора начинает нарастать до величины, соответствующей скорости вращения вала генератора, а значит, и скорости движения вагона. Так как генератор обладает некоторой инерционностью изменения выходного электрического напряжения, то оно будет нарастать постепенно в течение некоторого времени, задаваемого характеристиками генератора. Определение временных характеристик изменений выходного напряжения генератора может определяться опытным путем.When an electrical voltage of the on-board electric power supply is applied to the excitation winding of the generator, the voltage at the output of the generator begins to increase to a value corresponding to the rotation speed of the generator shaft, and hence the speed of the car. Since the generator has a certain inertia of the change in the output electrical voltage, it will gradually increase over a period of time specified by the characteristics of the generator. Determination of the time characteristics of changes in the output voltage of the generator can be determined empirically.
Силовой ключ, входящий в состав ЗРК, замыкается в начале периода подачи электрического тока в обмотку возбуждения генератора, и размыкается в конце этого периода. В этом случае напряжение на выходе генератора плавно изменяется и в установившемся режиме будет соответствующим или пропорциональным скорости вращения вала генератора и моменту на валу генератора.The power switch, which is part of the air defense system, closes at the beginning of the period of supply of electric current to the excitation winding of the generator, and opens at the end of this period. In this case, the voltage at the output of the generator changes smoothly and in steady state will be appropriate or proportional to the rotation speed of the generator shaft and the moment on the generator shaft.
В другом варианте силовой ключ может замыкаться на короткий промежуток времени, и если он меньше, чем время изменения напряжения на выходе генератора в ответ на изменение тока в обмотке возбуждения, то выходное напряжение генератора будет достигать меньшей величины, чем в случае долговременного замыкания ключа. В случае кратковременного замыкания ключа величина напряжения на выходе генератора зависит от длительности периода замыкания, и при периодическом повторении кратковременных замыканий ключа с определенной частотой оно будет удерживаться с некоторыми отклонениями на постоянном уровне, отличном от уровня, достигаемого при постоянном замыкании ключа в зависимости от скорости вращения вала генератора.In another embodiment, the power switch can be short-circuited, and if it is less than the time the voltage at the generator output changes in response to a change in the current in the field winding, then the generator output voltage will reach a lower value than in the case of a long-term short circuit. In the case of a short-circuit of the key, the voltage at the generator output depends on the duration of the short-circuit period, and when the short-circuit of the key is periodically repeated with a certain frequency, it will be kept with some deviations at a constant level, different from the level achieved with a constant key lock depending on the rotation speed generator shaft.
Частота повторения замыканий ключа выбирается исходя из инерционных характеристик генератора так, чтобы отклонения выходного напряжения от постоянного уровня напряжения (колебания напряжения) имели пренебрежимую величину. Уровень выходного напряжения генератора регулируется длительностью замыкания силового ключа относительно периода повторения замыкания, такой способ регулирования напряжения называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Применение ШИМ для регулирования напряжения обеспечивает возможность плавного регулирования напряжения.The repetition frequency of key closures is selected based on the inertial characteristics of the generator so that the deviations of the output voltage from a constant voltage level (voltage fluctuations) have an negligible value. The output voltage level of the generator is controlled by the duration of the power switch circuit relative to the repetition period of the circuit, this method of voltage regulation is called pulse-width modulation (PWM). The use of PWM for voltage regulation provides the possibility of smooth voltage regulation.
Для того, чтобы регулировать уровень выходного напряжения, ЗРК содержит регулятор напряжения генератора, установленный с возможностью управления силовым ключом в зависимости от заданного выходного электрического напряжения и фактического электрического напряжения на выходе генератора. Регулятор напряжения генератора выполнен с возможностью управления силовым ключом по способу широтно-импульсной модуляции таким образом, что при начале движения вагона напряжение на выходе и ток нагрузки генератора плавно нарастали до заданной величины, после чего удерживались на заданном уровне. Роль нагрузки на выходе генератора выполняют подключенные к нему потребители электроэнергии и аккумуляторная батарея.In order to regulate the level of the output voltage, the air defense system contains a generator voltage regulator installed with the ability to control a power switch, depending on a given output voltage and the actual voltage at the generator output. The generator voltage regulator is configured to control the power switch according to the method of pulse width modulation so that when the car starts to move, the output voltage and the generator load current gradually increase to a predetermined value, after which they are kept at a predetermined level. The role of the load at the output of the generator is performed by the consumers of electricity connected to it and the battery.
ЗРК с ШИМ-регулированием обладает такими преимуществами, как сниженные массо-габаритные показатели и малые тепловые потери при обеспечении плавности, точности и надежности регулирования напряжения. При периодической коммутации силового ключа, входящего в состав ЗРК, появляются электромагнитные импульсы, Для исключения их влияния на окружающую среду ЗРК снабжен средствами экранирования, причем между средствами экранирования и металлическим корпусом железнодорожного вагона предусмотрено электрическое соединение. В предпочтительном варианте средства экранирования представляют собой металлический корпус ЗРК. В предпочтительном варианте электрическое соединение между металлическим корпусом ЗРК электрического напряжения и металлическим корпусом вагона выполнено путем закрепления ЗРК на металлическом корпусе железнодорожного вагона болтовым соединением.PWM-controlled air defense systems have such advantages as reduced overall dimensions and low heat losses while ensuring smooth, accurate and reliable voltage regulation. During periodic switching of the power key, which is part of the air defense system, electromagnetic pulses appear. In a preferred embodiment, the shielding means are a metal housing SAM. In a preferred embodiment, the electrical connection between the metal body of the air defense air defense system and the metal body of the car is made by fastening the air defense system to the metal body of the rail car with a bolt connection.
Согласно полезной модели, силовой ключ может быть выполнен с использованием, по меньшей мере, одного высоковольтного сильноточного полевого транзистора. В предпочтительном варианте силовой ключ выполнен с использованием трех параллельно соединенных высоковольтных сильноточных полевых транзисторов.According to a utility model, a power switch can be made using at least one high voltage high current field effect transistor. In a preferred embodiment, the power switch is made using three parallel-connected high-voltage high-current field-effect transistors.
В одном из вариантов силовой ключ содержит диод для коммутации реактивного тока обмотки при открытии силового ключа.In one embodiment, the power switch contains a diode for switching the reactive current of the winding when opening the power switch.
ЗРК содержит стабилизированный источник питания, установленный с возможностью питания регулятора напряжения генератора и/или управления силовым ключом.SAM contains a stabilized power source installed with the ability to power the voltage regulator of the generator and / or control the power switch.
ЗРК также содержит стабилизированный источник опорного напряжения.SAM also contains a stabilized voltage reference source.
В одном из вариантов осуществления полезной модели ЗРК содержит датчик тока, подающий сигнал, пропорциональный величине выходного тока генератора, в регулятор напряжения генератора. В предпочтительном варианте датчик тока является бесконтактным и может представлять собой датчик тока компенсационного типа, основанного на эффекте Холла. ЗРК предпочтительно содержит три датчика тока компенсационного типа, основанных на эффекте Холла.In one embodiment of the utility model, an air defense system comprises a current sensor supplying a signal proportional to the output current of the generator to the generator voltage regulator. In a preferred embodiment, the current sensor is non-contact and may be a Hall effect compensation type current sensor. The air defense system preferably comprises three compensating type current sensors based on the Hall effect.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели регулятор напряжения генератора осуществляет регулирование в зависимости от тока нагрузки генератора и/или тока заряда аккумуляторной батареи и/или тока в обмотке возбуждения.In a preferred embodiment of the utility model, the generator voltage regulator controls depending on the generator load current and / or the battery charge current and / or current in the field coil.
В одном из вариантов регулятор напряжения генератора выполнен с возможностью ограничение максимального тока генератора, в дополнительном варианте регулятор напряжения генератора выполнен с возможностью ограничения максимального тока заряда аккумуляторной батареи.In one embodiment, the generator voltage regulator is configured to limit the maximum current of the generator; in an additional embodiment, the generator voltage regulator is configured to limit the maximum charge current of the battery.
В предпочтительном варианте регулятор напряжения генератора осуществляет регулирование в зависимости от температуры аккумуляторной батареи, которая определяется по температуре воздуха в аккумуляторном ящике.In a preferred embodiment, the voltage regulator of the generator controls depending on the temperature of the battery, which is determined by the temperature of the air in the battery box.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности регулирования выходного электрического напряжения генератора по способу широтно-импульсной модуляции, что дает такие преимущества, как увеличение надежности работы регулятора напряжения генератора, управляющего силовым ключом, соединенным с обмоткой возбуждения генератора, сниженные тепловые потери и уменьшенные массо-габаритные показатели (примерно в 4 раза). Использование бесконтактного датчика тока (на эффекте Холла) обеспечивает гальваническую развязку входного сигнала регулятора напряжения генератора и выхода генератора.The technical result of the utility model is the ability to control the output voltage of the generator by the method of pulse-width modulation, which gives such advantages as increased reliability of the voltage regulator of the generator controlling the power switch connected to the excitation winding of the generator, reduced heat loss and reduced mass and dimension indicators (about 4 times). The use of a contactless current sensor (Hall effect) provides galvanic isolation of the input signal of the generator voltage regulator and the generator output.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Несущая конструкция каждого из типов ЗРК определена особенностями энергоустановки и, соответственно, моделью распределительного шкафа пассажирского вагона. Всего реализовано три базовых вида механической несущей конструкции: для вагонов с умформером DUGG28, для пассажирских купейных вагонов с установкой RGA4, для вагонов-ресторанов с установкой RGA4. Для замены измерительных шунтов в установках RGA4 используется отдельный блок - панель датчиков тока. На данных трех конструкциях реализовано 6-ть базовых вариантов исполнения комплектов ЗРК. Каждый вариант реализации ЗРК имеет определенное наполнение однотипными модулями-блоками, выполненными на отдельных печатных платах. Всего имеется 8-мь модулей-блоков для конструкции ЗРК, выполняющих определенную завершенную функцию.The supporting structure of each type of air defense system is determined by the features of the power plant and, accordingly, the model of the distribution cabinet of a passenger car. In total, three basic types of mechanical load-bearing structures were implemented: for cars with the DUGG28 modernizer, for passenger compartment cars with the RGA4 installation, for restaurant cars with the RGA4 installation. To replace the measuring shunts in RGA4 installations, a separate unit is used - a panel of current sensors. On these three structures, 6 basic variants of the execution of air defense systems were implemented. Each version of the implementation of the SAM has a certain content of the same type of modules-blocks, made on separate printed circuit boards. In total, there are 8 modules-blocks for the design of air defense systems that perform a certain completed function.
1. ИП - Источник питания1. IP - Power Supply
2. РМН (или РМН-3) - Реле минимального напряжения (одно- или трехступенчатое)2. RMN (or RMN-3) - Undervoltage relay (single or three-stage)
3. РНТ - Реле нагрузочного тока3. RNT - Load current relay
4. СОФ - Сигнализация обрыва фаз4. SOF - Phase failure alarm
5. УЗ - Управление зарядом5. KM - Charge Management
6. РНГ - Регулятор напряжения генератора6. RNG - Generator voltage regulator
7. СК - Силовой ключ7. SK - Power key
8. ЭЗ - Электронная защита8. EZ - Electronic protection
Комплектность определенными модулями ЗРК определяется их функциональной потребностью и зависит в итоге от варианта исполнения ЗРК.The completeness of certain air defense systems modules is determined by their functional need and ultimately depends on the air defense version.
ЗРК, представляющее собой сборный каркас стандарта "Евромеханика", болтовым соединением закреплено на сварной несущей раме (вариант ЗРК-2460.00.00/06) или на профилированном стальном листе (варианты ЗРК-2460.00.00/01-……/05). В каркасе установлены направляющие для фиксации печатных плат модулей и переходная кросс-плата с разъемами для электрического соединения схем электронных модулей. Позиция каждого модуля промаркирована шильдиком; соединительные разъемы модулей и кросс-платы снабжены механическими ключами-блокировками, предотвращающим неправильную установку модуля. В лицевых панелях модулей имеются винты в пластиковых держателях для жесткого крепления модуля в отведенной позиции.SAM, which is a prefabricated frame of the Euromechanics standard, is bolted to a welded support frame (option ЗРК-2460.00.00 / 06) or to a profiled steel sheet (options ЗРК-2460.00.00 / 01- …… / 05). The frame is equipped with guides for fixing the printed circuit boards of the modules and an adapter cross-board with connectors for the electrical connection of the electronic module circuits. The position of each module is marked with a nameplate; the connectors of the modules and the cross-board are equipped with mechanical key locks that prevent the module from being installed incorrectly. The front panels of the modules have screws in plastic holders for rigidly fastening the module in the designated position.
В комплекте ЗРК-2460.00.00/06 помимо устройства управления и регулирования на сварной несущей раме в мощном охладителе смонтирован силовой диод противотока генератора; также установлены конденсаторы подавления помех (симметрирующий фильтр) и предохранители (или автоматические выключатели) цепи возбуждения генератора.In the set ЗРК-2460.00.00 / 06, in addition to the control and regulation device, a power diode of the countercurrent generator is mounted on a welded supporting frame in a powerful cooler; interference suppression capacitors (balancing filter) and fuses (or circuit breakers) of the generator excitation circuit are also installed.
Провода с переходной кросс-платы и других точек цепей ЗРК через монтажный короб выведены к соответствующим соединительным клеммам.Wires from the adapter cross-circuit board and other points of the air defense system circuits through the installation box are led to the corresponding connection terminals.
Габаритные размеры:Dimensions:
min: (360*200*200) мм (ширина*высота*глубина) ммmin: (360 * 200 * 200) mm (width * height * depth) mm
max: (500*500*250) мм (ширина*высота*глубина) ммmax: (500 * 500 * 250) mm (width * height * depth) mm
ВЕС: от 4,5 кг до 20 кг.WEIGHT: from 4.5 kg to 20 kg.
Основные функции ЗРК:The main functions of the air defense system:
1. обеспечение самовозбуждения генератора;1. ensuring self-excitation of the generator;
2. регулирование напряжения генератора в зависимости от температуры в аккумуляторных ящиках;2. regulation of the voltage of the generator depending on the temperature in the battery boxes;
3. ограничение напряжения на заданном уровне при неисправной системе регулирования напряжения генератора в зависимости от температуры;3. voltage limitation at a given level with a faulty generator voltage control system depending on temperature;
4. ограничение максимального тока нагрузки генератора;4. limitation of the maximum current load of the generator;
5. ограничение максимального тока заряда аккумуляторной батареи;5. limitation of the maximum battery charge current;
6. регулирование тока нагрузки генератора в зависимости от тока возбуждения (косвенное ограничение вращающего момента);6. Regulation of the generator load current depending on the excitation current (indirect torque limitation);
7. ограничение максимального тока возбуждения генератора;7. limitation of the maximum excitation current of the generator;
8. защита от короткого замыкания в обмотке возбуждения;8. protection against short circuit in the field winding;
9. защита от минимального напряжения;9. protection against minimum voltage;
10. защита от перенапряжений;10. surge protection;
11. защита и сигнализация при обрыве фазы обмотки генератора переменного тока (при наличии в схеме вагона соответствующих датчиков);11. protection and alarm when the winding phase of the alternator is disconnected (if there are corresponding sensors in the wagon diagram);
12. формирование сигнала управления при появлении тока нагрузки генератора (в схемах с умформером DUGG-28);12. formation of a control signal when the generator load current appears (in circuits with the DUGG-28former);
13. обеспечение плавного момента у генератора при его включении и отключении.13. providing a smooth moment for the generator when it is turned on and off.
ЗРК в отличие от других ранее указанных аналогов, имеет встроенную диагностику, позволяющую с помощью несложной схемы тестировать ЗРК перед вводом в эксплуатацию, а также определять его функциональную исправность в процессе эксплуатации.SAM, unlike other previously mentioned analogues, has built-in diagnostics that allow using a simple circuit to test the SAM before commissioning, as well as determine its functional health during operation.
Регулятор возбуждения генератора работает по принципу переключающего регулятора с постоянной частотой переключения. Перед обмоткой возбуждения генератора установлен транзисторный прерыватель, работающий с частотой 1 кГц.The generator excitation regulator operates on the principle of a switching regulator with a constant switching frequency. Before the excitation winding of the generator, a transistor chopper is installed, operating with a frequency of 1 kHz.
Регулируемые величины, как-то: выходное напряжение генератора, ток генератора, ток и температура аккумуляторной батареи, ток возбуждения, определяются измерительными звеньями и датчиками, сравниваются с заданными значениями, усиливаются и обрабатываются соответствующими регулирующими усилителями. Выходное напряжение этих регуляторов подается на вход ШИМ-контроллера схемы РНГ, где сравнивается с пилообразным напряжением частотой 1 кГц. Выходное напряжение того усилителя, измеряемый параметр которого превышает заданное значение, определяет длительность прямоугольного сигнала, вырабатываемого ШИМ-контроллером. Этот прямоугольный сигнал и управляет выше указанным транзисторным прерывателем. В целом, при работающем генераторе обеспечивается такой ток обмотки возбуждения, чтобы поддерживался регулируемый в данный момент параметр.Adjustable values, such as: generator output voltage, generator current, battery current and temperature, field current, are determined by measuring links and sensors, compared with setpoints, amplified and processed by appropriate control amplifiers. The output voltage of these regulators is fed to the input of the PWM controller of the RNG circuit, where it is compared with a sawtooth voltage with a frequency of 1 kHz. The output voltage of the amplifier, the measured parameter of which exceeds the specified value, determines the duration of the rectangular signal produced by the PWM controller. This rectangular signal controls the above transistor chopper. In general, when the generator is running, such a current of the field winding is provided that a parameter that is currently regulated is maintained.
Для оптимальной и бережной зарядки аккумуляторной батареи используется прямая зависимость тока аккумуляторной батареи от приложенного выходного напряжения генератора. Поэтому производится такое ограничение напряжения генераторной установки, чтобы ток заряда не превышал заданного уровня, согласованного с емкостью аккумуляторной батареи. Также, исходя из основного закона регулирования выходного напряжения генератора, производится оперативное снижение и стабилизация выходного напряжения генератора для ограничения тока заряда аккумуляторной батареи и предотвращения перезаряда аккумуляторной батареи и ее перегрева. В случае дефекта температурного щупа в аккумуляторном ящике (или его отсутствия) автоматически ограничивается максимальное выходное напряжение генератора на уровне 134 В.For optimal and gentle charging of the battery, a direct dependence of the battery current on the applied generator output voltage is used. Therefore, the voltage of the generator set is limited so that the charge current does not exceed a predetermined level consistent with the capacity of the battery. Also, based on the basic law of regulating the output voltage of the generator, an operational reduction and stabilization of the output voltage of the generator is performed to limit the charge current of the battery and prevent overcharging of the battery and its overheating. In the event of a defect in the temperature probe in the battery box (or its absence), the maximum output voltage of the generator is automatically limited to 134 V.
Защита привода генератора использует свойство вращающихся синхронных генераторов - при постоянстве выходного напряжения ток возбуждения зависит от скорости вращения ротора и тока нагрузки. Таким образом, благодаря ограничению тока возбуждения в зависимости от тока нагрузки генератора, осуществляется ограничение вращающего момента на валу генератора, при этом ток возбуждения не превышает максимальный уровень, равный для генераторов DCG-4435 - 5А и для умформеров DUGG-28 - 4А.The generator drive protection uses the property of rotating synchronous generators - with a constant output voltage, the excitation current depends on the rotor speed and the load current. Thus, due to the limitation of the excitation current depending on the load current of the generator, the torque on the generator shaft is limited, while the excitation current does not exceed the maximum level equal to for DCG-4435 - 5A generators and for DUGG-28 - 4A generators.
Защита от минимального напряжения включает нагрузки бортовой сети в зависимости от напряжения и тока нагрузки генератора, и определяется по соотношению выходного напряжения генератора и тока возбуждения, и отключает нагрузку при понижении напряжения ниже установленной нормы.Protection against undervoltage includes loads on-board network depending on the voltage and current load of the generator, and is determined by the ratio of the output voltage of the generator and the excitation current, and disconnects the load when the voltage drops below the established norm.
Если на обмотку возбуждения подается нетактированное напряжение выше 10 В, что говорит о нарушении работы ШИМ-контроллера схемы РНГ или выходе из строя силового ключа, разрывается цепь обмотки возбуждения и на выходе генератора ток становится равным нулю. Аварийная ситуация сигнализируется. Аналогичное действие производится и в том случае, если выходное напряжение генератора длительное время превышает установленный уровень.If an untacted voltage above 10 V is supplied to the field winding, which indicates a violation of the PWM controller of the RNG circuit or a failure of the power switch, the field circuit of the field winding is broken and the current at the output of the generator becomes zero. An emergency is signaled. A similar action is performed if the output voltage of the generator for a long time exceeds the set level.
Электронное устройство управление и регулирования генераторной установки (ЗРК) состоит из источника питания (модуль ИП), регуляторов напряжения и тока генератора (модуль РНГ) и тока заряда аккумуляторной батареи (модуль УЗ), схемы защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда (модуль РМН), силового транзисторного ключа обмотки возбуждения генератора (модуль СК), схемы защиты от перенапряжений (модуль ЭЗ). Дополнительно в конструктиве устанавливается модуль контроля тока нагрузки генератора (модуль РНТ), при управлении умформером DUGG-28, или схема сигнализации обрыва фазы генератора, при управлении генераторной установкой RGA-4 (модуль СОФ).The electronic device for controlling and regulating the generator set (SAM) consists of a power source (IP module), voltage and current regulators of the generator (RNG module) and battery charge current (ultrasonic module), a deep-discharge battery protection circuit (RMN module), power transistor key of the excitation winding of the generator (SK module), surge protection circuits (EZ module). Additionally, the constructor installs a generator load current control module (RNT module) when controlling the DUGG-28 transformer, or a generator phase-out signaling circuit when controlling the RGA-4 generator set (SOF module).
Источник питания (модуль ИП) предназначен для снабжения стабилизированными пониженными напряжениями схем ЗРК. Модуль ИП представляет собой высокочастотный конвертор, работающий на постоянной частоте, с помощью которого напряжение аккумуляторной батареи преобразуется в три гальванически-развязанных стабильных напряжения. Причем, принцип действия и схемная реализация позволяют работать модулю ИП с высоким КПД в широком диапазоне входного напряжения.The power source (IP module) is designed to supply stabilized reduced voltages to air defense systems. The IP module is a high-frequency converter operating at a constant frequency, with the help of which the battery voltage is converted into three galvanically isolated stable voltages. Moreover, the principle of operation and circuit implementation allow the IP module to work with high efficiency in a wide input voltage range.
Модуль РНГ служит для управления и стабилизации выходного напряжения генераторной установки. Схема модуля обеспечивает оптимальное самовозбуждение генератора и регулирование его по вольт-амперной характеристике. Также в задачу модуля входит абсолютное ограничение тока генератора и ограничение вращающего момента приводного механизма, которое достигается ограничением тока возбуждения в зависимости от тока нагрузки генератора. Дополнительной функцией схемы является ограничение максимального тока в цепи обмотки возбуждения генератора.The RNG module is used to control and stabilize the output voltage of the generating set. The module circuit provides optimal self-excitation of the generator and its regulation according to the current-voltage characteristic. The module also includes the absolute limitation of the generator current and the limitation of the torque of the drive mechanism, which is achieved by limiting the excitation current depending on the generator load current. An additional function of the circuit is to limit the maximum current in the excitation winding circuit of the generator.
В целом, схема модуля РНГ представляет собой ШИМ-контроллер, работающий на частоте 1 кГц, коэффициент заполнения которого в каждый момент времени задается регулятором напряжения установки или схемой управления мощностью генератора. Генерируемый сигнал от ШИМ-контроллера модуля СК токовой петлей передается в цепи управления силовым транзисторным ключом модуля СК.In general, the circuit of the RNG module is a PWM controller operating at a frequency of 1 kHz, the duty cycle of which at each moment of time is set by the unit voltage regulator or generator power control circuit. The generated signal from the PWM controller of the SK module by a current loop is transmitted to the control circuit by the power transistor switch of the SK module.
Назначение модуля УЗ заключается в бережной зарядке аккумуляторной батареи, которая достигается стабилизацией тока ее заряда и ограничением конечного зарядного напряжения в зависимости от температуры воздуха в аккумуляторном ящике. Температура в подвагонном аккумуляторном ящике определяется с помощью штатного измерительного шлейфа, состоящего из подводящих проводов и платинового терморезистора с линейной характеристикой, закрепленного непосредственно над секциями аккумуляторной батареи. Электронная схема модуля УЗ формирует и передает в модуль РНГ такие управляющие сигналы, при воздействии которых выходное напряжение генераторной установки снижается настолько, что мгновенное значение тока заряда аккумуляторной батареи не превышает заданного значения, а отрегулированное выходное напряжение генератора снижается по мере ее нагрева.The purpose of the ultrasonic module is to carefully charge the battery, which is achieved by stabilizing the current of its charge and limiting the final charging voltage depending on the temperature of the air in the battery box. The temperature in the battery box is determined using a standard measuring loop, consisting of lead wires and a platinum thermistor with a linear characteristic, mounted directly above the sections of the battery. The electronic circuit of the ultrasonic module generates and transmits such control signals to the RNG module that, when exposed to it, the output voltage of the generator set decreases so much that the instantaneous charge current of the battery does not exceed the set value, and the regulated output voltage of the generator decreases as it heats up.
Выходное напряжение генератора дополнительно контролируется модулем РМН, электронная схема которого производит отключение электрических нагрузок от аккумуляторной батареи вагона, кроме дежурного освещения, при понижении напряжения на ней ниже определенного порога. Для предотвращения звонковой работы генератора модуль РМН обеспечивает гистерезис напряжения подключения и отключения потребителей.The output voltage of the generator is additionally controlled by the RMN module, the electronic circuit of which disconnects the electrical loads from the car battery, except for emergency lighting, when the voltage on it drops below a certain threshold. To prevent ringing of the generator, the RMN module provides hysteresis of the voltage for connecting and disconnecting consumers.
Транзисторная ступень модуля СК осуществляет коммутацию тока в обмотке возбуждения_генератора. Подача и прерывание тока в обмотке возбуждения осуществляется по сигналу от схемы модуля РНГ. Схема модуля СК представляет собой мощный транзисторный прерыватель - силовой ключ, который также обеспечивает замыкание реактивного тока при прерывании тока в обмотке возбуждения. На плате модуля дополнительно размещен бесконтактный датчик тока обмотки возбуждения.The transistor stage of the SK module carries out current switching in the excitation_generator. The supply and interruption of the current in the field winding is carried out by a signal from the circuit of the RNG module. The circuit of the SK module is a powerful transistor chopper - a power switch, which also provides a short circuit of the reactive current when the current is interrupted in the field winding. The module board additionally contains a non-contact field current sensor.
Для предотвращения повреждения электрооборудования вагона повышенным напряжением работу ЗРК контролирует схема модуля электронной защиты ЭЗ. Если по каким-либо причинам напряжение генераторной установки превышает установленный предел или происходит самопроизвольное включение транзисторной ступени модуля СК, контактами исполнительных реле модуля ЭЗ разрывается цепь обмотки возбуждения генератора.To prevent damage to the electrical equipment of the car with increased voltage, the air defense system is controlled by the electronic protection module circuit EZ. If for some reason the voltage of the generator set exceeds the set limit or the transistor stage of the SK module spontaneously switches on, the contacts of the executive relays of the EZ module break the generator excitation winding circuit.
Момент перенятия нагрузки от аккумуляторной батареи на генератор детектируется схемой модуля РНТ, по сигналу которого производится подключение к бортовой сети дополнительной нагрузки. Данный модуль используется только при регулировании умформера DUGG-28.The moment of transferring the load from the battery to the generator is detected by the PHT module circuit, by the signal of which an additional load is connected to the on-board network. This module is used only when controlling the DUGG-28 umformer.
Модуль сигнализации обрыва фаз СОФ используется при управлении генераторной установкой RGA-4. Его задача состоит в защите генератора от его однофазного режима работы, который наступает при обрыве любого из токоведущих фазных выходных кабелей. Схема модуля СОФ при срабатывании обеспечивает развозбуждение генератора и отключение всех нагрузок от генератора.The SOF phase failure alarm module is used to control the RGA-4 generator set. Its task is to protect the generator from its single-phase operation, which occurs when any of the current-carrying phase output cables breaks. When activated, the SOF module circuit ensures that the generator is de-energized and all loads are disconnected from the generator.
На лицевых панелях каждого из модулей ЗРК установлены индикаторные светодиоды и диагностические кнопки. Схемное решение электронных блоков позволяет производить контроль их работоспособности при неподвижном генераторе, а также визуально наблюдать режимы работы генераторной установки.On the front panels of each of the air defense system modules, indicator LEDs and diagnostic buttons are installed. The circuit solution of electronic units allows you to control their performance when the generator is stationary, as well as visually observe the operating modes of the generator set.
Ток заряда аккумуляторной батареи и общий ток нагрузки генератора измеряются с помощью бесконтактных датчиков тока компенсационного типа, основанных на эффекте Холла. Токоизмерительные датчики закреплены на соответствующих токоведущих шинах несущей рамы или в позиции измерительных шунтов. Сигналы от датчиков тока свитыми проводами передаются в конструктив к соответствующим модулям регулирования.The charge current of the battery and the total load current of the generator are measured using non-contact compensating current sensors based on the Hall effect. The current-measuring sensors are mounted on the corresponding current-carrying tires of the supporting frame or in the position of the measuring shunts. The signals from the current sensors by twisted wires are transmitted to the construct to the corresponding control modules.
Схемы защитно-регулирующего комплекта приводятся в рабочее состояние после постановки переключателя "Режим" распределительного шкафа в одно из трех рабочих положений. В этот момент на схему модуля ИП подается напряжение с аккумуляторной батареи. Если напряжение в бортовой сети выше 60 В, происходит запуск источника питания, о чем сигнализирует свечение индикаторных светодиодов на лицевой панели модуля. В дальнейшем источник непрерывно работает до перевода переключателя "Режим" в положение "Отстой".The circuits of the protective and regulatory kit are brought into operation after setting the “Mode” switch of the distribution cabinet to one of three operating positions. At this moment, voltage from the battery is supplied to the circuit of the IP module. If the voltage in the on-board network is higher than 60 V, the power source starts up, which is indicated by the glow of the indicator LEDs on the front panel of the module. Subsequently, the source continuously works until the "Mode" switch is turned to the "Sludge" position.
При не вращающемся вале генератора управляющие воздействия регулирующих усилителей равны нулю. Поэтому Шим-контроллер РНГ после подачи напряжений питания от аккумуляторной батареи генерирует импульсы управления максимальной длительности.When the generator shaft is not rotating, the control actions of the control amplifiers are equal to zero. Therefore, the PWM PWM controller, after supplying voltage from the battery, generates control pulses of maximum duration.
После начала вращения вала генератора его выходное напряжение через предохранитель подается на входной фильтр модуля СК. При включении силовых транзисторов модуля СК рабочее напряжение через схему модуля защиты ЭЗ прилагается к обмотке возбуждения генератора. После выключения транзисторов модуля СК реактивный ток обмотки возбуждения замыкается обратным диодом (диодом холостого хода).After the start of rotation of the generator shaft, its output voltage is supplied through the fuse to the input filter of the SK module. When the power transistors of the SK module are turned on, the operating voltage through the circuit of the EZ protection module is applied to the excitation winding of the generator. After turning off the transistors of the SK module, the reactive current of the field winding is closed by a reverse diode (open-circuit diode).
С увеличением выходного напряжения генератор замещает ток нагрузки аккумуляторной батареи и начинается ее заряд. Если ток заряда аккумуляторной батареи достиг установленного предела, вступает в действие регулятор напряжения платы УЗ. Регулятор управления зарядом подает смещение на вход ШИМ-контроллера схемы РНГ. При этом коэффициент заполнения сигнала управления транзисторной ступенью модуля СК снижается и, соответственно, снижается ток возбуждения генератора. За счет высокого усиления сигнала рассогласования на входе ШИМ-контроллера модуля РНГ оказывается такое воздействие, что мгновенное значение зарядного тока батареи практически не отличается от заданного уровня. Отдельный узел модуля РНГ обрабатывает сигнал рассогласования мостовой схемы, в одно из плеч которой включен измерительный терморезистор. По величине сопротивления терморезистора рассчитывается температура аккумуляторной батареи и задается допустимое выходное напряжение генератора. Протекание зарядного тока аккумуляторной батареи вызывает пропорциональную этой силе тока температуру нагрева электролита в аккумуляторах. Однако, с увеличением температуры электролита аккумуляторной батареи производится снижение напряжения заряда, что приводит к понижению ее тока заряда и к стабилизации температуры аккумуляторной батареи на определенном уровне. По мере заряда напряжение аккумуляторной батареи возрастает и ограничивается на уровне, определенном температурой воздуха в аккумуляторном ящике.With an increase in the output voltage, the generator replaces the load current of the battery and its charge begins. If the charge current of the battery has reached the set limit, the voltage regulator of the UZ board comes into effect. The charge control regulator feeds the bias to the input of the PWM controller of the RNG circuit. In this case, the fill factor of the control signal of the transistor stage of the SK module decreases and, accordingly, the excitation current of the generator decreases. Due to the high gain of the mismatch signal at the input of the PWM controller of the RNG module, such an effect occurs that the instantaneous value of the charging current of the battery practically does not differ from the set level. A separate unit of the RNG module processes the mismatch signal of the bridge circuit, one of the arms of which includes a measuring thermistor. The temperature of the battery is calculated from the resistance value of the thermistor and the permissible output voltage of the generator is set. The flow of the charging current of the battery causes the electrolyte heating temperature in the batteries proportional to this current strength. However, with an increase in the electrolyte temperature of the battery, the charge voltage decreases, which leads to a decrease in its charge current and stabilization of the battery temperature at a certain level. As you charge, the voltage of the battery increases and is limited to a level determined by the temperature of the air in the battery box.
Стабилизацию выходного напряжения генераторной установки производит регулятор напряжения схемы модуля РНГ. На входы регулятора поступает выходное напряжение генератора и управляющий сигнал от модуля УЗ. Здесь рабочее напряжение генератора масштабируется и суммируется со смещением от схемы УЗ. Сумма сигналов усиливается и сравнивается с напряжением уставки, а результат сравнения подается на ШИМ-контроллер модуля РНГ. В ходе функционирования схема регулятора напряжения генератора модуля РНГ, управляя работой транзисторной ступени модуля СК, с высокой точностью поддерживает необходимое выходное напряжение генератора.The output voltage of the generator set is stabilized by the voltage regulator of the RNG module circuit. The output voltage of the generator and the control signal from the ultrasound module are supplied to the inputs of the controller. Here, the operating voltage of the generator is scaled and summed with an offset from the ultrasonic circuit. The sum of the signals is amplified and compared with the setpoint voltage, and the comparison result is fed to the PWM controller of the RNG module. During operation, the generator voltage regulator circuit of the RNG module, controlling the operation of the transistor stage of the SK module, maintains the required output voltage of the generator with high accuracy.
Если к бортовой сети вагона подключены мощные потребители, например, кондиционер и вентиляция, и одновременно имеется потребность в большом токе заряда батареи, то при малых скоростях движения будет работать схема регулятора тока генератора модуля РНГ, Элементы регулятора тока суммируют показания датчика тока генератора и датчика тока возбуждения и оказывают необходимое воздействие на ШИМ-контроллер модуля РНГ. При этом, соответственно, регулируется ток катушки возбуждения - с высокой точностью поддерживается сумма показаний этих датчиков тока, благодаря чему постоянно контролируется силовой момент приводного механизма генератора.If powerful consumers are connected to the on-board network of the car, for example, air conditioning and ventilation, and at the same time there is a need for a large battery charge current, then at low speeds the circuit of the generator current regulator of the RNG module will work, Elements of the current regulator summarize the readings of the generator current sensor and current sensor excitations and have the necessary effect on the PWM controller of the RNG module. In this case, accordingly, the current of the excitation coil is regulated - the sum of the readings of these current sensors is maintained with high accuracy, due to which the power moment of the generator drive mechanism is constantly monitored.
В модуле РНГ имеется два интегрированных узла, отслеживающих ток возбуждения и мгновенное напряжение на выходе генератора. При превышении уставок по амплитудному значению тока катушки возбуждения и напряжения на выходе генератора происходит отключение силового ключа в цепи обмотки возбуждения до последующего понижения измеряемых величин. Этими мерами предотвращается воздействие завышенного напряжения генератора на потребителей и осуществляется защита схемы модуля СК от тока короткого замыкания в цепи катушки возбуждения.The RNG module has two integrated nodes that monitor the excitation current and the instantaneous voltage at the generator output. If the settings for the amplitude value of the excitation coil current and the voltage at the generator output are exceeded, the power switch in the field winding circuit is switched off until the measured values are further reduced. These measures prevent the effect of excessive generator voltage on consumers and protect the circuit of the SK module from short-circuit current in the excitation coil circuit.
Непосредственно защитные функции несет на себе схема модуля ЭЗ. В своем составе модуль имеет мощный релейный расцепитель, включенный последовательно с обмоткой катушки возбуждения, и два бистабильных триггера управления. Элементы схемы после подачи напряжения питания постоянно контролируют рабочее выходное напряжение генераторной установки и напряжение на катушке обмотки возбуждения. Дополнительно схема ЭЗ воздействовует на вход ШИМ-контроллера модуля РНГ. Если одно из контролируемых напряжений превышает после установленной временной выдержки заданный пороговый уровень, производится развозбуждение генератора - контактами исполнительных реле разрывается цепь обмотки катушки возбуждения. При этом реактивный ток катушки обмотки возбуждения замыкается через обратный диод и мощный резистор, благодаря чему происходит ускоренное снижение выходного напряжения. Аварийная ситуация индицируется как светодиодами на лицевой панели, так и сигнальной лампой на щите распределительного шкафа. После устранения неисправности имеется возможность произвести восстановление схемы защиты с последующим запуском генераторной установки. Эту процедуру можно производить при условии вращения вала генератора с незначительной скоростью.Directly protective functions are carried by the circuit of the EZ module. The module includes a powerful relay release, connected in series with the excitation coil winding, and two bistable control triggers. The circuit elements after supplying the supply voltage constantly monitor the operating output voltage of the generator set and the voltage on the field coil. Additionally, the EZ circuit acts on the input of the PWM controller of the RNG module. If one of the monitored voltages exceeds a predetermined threshold level after a set time delay, the generator is de-energized - the excitation coil winding circuit is broken by the contacts of the executive relays. In this case, the reactive current of the field coil closes through a reverse diode and a powerful resistor, due to which an accelerated decrease in the output voltage occurs. The emergency situation is indicated by both LEDs on the front panel and a signal lamp on the switchboard cabinet. After troubleshooting, it is possible to restore the protection circuit with the subsequent launch of the generator set. This procedure can be performed on condition that the generator shaft rotates at an insignificant speed.
Если в качестве подвагонного генератора используется индукторный генератор переменного тока DCG-4435 и установлены фазные трансформаторы тока, схема ЗРК берет на себя защиту генератора от однофазного режима. Эту функцию выполняет модуль СОФ. Через входные клеммы этого модуля протекает ток вторичных обмоток измерительных трансформаторов. Если в одной из фаз генератора происходит обрыв, с заданной выдержкой времени срабатывает схема СОФ. При этом передается управляющий сигнал к модулю защиты Э3 - происходит развозбуждение генератора прерыванием протекания тока по обмотке катушки возбуждения. Аварийная ситуация индицируется как светодиодами на лицевой панели, так и сигнальной лампой на щите распределительного шкафа. После устранения неисправности имеется возможность произвести возврат схемы защиты в исходное состояние с последующим перезапуском генераторной установки.If a DCG-4435 induction alternator is used as a subcar generator and phase current transformers are installed, the air defense system takes over the protection of the generator from single-phase operation. This function is performed by the SOF module. The current of the secondary windings of the measuring transformers flows through the input terminals of this module. If an interruption occurs in one of the generator phases, the SOF circuit is triggered with a given time delay. In this case, a control signal is transmitted to the E3 protection module - the generator is excited by interrupting the flow of current along the winding of the excitation coil. The emergency situation is indicated by both LEDs on the front panel and a signal lamp on the switchboard cabinet. After troubleshooting, it is possible to return the protection circuit to its initial state, followed by a restart of the generator set.
Защита батареи от глубокого разряда осуществляется модулем РМН. Схема модуля имеет в своем составе ряд реле, которые управляются триггером. Напряжение батареи сравнивается с установленным уровнем, имеющим необходимый гистерезис. Для предотвращения ложного срабатывания схемы при кратковременных провалах сетевого напряжения, возникающих при подключении мощных потребителей, производится необходимая задержка. Возврат реле после отключения потребителей контролируется сигналом от модуля РНГ. Необходимыми условиями для подключения потребителей к сети являются наличие рабочего напряжения уровнем выше 115 В и запас мощности генераторной установки. В момент включения питания происходит автоматический возврат схемы. Состояние модуля индицируется как светодиодным индикатором на лицевой панели, так и сигнальной лампой распределительного шкафа.Battery protection against deep discharge is provided by the PMN module. The module circuit includes a number of relays that are controlled by a trigger. Battery voltage is compared to a set level that has the necessary hysteresis. To prevent false triggering of the circuit during short-term dips in the mains voltage that occur when connecting powerful consumers, the necessary delay is performed. The relay return after switching off the consumers is controlled by a signal from the RNG module. The necessary conditions for connecting consumers to the network are the presence of an operating voltage above 115 V and the power reserve of the generator set. When the power is turned on, the circuit automatically returns. The module status is indicated by both the LED indicator on the front panel and the signal lamp of the distribution cabinet.
При использовании в качестве устройства регулирования и управления ЗРК системой электроснабжения пассажирского вагона заявленного изобретения имеют место следующие преимущества:When using the passenger carriage system of the claimed invention as the device for regulating and controlling the air defense system of the air defense system, the following advantages take place:
- гальваническая развязка по питанию потребителей постоянного и переменного тока, организованное в стабилизированном источнике питания ЗРК;- galvanic isolation for the supply of direct and alternating current consumers, organized in a stabilized air defense power supply;
- гальваническая развязка входных токовых сигналов с помощью бесконтактных датчиков тока на эффекте Холла;- galvanic isolation of input current signals using non-contact current sensors based on the Hall effect;
- обеспечение качественным электропитанием элементов системы управления и регулирования ЗРК с защитой от КЗ, перегрева и т.п.;- providing high-quality power to the elements of the air defense system control and regulation with protection against short-circuit, overheating, etc .;
- обеспечение данного устройства (ЗРК) элементами встроенной диагностики, позволяющей производить предэксплуатационную диагностику, плановую проверку состояния ЗРК согласно рекомендуемому регламенту работ без снятия ЗРК с вагона;- providing this device (SAM) with elements of built-in diagnostics that allows for pre-operational diagnostics, scheduled inspection of the air defense system according to the recommended work schedule without removing the air defense system from the car;
- наличие кросс-платы на корпусе ЗРК и присоединительного разъема, обеспечивающего повышенное качество внутри блочного монтажа;- the presence of a cross-board on the air defense system housing and a connecting connector, providing increased quality inside the block installation;
- обеспечение универсальности использования блоков-модулей благодаря общему схемотехническому решению ЗРК, позволяющему применять ЗРК на различных пассажирских вагонах с номинальным напряжением в борту 110 В и различными типами подвагонных генераторов переменного или постоянного токов, а также при использовании различных типов аккумуляторных батарей (как минимум трех типов: никель-железных щелочных, никель-кадмиевых щелочных и свинцовых кислотных);- ensuring the universality of the use of block modules due to the general circuitry solution of the air defense system, which allows the use of air defense systems on various passenger cars with a nominal voltage of 110 V on board and various types of alternating or direct current car generators, as well as when using various types of rechargeable batteries (at least three types : nickel-iron alkaline, nickel-cadmium alkaline and lead acid);
- возможность оперативного перенастраивания ЗРК (в условиях эксплуатации без съема с вагона) на тип генератора, или на тип используемой аккумуляторной батареи;- the ability to quickly reconfigure the air defense system (in operating conditions without being removed from the car) to the type of generator, or to the type of battery used;
- обеспечение функции самовозбуждения генератора;- providing a function of self-excitation of the generator;
- регулирование напряжения генератора в зависимости от температуры в аккумуляторных ящиках, в том числе обеспечение общей работоспособности ЗРК введением функции ограничения напряжения на заданном уровне при неисправной системе регулирования напряжения генератора в зависимости от температуры или отсутствия датчика температуры в аккумуляторном ящике;- regulating the voltage of the generator depending on the temperature in the battery boxes, including ensuring the overall performance of the air defense system by introducing a function to limit the voltage at a given level with a faulty system for regulating the voltage of the generator depending on the temperature or the absence of a temperature sensor in the battery box;
- ограничение максимального тока нагрузки генератора и максимального тока заряда аккумуляторной батареи;- limiting the maximum load current of the generator and the maximum charge current of the battery;
- регулирование тока нагрузки генератора в зависимости от тока возбуждения (косвенное ограничение вращающего момента), ограничение максимального тока возбуждения генератора;- regulation of the generator load current depending on the excitation current (indirect torque limitation), limiting the maximum excitation current of the generator;
- обеспечение защиты от короткого замыкания в обмотке катушки возбуждения, от перенапряжений в бортовой сети при работающем генераторе, от минимального напряжения при неработающем генераторе приоритетным отключением подключенных к аккумуляторной батарее нагрузок;- providing protection against short circuit in the winding of the field coil, against overvoltage in the on-board network when the generator is running, from the minimum voltage when the generator is off, by priority disconnecting the loads connected to the battery;
- обеспечение формирования сигнала управления при появлении тока нагрузки в схемах вагона с применением генератора постоянного тока;- ensuring the formation of a control signal when a load current appears in the wagon circuits using a direct current generator;
- защита генератора переменного тока от однофазного режима работы;- protection of the alternator from single-phase operation;
- обеспечение плавного момента у генератора при его включении в работу и отключении;- providing a smooth moment for the generator when it is turned on and off;
- обеспечение улучшенного дизайна, соответствующего оборудованию пассажирских вагонов повышенной комфортности.- providing an improved design that matches the equipment of passenger coaches of increased comfort.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114688/22U RU90276U1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | PROTECTIVE-REGULATING KIT FOR CONTROLLING THE WORK OF THE WAGON GENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114688/22U RU90276U1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | PROTECTIVE-REGULATING KIT FOR CONTROLLING THE WORK OF THE WAGON GENERATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU90276U1 true RU90276U1 (en) | 2009-12-27 |
Family
ID=41643559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009114688/22U RU90276U1 (en) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | PROTECTIVE-REGULATING KIT FOR CONTROLLING THE WORK OF THE WAGON GENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU90276U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534031C1 (en) * | 2010-11-23 | 2014-11-27 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Power circuit interrupter |
| RU210239U1 (en) * | 2021-09-28 | 2022-04-04 | Сергей Львович Седов | Traction position indication device during electric train movement and electric train voltage failure |
| RU2816909C1 (en) * | 2023-07-28 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Федеральная пассажирская компания" | Undercar generator starting device |
-
2009
- 2009-04-20 RU RU2009114688/22U patent/RU90276U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534031C1 (en) * | 2010-11-23 | 2014-11-27 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Power circuit interrupter |
| US9773631B2 (en) | 2010-11-23 | 2017-09-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Power circuit interrupting device |
| RU210239U1 (en) * | 2021-09-28 | 2022-04-04 | Сергей Львович Седов | Traction position indication device during electric train movement and electric train voltage failure |
| RU2816909C1 (en) * | 2023-07-28 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Федеральная пассажирская компания" | Undercar generator starting device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11196293B2 (en) | Power supply system with uninterruptible power supply function and load leveling function | |
| CN101053138B (en) | Method and apparatus for providing uninterruptible power | |
| US9048513B2 (en) | Hybrid battery system | |
| US9948125B2 (en) | Systems and methods for self-contained automatic battery charging and battery-life-extension charging | |
| US20170225585A1 (en) | Battery pack and power supply system for vehicle | |
| CN102163872B (en) | Method and apparatus for providing uninterruptible power | |
| RU90276U1 (en) | PROTECTIVE-REGULATING KIT FOR CONTROLLING THE WORK OF THE WAGON GENERATOR | |
| WO2017026026A1 (en) | Railroad vehicle control device | |
| KR102369134B1 (en) | Method for power regulation in underwater vehicle and underwater vehicle | |
| EP3633818A1 (en) | Power conversion device | |
| JP2014055902A (en) | Dc power supply facility for nuclear power plant | |
| WO2015098004A1 (en) | Emergency power system for nuclear power plant and emergency independent power source | |
| CN110325395B (en) | Device and method for operating a motor vehicle, motor vehicle | |
| US11038336B1 (en) | Redundant power module and discharge circuit for improved substation device availability | |
| EP3654480B1 (en) | Power conditioner, power system, and reactive power supressing method for power system | |
| US20130119765A1 (en) | Power Supply and Method for Operating the Power Supply | |
| CN209881412U (en) | O-type load power supply system of thermal power plant | |
| RU2666523C1 (en) | Uninterrupted power supply source for on-board equipment | |
| RU2124260C1 (en) | Power supply system for shipboard radio electronic complex equipment | |
| EP4211770B1 (en) | A phase voltage regulator and a method for regulating phase voltage | |
| JP7542181B2 (en) | Power supply system using mobile devices | |
| RU8179U1 (en) | SYSTEM OF POWER SUPPLY OF THE COMPLEX OF SHIP RADIO ELECTRONIC EQUIPMENT | |
| JP4932604B2 (en) | Voltage compensator | |
| US1515354A (en) | Electrical system | |
| CN111030128A (en) | Voltage control system for comprehensive protection device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170421 |