Патент на изобретение №2213018

(54) УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТОРМОЗНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ЛОКОМОТИВОВ

(57) Реферат:

Устройство для защиты тормозного сопротивления предназначено для локомотивов с питанием переменным током, получаемым путем прерывания постоянного напряжения электрической сети. Устройство содержит, по меньшей мере, один блок резистивных элементов сопротивления, который имеет, по меньшей мере, один базовый резистивный элемент, изготовленный из материала, отличного от материала остальных резистивных элементов блока, но способный реагировать термически таким же образом, как и остальные резистивные элементы блока, когда через него проходит тот же ток. Способ защиты тормозного сопротивления использует схему управления, которая связана с блоком резистивных элементов и пригодна для определения их температуры путем выявления отклонений в электрических характеристиках базового резистивного элемента. Технический результат изобретения – повышение надежности работы с использованием простой схемы устройства. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов.

Известно, что температуру, достигаемую в сопротивлении за счет его резистивных элементов, в настоящее время в основном определяют с помощью термореле, расположенных вблизи или в контакте с одним или более из резистивных элементов.

Температура резистивных элементов сопротивления действительно стремится повышаться, когда через элементы проходит заданный ток, независимо от того, соединены ли резистивные элементы, через которые течет ток, последовательно или параллельно и охлаждаются ли они с помощью естественной или принудительной вентиляции.

При использовании термореле, установленных в контакте с одним или более из резистивных элементов или вблизи одного или более из резистивных элементов, следует учесть то обстоятельство, что на определяемую температуру может повлиять большое число внешних факторов и, следовательно, температура, которая будет определена, не будет соответствовать температуре, которая была фактически достигнута резистивными элементами, что ведет, таким образом, к отказу резистивных элементов.

Если термореле непосредственно связано с одним или более из резистивных элементов, технические рабочие характеристики элементов могут фактически быть изменены, поскольку изменяется их структура и конфигурация.

Если вместо этого термореле просто расположено вблизи одного или более из резистивных элементов, оно не определяет точную температуру, достигнутую резистивными элементами, также из-за несовпадения по времени между моментом, когда резистивные элементы достигнут заданной температуры, и моментом, когда будет выдано сообщение об этой температуре.

В этом случае задержка при сообщении того, что температура была достигнута, может привести к тому, что у резистивных элементов будет возможность достичь более высокой температуры, что может быть губительным для их структуры, вызывая их перегорание и, соответственно, отказ.

Цель настоящего изобретения состоит в устранении вышеупомянутых недостатков предшествующего технического уровня.

При достижении этой цели важной задачей изобретения является разработка устройства для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов, которое способно определять температуру резистивных элементов, которые имеются в сопротивлении, мгновенно и непрерывно в течение всего времени, то есть без несовпадений между моментами времени, когда фактическая температура будет определена и когда будет выдано сообщение о ней.

Другой задачей изобретения является разработка устройства для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов, которое обеспечивает возможность выдачи сообщений об аномальном состоянии, соответствующем избыточной температуре сопротивления, независимо от причины, вызвавшей это состояние, например недостаточной вентиляции, непредусмотренного тока на сопротивлении и т.д.

Еще одной задачей изобретения является разработка устройства для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов, которое обеспечивает возможность определения сглаженного напряжения, так что напряжение представляет собой функцию только температуры и на него не влияет ток, который течет в резистивных элементах сопротивления.

Еще одной задачей изобретения является разработка устройства для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов, которое имеет систему для самоконтроля его эффективности, предназначенную для выявления наличия любых отклонений в работе.

Вышеуказанные цели и задачи, а также другие задачи, которые станут очевидными из нижеизложенного, достигаются и решаются с помощью устройства для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов с питанием переменным током, получаемым путем прерывания постоянного напряжении электрической сети, отличающегося тем, что оно содержит, по меньшей мере, один блок резистивных элементов сопротивления, который имеет, по меньшей мере, один базовый резистивный элемент, изготовленный из материала, отличного от материала остальных резистивных элементов из блока, но способный реагировать термически таким же образом, как и остальные резистивные элементы из блока, когда через него проходит тот же ток, который течет через блок резистивных элементов, так что в базовом резистивном элементе характеристический коэффициент проводящих материалов, который выражает изменение электрического удельного сопротивления при изменении температуры, отличается от коэффициента резистивных элементов блока, и схему управления, которая связана с блоком резистивных элементов и пригодна для определения их температуры путем выявления отклонений в электрических характеристиках базового резистивного элемента, причем схема управления имеет первое средство и второе средство для сглаживания напряжения на клеммах (зажимах) m1 и m2 и третье средство для определения времени разрядки, которое больше времени зарядки второго средства, с тем чтобы получить напряжение, которое представляет собой функцию только температуры и на которое не влияет ток, циркулирующий через резистивные элементы.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеприведенного описания предпочтительного, но не исключительного варианта осуществления устройства согласно изобретению, проиллюстрированного исключительно с помощью неограничивающего примера на сопровождающем чертеже, на котором представлено схематичное изображение части схемы устройства, которая пригодна для определения заданной температуры в множестве резистивных элементов сопротивления согласно настоящему изобретению.

Как показано на чертеже, устройство для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов с питанием переменным током, получаемым путем прерывания постоянного напряжения электрической сети, обозначенное в целом позицией 1, содержит множество блоков резистивных элементов, из которых для простоты будет рассмотрен только один.

Блок резистивных элементов сопротивления имеет множество резистивных элементов, каждый из которых обозначен позицией 3, между которыми, по меньшей мере, один базовый резистивный элемент 4 установлен в положении, которое может меняться в соответствии с заданными требованиями; базовый элемент предпочтительно изготовлен из материала, отличного от материала остальных резистивных элементов 3, но способен реагировать термически таким же образом, как и резистивные элементы 3 из блока, когда через него проходит такой же ток, какой течет через них.

Другими словами, базовый резистивный элемент 4 имеет такие же термические свойства, какие имеет каждый из резистивных элементов 3, которые образуют блок, поскольку оба элемента подвергаются воздействию одних и тех же законов теплообмена, таких как электропроводность, конвекция и излучение.

Однако несмотря на то, что базовый резистивный элемент 4 имеет такие же термические свойства, как и каждый из резистивных элементов 3, его температурный коэффициент , который представляет собой характеристический коэффициент проводящих материалов, выражающий изменение электрического удельного сопротивления в зависимости от температуры, отличается от коэффициента резистивных элементов 3 блока.

В частности, коэффициент обозначает характеристический коэффициент проводящих материалов, который выражает изменение электрического удельного сопротивления при изменении температуры согласно известной формуле R=RO (1+Т).

Очевидно, что количество базовых резистивных элементов 4, введенных в блок резистивных элементов 3, изменяется от минимального количества, равного 1, в сторону увеличения в соответствии с конструктивными требованиями и предусмотренным промышленным использованием резистивных элементов, расположенных последовательно или параллельно с естественной или принудительной вентиляцией.

С помощью данного решения, как станет очевидно из нижеизложенного, можно определять температуру резистивных элементов 3 путем использования для этой цели схемы 5 управления, которая связана с блоком резистивных элементов, с помощью выявления отклонений в электрических характеристиках базового резистивного элемента 4, когда через базовый резистивный элемент 4 и через резистивные элементы 3 течет одинаковый ток.

Предпочтительно схема 5 управления имеет первое средство 6 и второе средство 7 для сглаживания напряжения на клеммах m1 и m2 устройства.

Кроме того, схема 5 управления имеет третье средство 8 для определения времени разрядки, превышающего по длительности время зарядки второго средства 7, с тем чтобы получить напряжение, которое представляет собой функцию только температуры и на которое не влияет ток, циркулирующий в резистивных элементах 3.

Также следует указать, что схема 5 управления представляет собой схему с автономным источником энергии, так что при ее работе не возникает никаких проблем и что первое средство для сглаживания напряжения включает в себя катушку 10 индуктивности.

В частности, второе средство для сглаживания напряжения может включать в себя конденсатор 11 или рециркуляционный диод в соответствии с требованиями.

Третье средство, которое определяет время разрядки, продолжительность которого больше времени зарядки катушки 10 индуктивности и конденсатора 11, включает в себя блокирующий диод 12.

Как показано на чертеже, схема 5 управления дополнительно содержит реле с вакуумными контактами, или герконовое реле, и может быть снабжена измерительной или контрольной катушкой 14, которая обеспечивает контроль эффективности эксплуатации схемы управления перед использованием ее.

В частности, устройство, как показано на чертеже, образовано множеством резистивных элементов 3 и одним или более базовыми резистивными элементами 4, через которые проходит одинаковый ток, но которые изготовлены из материалов, имеющих различный температурный коэффициент электрического удельного сопротивления или температурный коэффициент .

Клеммы А, В и С находятся между резистивными элементами 3 и базовым резистивным элементом или элементами 4; клемма А представляет собой отрицательный зажим и клемма С представляет собой положительный зажим.

Схема дополнительно содержит измерительный и задающий резисторы, которые являются внешними по отношению к тормозному сопротивлению и обозначены RA, RA1, RB и RB1; между ними расположен контрольный вывод D.

Направление тока показано на чертеже стрелками.

Позиция 20 обозначает реле с вакуумными контактами, или герконовое реле, а позиция 21 обозначает, например, индикатор, расположенный внутри локомотива и соединенный с контрольной катушкой 14.

В частности, схема управления за счет наличия в ней конденсатора 11 и катушки 10 индуктивности способна сглаживать напряжение на клеммах m1 и m2, в то время как блокирующий диод 12 обеспечивает возможность наличия двух постоянных времени Т1 и Т2 для зарядки и разрядки конденсатора 11, причем величина T1, то есть постоянная времени зарядки, должна быть как можно меньшей, в то время как величина Т2, то есть постоянная времени разрядки, должна быть как можно большей.

Настоящее изобретение также относится к способу защиты тормозного сопротивления для локомотивов с питанием переменным током, получаемым путем прерывания постоянного напряжения электрической сети.

Способ состоит в установке, по меньшей мере, в одном блоке резистивных элементов сопротивления, по меньшей мере, одного базового резистивного элемента, который способен реагировать термически таким же образом, как и остальные резистивные элементы блока, когда через него проходит такой же ток, какой течет через блок резистивных элементов.

Рациональным образом базовый резистивный элемент изготовлен из материала, отличающегося от материала остальных резистивных элементов блока, так что для базового резистивного элемента характеристический коэффициент проводящих материалов, который выражает изменение электрического удельного сопротивления при изменении температуры, отличается от коэффициента резистивных элементов блока.

Таким образом можно определить температуру резистивных элементов блока просто путем выявления отклонений в электрических характеристиках базового резистивного элемента с помощью схемы управления.

Рациональным образом схема управления обеспечивает возможность считывания напряжения, которое представляет собой функцию только температуры и на которое не влияет ток, циркулирующий в резистивных элементах, за счет наличия катушки индуктивности, конденсатора и блокирующего диода в схеме.

Кроме того, схема управления выполнена с автономным источником энергии, чтобы обеспечить ее исключительную простоту и надежность.

На практике было замечено, что устройство согласно настоящему изобретению является особенно предпочтительным за счет того, что оно обеспечивает возможность постоянно получать информацию о значении температуры множества резистивных элементов и, следовательно, предотвратить ситуацию, при которой их температура достигнет или превысит заданное значение, что вызвало бы их возможное перегорание.

Помимо того, что этот способ определения температуры является чрезвычайно простым и функциональным, он еще обеспечивает полную невосприимчивость к внешним или случайным воздействиям.

Рассмотренное в данной заявке изобретение может подвергаться многочисленным модификациям и изменениям, которые все находятся в рамках объема идеи изобретения, при этом все детали также могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами.

На практике используемые материалы, а также размеры могут быть любыми при условии соответствия их требованиям и техническому уровню в данной области.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты тормозного сопротивления, предназначенного для локомотивов с питанием переменным током, получаемым путем прерывания постоянного напряжения электрической сети, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один блок резистивных элементов сопротивления, который имеет, по меньшей мере, один базовый резистивный элемент, изготовленный из материала, отличного от материала остальных резистивных элементов блока, но выполненный с возможностью реагировать термически таким же образом, как и остальные резистивные элементы блока, когда через него проходит тот же ток, что и через блок резистивных элементов, так что в базовом резистивном элементе характеристический коэффициент проводящих материалов, который выражает изменение электрического удельного сопротивления при изменении температуры, отличается от коэффициента резистивных элементов блока, и схему управления, которая связана с блоком резистивных элементов и выполнена с возможностью определения их температуры путем определения отклонений в электрических характеристиках базового резистивного элемента, причем схема управления имеет первое и второе средства для сглаживания напряжения на ее клеммах и третье средство для определения времени разрядки, которое больше времени зарядки второго средства, для того, чтобы получить напряжение, которое представляет собой функцию только температуры и на которое не влияет ток, циркулирующий через резистивные элементы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема управления представляет собой схему с автономным источником энергии.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что первое средство для сглаживания напряжения содержит катушку индуктивности.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что второе средство для сглаживания напряжения содержит конденсатор.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что третье средство содержит блокирующий диод.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну контрольную катушку для проверки его эффективности при эксплуатации перед его использованием.

7. Способ защиты тормозного сопротивления для локомотивов с питанием переменным током, получаемым путем прерывания постоянного напряжения электрической сети, отличающийся тем, что устанавливают, по меньшей мере, в одном блоке резистивных элементов сопротивления, по меньшей мере, один базовый резистивный элемент, выполненный с возможностью реагировать термически таким же образом, как и остальные резистивные элементы блока, когда через него проходит тот же ток, что и через блок резистивных элементов, причем базовый резистивный элемент изготовлен из материала, отличного от материала остальных резистивных элементов блока, так что в базовом резистивном элементе характеристический коэффициент проводящих материалов, который выражает изменение электрического удельного сопротивления при изменении температуры, отличается от коэффициента резистивных элементов блока; определяют температуру резистивных элементов блока путем определения отклонений в электрических характеристиках базового резистивного элемента с помощью схемы управления, которая имеет первое и второе средства для сглаживания напряжения на ее клеммах и третье средство для определения времени разрядки, которое больше времени зарядки второго средства, для того, чтобы получить напряжением, которое представляет собой функцию только температуры и на которое не влияет ток, циркулирующий через резистивные элементы.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при достижении заданной температуры происходит отключение подачи питания в виде прерываемого постоянного напряжения на сопротивление.

9. Способ по любому из пп. 7 и 8, отличающийся тем, что схема управления представляет собой схему с автономным источником энергии.

10. Способ по любому из предшествующих пп. 7-9, отличающийся тем, что первое средство для сглаживания напряжения содержит катушку индуктивности.

11. Способ по любому из предшествующих пп. 7-10, отличающийся тем, что второе средство для сглаживания напряжения содержит конденсатор.

12. Способ по любому из предшествующих пп. 7-11, отличающийся тем, что третье средство содержит блокирующий диод.

РИСУНКИ