Система бесконтактного контроля плавких предохранителей систем железнодорожной автоматики и телемеханики

УДК 621.316.923.3

Система бесконтактного контроля плавких предохранителей систем железнодорожной автоматики и телемеханики

, ,

Россия, г. Санкт-Петербург, ФГОУ ВПО ПГУПС

Рассмотрена используемая в настоящее время на железнодорожном транспорте система контроля срабатывания плавких предохранителей и обоснована задача ее совершенствования. Предложен метод бесконтактного контроля плавких предохранителей, основанный на измерении сопротивления контура, содержащего плавкие вставки. Описана структура и принцип работы системы контроля срабатывания плавкого предохранителя, построенные на методе бесконтактного контроля.

The article deals with control system of wear fuses, used on railways, and justified by objective improvement. The author presented method of non-contact monitoring of fuses. This method is based on measurement of circuit resistance, which contains a fusible links. The author presented the structure and principle of operation of the control system of wear fuse. This system is based on the method of non-contact monitoring.

В состав любой системы железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) входит плавкий предохранитель (ПП). Его функция – защита оборудования СЖАТ от повреждений и пожаров при возникновении токовых перегрузок и коротких замыканий (КЗ) в цепях питания. За счет используемого в ПП физического принципа защиты – расплавление проволочной плавкой вставки (ПВ) – предохранитель гарантирует отключение поврежденного участка цепи при КЗ или токовых перегрузок. Также такие его параметры, как разрывная способность и быстродействие, остаются непревзойденными другими устройствами токовой защиты (например, автоматическими выключателями с тепловыми и электромагнитными расцепителями). Если учесть, что в настоящее время в СЖАТ эксплуатируется около 1,35 млн. предохранителей, то еще одним существенным преимуществом является их низкая стоимость. Исходя из выше сказанного, становится понятным, что альтернативы ПП для СЖАТ пока не видеться.

В наиболее ответственных цепях напрямую связанных с безопасностью движения применяются ПП с контролем перегорания. Контроль перегорания является важным атрибутом предохранителя, позволяющим в кротчайшие сроки найти и заменить сработавший предохранитель. Любая потеря времени на поиск неисправности в ответственных цепях недопустима, так как может вызвать сбой графика движения поездов.

На рис. 1 представлен схематический вид системы контроля состояния плавких предохранителей. В корпусе ПП размещены два держателя плавкой вставки. Между ними закреплена ПВ, за середину которой зацеплен крючок бойка. Боек находится во взведенном состоянии над сигнальными лепестками за счет натяжения пружины. Сигнальные лепестки размещаются в цоколе и являются коммутирующим элементом контрольной цепи. В контрольную цепь подключаются сигнальная лампа и звонок. В нормальном режиме, когда предохранитель исправен: сигнальные лепестки разомкнуты, лампа не горят и звонок не звенит. При протекании тока КЗ через предохранитель, его плавкая вставка расплавляется и освобождает крючок бойка. Боёк под действием пружины опускается и замыкает сигнальные лепестки. По контрольной цепи начинает протекать ток, загорается сигнальная лампа и звонит звонок.

Рис.1. Схематический вид системы контроля состояния предохранителей

Несмотря на всю простоту в существующем в настоящее время методе контроля состояния ПП имеется большое число недостатков, иногда даже приводящих к сбою графика движения поездов [1]. Основная часть недостатков ПП относится к системе механического контроля состояния. Следовательно, задача совершенствования данной системы в СЖАТ является актуальной. Перспективным направлением модернизации является переход от контактно-механического способа контроля к бесконтактному.

Идея метода бесконтакного контроля заключается в измерении сопротивления колебательного контура, содержащего плавкие вставки. Данный способ контроля предлагается реализовать следующим образом [2, 3]. В предохранителе устанавливаются две параллельно соединенные плавкие вставки, имеющие одинаковое сечение однородной проволоки, в суммарном эквиваленте соответствующее номинальному току ПП. Последовательно с одной из ПВ устанавливается фильтр нижних частот (ФНЧ), выполненный в виде ферритового кольца. Параллельно ФНЧ устанавливается блок контроля. Блок контроля содержит два высокочастотных трансформатора, конденсатор и блок индикации. Высокочастотные трансформаторы также выполнены в виде ферритовых колец. Последовательное соединение двух ПВ, первичных обмоток высокочастотных трансформаторов и конденсатора образуют колебательный контур.

В цоколе предохранителя установлен микроконтроллер, который имеет встроенный генератор импульсов, приемник и обрабатывающее устройство. Связь колебательного контура и микроконтроллера осуществляется через специальный разъем. Ко вторичной обмотке первого высокочастотных трансформатора подключается генератор импульсов, второго – приемник. Номинал конденсатора позволяет настроить колебательный контур в резонанс на частоту генератора. Обрабатывающее устройство управляет работой генератора, получает и обрабатывает информацию от приемника и включает светодиодные индикаторы состояния предохранителя: зеленый – работоспособное состояние, красный – сработавшее состояние. Микроконтроллер получает питание от стабилизатора напряжения.

Принципиальная электрическая схема системы бесконтактного контроля плавкого предохранителя представлена на рис. 2.

Работа системы бесконтактного контроля состояния предохранителя осуществляется следующим образом [3].

В нормальном режиме, когда предохранитель исправен, обе ПВ целы и посылаемый генератором сигнал через первый высокочастотный трансформатор создает ток в колебательном контуре. В этом случае на вторичной обмотке второго высокочастотного трансформатора присутствует сигнал с большой амплитудой, который поступает на приемник. Приемник, получив сигнал о исправности контура, передает соответствующий сигнал обрабатывающему устройству, которое в свою очередь включает зеленый индикатор.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема системы бесконтактного контроля плавкого предохранителя

При перегорании любой из плавких вставок происходит растройка колебательного контура, а ФНЧ не позволяют образованию низкоомной параллельной цепи. В этом случае на вторичной обмотке второго высокочастотного трансформатора присутствует сигнал с малой амплитудой, который отслеживается приемником. Далее приемник передает сигнал обрабатывающему устройству на включение красного индикатора.

Представленный метод позволяет исключить механическое воздействие контролирующих элементов на ПВ, тем самым, увеличивая надежность работы ПП, благодаря чему снизятся эксплуатационные расходы, так как данный метод позволяет создать малообслуживаемую систему контроля состояния предохранителей. Кроме того, становится возможным по удобной индикации определить точно сработавший ПП, что сократит время на его поиск и замену.

Литература

1.  , , Неплохов бесконтакного контроля плавких предохранителей СЖАТ / , , // 67-я научно-техническая конференция СПбНТОРЭС им. / СПб., 2012.

2.  , , Варис надежности срабатывания плавких предохранителей / , , // Известия ПГУПС. – 2012. - №1. – С. 71 – 77.

3.  Пат. 105072 Российская Федерация, МПК Н 01 H 85/00. Предохранитель с контролем срабатывания / , , ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО ПГУПС. – № 2011100859/09; заявл. 12.01.2011; опубл. 27.05.2011, Бюл. № 15.

, д. т.н., профессор ФГОУ ВПО ПГУПС, заместитель заведующего кафедрой «Электрическая связь» по научной работе. E-mail: *****@*** тел.: [phone], дом.

, аспирант ФГОУ ВПО ПГУПС, е-mail: *****@***ru, моб. тел. [phone]

, студент ФГОУ ВПО ПГУПС, моб. тел.: [phone], дом. Тел.: [phone]