Источник питания путевой

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2361033
Дата публикации: 
Пятница, Июль 10, 2009
Начало действия патента: 
Пятница, Апрель 25, 2008

Изобретение относится к области средств малой путевой механизации и предназначено для электроснабжения механизированных путевых инструментов и питания сварочной дуги при выполнении различных операций и работ при ремонтах и текущем содержании рельсовых путей. Оно решает техническую задачу расширения функциональных возможностей и повышения надежности устройства, а также улучшение удобства и безопасности его использования за счет реализации полиблочности конструкции, снижения массы блоков и всего устройства и совершенствования выполнений и компоновок его узлов и элементов. Источник питания путевой, включающий блок источника питания на раме с катками, на которой установлен мотор-генератор с силовой и сварочной обмоткой, электрически связанными соответственно с однофазной силовой и сварочной розеткой, последняя из которых выполнена с возможностью электрической связи с вилкой на входе и сварочной розеткой на выходе блока сварки на дополнительной раме, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком питания инструмента на дополнительной раме, входная вилка которой выполнена с возможностью электрической связи с силовой розеткой блока источника питания и электрически связана с выходными трехфазными и однофазной розетками, причем между ними в электрической цепи размещен преобразователь частоты тока, включающий блок управления его работой с выключателем, реверсом, узлом сброса ошибки, регулятором частоты вращения нагрузки, трансформатором, стабилизатором, сменными дисплеем состояния и базовой панелью оператора, а также обмотку электродвигателя вентилятора, выключатель питания и контрольно-измерительные приборы, при этом блок сварки дополнительно снабжен узлом плавного изменения силы сварочного тока, включающим элементы в виде симисторов, один из которых электрически включен в силовую цепь с вилкой включения в розетку сварочной обмотки генератора блока источника питания, дросселем и сварочной розеткой, а второй в управляющую цепь с вилкой включения в розетку на силовой обмотке генератора блока источника питания, обмоткой электродвигателя вентилятора охлаждения, трансформатором, диодами, постоянными и переменными резисторами, светодиодом, конденсаторами, динистиром, еще одним симистором, выключателем максимального тока и сварочной розеткой; кроме того, генератор блока источника питания выполнен бесщеточным. 10 ил.


Изобретение относится к области средств малой путевой механизации и предназначено для электроснабжения механизированных путевых инструментов и питания сварочной дуги при выполнении различных операций и сварочных работ при ремонтах и текущем содержании рельсовых путей.

Известен источник питания путевой АС-УИП, включающий блок источника питания на раме с катками, на которой установлен мотор-генератор с обмотками, электрически связанными с розетками трехфазной нагрузки, а также через выпрямитель, дроссель и узел двухступенчатого изменения силы сварочного тока (130 и 170 А) со сварочной розеткой (Путевые механизмы и инструменты /Под ред. Р.Д.Сухих. - М.: УМК МПС, 2002. - С.79, 80). Это устройство обладает рядом недостатков, среди которых: невозможность питания однофазной нагрузки, как в отдельности, так и совместно с производством сварочных работ; невозможность плавной в оптимальном диапазоне (90…200) А регулировки силы сварочного тока при производстве различных работ; невозможность плавного изменения режима работы электродвигателей механизированных путевых инструментов, подключаемых к источнику питания путевому; моноблочность конструкции и большая ее масса (160 кг), превышающая все санитарные нормы и требующая для переноса 5…6 человек; отсутствие защиты элементов устройства от перегрузки, электрического короткого замыкания, обрыва фазы, низкого и высокого входного напряжения, замыкания на землю, перегрева и пр. Все это существенно снижает функциональные возможности и надежность устройства, ухудшает удобство и безопасность его использования.

Известен также источник питания путевой, включающий блок источника питания (АБ4/1 230ВЖО) на раме с катками, на которой установлен мотор-генератор с силовой и сварочной обмотками, электрически связанными соответственно с однофазной силовой и сварочной розеткой, последняя из которых выполнена с возможностью электрической связи с вилкой на входе и сварочной розеткой на выходе блока сварки на дополнительной раме (ПС15) - принято за прототип (Путевые механизмы и инструменты / Под ред. Р.Д.Сухих. - М.: УМК МПС, 2002.- С.108…113, 81…84). Блок сварки и здесь выполнен с возможностью только двухступенчатого изменения силы сварочного тока (100 и 130 А). Подвод энергии для возбуждения генератора источника питания осуществляют через контактные кольца. Прототип имеет двухблочную конструкцию (масса АБ4 115 кг и ПС15 55 кг), что несколько расширяет функциональные возможности и улучшает удобство его использования, однако ненамного. В основном же все указанные выше недостатки присущи и прототипу.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей и повышение надежности источника питания путевого, а также улучшение удобства и безопасности его использования за счет реализации полиблочности конструкции, снижения массы блоков и всего устройства и совершенствования выполнений компоновок его узлов и элементов.

Поставленная задача решается за счет того, что источник путевой, включающий блок источника питания на раме с катками, на которой установлен мотор-генератор с силовой и сварочной обмоткой, электрически связанными соответственно с однофазной силовой и сварочной розеткой, последняя из которых выполнена с возможностью электрической связи с вилкой на входе и сварочной розеткой на выходе блока сварки на дополнительной раме, дополнительно снабжен блоком питания инструмента на дополнительной раме, входная вилка которой выполнена с возможностью электрической связи с силовой розеткой блока источника питания и электрически связана с выходными трехфазными и однофазной розетками, причем между ними в электрической цепи размещен преобразователь частоты тока, включающий блок управления его работой с выключателем, реверсом, узлом сброса ошибки, регулятором частоты вращения нагрузки, трансформатором, стабилизатором, сменными дисплеем состояния и базовой панелью оператора, а также обмотку электродвигателя вентилятора, выключатель питания и контрольно-измерительные приборы; при этом блок сварки дополнительно снабжен узлом плавного изменения силы сварочного тока, включающим элементы в виде симисторов, один из которых электрически включен в силовую цепь с вилкой включения в розетку сварочной обмотки генератора блока источника питания, дросселем и сварочной розеткой, а второй в управляющую цепь с вилкой включения в розетку на силовой обмотке генератора блока источника питания, обмоткой электродвигателя вентилятора охлаждения, трансформатором, диодами, постоянными и переменными резисторами, светодиодом, конденсаторами, динистиром, еще одним симистором, выключателем максимального тока и сварочной розеткой; кроме того, генератор блока источника питания выполнен бесщеточным.

В предложенном устройстве новыми по сравнению с прототипом являются:

новый конструктивный элемент:

блок питания инструмента на дополнительной раме, входная вилка которого выполнена с возможностью электрической связи с силовой розеткой блока источника питания и электрически связана с выходными трехфазными и однофазной розетками, причем между ними в электрической цепи размещен преобразователь частоты тока, включающий блок управления его работой с выключателем, реверсом, узлом сброса ошибки, регулятором частоты вращения нагрузки, трансформатором, стабилизатором, сменными дисплеем состояния и базовой панелью оператора, а также обмотку электродвигателя вентилятора, выключатель питания и контрольно-измерительные приборы;

новые выполнения конструктивных элементов:

блок сварки дополнительно снабжен узлом плавного изменения силы сварочного тока, включающим элементы в виде симисторов, один из которых электрически включен в силовую цепь с вилкой включения в розетку сварочной обмотки генератора блока источника питания, дросселем и сварочной розеткой, а второй в управляющую цепь с вилкой включения в розетку на силовой обмотке генератора блока источника питания, обмоткой электродвигателя вентилятора охлаждения, трансформатором, диодами, постоянными и переменными резисторами, светодиодом, конденсаторами, динистиром, еще одним симистором, выключателем максимального тока и сварочной розеткой;

генератор блока источника питания выполнен бесщеточным.

Указанные новый конструктивный элемент и новые выполнения элементов устройства обуславливают его новизну, обеспечивая по сравнению с прототипом сверхсуммарные положительные эффекты:

полиблочность с уменьшением суммарной массы и массы каждого блока;

расширение функций с реализацией возможностей питания однофазной нагрузки; питания сварочной дуги с плавным изменением силы тока; питания трехфазной нагрузки с плавным изменением частоты тока и обеспечением оптимального режима работы питаемых электродвигателей; одновременного питания однофазной нагрузки и сварочной дуги;

повышение надежности устройства и улучшение удобства и безопасности его использования с защитой его от перегрузки, короткого замыкания, обрыва фазы, низкого и высокого входного напряжения, замыкания на землю, перегрева и пр.

Предложенное устройство, по мнению авторов, отвечает критерию «изобретательский уровень», так как оно для специалистов не следует явным образом из уровня развития техники и не может быть разработано с применением общеизвестных методов, методик, способов и приемов проектирования и конструирования энергетических машин.

Предложенный источник питания путевой иллюстрируется схемами и фотографией, где на фиг.1 представлена конструктивная схема общего вида устройства спереди; на фиг.2 - то же, блока источника питания с видом с торца; на фиг.3 - то же, блока источника питания, вид сбоку; на фиг.4 - электрическая принципиальная схема блока источника питания; на фиг.5 - конструктивная схема блока сварки; виды спереди и сверху; на фиг.6 - то же, вид сбоку; на фиг.7 - электрическая принципиальная схема блока сварки; на фиг.8 - конструктивная схема блока питания инструмента, вид спереди; на фиг.9 - то же, вид сбоку; на фиг.10 - электрическая принципиальная схема блока питания инструмента.

Согласно предложению по фиг.1 источник питания путевой для снабжения электроэнергией механизированных путевых инструментов и сварочной дуги состоит из блока 1 источника питания (ИП), блока 2 питания инструмента (БПИ) и блока 3 сварки (БС). Блок источника питания (ИП) (фиг.2, 3) состоит из следующих основных узлов: двигателя 4, рамы 5, генератора 6. Рама имеет катки 7 для передвижения ИП по одной нитке железнодорожного пути. Ролики изолированы от рельса. На раме через амортизаторы 8 установлен блок мотор-генератора 9. В качестве привода применен двигатель (одной из известной конструкции). Двигатель через фланец 10 соединен с генератором. В качестве энергосилового агрегата применен однофазный синхронный бесщеточный генератор. Статор 11 генератора представляет собой пакет активной стали, установленный между подшипниковым щитом 12 и фланцем. Статор закрыт кожухом статора. В пазах пакета размещены обмотки статора. Ротор 13 генератора выполнен с двумя явно выраженными полюсами с катушками 14 обмотки возбуждения. Каждый полюс плотно притянут к валу винтами. Концы катушек обмотки возбуждения подсоединены к диодам 15, установленным через изоляционную втулку в полюс. Ротор одним концом опирается на конус вала двигателя, а вторым на подшипник качения 16. К валу двигателя ротор крепят болтом 17. На конце ротора со стороны двигателя расположен вентилятор 18, установленный через шпонку 19 и закрепленный стопорным кольцом. Фланец и щит стягивают между собой через статор болтами. На задней части генератора установлен кожух 20, являющийся блоком управления генератора. На кожухе на лицевой стороне расположены кнопки 21 контроля устройства защитного, лампа 22 сигнализации работы ИП, выключатель 23 устройства защитного, являющийся одновременно и выключателем нагрузки, две розетки 24 для подключения однофазной нагрузки и розетки 25 для подключения блока сварки. Под кожухом на щите установлены два конденсатора 26 и плата 27 устройства защитного. Кожух имеет жалюзи для прохода воздуха. На фланце и щите установлены крышки 28, которые в сочетании с жалюзи кожуха, вентилятором и полостями между кожухом статора и статором составляют систему охлаждения генератора. Схема электрическая принципиальная ИП представлена на фиг.4. Генератор ИП имеет статор, в котором расположены три обмотки: сварочная обмотка ОС1, основная однофазная обмотка питания цепи 220 В 001 и вспомогательная обмотка возбуждения ОВ1 с двумя параллельно подключенными к ней конденсаторами С1 и С2. Сварочная обмотка ОС1 подключена к выходным зажимам ИП XS1 и XS2, а концы обмотки 220 В 001 через выключатель защитного устройства А1.1 подключены к двум выходным розеткам ИП XS3 и XS4, параллельно которым подключена сигнальная лампа EL1, показывающая наличие выходного напряжения 220 В 50 Гц на розетках XS3 и XS4. Выключатель А1.1 имеет дистанционное управление на отключение с помощью встроенного электромагнита, напряжение на который подается (в случае снижения сопротивления изоляции электрических цепей 220 В ниже нормы) с платы А1. 2 защитного устройства, подключенного параллельно зажимам обмотки 001. Для проверки исправности устройства защитного имеется кнопка контроля SB1. Ротор генератора ИП содержит две обмотки возбуждения ОВ2 и ОВ3. Параллельно каждой из них подключены по два выпрямительных диода VD1; VD2 и VD3; VD4 для создания однонаправленного потока возбуждения магнитной системы генератора при вращении.

Блок сварки (БС) в соответствии с фиг.5, 6 представляет собой металлическую раму-корпус 29, внутри которого расположены вентилятор 30 для охлаждения блока симисторов, блок симисторов 31, плата регулятора тока сварки 32 и дроссель 33. На задней стороне корпуса выведены соединительные кабели:

кабель однофазный соединительный 34 для подключения к однофазной нагрузочной розетке источника питания;

два кабеля сварки соединительных 35 для подсоединения к розеткам сварочного кабеля источника питания. Кабели имеют штыревые запирающиеся наконечники.

Сверху БС расположена ручка 36 для его переноски. В нижней части корпуса установлены опоры 37. На лицевой панели корпуса установлены:

светодиод 38 для индикации включения БС;

тумблер 39 для включения максимального тока сварки;

розетки 40 для подключения сварочных кабелей;

регулятор тока сварки 41, снабженный шкалой 42 установки необходимого тока сварки (в частности, от 90 А до 200 А).

Схема электрическая принципиальная БС представлена на фиг.7. Контакты ХР1 и ХР2 вилки БС выполнены с возможностью электрической связи с розеткой сварочной обмотки генератора ОС1 (фиг.4). Они также (фиг.7) электрически связаны с дросселем, силовой цепью симистора VS1 и зажимами XS5 и XS6 (розеткой) подключения кабелей сварочной цепи. Вилка ХР3, выполненная с возможностью электрической связи с розеткой обмотки 220 В 001 генератора ИП (фиг.4), электрически связана с обмоткой электродвигателя вентилятора охлаждения блока симисторов, первичной обмоткой понижающего трансформатора Т1 и цепью регулирования силы сварочного тока с диодом VД5, резистором R6 и светодиодом VД6, подключенной к вторичным обмоткам трансформатора Т1. Эта цепь служит для сигнализации включенного состояния БС. Вторичные обмотки трансформатора Т1 электрически связаны с конденсатором С3 резисторами R3, R4 и R5 (последний - переменный), динистором VS3, симистором VS2, резистором R1, симистором VS1 и выключателем SA1.

Блок питания инструмента (БПИ) в соответствии с фиг.8, 9 представляет собой металлическую раму - корпус 43, внутри которого установлен преобразователь частоты напряжения 44 и блок управления 45 преобразователем. Преобразователь является электронным многофункциональным прибором и предназначен для регулирования трехфазной двигательной нагрузки. Преобразователь, в частности, выполнен одной из известных конструкций. На лицевой панели БПИ расположены:

выключатель преобразователя 46;

кнопка 47 реверсирования трехфазной нагрузки;

кнопка 48 «Сброс ошибки» (ESC - см. фиг.10);

регулятор частоты вращения 49 нагрузки (фиг.8, 9);

шкала установки частоты 50, отрегулированная в отвлеченных единицах от 1 до 11;

выключатель питания 51;

розетка однофазной нагрузки 52;

две розетки трехфазной нагрузки 53;

вольтметр 54, показывающий напряжение питания БПИ, поступающего на вход преобразователя.

Сбоку БПИ выведен соединительный кабель 55 для подключения к источнику питания. Сверху БПИ установлена ручка 56 для переноски и кнопка 57, служащая для открытия замка при установке и замене дисплея состояния на базовую панель оператора. На боковой стенке БПИ расположен лючок, закрытый крышкой 58, предназначенный для доступа к месту установки дисплея состояния и замены дисплея состояния на базовую панель оператора при первичной настройке или перестройке преобразователя частоты БПИ. Снизу на корпусе размещены опоры 59. Для охлаждения преобразователя частоты снизу расположено окно для прохода воздуха, подаваемого внутрь вентилятором преобразователя частоты, и жалюзи в корпусе для выхода теплого воздуха после охлаждения. Схема электрическая принципиальная БПИ представлена на фиг.10. Вилка ХР4 выполнена с возможностью электрической связи с розеткой ИП. Эта вилка также электрически связана с выключателем QF1 «Сеть», преобразователем частоты UZ1, выходной однофазной розеткой

XS7 (220 В, 50 Гц), первичной обмоткой понижающего трансформатора Т2, предназначенного для питания двух стабилизаторов напряжения блока управления работой преобразователя частоты UZ1. Оба стабилизатора схематично одинаковы и выполнены на выпрямительных мостах UZ2 и UZ3, предназначенных для питания нагрузки цепей управления через интегральные микросхемы DA1 и DA2 с диодами VD7 и VD8 (для подбора требуемой величины напряжения). Элементы управления подключены непосредственно к клеммам 1…9 преобразователя частоты UZ1. В электрическую цепь БПИ включены также вольтметр PV1 (для индикации питающего напряжения на выходе), фильтрующие конденсаторы С4, С5 и С6, С7 (для обеспечения нормального режима работы микросхем DA1 и DA2), резистор R7 (для установки величины необходимой частоты напряжения на трехфазных выходах XS8 и XS9 преобразователя, кнопочный переключатель SB2 «Старт-Стоп» (для запуска и остановки электродвигателя подключенного инструмента), кнопочного переключателя SB3 «Реверс» (для реверсирования электродвигателя), кнопочного переключателя SB4 «Сброс ошибки» для приведения преобразователя частоты в нормальное исходное положение готовности к запуску нагрузки после того, как произошел сбой в работе при сбрасывании элементов встроенной в преобразователь защиты от снижения напряжения питания ниже нормы, пробоя фазы на корпус, перегрузки и пр. Кроме этих элементов защиты в цепи БПИ имеются сменные дисплеи состояния со светодиодами и базовая панель оператора.

Предложенный источник питания путевой работает следующим образом. Вначале приводят выключатель 23 защитного устройства блока 7 источника питания (ИП), являющийся одновременно и выключателем нагрузки, в положение «Отключено». Устанавливают ИП на ровной площадке, проверяют легкость вращения вала ИП при помощи пускового устройства двигателя 4, подготовив его к работе в соответствии с требованиями эксплуатационной документации.

Далее для выполнения сварочных работ вилкой ХР1 и ХР2 (фиг.7) подсоединяют блок сварки (БС) к розетке сварочной обмотки генератора ОС1 ИП (фиг.4), а вилкой ХР3 (фиг.7) - к розетке обмотки 200 В 001 (фиг.4). Устанавливают регулятором силы тока сварки 41 и тумблером 39 (фиг.5, 6) необходимый ток сварки. Подсоединяют к розеткам сварочным 40 XS5, XS6 (фиг.7) сварочные кабели. После этого запускают в работу двигатель 4 ИП (фиг.2) в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на него. Прогревают двигатель на средних оборотах в течение 5 мин, переводят его на номинальные обороты, переводят выключатель 23 (фиг.2, 3) в положение «Включено». Проверяют срабатывание сигнальной лампы 22. При этом при приведении ротора 13 генератора 6 ИП во вращение приводным двигателем 4 в обмотке ОВ1 (фиг.4) наводят ЭДС за счет остаточного намагничивания. Эта ЭДС заряжает конденсаторы С1 и С2. Ток заряда создает магнитный поток переменного направления, который, наводя ЭДС в обмотке ротора, вызывает появление магнитного потока одного направления от обмоток ротора, приводящего, в свою очередь, к появлению выходного напряжения на обмотке ОС1 и 001.

При подключении БС к ИП напряжение со сварочной обмотки генератора ОС1 подают на контакты ХР1 и ХР2 блока сварки (фиг.7), а затем через дроссель L1 и силовую цепь симистора VS1 - на зажимы подключения кабелей сварочной цепи XS5 и XS6. Через вилку ХР3, подключаемую к обмотке 220 В 001 генератора ИП (фиг.4), напряжением 220 В вращают электродвигатель вентилятора охлаждения блока симисторов 31 (фиг.5, 6) и питают первичную обмотку понижающего трансформатора Т1 (фиг.7), вторичное напряжение с которого подают на схему регулирования сварочного тока. Цепочка из диода VD5, резистора R6 и светодиода VD6, подключенная ко вторичным обмоткам трансформатора Т1, служит для сигнализации включенного состояния БС. Переменное напряжение со вторичных обмоток трансформатора Т1 дают на конденсатор С3 через резисторы R3, R4 и R5 и перезаряжают его в каждый полупериод. Время заряда регулируют переменным резистором установки величины сварочного тока R5. Как только напряжение на конденсаторе С3 увеличится до порогового значения пробоя динистора VS3, конденсатор С3 разряжается через динистор VS3, резистор R2 и управляющий переход симистора VS2. При этом симистор VS2 откроется и, замкнув через резистор R1 цепь управляющего перехода силового симистора VS1, откроет последний. Симистор VS1 будет пропускать ток к сварочной дуге до смены полярности на следующем полупериоде напряжения сварочной цепи. Таким образом, на каждом полупериоде симистор VS1 будет открываться и закрываться с постоянной задержкой во времени относительно начала полупериода, задаваемой сопротивлением R5 и отсечением части синусоиды на каждом полупериоде, чем и достигают плавное регулирование силы сварочного тока. Резисторами R4 и R3 вначале подстраивают диапазон плавного регулирования сварочного тока. После выполнения установки и подстройки требуемой силы тока выполняют сварочные работы. Выключателем SA1 устанавливают при замыкании максимальную силу сварочного тока, независимо от положения регулятора сварочного тока R5. Для получения наибольшего сварочного тока (в частности, 200 А) тумблер 39 (фиг.5, 6) переводят в положение «200 А». При этом переключение тока сварки производят только при разрыве сварочной дуги. Наибольшее время одного непрерывного такта сварки не должно превышать 3 мин. Перерыв между тактами сварки должен составлять не менее 2 мин. По окончании работы блок сварки и источник питания переводят в исходное состояние.

Для выполнения работ с электрифицированным механизированным путевым инструментом переводят выключатель питания 51 (фиг.8, 9) в положение «Отключено». Подключают к блоку источнику питания 1 (фиг.1) соединительный кабель 55 - вводят вилку ХР4 (фиг.10) в розетку XS3, XS4 (фиг.4). Контролируют устройство защиты ИП путем нажатия кнопки 21 «Контроль УЗ» (фиг.2, 3). Выключатель 23 при этом должен отключиться. Подключают к розеткам XS7, XS8, XS9 (фиг.10) вилки кабелей электродвигателей механизированных путевых инструментов (нагрузка, в частности, не должна превышать 3 кВт по мощности). Далее запускают в работу блок источника питания и выполняют с ним операции, как было описано выше. Убеждаются, что на вольтметре 54 (фиг.8, 9) установилось напряжение 220 В, и нажимают на кнопку 10, включая преобразователь частоты 44 в действие. При этом при включении выключателя QF1 «Сеть» напряжение 220 В частотой 50 Гц подают на вход преобразователя частоты UZ1, на выходную однофазную розетку 220 В частотой 50 Гц XS7 и на первичную обмотку понижающего трансформатора Т2, который служит для питания стабилизаторов напряжения блока управления преобразователя частоты UZ1. Вольтметром PV1 индицируют питающее напряжение на входе БПИ. Стабилизаторами напряжения на 24 В (верхний на фиг.10) и 10 В (нижний на фиг.10) запитывают цепи блока управления преобразователя частоты UZ1 при установке на нем дисплея состояния взамен базовой панели оператора после настройки или перестройки преобразователя частоты UZ1 с помощью базовой панели оператора. Оба стабилизатора, выполненные на выпрямительных мостах UZ2 и UZ3, питают нагрузку цепей управления через интегральные микросхемы (стабилизаторы напряжения) DA1 и DA2 с элементами подбора требуемой величины напряжения (диоды VD7 и VD8). Конденсаторами С4, С5 и С6, С7 (фильтрующими) обеспечивают нормальный режим работы микросхем DA1 и DA2. Резистором R7 устанавливают величину необходимой частоты напряжения на трехфазном выходе (розетки XS8, XS9) преобразователя. Диапазон регулирования определяют режимом настройки преобразователя частоты US1 с помощью базовой панели оператора (в частности, известным методом, приведенным в «Руководстве по эксплуатации», на преобразователь частоты). Кнопкой SB2 «Старт-Стоп» запускают и останавливают электродвигатель подключенной нагрузки. При первом нажатии осуществляют запуск, при втором - остановку, далее идет повтор режимов пуска и остановки. Кнопкой SB3 - «Реверс» изменяют направление вращения электродвигателя нагрузки на противоположное. При каждом очередном нажатии кнопки электродвигатель реверсируют. Кнопкой SB4 - «Сброс ошибки» приводят преобразователи частоты в нормальное исходное состояние готовности к запуску нагрузки после того, как происходит сбой нормальной работы преобразователя частоты при срабатывании встроенной в него защиты в случае появления одной из аномалий, например: снижение напряжения питания ниже нормы, пробой фазы на корпус, перегрузка и т.п. Вид аномалии определяют или по комбинации свечения светодиодов дисплея состояния или по коду ошибки, индуцируемому на дисплее базовой панели оператора. После настройки или перестройки преобразователя частоты и установки дисплея состояния управление БПИ производится блоком управления. Регулирование частоты тока, приводящее в конечном счете к регулированию частоты вращения электропривода нагрузки, подключенной к преобразователю, с помощью резистора R7, а также управление нагрузкой кнопками SB2 - «Пуск-Стоп», SB3 - «Реверс» и SB4 - «Сброс ошибки» осуществляют только при установке на преобразователе частоты UZ1 панели дисплея состояния. При установке на преобразователе базовой панели оператора, что является обязательным при настройке или перестройке работы преобразователя на другие параметры и режимы, эти функции управления реализуют с помощью кнопок на базовой панели оператора. После установки требуемого (оптимального) режима включают нагрузку и осуществляют необходимую работу. По окончании работы для отключения нагрузки от сети повторно нажимают кнопку 46 (фиг.8, 9). После чего переводят блок питания инструмента и блок источника питания в исходное состояние.

Возможна и допускается работа блока источника питания с блоком сварки с подключением дополнительной однофазной нагрузки мощностью не более 0,5 кВт.

Таким образом, с помощью предложенного источника питания путевого осуществляют:

питание однофазной нагрузки переменного тока 220 В 50 Гц с использованием одного блока источника питания (ИП);

то же с использованием ИП и блока питания инструмента (БПИ);

выполнение сварочных работ на переменном токе с плавно изменяющейся от 90 А до 200 А силой сварочного тока с использованием ИП и блока сварки (БС);

питание однофазной нагрузки (не более 0,5 кВт) и выполнение сварочных работ с силой тока от 90 А до 200 А с использованием ИП и БС;

питание трехфазной нагрузки 220 В с мощностью до 3 кВт с программированным заданием нужной частоты тока от 10 до 600 Гц с дискретностью 0,1 Гц, обеспечением нужного оптимального режима работы подключенных электродвигателей на 50 Гц и реализацией защиты устройства от перегрузки, короткого замыкания, обрыва фазы, низкого и высокого входного напряжения, замыкания на землю и перегрева преобразователя с использованием ИП и блока питания инструментов (БПИ);

то же с питанием облегченных механизированных путевых инструментов с высокочастотными электродвигателями на 200 Гц;

то же с питанием однофазной и трехфазной нагрузки 220 В с мощностью до 3 кВт.

Предложенный источник питания путевой разработан и изготовлен установочной серией организацией-заявителем. Его источник питания (ИП) имеет номинальную мощность 3 кВт, напряжение 220 В, частоту 50 Гц однофазного переменного тока; тип приводного двигателя - бензиновый, номинальная частота его вращения 3000 об/мин, мощность не менее 10 кВт, удельный расход топлива 300 г/кВт·ч, емкость бензобака 9 л; тип генератора - синхронный, однофазный, бесщеточный, частота вращения (3000±150) об/мин; габариты ИП (0,85×0,48×0,65) м, его масса 85 кг. Блок сварки (БС) имеет плавное регулирование переменного тока сварки от 90 А до 200 А, напряжение холостого хода не более 80 В, номинальная продолжительность нагрузки ПН 60%, номинальная продолжительность тока сварки 5 мин, габаритные размеры не более (0,3×0,21×0,29) м, масса не более 15 кг. Блок питания инструмента (БПИ) имеет номинальное напряжение 220 В однофазного и трехфазного переменного тока, пределы регулирования частоты напряжения от 12 до 650 Гц, номинальная мощность нагрузки 3 кВт, номинальная мощность однофазной нагрузки при работе с БС не более 0,5 кВт; габаритные размеры не более (0,3×0,23×0,43) м и масса не более 15 кг. Устройство испытано, хорошо зарекомендовало себя в работе. Средняя наработка не менее 850 ч, назначенный ресурс до капремонта не менее 3000 ч, 90% срок сохраняемости в эксплуатации не менее 7 лет. В настоящее время готовится его серийное производство. Таким образом, предложение соответствует критерию «промышленная применимость», а приведенная информация подтверждает достижение технического результата.

Формула изобретения

Источник питания путевой, включающий блок источника питания на раме с катками, на которой установлен мотор-генератор с силовой и сварочной обмоткой, электрически связанными соответственно с однофазной силовой и сварочной розеткой, последняя из которых выполнена с возможностью электрической связи с вилкой на входе и сварочной розеткой на выходе блока сварки на дополнительной раме, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком питания инструмента на дополнительной раме, входная вилка которой выполнена с возможностью электрической связи с силовой розеткой блока источника питания и электрически связана с выходными трехфазными и однофазной розетками, причем между ними в электрической цепи размещен преобразователь частоты тока, включающий блок управления его работой с выключателем, реверсом, узлом сброса ошибки, регулятором частоты вращения нагрузки, трансформатором, стабилизатором, сменными дисплеем состояния и базовой панелью оператора, а также обмотку электродвигателя вентилятора, выключатель питания и контрольно-измерительные приборы; при этом блок сварки дополнительно снабжен узлом плавного изменения силы сварочного тока, включающим элементы в виде симисторов, один из которых электрически включен в силовую цепь с вилкой включения в розетку сварочной обмотки генератора блока источника питания, дросселем и сварочной розеткой, а второй - в управляющую цепь с вилкой включения в розетку на силовой обмотке генератора блока источника питания, обмоткой электродвигателя вентилятора, охлаждения, трансформатором, диодами, постоянными и переменным резисторами, светодиодом, конденсаторами, динистором, еще одним симистором, выключателем максимального тока и сварочной розеткой; кроме того, генератор блока источника питания выполнен бесщеточным.