Розробка напівпровідникового реле часу для локомотивів
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро
Abstract
UKR: Необхідність заміни застарілої елементної бази електричних апаратів локомотивів є актуальною в умовах проведення капітально-відновлюваних ремонтів локомотивів для продовження терміну їх експлуа-тації. Основною метою роботи є скорочення витрат на експлуатацію та ремонт рухомого складу за рахунок підвищення надійності електричних апаратів, упровадження уніфікованих технічних рішень. Методика. Із використанням системно-історичного підходу з’ясовано переваги та недоліки основних принципів побудови електричних апаратів локомотивів. Визначено напрями вдосконалення елементної бази реле часу. Обґрун-товано необхідність розробки уніфікованих технічних рішень для реалізації реле часу локомотивів. За допо-могою методів прикладної теорії цифрових автоматів та схемотехніки розроблено напівпровідникове реле часу локомотивів, що забезпечує можливість реалізації 23 варіантів витримки часу без зміни конструкції реле. Запропонована методика дозволяє проєктувати універсальні електронні реле з будь-якими діапазонами часових затримок. Як основні елементи регулювання витримки часу використано комбінацію двійкових лі-чильників імпульсів та мультиплексора. Відсутність у схемі запропонованого напівпровідникового реле ча-су елементів регульованої ємності та активного опору (RC-контурів) дозволяє забезпечити стабільність ха-рактеристик реле часу на всьому інтервалі експлуатації, зменшити витрати на обслуговування та ремонт електричних апаратів. Результати. Розроблено уніфіковане реле часу з широким діапазоном витримки часу та можливістю під’єднання електричних схем локомотивів із напругою живлення 50 та 110 В. Отримані результати дозволяють спрогнозувати подальший розвиток напівпровідникових реле часу та застосувати розроблене напівпровідникове (електронне) реле часу для всіх видів рухомого складу залізниць. Наукова новизна. У роботі проведено аналіз розвитку технологій та елементної бази електричних апаратів локомотивів. Обґрунтовано необхідність удосконалення елементної бази електричних апаратів на прикладі реле часу. Практична значимість. На базі запропонованих технічних рішень можливе виготовлення уні-версального напівпровідникового реле часу локомотивів.
ENG: Purpose. The need to replace the outdated element base of locomotive electrical apparatuses is urgent under conditions of locomotive overhaul to extend their service life. The main aim of the work is to reduce costs for the operation and repair of rolling stock by increasing the reliability of electrical apparatuses, the introduction of unified technical solutions. Methodology. Using the system-historical approach, the advantages and disadvantages of the main design principles of electrical apparatuses of locomotives are found out. The improvement directions of the elemental base of the time relay have been determined. The need to develop unified technical solutions for the im-plementation of locomotive time relays is substantiated. Using the methods of applied theory of digital machines and circuit engineering, a semiconductor time relay for locomotives was developed, which provides the possibility of implementing 23 options for time delay without changing the relay design. The proposed methodology allows designing universal electronic relays with any ranges of time delays. A combination of binary counters and a multi-plexer is used as the main elements of the time delay control. The absence of elements of control capacitance and active resistance (RC circuits) in the scheme of the proposed semiconductor time relay allows ensuring the stability of the time relay characteristics over the entire operating interval, reducing the maintenance and repair costs of elec-trical apparatuses. Findings. A unified time relay with a wide range of time delay and the possibility of connecting electrical circuits of locomotives with a supply voltage of 50 and 110 V has been developed. The obtained results make it possible to predict the further development of semiconductor time relays and to apply the developed semi-conductor (electronic) time relay for all types of railway rolling stock. Originality. In the work, the development of technologies and the element base of locomotive electrical apparatuses were analysed. The need to improve the ele-ment base of electrical apparatuses is substantiated using a time relay example. Practical value. Based on the pro-posed technical solutions, it is possible to produce a universal semiconductor time relay for locomotives.
ENG: Purpose. The need to replace the outdated element base of locomotive electrical apparatuses is urgent under conditions of locomotive overhaul to extend their service life. The main aim of the work is to reduce costs for the operation and repair of rolling stock by increasing the reliability of electrical apparatuses, the introduction of unified technical solutions. Methodology. Using the system-historical approach, the advantages and disadvantages of the main design principles of electrical apparatuses of locomotives are found out. The improvement directions of the elemental base of the time relay have been determined. The need to develop unified technical solutions for the im-plementation of locomotive time relays is substantiated. Using the methods of applied theory of digital machines and circuit engineering, a semiconductor time relay for locomotives was developed, which provides the possibility of implementing 23 options for time delay without changing the relay design. The proposed methodology allows designing universal electronic relays with any ranges of time delays. A combination of binary counters and a multi-plexer is used as the main elements of the time delay control. The absence of elements of control capacitance and active resistance (RC circuits) in the scheme of the proposed semiconductor time relay allows ensuring the stability of the time relay characteristics over the entire operating interval, reducing the maintenance and repair costs of elec-trical apparatuses. Findings. A unified time relay with a wide range of time delay and the possibility of connecting electrical circuits of locomotives with a supply voltage of 50 and 110 V has been developed. The obtained results make it possible to predict the further development of semiconductor time relays and to apply the developed semi-conductor (electronic) time relay for all types of railway rolling stock. Originality. In the work, the development of technologies and the element base of locomotive electrical apparatuses were analysed. The need to improve the ele-ment base of electrical apparatuses is substantiated using a time relay example. Practical value. Based on the pro-posed technical solutions, it is possible to produce a universal semiconductor time relay for locomotives.
Description
В. Сердюк ORCID 0000-0003-2337-3478; О. Очкасов: ORCID 0000-0002-7719-7214
Keywords
електричні апарати локомотивів, уніфікація електричних апаратів, напівпровідникове реле, electrical apparatuses of locomotives, unification of electrical apparatuses, semiconductor relay, КЛ
Citation
Сердюк В. Н., Очкасов О. Б. Розробка напівпровідникового реле часу для локомотивів. Наука та прогрес транспорту. 2022. № 1 (97). С. 5–12. DOI: 10.15802/stp2022/265330.