Рак П.Ф.

(инженер-конструктор I-ой категории)

(ОАО «Минский приборостроительный завод»)

Система контроля тока утечки для повышения электробезопасности при перевозке пассажиров на городском электрическом транспорте.

Тема обеспечения электробезопасности при перевозке пассажиров электрическим транспортом не утратила своей актуальности, не смотря на почти столетнюю историю перевозки людей при помощи электрических машин. Наиболее уязвимы в этом плане троллейбусы, вследствие отсутствия какого бы то ни было электрического контакта с землей. Так при ослаблении из-за старения или повреждения изоляции в высоковольтных (550-700В) цепях на корпусе троллейбуса появляется потенциал относительно «земли». Для прохождения тока не хватает только замкнутой цепи; и, к сожалению, довольно часто в таких случаях в роли проводника выступает ничего не подозревающий пассажир, стоящий на мокром асфальте и взявшийся рукой за плохо изолированный дверной поручень. И в зависимости от степени нарушения изоляции и, как следствие, величины тока утечки возможны серьезные поражения электрическим током вплоть до смертельного исхода.

Цель работы — разработка и изготовление системы устройств, обеспечивающих непрерывный контроль тока утечки троллейбуса с возможностью отключения троллейбуса от питающей линии, а также записью информации о наличии тока утечки для последующего считывания и анализа. При этом необходимо учесть сложные условия эксплуатации системы, прежде всего неблагоприятную электромагнитную обстановку.

В ходе выполнения работы были разработаны два устройства:

прибор контроля тока утечки ПКТУ-1, освоенный в серийном производстве в 2006 году;

блок данных о токе утечки БДТУ-1, осваиваемый в серийное производство в текущем 2007 году.

Прибор контроля тока утечки ПКТУ-1 является функционально законченным прибором и может использоваться как в комплексе с БДТУ-1, так и самостоятельно. Прибор предназначен для непрерывного контроля тока утечки с кузова троллейбуса на дорожное покрытие и выдачи световой и звуковой сигнализации для водителя троллейбуса. Прибор кроме непрерывного контроля, обеспечивает управление устройством отключения питания троллейбуса от контактной сети при превышении допустимой величины тока утечки на кузов троллейбуса. Прибор обеспечивает работоспособность в заземленных и изолированных системах электроснабжения троллейбуса. Принцип работы прибора основан на сравнении компаратором входного напряжения, пропорционального току утечки во входной цепи, с опорным напряжением блока опорного напряжения (см. Рисунок 1).

Рисунок 1.— Структурная схема прибора.

При превышении установленных порогов прибор информирует водителя троллейбуса соответствующей световой и звуковой индикацией, а при превышении максимально допустимого значения тока утечки (3 мА) прибор выдаёт сигнал внешнему коммутатору для отключения троллейбуса от контактной сети. Входная цепь прибора построена с применением ограничения тока, благодаря чему прибор способен измерять токи в единицы миллиампер и выдерживать напряжение на входе до 800В, сохраняя полную работоспособность. Прибор внесен в Белорусский Государственный реестр средств измерений.

С первых же месяцев эксплуатации приборов возникла необходимость записи и хранения информации о превышении пороговых значений токов утечки с кузова троллейбуса на дорожное покрытие в реальном режиме времени, для также последующей передачи информации на персональную электронно-вычислительную машину для просмотра, анализа и принятия соответствующих решений. В связи с чем, в рамках данной работы был разработан блок данных о токе утечки БДТУ-1, который призван выполнять вышеперечисленные функции.

Блок построен на основе ПЛИС семейства ACEX1K и имеет энергонезависимую FRAM память, созданную разработчиками специально для «черных ящиков» (см. Рисунок 2). Во многом выбор обусловила повышенная устойчивость данного вида памяти к электромагнитным помехам и простота алгоритма записи и считывания, организованная по принципу обычного ОЗУ.

Рисунок 2 — Структурная схема блока данных о токе утечки.

Функционально схема блока состоит из блока согласования и блока обработки и хранения данных.

Блок согласования обеспечивает распознавание состояний прибора ПКТУ-1 и формирование соответствующих сигналов о событиях в приборе ПКТУ-1 для передачи в блок обработки и хранения данных. В состав блока согласования входит также блок питания.

Блок обработки и хранения данных осуществляет кодирование сигналов, полученных от блока согласования, с привязкой их ко времени происхождения. Закодированная блоком информация о событиях и времени их происхождения записывается в FRAM ПАМЯТЬ, где хранится до момента её считывания в ПЭВМ через блок интерфейса RS232.

Блок обеспечивает запись и хранение в энергонезависимой памяти не менее 8 000 записей и позволяет вести статистику измеряемой величины (тока утечки), событий (включения-выключения) ПКТУ-1 на протяжении не менее чем одного месяца. За это время троллейбус проходит весь технологический цикл технического обслуживания.

Представлен комплекс устройств для обеспечения электробезопасности при перевозке пассажиров в троллейбусах, состоящий из прибора контроля тока утечки ПКТУ-1 и блока данных о токах утечки БДТУ-1. Благодаря применению комплекса данных устройств в троллейбусах можно будет не только фиксировать случаи опасных ситуаций для отключения троллейбуса, но и предупреждать их, что существенно повысит безопасность перевозки пассажиров.

E-mail: sursum_corda@tut.by