Надёжный аккумуляторный резерв систем железнодорожной автоматики и телемеханики

В системах железнодорожной автоматики и телемеханики применяются два режима работы аккумуляторных батарей: буферный и циклический.

При режиме непрерывного подзаряда - буферном режиме работы батарея постоянно подключена к зарядному устройству и к нагрузке. Если в электрической сети есть напряжение, то после зарядки, батарея в течение длительного времени находится под действием конечного напряжения зарядки. Ток, протекающий через батарею, компенсирует саморазряд батареи и постоянно поддерживает батарею в полностью заряженном состоянии. В случае отключения напряжения в питающей электрической сети, батарея разряжается на подключенную к ней нагрузку.

Для работы аккумуляторной батареи в буферном режиме и непосредственного питания релейных цепей сигнальных точек автоблокировки, входных светофоров, автоматических переездных сигнализаций в середине прошлого столетия использовались выпрямители типа ВАК. Выпрямители кремниевые типа ВАК-Б выпускались с 1969 года взамен выпрямителей купроксных типа ВАК-А, с 1974 года кремниевые диоды были заменены на селеновые элементы, при этом электрические характеристики остались неизменными. Такой режим эксплуатации аккумуляторов более трудоёмкий в обслуживании в сравнении с циклическим, так как он приводил к постепенному разложению воды, входящей в состав электролита, и к необходимости периодической доливки дистиллированную воды в аккумулятор. [1]

При циклическом режиме работы батарея заряжается, а затем отключается от зарядного устройства. Разряд-заряд батареи производится автоматически по мере необходимости. Для работы аккумуляторной батареи в циклическом режиме применяется регулятор тока автоматический РТА.

Прибор РТА более поздняя разработка и выпускался промышленностью до 1994 года. Он предназначен для выпрямления и регулирования тока заряда аккумуляторной батареи из 6 или 7 кислотных аккумуляторов в режиме постоянного заряда и автоматического ускоренного заряда ее максимальным током выпрямителя. А также прибор РТА предназначен для питания сигнальных точек автоблокировки постоянного тока, входных светофоров, автоматических переездных сигнализаций, постов релейной полуавтоматической блокировки и других устройств железнодорожной автоматики. Такой регулятор обеспечивает два режима работы: ФЗ - дозаряд батареи после ее разряда максимальным током; ПЗ - постоянный подзаряд батареи при напряжении 2,2 В на каждый аккумулятор. Режимы работы РТА переключаются автоматически.

Номинальное напряжение аккумуляторной батареи: при 6 аккумуляторах-12 В; при 7 аккумуляторах-14 В. РТА может работать с трансформатором типа ПОБС-2М и с выпрямителем типа ВАК-13. РТА имеет встроенные защиты: несамовосстанавливаемую от снижения напряжения на нагрузке ниже 2В; самовосстанавливаемую от повышения напряжения на нагрузке более 15В при шести аккумуляторах и более 17,5В при 7 аккумуляторах. Прибор РТА предназначен для эксплуатации при температуре окружающего воздуха в пределах от минус 50 до плюс 60 градусов и имеет массу не более 5 кг. В настоящее время при проектировании, новом строительстве, реконструкции и ремонте устройств автоматики и телемеханики применяется только циклический режим работы аккумуляторных батарей. [2]

Условия эксплуатации аккумуляторной батареи сильнейшим образом влияют на её долговечность и безотказность. Так в режиме непрерывного подзаряда - буферном режиме работы аккумуляторной батареи несвоевременное обслуживание снижает её ресурс. Во-первых, возможен перезаряд и электролит в батарее "закипает", то есть начинается активное выделение паров воды из электролита. Поэтому в режиме непрерывного подзаряда аккумуляторов нужно регулярно контролировать уровень электролита в банках батареи и при необходимости доливать в дистиллированную воду иначе наступает сульфатация батареи. Сильно сульфатированную батарею необходимо менять: ремонт её невозможен. Во-вторых, под действием избыточного давления накапливающихся газов при перезаряде активная масса аккумулятора разрыхляется и выкрашивается. Вибрация от проходящих поездов ускоряет этот процесс. Все эти негативные явления приводят к снижению ёмкости аккумуляторов, преждевременному их старению и не гарантирует надёжного резерва.

К сожалению, случаи ненадлежащего исполнении работ по техническому обслуживанию аккумуляторных батарей в хозяйстве автоматики и телемеханики имеют место. Причины тому разные, в том числе и «человеческий фактор», и недоукомплектованность штата дистанций сигнализации, централизации и блокировки. Поэтому в действующих устройствах СЦБ управляющих движением поездов взамен снятого с производства выпрямителя ВАК сейчас внедряется автоматический регулятор тока РТА с трансформатором ПОБС-2 в электрической схеме. Такое техническое решение позволяет автоматически переключать режимы работы батареи и регулировать ток её заряда. В связи с этим в современных условиях модернизация самого автоматического регулятора тока с целью повышения надёжности его работы является актуальной.

Следующим этапом на пути повышения качества работы схем электропитания железнодорожной автоматики стало создание регулятора тока автоматического РТА-1 выпуск, которого был начат ещё с декабря 1993 года. По сравнению с первым РТА, РТА-1 имеет следующие достоинства: установка режима непрерывного подзаряда осуществляется в условиях РТУ, а не на месте эксплуатации; наличие на регуляторе индикатора контроля напряжения питания; возможность отключения батареи без добавления внешних конденсаторов; возможность работы от нулевого значения тока нагрузки, в то время как при РТА необходимо включать балластный резистор для создания тока не менее 1А; возможность включения выходного реле контроля режима форсированного заряда ФЗ.

Регулятор тока РТА-1 может подвешиваться на стенке релейного шкафа с помощью скоб, имеющихся на дне прибора, или размещается на полке релейного шкафа наружной установки типа ШРУ-М, располагаемых на сигнальных точках автоблокировки, у входных светофоров и на переездах с автоматической переездной сигнализацией. Диапазон рабочих температур прибора РТА-1 от минус 40 до плюс 60 градусов. Масса прибора, по сравнению с РТА также изменилась и достигла 7кг. [2]

Модернизированным аналогом, разработанным взамен регуляторов РТА и РТА-1, стал прибор РТА-М. Регулятор построен на современной элементной базе с применением усилителей постоянного тока ведущих мировых производителей. Он также предназначен для выпрямления, а также автоматического или ручного регулирования тока заряда аккумуляторной батареи в режимах: подзаряда и автоматического форсированного заряда при максимальном токе выпрямителя. Батарея может состоять из шести или семи аккумуляторов.

Для визуального контроля состояния системы регулятора предусмотрена встроенная индикация. С помощью РТА-М контролируются обрыв цепи заряда, короткое замыкание аккумуляторной батареи, перезаряд, сверхдопустимый разряд или перегрев аккумуляторной батареи. Также отслеживается исправность самого блока и наличие питающего напряжения. Кроме этого есть возможность форсировать заряд аккумуляторной батареи, проводить диагностику состояния системы РТА-М. Светодиодная индикация блока позволяет визуально определять состояние этой системы и исправность цепей диагностики РТА-М. Через устройство диагностики регулятора информация о состоянии блока поступает в систему диспетчерского контроля. [3]

Следующим современным усовершенствованным аналогом регуляторов тока РТА и РТА1 является РТА-Ц, который используется для замены РТА и РТА1. Регулятор тока автоматический цифровой РТА-Ц, совместно с трансформатором ПОБС-2А или выпрямителем типа ВАК-13, предназначен для регулирования тока заряда аккумуляторной батареи в режимах постоянного подзаряда ПЗ и ускоренного заряда УЗ.

 Отличительные особенности этого устройства следующие: не требует регулировки порогов переключения режимов ПЗ и УЗ; наличие индикации напряжения питания, режимов ПЗ и УЗ; упрощена схема включения; полностью совместим с существующим оборудованием. Регулятор тока РТА-Ц автоматически переключает режимы работы батареи и дает сигнализацию режимов ПЗ и УЗ.

Прибор РТА-Ц предназначен для работы при температурах от минус 40 до плюс 65 градусов и относительной влажности воздуха 95%. Масса регулятора, по сравнению с предыдущими разработками значительно снижена и не превышает 4кг.
Цикличный режим работы аккумуляторов заряд-разряд продляет срок службы батареи, увеличивается при этом периодичность обслуживания аккумуляторов специалистами СЦБ, сокращаются эксплуатационные расходы. Более того возможность подключения современных типов РТА к системе диспетчерского контроля позволяет контролировать исправное состояние самих регуляторов тока. [4]

Литература:

1. Выпрямители аккумуляторные купроксные типа ВАК-А scbist.com.
2. Регулятор тока РТА и РТА-1. scbist.com
3. Регулятор тока РТА-М. Прайс-лист электротехнического завода «ГЕКСАР» 2011г.
4. Регулятор РТА-Ц. НПП «Стальэнерго». stalenergo.ru