Унифицированный воздушный выключатель ВОВ-25-4М
установлен на всех электровозах переменного тока и предназначен для оперативного и автоматического отключения (при возникновении сверхтоков) первичной обмотки силового трансформатора от питающей сети 25 кВ переменного тока.
Выключатель имеет следующие основные технические данные:
Номинальное напряжение 25 кВ
Номинальный ток . 400 А
Предельный ток отключения ... 10 000 А
Сквозной ток к. з .. 25 000 А
Номинальное давление сжатого воздуха в баке 9 кгс/см2 Диапазон рабочих давлении сжатого воздуха в баке 6—9 кгс/см2
Мощность отключения: поминальная в диапазоне рабочих давлений 6—9 кгс/см2 250 МВ-А
при давлении ниже 6 кгс/см2, но не менее 5 кгс/см2 125 МВ А
при двукратном отключении без пополнения запаса воздуха в баке выключателя и начальном давлении в нем не менее 8 кгс/см2 250 МВ-А
То же при давлении не менее 7 кгс/см2 . . 125 МВ-А
Пределы ступенчатого регулирования тока уставки на промежуточном реле для автоматического отключения 200—500 А
Точность тока уставки:
до 350 А . ±10%
свыше 350 А .. ±5%
Собственное время автоматического отключения от промежуточного реле:
при двукратном токе срабатывания, не более 0,04 с
при токе, равном 130% тока срабатывания, не более 0,06 с
Собственное время отключения от электромагнита переменного тока в цепях специальной защиты 0,05 с
Номинальное напряжение постоянного тока цепей управления 50 В
Допустимые пределы изменения номинального напряжения в цепях управления 65-120%
Допустимая продолжительность электрического импульса на электромагнит включения, не более 5 с
Ток, потребляемый включающим электромагнитом при напряжении 50 В 2,35 А
То же удерживающим электромагнитом при напряжении 50 В 0,142 А
Давление, при котором срабатывает автомат минимального давления: на замыкание контактов 5,8-0,2 кгс/см2
на размыкание контактов ... 4,8-0,2 кгс/см2
Число блок-контактов: замыкающих ... 3
размыкающих . 3
Масса выключателя ... 200 кг
Масса высоковольтного трансформатора тока 48 кг
Диапазон рабочих температур ... +60—50° С
Конструктивные особенности выключателя, рекомендации по уходу в эксплуатации, возможные неисправности и способы их устранения приведены в 13.
Быстродействующий выключатель ВБ-021 установлен в цепях тяговых двигателей и предназначен для оперативных отключений, защиты от перегрузки и сверхтоков в режимах тяги и рекуперации. Он имеет следующие основные технические данные:
Номинальное напряжение 2000 В
Длительный ток 1000 А
Ток уставки 2000-l00 А
Пределы регулирования тока уставки . 1500—2500 А
Номинальное выпрямленное напряжение удерживающей катушки и катушки вентиля 50 В
Номинальное сопротивление удерживающей катушки при 20° С 28,8 Ом
То же катушки вентиля . 170 Ом
Номинальный ток удерживающей катушки ... 1,2 А
Номинальное выпрямленное напряжение блок-контактов 50 В
Длительно допустимый (по нагреву) ток блок-контактов 35 А
Номинальный отключаемый ток блок-контактов при напряжении 50 В и времени срабатывания Т=0,05с 5 А
Число блок-контактов замыкающих ... 2
Номинальное давление сжатого воздуха привода . 5 кгс/см2
Собственное время отключения при начальной скорости нарастания тока 150 А/мс не более 3 мс
Масса .. 83 кг
Рассмотрим устройство и принцип работы выключателя ВБ-021.
Якорь 14 (рис. 90) и магнитопривод 18 удерживающего электромагнита 17 имеют возможность вращаться относительно общей оси 15. На этой оси помещен также контактный рычаг 13. Система пружин 12 связана с контактным рычагом 13 и якорем 14 таким образом, что под ее действием якорь 14 стремится повернуться против часовой стрелки, а контактный рычаг 13 — по часовой. Пружина 11 связана с якорем 14 и магнитопроводом 18 через систему, состоящую из тяги 10 и стержня 9 таким образом, что под действием пружины 11 магнитопровод 18 стремится повернуться по часовой стрелке, а якорь — против часовой стрелки.
Пружины 11 и 12 стремятся повернуть магнитопровод 18 вместе с притянутым к его полюсам якорем 14 вокруг оси 15 против часовой стрелки, однако этому препятствуют поджимающее усилие стержня 9 и собственный вес подвижных частей, которые поворачивают магнитопровод 18 вместе с притянутым якорем 14 до упора с приводом 19. При этом пружины 12, воздействуя на контактный рычаг 13, создают контактное нажатие.
При отключении якорь 14 вместе с контактным рычагом 13 поворачивается под действием пружин 11 и 12 вокруг оси 15 против часовой стрелки до упора 8. Магнитопровод 18 электромагнита 17 при этом остается поджатым усилием стержня 9 к упору привода 19.
Рис. 90. Принципиальная комбинированная схема быстродействующего выключателя ВБ-021: —► — поток, намагничивающий якорь (от удерживающей Катушки); — поток, размагничивающий якорь (от силовой катушки)
При включении ВБ-021 на катушку включающего вентиля 20 удерживающую катушку 5 электромагнита 17 подается постоянное напряжение. Через включающий вентиль 21 сжатый воздух подается в привод. Под воздействием сжатого воздуха привод 19 поворачивает магнитопровод 18 вокруг оси 15 против часовой стрелки до соприкосновения полюсов электромагнита 17 с якорем 14, растягивая отключающие пружины 11. При снятии напряжения с катушки включающего вентиля 20 электромагнит 17 вместе с притянутым к нему якорем 14 и поджатым контактным рычагом поворачивается вокруг оси 15 по часовой стрелке до упора с неподвижным контактом 6 и дальше до упора с приводом 19. При этом между контактным рычагом 13 и якорем 14 образуется зазор 6, необходимый для перемещения контактного рычага 13 при износе силовых контактов.
Во включенном положении контактный рычаг 13 воздействует на планку 3, переключающую блок-контакты 2, собранные на панели 1.
ВБ-021 является выключателем поляризованного действия. Направление тока в силовой катушке 7 удерживающего электромагнита 17 и полярность подводимого напряжения к удерживающей катушке 5 таковы, что магнитодвижущая сила (МДС) силового тока в якоре 14 действует встречно МДС удерживающей катушки 5. При достижении силовым током уставки происходит срабатывание выключателя.
Параллельно силовой катушке включен индуктивный шунт 16, который увеличивает быстродействие выключателя, делая его работу селективной, т. е. зависящей от скорости нарастания тока. Катушка дугогасительной системы 4 создает магнитное дутье.
Принудительное отключение выключателя осуществляется снятием напряжения с удерживающей катушки 5 электромагнита 17, Конструкция выключателя поясняется рис. 91. Остовом, на котором крепятся все основные узлы выключателя, является сборка, состоящая из двух изоляционных боковин 1, склепанных по концам заклепками-стержнями 15. В них имеются 4 отверстия, с помощью которых выключатель крепят на электровозе.
Между изоляционными боковинами одновременно с их склепкой закрепляют два силуминовых кронштейна 2, а также привод 7. К кронштейнам крепят изоляционную панель 38 с расположенными на ней неподвижным контактом 31, магнитной дугогасительной системой и низковольтными блок-контактами 41.
Контактный рычаг 12, на конце которого крепятся подвижный контакт 25, рычаг якоря 11 и магнитопровод 5 с удерживающей 3 и размагничивающей 4 катушками, свободно вращается на оси 10, продетой сквозь изоляционные боковины 1. Для отключения пружины растяжения 19 укреплены одним концом за тягу 21, а другим зацеплены за якорь. Усилие обеих пружин через стержень 23 передается на ось магнитопровода электромагнита. Усилием этих пружин определяется отключающая способность подвижной контактной системы.
Две пары вторых контактных пружин сжатия 16 упираются концами в расположенные по бокам контактного рычага жесткие упоры, а другими концами через тягу 18 с навернутыми направляющими
17 передают свое усилие на якорь 9 в сторону его отключения. Каждая группа пружин 16 состоит из двух расположенных друг в друге цилиндрических пружин. Пакеты магнитопровода удерживающего электромагнита скрепляют заклепками при помощи двух латунных боковин. Между пакетами помещается размагничивающая катушка 4 с магнитным шунтом, которые залиты изолирующим составом из эпоксидной смолы.
В магнитопроводе имеются ввиты 33 регулировки тока уставки автомата путем изменения магнитной проводимости магнитопровода. Полюсы электромагнита закрыты от попадания твердых частиц резиновой диафрагмой 27, которая крепится с помощью скобы 36 на электромагните и специальных канавок на якоре.
Дугогасительная система выключателя состоит из магнитопровода 30 с полюсами 29, двух дугогасительных катушек, надетых на магнитопровод, и лабиринтно-щелевой дугогасительной камеры 34 с деионной решеткой.
В цилиндре привода 7 помещены поршень плавающего типа, не имеющий жесткой связи со штоком 6, и возвращающая пружина.
Рис. 91. Конструкция выключателя ВБ-021
В пазы поршня помещаются резиновая уплотнительная манжета и смазочное фетровое кольцо. Доступ сжатого воздуха в цилиндр привода открывается электропневматическим вентилем 40, и воздух через воздухопровод 42 и полиэтиленовую трубку 8 поступает в цилиндр привода.
Силовая цепь выключателя имеет два вывода. Первый силовой вывод (+) размещен на нижнем силуминовом кронштейне, к противоположному концу которого подсоединены начала дугогасительных катушек 32. Концы катушек через Г-образную медную шину 35 соединены с неподвижным контактом, расположенным на гребенчатой поверхности последних. Второй силовой вывод (—) размещен на конце медной шины 13, которая другим своим концом крепится к раме верхнего силуминового кронштейна и к шине индуктивного шунта 14 таким образом, что участок медной шины с индуктивным шунтом оказывается подключенным параллельно виткам отключающей катушки 4 электромагнита.
Контактный рычаг 12 соединен гибкими шунтами с верхним силуминовым кронштейном. Верхний рог 26 дугогасительной камеры соединен с подвижным контактом через гибкий шунт и стойку 24, с которой он шарнирно связан. Нижний рог 28 опирается на неподвижный контакт. Нажатие на неподвижный контакт рогом осуществляется при помощи пружины замка 37.
Проверка уставки и регулировка аппарата осуществляются следующим образом. Неподвижный контакт 1 (рис. 92) устанавливается в крайнее нижнее положение. Зазор 6 между якорем электромагнита и контактным рычагом при замкнутых контактах должен быть 4 ± 1 мм. Он регулируется шайбами 4, помещенными между штоком привода 5 и его упором 3.
Размеры К и Л (рис. 93) обеспечиваются установкой необходимого числа пластин 2 под колодкой демпфера 1.
Усилие отключающих пружин 19 (см. рис. 91) регулируется вворачиванием или выворачиванием тяги 23 в серьгу 22. После регулировки тягу необходимо законтрить гайкой 20 и опломбировать. Усилие измеряют динамометром, зацепленным за пружину посредством проволоки. Усилие отключающих пружин 19 не должно отличаться друг от друга более чем на 2 кгс. Это достигается подбором пружин. При регулировании отключающего усилия пружин возможно проворачивание электромагнита вокруг оси 10, которое ограничивается уставкой распорки 2 (см. рис. 92) между изоляционной панелью 38 (см. рис. 91) и электромагнитом. Зазор этот должен быть не менее 1,5 мм.
Контактное нажатие измеряют динамометром, зацепленным за проволоку, продетую в отверстие подвижного контакта, и регулируют затяжкой пружин 16. Отрегулированную пружину следует опломбировать.
После регулировки положения неподвижного контакта необходимо провести регулировку тока уставки. Он должен быть равен 2000 ± 100 А при суммарном усилии отключающих пружин 70— 75 кгс, контактном нажатии 21 — 22 кгс и токе в удерживающей катушке 1,2 А. Изменение уставки тока производится регулировочными винтами 36 в магнитопроводе удерживающего электромагнита. При этом силовой ток должен протекать от нижнего вывода силовой цепи выключателя к верхнему. После проверки уставки регулировочные винты следует опломбиро вать.
На автоматическом выключателе применены два универсальных блок-контакта с сочетанием 1/1. Блок-контакты 1 и 2 левой и правой блокировок запараллелены проводами (см. рис. 90). При осмотре контактов необходимо проверить их раствор и провал. Тяга, при помощи которой осуществляется переключение контактов, должна свободно перемещаться в вертикальном направлении. Регулировка раствора и провала блок-контактов при разомкнутых силовых контактах выключателя осуществляется болтом 43 (см. рис. 91). Раствор и провал блок-контактов обеспечиваются их конструкцией.
Рис. 92. Наладка выключателя:
А — место подкладки бумаги при регулировке отключающего усилия; Б — тоже при замере контактного нажатия
Рис. 93. Наладка демпфера выключателя
При снятии приставного пакета с удерживающей катушки и установке его вновь необходимо все болты, крепившие приставной пакет, вывертывать и ввертывать равномерно во избежание деформации магнитопровода и нарушения вследствие этого поверхности соприкосновения плоскости электромагнита и якоря. Последнее обнаруживается при замере минимального тока отключения в удерживающей катушке и тока уставки выключателя после установки на него приставного пакета с новой удерживающей катушкой. Ток в этом случае увеличивается относительно первоначально замеренного.
Минимальный ток отключения должен быть не более 0,3 А. В случае если минимальный ток превышает 0,3 А, необходимо шабером выровнять поверхность соприкосновения полюса электромагнита с якорем. При этом необходимо проверить ток уставки.
С целью защиты от мусора и пыли полюсы электромагнита закрыты резиновой диафрагмой, которую необходимо устанавливать так, чтобы уширенная часть ее была направлена в сторону силовых контактов, а больший проем окна обращен вниз к электромагниту. При установке диафрагмы рекомендуется сначала направить соответствующую сторону нижнего окна за отбортовку скобы и проволочные уголки, приваренные по углам, затем заправить за остальную отбортовку скобы на магнитопроводе. После этого осуществляют тщательную заправку по периметру краев верхнего окна диафрагмы в пазы на якоре.
При продувке автомата сжатым воздухом конец шланга не рекомендуется подносить к диафрагме ближе, чем па 50 мм. Интенсивная струя сжатого воздуха может выбить края диафрагмы из пазов якоря и скобы, что может стать причиной невключения автомата.
При проверке автомат должен удовлетворять следующим техническим требованиям:
Раствор силовых контактов 16±1.. мм
Контактное нажатие . 21—22 кгс
Раствор блок-контактов ... 1+4 мм
Провал блок-контактов . 1+2. мм
Площадь прилегания якоря к полюсам электромагнита . не.. менее 70%
Испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания электрической прочности изоляции в течение 1 мин:
между подвижным и неподвижным контактами при надетой камере, между магнитопроводом электромагнита и выводами удерживающей катушки, между токоведущими деталями и распорками рамы для крепления автоматического выключателя на электровозе 9500 В
между магнитопроводом и катушками дугогасительной системы 3000 В
между рядом расположенными контактами блокировки, выводами вентиля и воздухопроводом . . 1500 В
Токовое реле РТ-546 является датчиком ВОВ-25-4М, обеспечивающим постоянство его уставки по вторичной цепи силового трансформатора, и имеет следующие основные технические данные:
Род тока . . переменный
Номинальный ток 1950 А
Ток уставки . 4000±200 Л
Номинальное напряжение катушки относительно земли .. 1500 В
Ток термическом устойчивости за время 0,15 с . . 40 кА
Собственное время срабатывания:
максимальное не более 0,01 с
типовое . 0,004.. с
Номинальное постоянное напряжение контактов . . 50 В
Номинальное переменное напряжение контактов . 380 В
Длительно допустимый ток контактов по нагреву . 25 А
Число контактов:
замыкающих ... 1
размыкающих . 1
Испытательное напряжение частотой 50 Гц в течение 1 мин:
между катушкой или шиной и заземляющей шпилькой ... 6000 В
между выводами блок-контактов и заземляющей
шпилькой .. 1500. В
Масса . . 5,1 кг
Реле РТ-546 (рис. 94)—электромагнитное с магнитной системой клапанного типа. Механизм реле, состоящий из шихтованного магнитопровода из электротехнической стали (ярма 4 и якоря 3), катушки (шины) 1, отключающей пружины 2, блок-контакта 7 и блинкера 3, смонтирован между двумя прессованными из электроизоляционного материала боковинами 9. Вес якоря сбалансирован противовесом. Катушка (шина) плотно установлена в окне ярма и закреплена сверху клином 5. Реле закрыто кожухом 6 и соединено с блок- контактом 7. Система блок-контактов выполнена в виде самостоятельного узла (рис. 95). Контактный мостик 5 конструктивно обеспечивает проскальзывание контактов при переключении. Материал держателей контактов и мостика — латунь, контактных напаек — серебро. Неподвижные контакты 2 крепятся к корпусу путем развальцовки резьбовых втулок, запрессованных в корпус.
Рис. 94. Реле перегрузки PT-546
Шток разделен на две части 4 и 8, между которыми находится держатель 7 с подвижными мостиками и контактной пружиной 6. Перемещение всего подвижного контактного узла осуществляется отключающей пружиной 3. Блок-контакты размещены в корпусе 8.
Для сигнализации реле имеет механический указатель срабатывания — блинкер с ручным возвратом. Блок-контакты и якорь закрыты съемными прозрачными кожухами.
Обслуживание в эксплуатации и устранение неисправностей РТ-546 осуществляются так же, как для реле перегрузки, применяемых на всех электровозах.
Защитные емкостно-омические цепи состоят из токоограничивающего резистора ПС-605 (см. R7, R8 на рис. 16) и блока конденсаторов (типа КБГП2-6-1). Токоограничивающие резисторы (рис. 96) имеют следующие основные технические данные:
Сопротивление при 20° С . . . . 0,4±0,24 Ом
Номинальный ток . 17,4 А
Напряжение относительно земли 1500 В
Охлаждение . . естественное
Резистор конструктивно выполнен в виде четырех элементов 1 СР-13, размещенных по два на изоляционной панели 2 и соединенных последовательно и параллельно. Обе панели при помощи изоляторов 3 укреплены па металлическом кронштейне, приваренном к каркас у силового трансформатора.
Рис. 95. Блокировка электрическая низковольтная
Рис. 96. Конструкция (а) и схема соединения (б) токоограничивающих резисторов ПС-605
Рис. 97. Блок конденсаторов
Блок конденсаторов (рис. 97) состоит из десяти банок 1 каждый. По бокам силового трансформатора установлены четыре таких блока в ящиках 2. На каждую полную силовую обмотку трансформатор а включены последовательно с резистором ПС-605 18 параллельно соединенных шинами 3 банок. Концы силовых обмоток через одну банку каждый соединены с землей (см. рис. 16).