Admin

Быстродействующие выключатели

(Продолжение. Начало см. «Локомотив» N° 1 — 12, 2008 г.; № 1 — 12, 2009 г.; №1,3— 12, 2010 г.; № 1 — 5, 7 — 10, 2011 г.)

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ СЕРИИ ЧС

Конструктивно быстродействующий выключатель (БВ) защелочного типа 12НС отличается от аппаратов, применяемых на электровозах постоянного тока тем, что большинство его деталей расположены между двумя изоляционными боковинами, закрепленными на стальной раме. Во включенном состоянии пневматический привод БВ находится под давлением сжатого воздуха. В дугогасительной камере есть вспомогательные дугогасительные катушки.

Контактное устройство состоит из неподвижного и подвижного контактов. Неподвижный контакт (рис. 14) выполнен из медной шины толщиной 16 мм, к которой тремя винтами прикреплен медный контакт. Подвижный контакт вместе с гибкими шунтами может поворачиваться вокруг оси отключающего устройства (рис. 15). Согласно кинематической схеме выключателя (рис. 16) подвижный контакт 1 находится под действием отключающей пружины 2, стремящейся разомкнуть контакты 1 и 3, т.е. отключить БВ.

Выключатель включается при одновременной подаче напряжения на соленоид 11 и вентиль 13. После возбуждения катушки соленоида 11 якорь опускается, и тяга 9 оттягивает шток 8 от ролика 17, прижимая его к ролику 7. Электромагнитный вентиль 13 подает сжатый воздух в цилиндр 16 под поршень 14, который, преодолевая действие пружины 15, начинает подниматься. Выступ штока упирается в ролик 7 двуплечего рычага 6 и поворачивает рычаг по часовой стрелке.


При этом рычаг будет перемещать изоляционную тягу 5, защелку 19 с храповиком 20 и подвижным контактом 1 вправо, сжимая регулировочную 18 и отключающую 2 пружины. Контакты 1 и 3 замыкаются. Сила их нажатия зависит от натяжения пружины 18. усилие которой регулируют болтами 4. С поршнем и подвижной системой БВ связаны также два блокировочных устройства, состоящие из четырех пар подвижных блокировочных контактов, помещенных в корпусе.

В случае выключения БВ вручную или при срабатывании блокировок аппаратов защиты (дифференциальных реле тяговых двигателей или вспомогательных машин, реле перегрузки тяговых двигателей или отопления поезда) размыкается цепь катушек вентиля 13 и удерживающего электромагнита 11. Якорь электромагнита поднимается, и тяга 9 прижимает шток 8 к ролику 17, освобождая двуплечий рычаг 6.

За счет усилия пружины 2 вся подвижная система с контактом 1 отбрасывается в отключенное положение. Воздух из цилиндра 16 выходит через вентиль 13, и под действием пружины 15 поршень сдвигается в нижнее положение. Несмотря на медленное перемещение поршня со штоком, силовые контакты размыкаются быстро благодаря разъединению подвижной системы контактов и пневматического привода.

При включении подвижная система приходит в движение за счет пневматического привода БВ (рис. 17). Он закреплен на двух консолях рамы 19 между изоляционными стенками выключателя. Конструктивно привод представляет собой чугунный цилиндр 24 с внутренним диаметром 90 мм, закрытый снизу крышкой 17, имеющей канал для подвода и отвода сжатого воздуха. В цилиндре размещен поршень 3 с канавкой, в которую заложено уплотняющее резиновое кольцо 2. На поршень 3 через стальную шайбу 4 постоянно давит пружина 6, стремящаяся возвратить поршень в нижнее положение. В нижней части поршня укреплен валик 1, соединяющий поршень со штоком 9.

Пружина 5, витки которой расположены вокруг валика 1, упирается своим нижним концом в дно поршня, верхним концом нажимает на шток 9 и стремится прижать его к ролику 7, который вращается на валике, закрепленном в проушинах корпуса цилиндра 24. Над цилиндром 24 расположен двуплечий рычаг 11, на нижнем плече которого укреплен ролик 10. Его верхнее плечо через шарнир и изоляционную (текстолитовую) тягу при повороте рычага по часовой стрелке перемещает подвижный контакт к неподвижному.

Шток электромагнита 16 связан со штоком пневматического привода 9 через механизм, состоящий из системы тяг 8, 14 и двуплечего рычага 12, который вращается на оси 13. К поршню 3 прикреплен кронштейн 22, в который ввернут болт 21, управляющий включением и выключением блокировочных контактов, расположенных в корпусе 18. Сжатый воздух впускается и выпускается в рабочую полость цилиндра привода электромагнитным вентилем 15 типа 8VZ.

При подаче напряжения на катушку вентиля 15 сжатый воздух поступает под поршень 3 и, преодолевая усилие пружины 6, поднимает его вместе со штоком 9. Поскольку одновременно с вентилем срабатывает и соленоид 16, через систему тяг и рычага 14 — 12 — 8 шток 9 своим выступом прижимается к ролику 10 и поворачивает рычаг 11 по часовой стрелке, включая БВ. Ход поршня 3 составляет 38 мм. При перемещении поршня вверх болт 20 нажимает на шток блокировки 19, с которым связаны четыре пары подвижных блокировочных контактов БВ.

После отключения катушек электромагнита 16 и вентиля 15 шток 9 поворачивается на валике 1 против часовой стрелки с помощью пружины 5. Это дает возможность рычагу 11 свободно двигаться против часовой стрелки. По мере выхода воздуха из цилиндра 24 поршень 3 вместе со штоком 9 под действием пружины 6 и собственного веса опускается. Это сделано для того, чтобы время отключения БВ не зависело от времени выхода сжатого воздуха из цилиндра через каналы и электромагнитный вентиль 15.

В случае короткого замыкания БВ отключается автоматическим устройством (рис. 18).


Оно состоит из катушки 8, выполненной из шинной меди сечением 16x70 мм2, якоря 3, магнитопровода 5 и расцепляющего механизма. Концы катушки 8 с одной стороны соединены с выводной шиной, а с другой — с дугогасительными катушками. Пружина 10 через латунные подкладку 14 и тягу 11 воздействует на якорь 3, стремясь переместить его вниз от сердечника электромагнита 15.


Внутри якоря запрессована латунная вставка 1 с резьбой для вворачивания тяги 11 с гайкой 2 и регулировки воздушного зазора между якорем и сердечником. Величиной этого зазора определяется ток катушки 8, при котором якорь 3, преодолевая нажатие пружины 10, притягивается к сердечнику 15. Ток уставки определяется положением якоря, который балансиром 17 связан со стрелкой.


Когда ток в силовой цепи превысит величину тока уставки БВ, якорь (рис. 19) поднимется вверх, через латунную тягу вытолкнет защелку из зацепления с храповиком. Подвижный контакт под действием отключающей пружины практически мгновенно (через 0,006 с) отойдет от неподвижного контакта.

При отключении БВ между его главными контактами появляется электрическая дуга, которая гасится при помощи магнитного поля, создаваемого дугогасительными катушками (рис. 20). Две дугогасительные катушки 2 (рис. 21) включены параллельно и имеют по пять медных витков сечением 50x1 о мм2. С одной стороны данные катушки через катушку электромагнита соединены с силовой цепью электровоза, а с другой (внешними витками) с помощью гибких шунтов — с подвижным контактом. Магнитный поток от дугогасительных катушек замыкается по магнитопроводу 3 и через стальные полюса распространяется по периметру дугогасительной камеры.


Дугогасительная камера (рис. 22) состоит из двух боковых асбоцементных и текстолитовых стенок. По краям камеры между стенками помещены асбоцементные 5 и текстолитовые 4 бруски. Камера многощелевая — внутренние асбестоцементные перегородки разделены изоляционными шайбами и стянуты между боковинами камеры латунными шпильками 6. Для уменьшения выхлопа пламени и ионизированных газов из дугогасителыюй камеры в верхней ее части установлена деионная решетка. В зоне наибольшего износа камеры на ее боковинах закреплены износостойкие накладки 1.

В дальнейшем на электровозах ЧС7 конструкция дугогасительной камеры была изменена (рис. 23). Так, нижняя часть дугогасительного рога 10 выполнена из двух медных полос. Вместо соединительной шины установлен пинцет 9, соединяющий рог 10 и планку на магнитопроводе дугогасительных катушек (см. рис. 21).

В процессе гашения (рис. 24) дуга под действием магнитного поля с подвижных контактов (стадия I) перебрасывается на дугогасительные рога (стадия II). Рог 4 соединен с неподвижным контактом, а рог 13 — с подвижным. После того как дуга растянется настолько, что перекинется с нижней части рогов 4 и 13 на верхние (изолированные от первых) прямолинейные части — шины 6 и 11 (стадия III), ток начинает протекать через дополнительные дугогасительные катушки 5 и 12, которые имеют по два витка.


Образованный указанными катушками магнитный поток, замыкаясь через сердечник, стальные накладки, воздушный зазор между стенками камеры и сами стенки, создает дополнительную силу, способствующую перемещению дуги вверх. При этом дуга встречает в дугогасительной камере дополнительные малые рога 7 и 10, соединенные между собой дугогасительной катушкой 9, внутри которой помещен сердечник из электротехнической стали, а снаружи боковых стенок камеры расположены стальные накладки. При прохождении тока через катушку 9 данной катушкой (стадия IV) также создается магнитный поток, растягивающий и выдувающий дугу вверх. Когда дуга достигнет длины, при которой внешнее напряжение уже не может ее поддержать, она разрывается и гаснет.

(Продолжение следует)

Инж. И.А. ЕРМИШКИН,
г. Ожерелье

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin