Admin

Электрическое оборудование электровоза 2ЭС7: главный выключатель, разъединители-заземлители

И.А. ОСИНЦЕВ, преподаватель Тайгинского подразделения Западно-Сибирского учебного центра профессиональных квалификаций

ГЛАВНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ CVB SCHALTBAU

Главный выключатель предназначен для оперативного включения и отключения электрических цепей электровоза от контактной сети. Автоматическое отключение главного выключателя происходит в режимах короткого замыкания, перегрузок и других аварийных ситуациях.
На электровозе 2ЭС7 установлен вакуумный главный выключатель серии CVB с пружинным приводом, выпускаемый компанией Schaltbau. Он имеет следующие преимущества перед аппаратами с электропневматическим приводом, обусловленные конструкторскими решениями:

• > для управления пружинным приводом нужен только источник электрической энергии (аккумулятор);
• > пружинный аккумулятор для включения всегда остается заряженным без потребления электрической энергии, благодаря этому его можно регулировать и включать даже после длительного простоя подвижного состава и при сильно разряженном аккумуляторе с помощью очень короткого импульса включения;
• > вакуумная переключающая камера разработана для очень большого количества переключений. Любая эрозия контактов автоматически исключается. Все электрические функции главного выключателя управляются и контролируются системой электроники, благодаря чему обеспечивается надежность эксплуатации прибора в течение гарантированного срока службы (числа переключений).

Технические характеристики главного выключателя типа CVB приведены в табл. 1.


Вакуумный главный выключатель CVB (рис. 1) состоит из двух основных узлов: верхний узел — высоковольтный блок 1 и нижний узел — отсек привода 2. Оба этих узла разделены опорной плитой, предназначенной для закрепления на крыше электровоза. Вертикальная тяга управления соединяет оба функциональных узла между собой.


Опорная плита 8 (рис. 2) служит для монтажа главного выключателя на крыше электровоза. Вертикальный изолятор 1 изолирует высоковольтный блок от отсека привода 4. По центру вертикального изолятора проходит тяга управления 2, передающая усилие с пружинного аккумулятора на верхний поворотный рычаг 11 и в итоге на нажимной пружинный механизм 9, замыкающий подвижный контакт в вакуумной камере 6.
Шарнирный блок представляет собой механическое соединение между горизонтальным 7 и вертикальным 1 изоляторами. В его верхней части находится зажим 5 подключения высоковольтной шины.
Внутренняя поверхность является опорой для возвратной пружины 10. Уплотнительный сильфон 3 предотвращает проникновение влаги в отсек привода.
Нажимной пружинный механизм 9 создает дополнительное усилие нажатия при замкнутых главных контактах, что предотвращает износ контактов вследствие обгорания и увеличивает срок службы главного выключателя.

Верхний поворотный рычаг 11 передает усилие вертикальной тяги управления на пружинный механизм, который, перемещаясь горизонтально, переносит усилие привода на подвижный контакт вакуумной камеры.
Возвратная пружина 10 совместно с усилиями пружинного аккумулятора размыкает подвижный контакт в вакуумной камере, когда удерживающий электромагнит производит отключение тяги.
Нижняя направляющая 3 (рис. 3) служит направляющей вертикальной тяги управления, через нижний поворотный рычаг передает на нее усилие подъемных кулачков 9 и фиксирует блок удерживающего электромагнита 2 со стопорной защелкой. В её нижней части расположен демпфер для смягчения обратного хода тяги управления.
Удерживающий электромагнит со стопорной защелкой 2 с помощью тяги управления удерживает главные контакты в замкнутом состоянии, пока на него подается ток. При снятии сигнала «Вкл.», подаче сигнала «Выкл.» или полном исчезновении управляющего напряжения удерживающий электромагнит деблокирует стопорную защелку, что приводит к отключению главных контактов. Возникающие динамические силы амортизируются демпфером.
Узел привода 4 состоит из электродвигателя с червячной передачей, подъемного кулачка и основной пружины 8. Как унифицированный узел, этот блок представляет собой источник энергии, необходимый для включения, а затем и отключения главного выключателя.



Электродвигатель с помощью передачи и муфты приводит в движение вал с кривошипным механизмом 5, который натягивает основную пружину 8 и таким образом накапливает энергию, необходимую для процессов включения и выключения. После получения сигнала «Включить ток» основная пружина разжимается, кривошипный механизм с помощью подъемного кулачка 9 и нижнего поворотного рычага приводит в действие тягу управления.

Блок управления 1 управляет последовательностью функций главного выключателя. Питающее напряжение, а также внешние сигналы включения и выключения подаются от систем электровоза через соединительный штекер. Блок управления также анализирует сигналы, поступающие
с блокировочных контактов 6, которые контролируют расположение вакуумного главного выключателя. Блок управления включает в себя счетчик числа включений, СИД-индикатор и модуль диагностики для контроля положения коммутирующих элементов главного выключателя.
Доступ к штекеру и индикаторным элементам осуществляется через отверстие в нижней части металлического корпуса. Кроме этого, в блоке управления есть модуль 7 питающего напряжения для обеспечения энергией привода (двигателя и удерживающего электромагнита), электроники управления и модуля диагностики. Доступ к модулю диагностики (USB-разъем) осуществляется снизу после демонтажа металлической крышки. Блокировочные контакты 6 необходимы для индикации положения коммутирующих элементов.
При обесточенных цепях электровоза (выключен рубильник аккумуляторной батареи) механизм главного выключателя находится в «нулевом» положении (рис. 4). При этом главные контакты 2 разомкнуты, пружины 1 и 4 находятся в ослабленном состоянии и имеют лишь предварительное установочное натяжение.

При первичной подаче на блок управления главным выключателем управляющего напряжения (после монтажа главного выключателя на электровозе) электродвигатель начинает вращать кривошипный механизм 4, главный вал 7 и натягивать основную пружину 3 (рис. 5). Это вращение прекращается по команде электронного блока 6 управления перед «мертвой точкой» кривошипного механизма и с помощью самотормозящей передачи удерживается в этом положении. Данный этап продолжается примерно 2,5 с, после чего главный выключатель переходит в состояние готовности к работе, при котором главные контакты 5 разомкнуты, основная пружина 3 натянута, возвратная пружина 1 и пружины энергоаккумулятора 2 ослаблены.
При поступлении внешнего сигнала на включение блок управления приводит в движение электродвигатель, и кривошипный механизм, вращаясь, выходит за свою «мертвую точку», освобождая натяжение основной пружины.
Энергия, накопленная в основной пружине 4, с соблюдением требуемых динамических параметров приводит в действие подъемный механизм, в результате чего кривошипный механизм с помощью подъемного кулачка энергоаккумулятора 3 и нижнего поворотного рычага приводит в действие тягу управления (рис. 6), преодолевая усилие возвращающей пружины 1. Под воздействием тяги управления в процессе движения вверх возвратные пружины энергоаккумулятора 3 и возвратная пружина 4 шарнирного блока натягиваются.
Вертикальное движение тяги управления преобразуется с помощью верхнего поворотного рычага в шарнирном блоке в горизонтальное движение, которое переходит на прижимной механизм, замыкающий подвижный контакт 2 вакуумной переключающей камеры. Главные контакты 2 включены. Это положение фиксируется стопорной защелкой, которая удерживается удерживающим электромагнитом.
Сам процесс включения является кратковременным 0,6 ... 1,0 мс, однако электродвигатель продолжает вращение кривошипного механизма и натяжение основной пружины для подготовки к последующему включению.
Система электронного управления останавливает электродвигатель вблизи «мертвой точки», когда основная пружина полностью натянута. Этот процесс соответствует фазе состояния готовности и продолжается около 2,5 с.
Во включенном положении главные контакты вакуумной переключающей камеры замкнуты. Возвратные пружины и осевая возвратная пружина растянуты и готовы к отключению. Это состояние защищается стопорной защелкой, которая фиксируется удерживающим электромагнитом.
При снятии сигнала «Вкл.» (рис. 7), подаче сигнала «Выкл.» или полном исчезновении управляющего напряжения освобождается энергоаккумулятор 3, удерживающий электромагнит деблокирует стопорную защелку, а возвратные пружины 1 и осевая возвратная пружина 4 перемещают тягу управления вниз, и с помощью поворотного рычага в шарнирном элементе главные контакты 2 размыкаются.
Вследствие того, что время с начала процесса выключения до полного отключения главных контактов должно быть очень непродолжительным (30 ... 60 мс), скорость движения тяги управления очень высока. Движение амортизируется демпфером, расположенным на нижнем упоре.
Поскольку основная пружина уже была сжата, то после отключения главного выключателя он опять находится в положении готовности к включению. Для повторного процесса включения необходимо очень небольшое количество энергии от электрической бортовой сети. Это дает возможность включения даже в том случае, когда аккумуляторная батарея подвижного состава почти разряжена после длительного простоя.
Таким образом, особенностями выключателя CVB являются:

• отсутствие пневматической части;
• отсутствие необходимости регулировки контактов;
• наличие вакуумной контактной камеры;
• запас в пружине энергии для включения аппарата.

Сведения о периодичности технического обслуживания главного выключателя CVB приведены в табл. 2.

РАЗЪЕДИНИТЕЛИ-ЗАЗЕМЛИТЕЛИ RS, IS

Разъединители-заземлители на электровозе 2ЭС7 предназначены для надежного отключения участков высоковольтной цепи и заземления, исключающего подачу напряжения на выведенный из работы участок силовой цепи электровоза для обеспечения безопасных условий работы во время ремонта или ревизии оборудования локомотива.
Для отключения и заземления цепи токоприемника электровоза 2ЭС7 предназначен крышевой разъединитель-заземлитель QS1. Для отключения и заземления цепи тяговых трансформаторов предназначены заземлители-разъединители QS3, QS4 и заземлитель QS2. Основные технические характеристики разъединителей-заземлителей приведены в табл. 3.
На электровозе 2ЭС7 применяются однополюсные разъединители-заземлители горизонтального исполнения RS (крышевой разъединитель-заземлитель QS1) и вертикального IS (разъединители-заземлители QS3, QS4 и заземлитель QS2) производства компании Secheron.
По своей конструкции разъединители-заземлители — рубящего типа с электромеханическим приводом и возможностью ручного оперирования контактными ножами.
Алгоритмом работы системы МПСУиД электровоза обеспечиваются включение и отключение разъединителей-заземлителей только при обесточенных силовых цепях электровоза, поэтому данные аппараты не имеют системы дугогашения.
Разъединитель-заземлитель типа RS (QS1) установлен на крыше электровоза, разъединители-заземлители типа IS (QS2, QS3 и QS4) — в шкафу высоковольтного оборудования.


Крышевой разъединитель-заземлитель типа RS (рис. 8) состоит из опорной плиты 1, на которой крепятся изоляторы подвижного контактного ножа 5 и неподвижного рабочего контакта б.
Подвижный контактный нож 4, закрепленный на изоляторе, механически присоединен к электромеханическому приводу, расположенному под опорной плитой и приводимому в движение электрическим двигателем.
При подаче управляющего напряжения привод вращает подвижный контактный нож на 90°, в результате чего конец ножа перемещается между неподвижным рабочим или неподвижным заземляющим контактами.
В зависимости от положения подвижного контактного ножа возможны следующие виды соединений:

1. «соединен» - подвижный контактный нож соединен с неподвижным рабочим контактом;
2. «заземлен» — подвижный контактный нож соединен с неподвижным заземляющим контактом.

Ось подвижного контактного контакта напрямую взаимодействует через штифт на вспомогательные переключатели, которые переключаются после каждого хода ножа.
Опорная плита имеет шесть отверстий диаметром 11 мм для крепления на крыше электровоза при помощи болтов с шайбами, затягиваемых с усилием 30 Н м. После установки разъединителя на электровоз рым-болты 8 опорной плиты демонтируются.
В случае отсутствия напряжения на электромеханическом приводе переключение ножа разъединителя может осуществляться вручную при помощи колеса 10 (маховика), установленного на приводе. Вращение колеса 9 по часовой стрелке приведет к соединению подвижного контактного ножа с неподвижным рабочим контактом (X-Z). Вращение колеса против часовой стрелки приведет к соединению подвижного контактного ножа с неподвижным заземляющим контактом (X-Y).
Разъединитель-заземлитель типа IS (рис. 9) состоит из опорной плиты 1, на которой крепятся два изолятора 2, 7, изолятор с неподвижным рабочим контактом 3 и изолятор с осью вращения 5 подвижного контактного ножа 4. С противоположной стороны опорной плиты размещены электромеханический привод 10, вспомогательные переключатели 12 и неподвижный заземляющий контакт 11. Электромеханический привод 10 соединен с подвижным ножом при помощи изоляционных тяг 8 и 6 для переключения блокировочных контактов.


При подаче управляющего напряжения привод вращает подвижный нож, в результате чего конец подвижного ножа перемещается между неподвижным рабочим или неподвижным заземляющим контактом, закрепленным на опорной плите.
В зависимости от положения подвижного ножа возможны следующие виды соединений:

• ❖ «соединен» — подвижный нож соединен с неподвижным рабочим контактом;
• ❖ «заземлен» — подвижный нож соединен с неподвижным заземляющим контактом.

При перемещениях подвижный нож воздействует через изоляционные тяги 6 и 8 на вспомогательные переключатели, которые переключаются при каждом ходе подвижного ножа.
Опорная плита имеет четыре отверстия для крепления разъединителя-заземлителя в шкафу высоковольтной аппаратуры.
В случае отсутствия напряжения на электромеханическом приводе переключение ножа разъединителя может осуществляться вручную при помощи колеса (маховика) 9, установленного на приводе. Вращение колеса приведет к перемещению подвижного контактного ножа между неподвижным рабочим контактом и неподвижным заземляющим контактом.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК