Решение в информационных стендах
 Скачать 1.19 Mb.
|
1.2 Разработка специалистов локомотивного депо «Боготол-Сибирский» (ТРПУ-11)В локомотивном депо «Боготол-Сибирский» разработана новая «Пробивная установка прочности катушки электромагнита ЭПК-150 1000В», являющаяся одним из проектов бережливого производства. Разработка, авторами которой являются Виктор Дмитриев и мастер участка Константин Капаницкий, представляет собой ограждение, внутри которого находится стенд по проверке катушек электромагнитов к электропневматическому клапану (ЭПК-150) . До введения в действие прибора для проверки электрической прочности изоляции было необходимо транспортировать катушку электромагнита ЭПК-150 1000 В в аппаратное отделение сервисного депо (СЛД-75) Боготол-Сибирский, а также задействовать персонал этого предприятия для испытаний, – поясняет Виктор Дмитриев. Теперь эта процедура проводится прямо на рабочем месте. 1.3 Быстродействующий автоматический выключатель постоянного тока высокого напряженияВ быстродействующих автоматических выключателях, применяемых на железнодорожном транспорте уменьшение времени размыкания контактов и ускорение их движения с целью повышения напряжения на дуге и, следовательно, токоограничивающей способности применены электромагнитные приводы удерживающего типа с размагничивающей шиной и отключающей пружиной. Недостатком этих выключателей является ограниченное время размыкания и движения контактов, вследствие большой инерции отключающей пружины. Кроме того, поляризованное исполнение не позволяет использовать выключатели в реверсивных силовых цепях (схемы рекуперации) [1]. В выключателях ВАТ-48 на напряжение 1 кВ повышение токоограничивающей способности при аварийном отключении достигается применением индукционно-динамических приводов. Недостатками этих выключателей являются: сложная кинематическая структура с защёлками, снижающая надежность, и однократный разрыв цепи главными контактами, ухудшающий токоограничивающую способность и затрудняющий их доработку для коммутации номинального напряжения электровозов – 3 кВ. Подвижный контакт мостикового типа обеспечивает два разрыва главной цепи, повышение напряжения на дуге и облегченные условия дугогашения. Электромагнитный привод оперативной коммутации удерживает главные контакты во включенном положении и позволяет исключить ненадежные механические защелки и блокировки. Индукционно-динамический привод аварийной коммутации, установленный на одной оси с электромагнитным приводом, обеспечивает ускоренное движение подвижного контакта и эффективное токоограничение. Питание обмоток приводов осуществляется блоком управления, содержащим быстродействующие электронные ключи (тиристоры), подключающие обмотку электромагнитного либо индукционно-динамического привода к источнику питания. Быстродействующие ключи управляются датчиками максимального тока, установленными на вводной шине. Недостатками этого выключателя являются: – Невозможность применения для коммутации напряжения 3 кВ из-за пробоя воздушного промежутка между неподвижными контактодержателями через шток якоря индукционно-динамического привода. Увеличение же длины мостикового контакта значительно повышает габариты аппарата. – Якоря приводов находятся под напряжением, что снижает надежность и электробезопастность. – Отсутствие системы магнитного дутья для гашения дуги снижает токоограничивающую способность выключателя, а увеличение скорости расхождения контактов при отключении требует повышения энергии емкостного накопителя для питания приводов. – Низкий КПД индукционно-динамического привода приводит к необходимости применения повышенной энергии импульсных конденсаторов и, соответственно, габаритов, массы и стоимости аппарата. – Отсутствие защиты от перенапряжений, возникающих при отключении индуктивных цепей, снижает надежность защиты. При возникновении повышенных перенапряжений возможны повторные пробои между расходящимися контактами и затягивание горения дуги. Преодоление указанных недостатков позволило бы использовать автоматический выключатель для защиты электровозов постоянного тока в аварийных режимах работы. Повышение уровня изоляции между токоведущими частями традиционно достигается применением мостикового подвижного контакта поворотного типа. В этом случае шток привода подвижного контакта выводится из области горения дуги. Применение системы магнитного дутья и введение блока ограничения перенапряжений позволяет увеличить токоограничивающую способность выключателя. Индукционно-динамические привода с магнитной системой обладают большим КПД, позволяющим снизить энергию емкостного накопителя, его габариты, массу и стоимость. Решение поставленных задач позволяет уменьшить габариты и массу выключателя, а также повысить надежность его работы и эксплуатации. Проведем модернизацию базовой конструкции выключателя. На рисунке 1.1 показана усовершенствованная часть выключателя в отключенном состоянии.  Рисунок 1.1 – Конструкция выключателя в отключенном состоянии Контактная система содержит подвижный контакт 1 мостикового типа, неподвижные контакты 4 с выводными шинами 7, обойму 13, внутрь которой помещены пружины контактного нажатия 14. Электромагнитный привод 15 служит для оперативной коммутации. Шток привода прижат к внешней поверхности обоймы 13. Индукционно-динамический привод 18 аварийной коммутации установлен на одной оси с электромагнитным приводом 15 со стороны обоймы 13, противоположной расположению электромагнитного привода. Подвижная часть 20 индукционно-динамического привода жёстко связана со штоком 21, проходящим по оси симметрии приводов. Один конец штока жестко связан с рычагом 23 отключающей пружины 26. Блок управления содержит датчик тока 8 и электронные ключи 37, 38, подключающие катушку электромагнитного привода к источнику питания 36. Ключ 37 выполнен быстродействующим с управлением от датчика 8, установленного на вводной шине 7 выключателя. Ключ 38 выполнен с дистанционным оперативным управлением. Электронный ключ 41 также управляется датчиком 8 и подключает катушку 17 индукционно-динамического привода к емкостному накопителю энергии 40. Дугогасительные камеры 27 с деионными пластинами увеличивают падение напряжения на дуге. Блок ограничения перенапряжений выполнен на элементах 33, 34. Контактная система содержит подвижный мостиковый контакт 1, на концах которого установлены контактные напайки 2 и дугогасительные рога 3. Два неподвижных контактодержателя 4 с контактными напайками 5 жёстко связанны с выводными шинами 7. Подвижный контактодержатель 1 выполнен U-образной формы и показан на рисунке 1.2. Изоляционная колодка 9 жёстко соединена с подвижным мостиковым контактом 1 и стальной пластиной 10. Колодка 9 выполнена с возможностью вращения на оси 11, укрепленной в неподвижных опорах 12. На шинах 7 установлены датчики тока 8. Внутри обоймы 13 установлены пружины контактного нажатия 14. Средняя часть мостикового контакта жёстко соединена с колодкой 9 с одной стороны, а пластина 10 жёстко крепится с другой стороны колодки. Колодка крепится на неподвижной оси 11, перпендикулярной оси симметрии приводов и параллельной средней части мостикового контакта.  Рисунок 1.2 – Конструкция подвижной контактной системы Второй конец пластины 10 заходит внутрь обоймы 13 и прижимается пружинами контактного нажатия к внутренней части обоймы. За счёт того, что подвижная контактная система выполнена мостикового типа U-образной формы и жёстко связана с пластиной 10 через изоляционную колодку 9, обеспечивается повышение прочности электрической изоляции между контактной системой и приводом. Дугогасительные камеры на рисунке 1.3 устроены по принципу деионной решетки.  Рисунок 1.3 – Конструкция выключателя во включенном состоянии Внутри изоляционного корпуса 27 радиально расположены деионные пластины 28. Применение радиального расположения пластин позволяет ускорить движение дуги за счет равномерного входа дуги в пластины и эффекта расширения сечения камеры [1]. По бокам корпуса крепятся ферромагнитные пластины 29 системы магнитного дутья на рисунке 1.6, соединенные между собой магнитопроводом 30. Катушки магнитного дутья 31 охватывают пластины 29. Для ускорения гашения путем равномерного распределения напряжения на дуге между обеими камерами одна катушка магнитного дутья присоединена к выводам двух деионных пластин 32 расположенных посредине своей камеры, а вторая к пластинам 32 посредине соседней камеры на рисунке 1.4. Применение системы магнитного дутья позволяет ускорить движение дуги, увеличить напряжение на ней и достичь существенного токоограничивающего эффекта при меньших габаритах камер, а также сохранить работоспособность при повреждении катушек и пластин. Расположение двух камер параллельно существенно снижает габариты выключателя.  Рисунок 1.4 – Конструкция дугогасительных камер  Рисунок 1.5 – Подключение катушек магнитного дутья Блок управления состоит из двух источников питания. Источник 36 через электронные ключи 37 и 38 питает катушку электромагнитного привода. Источник 39 заряжает импульсные конденсаторы 40, которые через ключ 41 питают катушку 17 индукционно-динамического привода. Ключи 37, 41 выполнены в виде быстродействующих полупроводниковых коммутаторов, управляемых быстродействующим датчиком тока 8. Ключ 38 предназначен для дистанционного оперативного управления выключателем. Включение выключателя происходит при подаче напряжения управления на ключ 38. Срабатывает электромагнитный привод, якорь которого, преодолевая действие пружины 26, через шток 16 перемещает обойму 13 вправо вместе с пластиной 10 и подвижным контактом. После замыкания контактов движение пластины 10 прекращается. Движение продолжают якорь привода 15, шток 16 и обойма 13 до упора якоря в ярмо. Между пластиной 10 и правой внутренней поверхностью обоймы 13 образуется зазор δn и показан на рисунке 1.4, величина которого выбирается, исходя из необходимого провала контактов. Равномерное распределение усилия контактных пружин 14 на контактные напайки обоих полюсов обеспечивается исполнением оси 11 бочкообразной формы. При этом возможен поворот изоляционной колодки 9 вокруг оси симметрии. Во включенном состоянии по катушке электромагнитного привода 15 постоянно проходит ток от источника питания 36 через ключи 37 и 38. Оперативное отключение выключателя осуществляется при снятии сигнала управления с ключа 38. Прекращается протекания тока через катушку электромагнитного привода 15. Вначале отходит якорь привода вместе со штоком 16 и обоймой 13 влево под действием пружин 14 (выбор провала) до соприкосновения пластины 10 с обоймой 13. Далее движение всей подвижной системы происходит под действием пружины 26 до упора якоря привода 15. Аварийное отключение выключателя осуществляется при превышении током, протекающим через шины 7, значения тока у ставки датчика 8. Датчик выдает сигналы управления на запирание ключа 37 и включение ключа 41. Конденсаторы 40 разряжаются на катушку 17. В короткозамкнутом диске 19 наводится ток, противоположного направления току в катушке 17. Сила отталкивания между диском 19 и катушкой 17 приводит в движение якорь 20 со штоком 21 влево. Происходит ускоренный поворот пластины 10 вместе с контактной системой (колодка 9 и мостиковый контакт 1) по часовой стрелке и размыкание контактных напаек 2 и 5 в обоих полюсах. Вначале поворот контактной системы происходит без движения обоймы 13 с преодолением сил контактного нажатия. Далее при снижении тока в катушке привода 15 ниже тока отпускания якоря и после выбора провала вся подвижная система перемещается влево под действием пружины 26. Ток отпускания якоря привода 15 уменьшается с ростом контактного нажатия. После снижения тока в катушке привода 15 до нуля запирается ключ 38. Скорость поворота подвижной контактной системы определяется силой отталкивания между диском 19 и катушкой 17. Сила отталкивания определяется коэффициентом взаимной индукции между диском и катушкой. Применение магнитной системы 18 позволяет повысить коэффициент взаимной индукции и увеличить силу. Это обеспечивает возможность при заданном быстродействии уменьшить энергию разрядных конденсаторов 40. Возникающая между контактами дуга вначале перемещается внутрь обеих камер под действием магнитного поля прилегающих контактодержателей и электродинамических сил втягивания дуги в магнитную систему 30. Далее при достижении дугой пластин 32 в катушках 31 под действием напряжения дуги между пластинами 32 начинает увеличиваться ток. Этот ток вызывает магнитный поток Φ, проходящий между пластинами 29 и замыкающийся через магнитопроводы 30 в каждой камере и показана на рисунке 1.6.  Рисунок 1.6 – Система магнитного дутья Сила взаимодействия тока в дуге с магнитным потоком ускоряет движение дуги в камеру и разделение её на короткие дуги между деионными пластинами 28. За счёт суммы около электродных падений напряжений коротких дуг и охлаждения дуги пластинами 28 общее напряжение на дугах внутри камер становиться больше напряжения сети, что приводит к ограничению тока короткого замыкания и отключению цепи. Направление сил, действующих на дугу, определяется выбором направления намотки катушки 31, и не зависит от направления тока в сети, т.е. выключатель имеет неполяризованное исполнение. Включение варисторов непосредственно между выводными шинами или между контактами выключателя привело бы к постоянному росту тока утечки. Это снижает надежность работы и может вызвать тепловой пробой. Включение варистора в каждую камеру между выводной шиной и деионной пластиной, расположенной в камере со стороны подвижного контакта, позволяет устранить приложение напряжения сети к варистору после гашения дуги. При этом обеспечивается электробезопасность обслуживающего персонала за счет отсутствия гальванической связи между сетью и нагрузкой через ток утечки варистора. |