Главная страница
Навигация по странице:

  • Быстродействующие выключатели БВП-ЗА и БВП-5.

  • лекция6. Токоприемники


    Скачать 314.49 Kb.
    НазваниеТокоприемники
    Дата10.10.2021
    Размер314.49 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлалекция6.docx
    ТипДокументы
    #244444
    страница3 из 5
    1   2   3   4   5

    Основные узлы. На э. п. с. постоянного тока магистральных железных дорог применяют только специальные быстро­действующие автоматические выклю­чатели, а на подвижном составе пере­менного тока — главные выключатели и автоматические выключатели с электро­магнитными и тепловыми расцепителями и с ручным восстановлением.

    Основными элементами любого авто­матического выключателя являются сле­дующие: чувствительный орган — отклю­чающее устройство, исполнительный ор­ган — контактное устройство, промежу­точное кинематическое устройство, дуго-гасительное устройство, привод включе­ния.

    Отключающие устройства на э. п. с. постоянного тока обычно пред­ставляют собой электромагниты разной формы с различными схемами включе­ния. Отключающее устройство воздейст­вует на механизм выключателя. Общее требование ко всем отключающим уст­ройствам — возможно меньшее время их срабатывания. В выключателе 12НС электровозов ЧС2 и ЧС2Т (рис 188, а) механизм отключения состоит из электро­магнитного устройства с подвижным кон­тактом / и защелок 9. Приводом вклю­чения служит электромагнитное устрой­ство 10 с рычагом ручного включения //. Нажатие между главными контактами 1 и 2 осуществляется пружинами 3. От­ключение контакта / происходит под действием пружины 4, когда ток / в за­щищаемой цепи и катушке превысит некоторое предельное значение. В резуль­тате этого якорь преодолевает усилие пружины и защелки освобождают рычаг 5.

    В выключателях БВП-ЗА и БВП-5 контакт / размыкается под дейст­вием пружины 22 после отрыва якоря 21 от полюсов 20 в результате снижения или полного исчезновения притягиваю­щих сил под влиянием размагничи­вающего действия тока /р. Удерживаю­щая катушка 17 питается от генератора управления или аккумуляторной батареи. По размагничивающему витку 12, кото­рый расположен иа дополнительном сер­дечнике 19, проходит ток /р. Поток Фу удерживающей катушки 17 замыкается через сердечник 19, полюсы 20 и якорь 21.

    Если рассматривать потоки незави­симо, то направление магнитодействую-щей силы (м. д. с.) витка 12 выбрано так, что создаваемый им поток Фр в левой части направлен встречно части потока ф' удерживающей катушки 17, а в пра­вой части — согласно с потоком Фу. Сле­довательно, при увеличении тока в витке 12 полный поток, проходящий через якорь ф == ф'у — Фр, уменьшается и при не котором значении тока становится не­достаточным для удержания якоря 21; при этом происходит отключение контак­та /. Размагничивающее действие усили­вается тем, что при к. з. и быстром уве­личении тока [(0,14-0,7)106 А/с] вслед­ствие наличия шунта 18 с индуктивным сопротивлением хиш> хр (где хр— ин­дуктивное сопротивление размагничи­вающего витка) большая часть тока про­текает через размагничивающий виток. Это ведет к дальнейшему увеличению потоков Фр и Фр и уменьшению Ф, а сле­довательно, к снижению времени выклю­чения t6Bбыстродействующего выключа­теля.

    Таким образом, быстродействующий выключатель обладает свойством уско­ренного действия при к. з. с большим установившимся током, поскольку в этом случае больше значение dIK3Jdt. При установившемся токе / защищаемой цепи индуктивность размагничивающего вит­ка и индуктивного шунта не влияет на распределение токов.

    Вихревые токи в полюсах 20 задержи­вают уменьшение полного потока Фу — Фр. Поэтому ярмо 15 выполняют из массивной стали, а полюсы 20 и якорь 21 — из листовой. Для регулирования тока уставки в стержне магнитопровода 14 и ярме 15 предусмотрены винты 13 и 16, при вывертывании которых ослаб­ляется поток удерживающей катушки 17 Магнитная система с витком 12 на сер­дечнике (мостике) 19 обладает лучшей динамической характеристикой по срав­нению с другими более простыми систе­мами (например, при расположении вит­ка 12 на магнитопроводе 14 удерживаю­щего электромагнита).

    На электровозах ВЛ10 с № 459 (ТЭВЗ) ис№ 1011 (НЭВЗ) для защиты вспомогательной цепи от токов к з при­меняют малогабаритный быстродейст­вующий выключатель. Якорь 29 (рис. 188, в) и магнитопровод 30 его выпол­нены шихтованными. Магнитопровод имеет три катушки: две силовые А, Б и одну В оперативного отключения. Ка­тушки А к Б включены последовательно в цепь нагрузки: А — со стороны токо­приемника до нагрузки, Б — после на­грузки (вспомогательные цепи). Направ­ление тока в них выбирают так, чтобы создаваемые им в магнитопроводе 30 магнитные потоки были направлены встречно. Механизм защелки состоит из двух защелочных (качающихся на шар­нирах 03 и 04) рычагов 23 и 32, на кон­цах которых укреплены шариковые под­шипники 24 и 25. Защелочный рычаг 23 через шарнир 05 соединен с рычагом подвижного контакта /, на который пере­дается усилие отключающих пружин 37.

    Оси защелочных рычагов 01 и 02 рас­положены таким образом, что обеспе­чивается контакт роликов. Поворот ры­чага подвижного контакта влево огра­ничивается роликом рычага 32. Пружи­ной 33 рычаг 32 прижимается к регули­ровочному винту 26. В замкнутой за­щелке на ось 01 ролика передается сила Р, созданная отключающими пружинами 37. Штриховыми линиями показано раз­ложение силы Р. Составляющая создает фиксирующий момент М = QI, прижимающий рычаг 32 к регулировоч­ному винту, что обеспечивает устойчивое положение защелки. Этот момент ре­гулируют винтом 26, изменяя значения плеча / и силы Q. Для расцепления защелки надо повер­нуть рычаг 32 по часовой стрелке, при­ложив к нему момент, превышающий по значению фиксирующий момент. По мере поворота рычага фиксирующий момент снижается (уменьшается плечо I) до нуля и защелка расцепляется. Под дей­ствием отключающих пружин 37 контак­ты выключателя размыкаются. Момент, размыкающий защелку, приложенный к двуплечему рычагу, создается выклю­чающим электромагнитом. Фиксирую­щий момент невелик. Он определяется необходимой виброустойчивостью за­щелки, а поскольку составляющая имеет относительно большее значение (значительно превышает силу Р), то пле­чо / мало. Небольшие значения момента М и плеча / определяют ценное свойство защелки: для выключения ее к рычагу 32 надо приложить небольшое усилие и по­вернуть его на малый угол — это и обес^ печивает быстродействие выключателя.

    Изменяя натяжение пружины 31, доби­ваются того, что якорь притягивается при результирующей м. д. с. в ярме (раз­ности м. д. с. силовых катушек), равной 600 А. В момент притяжения якоря к ярму боек якоря ударяет по концу рычага 32, поворачивая его по часовой стрелке. Защелка размыкается, и выклю­чатель отключается. Зазор у якоря вы­ключающего электромагнита регулируют винтом 28, а зазор между якорем и ры­чагом 32 устанавливают винтом 27.

    При перегрузке по силовым катушкам А и Б течет один и тот же ток и выклю­чатель отключается при токе 300 А, так как результирующая м. д. с. составляет 600 А. При к. з. в цепи ток проходит толь­ко по одной силовой катушке А, и выклю­чатель отключается при токе не более 50 А

    Включение выключателя производится электромагнитным приводом, состоящим из силового электромагнита 34 и изоля­ционного включающего рычага 35. Элект­ромагнит имеет втяжной конический якорь, что позволяет получить сравни­тельно большие начальные усилия. Изо­ляционный включающий рычаг представ­ляет собой трехплечую систему: через одно плечо проходит ось вращения, на второе опирается ролик штока силового электромагнита, на третьем укреплен

    Быстродействующие выключатели БВП-ЗА и БВП-5. Выключатели БВП-ЗА разработаны НЭВЗом; их применяют на электровозах ВЛ22М и ВЛ8. Выключа­тели БВП-5 разработаны ТЭВЗом в 1961 г. на основе выключателя БВП-ЗА и дугогасительной камеры и катушки авто­матического выключателя АБ-2/4 тя­говых подстанций. Ими оборудованы электровозы ВЛ8 (последних выпусков), ВЛ10, ВЛ10У и ВЛП.

    Каждый выключатель БВП-5 (рис. 189—192) и БВП-ЗА имеет следующие основные узлы: основание, контактное устройство, пневматический привод, маг­нитную систему с дугогасительной каме­рой, электромагнитное удерживающее устройство и механизм блокировок. Ос­нование состоит из угольников 1, скрепленных двумя изолирован­ными стержнями 2, и рамы 3. Угольники установлены на гетинаксовом листе 4



    Рис. Быстродействующий выключатель БВП-5.

    и прикреплены болтами к плоской пря­моугольной стальной плите 6, на которой устанавливают выключатель на электро­возе. Рама состоит из двух половин сложной формы (правой и левой), от­литых из алюминиевого сплава (силу­мина) и связанных болтами с распор­ными трубами. На раме укреплены все детали выключателя.

    Контактное устройство состоит из не­подвижного контакта 35, укрепленного на гетинаксовой плите 20, и подвижного контакта 24 (см. рис. 190), установлен­ного на конце контактного рычага 25. Главным контактам 24 и 35 придана форма, при которой образуется узкая петля (виток). В ней возникает дополнительный магнитный поток того направления, что и от катушки 10 (см. рис. 189). Этот поток пропорциона­лен току выключателя и не отстает от него во времени, что усиливает магнит-



    Рис.Контактный рычаг (а), размагничивающий виток, дугогасительная катушка с магнито-проводом (б) выключателя БВП-5 и индуктивный шунт (в) быстродействующих выключателей

    БВП-5 и БВП-ЗА

    ное поле в зоне контактов, перебрасы­вающее дугу, возникшую на них при отключении, на рога дугогасительной камеры. Гетинаксовую плиту 20 (см. рис. 190) крепят к раме выключателя болтами. Контакты 24 и 35 изготовляют из меди. Контактный рычаг для умень­шения его массы, улучшения проводи­мости и теплоотдачи набран из алюми­ниевых пластин и шарнирно связан с якорем электромагнитного удерживаю­щего устройства. На контактном рычаге укреплены: пластина 27, по которой пе­рекатывается ролик 55 (см. рис. 192) включающего рычага 49, шпильки 26, за которые зацеплены две отключающие пружины 54, медный гибкий шунт 29 с переходной шиной 28.

    Магнитная система (см. рис. 189), смонтированная на гетинаксовой плите 20, состоит из магнитопровода 11, двух секций дугогасительной катушки 10 с шиной 19 и опорных изоляторов 9. Маг-нитопровод набран из листов электро­технической стали в виде незамкнутого кольца. Секции катушки 10 навиты из меди и соединены параллельно. Катушка 10 у выключателя БВП-5 изолирована от магнитопровода прессшпаном, а катушка у БВП-ЗА выполнена с воздушным за­зором.

    По концам магнитопровода устанав­ливают специальные съемные полюсы 12, набранные из листов электротехни­ческой стали. Каждый полюс скреплен скобой, которой его крепят к магнито-



    Рис. Дугогасительная камера быстро, ствующего выключателя БВП-5

    проводу 11. Съемный полюс 12 в верх­ней части образует шесть лучей, распо­ложенных веерообразно и разведенных под углом 16°. Полюсы обхватывают дугогасительную камеру с обеих сторон и служат продолжением магнитопровода.

    Дугогасительная камера выключателя БВП-5 состоит из двух по­ловин, на которых смонтированы все детали. Одна половина камеры имеет асбестоцементную пластину, на которой укреплены: шарнир 41, рога 36 и 42 не­подвижного и подвижного контактов, лабиринтные перегородки 38. Лабиринт­ные перегородки имеют клинообразную форму, их крепят в пазах листов жид­ким стеклом. При соединении двух поло­вин камеры перегородки одной стенки размещают между перегородками другой стенки, в результате чего образуется постепенно расширяющаяся кверху ла­биринтная щель в виде зигзага. При­менение перегородок и выполнение ка­меры в виде раструба с уширением в верхней части дают возможность при сравнительно небольших размерах ка­меры увеличить в ее пределах длину дуги 39 до 3,6 м. При этом улучшаются аэро­динамические свойства камеры (умень­шается сопротивление движению дуги и выхлоп газов вниз), а также уменьша­ется градиент напряжения дуги в верх­ней части камеры. Последнее приводит к снижению перенапряжений, возникаю­щих при отключении выключателем токов короткого замыкания. В устье дугога-сительной камеры1 установлена одна центральная перегородка (вставка ас-бестоцементная) 40. Рога 36 и 42 вы­полнены латунными и расположены в камере симметрично относительно ее средней оси. Рог 42 соединен медной шиной с шарниром 41, а рог 36 при опускании камеры заходит в шлиц голов­ки неподвижного контакта 35, обеспечи­вая под действием веса камеры необхо­димое контактное нажатие.

    Расположение рога неподвижного кон­такта в камере и небольшая ширина щели в нижней ее части обеспечивают ко уменьшает выход ионизированных га­зов из камеры вниз. Сужение щели и увеличение скорости движения дуги в нижней части камеры усилением магнит­ного дутья ускоряют деионизацию дуги, в связи с этим увеличивается скорость нарастания ее сопротивления в первый период после размыкания контактов. Чтобы уменьшить выхлоп пламени и ионизированных газов из камеры, в верх­ней ее части устанавливают деионную решетку, состоящую из отдельных эле­ментов 16 (см. рис. 189). Каждый эле­мент деионной решетки представляет собой набор металлических пластинок, скрепленных двумя текстолитовыми планками и шпильками 15 и 17. На наружных стенках 14 камеры установ­лены стальные пластины 13. Благодаря съемным полюсам 12 и пластинам 13, установленным с обеих сторон дугогаси-тельной камеры, создается равномерное магнитное поле. Дугогасительную камеру крепят к раме валиком, входящим в от­верстия шарнира 41, и тягой 18, которую закрепляют шарниром 37.

    Электромагнитное удерживающее уст­ройство выключателей БВП-5 и БВП-ЗА



    Рис. Кинематическая и электрическая

    схема быстродействующего выключателя

    БВП-5

    состоит из магнитопровода 43, ярма 22, полюсов 44, удерживающей катушки 23, винтов 21 для регулирования тока устав­ки выключателя, размагничивающего витка 31 с сердечником 32, расположен­ных между полюсами 44, и индуктивного шунта 5, подключенного к соединитель­ным пластинам 30 и 33 параллельно размагничивающему витку.

    Магнитопровод 43 и ярмо 22 выпол­нены из массивной стали, полюсы 44 набраны из листов электротехнической стали. Размагничивающий виток (два витка) изготовлены из шинной меди и изолированы от магнитопровода кипер-ной лентой. Сердечник размагничиваю­щих витков набран из листов электро­технической стали. Удерживающая ка­тушка намотана из медной проволоки марки ПЭЛ.

    Индуктивный шунт 5 представляет со­бой медную шину прямоугольного сече­ния, изолированную в средней части двумя слоями лакоткани. На изолирован­ную часть для увеличения индуктивности набраны штампованные из электротех­нической стали шайбы, изолированные друг от друга шеллаком. Активное сопро­тивление индуктивного шунта равно 0,65 активного сопротивления размагничи-



    Рис. Последовательные положения подвижных частей при включении главных контактов быстродействующего выключателя БВП-5

    вающего витка. Индуктивное сопротив­ление шунта в 9 раз больше, чем раз­магничивающего витка.

    Пневматический привод состоит из ци­линдра 52, в котором движется поршень 51 со штоком, электромагнитного вен­тиля 57 включающего типа, рычага 49 с роликом 55, оттягивающих пружин 50 и амортизатора, установленного на ци­линдре. Цилиндр отлит из чугуна и при­креплен четырьмя болтами к раме выклю­чателя. Поршень 51 бронзовый, имеет два уплотняющих кольца. Под действием оттягивающих пружин 50 (см. рис. 191) при отсутствии сжатого воздуха в ци­линдре поршень отводится в левое край­нее положение.

    Блокировочное устройство 7 имеет основание, выполненное из изоляционного материала; оно прикреп­лено болтами к угольникам. На основа­нии укреплены держатели с контактными пластинами, к которым подведены про­вода цепи управления. Подвижная сис­тема блокировочного устройства состоит из стержня 8, на котором смонтированы блокировочные контакты.

    Для включения быстродействующего выключателя предварительно должна быть замкнута цепь удерживающей ка тушки 23 кнопкой БВ. При возбуждении этой катушки никаких пере­мещений в механизме не происходит, так как при большом воздушном зазоре между якорем 46 и полюсами 44 притя­гивающее усилие мало.

    Чтобы приблизить якорь к полюсам, приводят в действие пневматический привод выключателя. Для этого нажи­мают кнопку Возврат БВ. Нажатие этой кнопки в том случае, когда главная ру­коятка контроллера машиниста КМ уста­новлена в нулевую позицию и замкнут его кулачковый контактор (что пред­отвращает ошибочное включение быстро­действующего выключателя при нахож­дении главной рукоятки на позициях, кроме нулевой), вызывает возбуждение катушки электромагнитного вентиля 57. При этом сжатый воздух через изоли­рующий резиновый шланг поступает в цилиндр 52 привода и начинает пере­мещать поршень 51. Движение поршия 51 через шток 53 передается включающему рычагу 49, который, вращаясь на оси 48, роликом 55 толкает контактный рычаг 25 вправо (см. рис. 193).

    Первая стадия включения быстродей­ствующего выключателя состоит в том, что контактный рычаг 25, не отрываясь от верхнего упора 56 (рис. 193, а), на­чинает вращаться под действием вклю­чающего рычага 49 вокруг оси 45 до со­прикосновения его нижнего выреза с втулкой оси 47 (рис. 193,6). При даль­нейшем движении контактный рычаг от­ходит от упора 56 (рис. 193, в) и дви­жется вместе с якорем 46 до соприкос­новения якоря с полюсами 44, натягивая при этом отключающие пружины 54. В этом положении главные контакты 24 и 35 остаются разомкнутыми.

    Чтобы главные контакты замкнулись, необходимо прекратить возбуждение ка­тушки электромагнитного вентиля, т.е. дать возможность кнопке Возврат БВ под действием пружины разомкнуть цепь катушки. При размыкании цепи электро­магнитный вентиль соединит цилиндр привода с атмосферой, а под действием оттягивающих пружин 54 включающий рычаг 49 вместе с поршнем отойдет в левое крайнее положение. При этом якорь останется притянутым к полюсам, так как удерживающая катушка 23

    остается возбужденной. При отходе включающего рычага в левое крайнее положение контактный рычаг под дей­ствием отключающих пружин 54 повора­чивается вокруг оси 45 по часовой стрелке и замыкает главные контакты 24 и 35.

    Таким образом, замыкание главных контактов происходит только после воз­вращения в первоначальное положение кнопки Возврат БВ и рычага 49, что обес­печивает нормальное срабатывание вы­ключателя в случае включения его при наличии короткого замыкания в цепи.

    Движение контактного рычага при за­мыкании главных контактов передается также через системы рычагов стержню блокировочного устройства, который при­водит в замкнутое состояние ранее разомкнутые и в разомкнутое ранее замкнутые блок-контакты выключателя.

    Выключение быстродействующего вы­ключателя происходит при размыкании цепи удерживающей катушки 23 или кнопкой БВ по усмотрению машиниста или контактами соответствующих защит­ных аппаратов, включенных в цепь удер­живающей катушки выключателя Бы­стродействующий выключатель отклю­чается также при повышении тока защи­щаемой цепи до тока уставки. В том и другом случае выключение происходит вследствие того, что магнитный поток, замыкающийся через якорь, становится ниже определенного значения, при кото­ром притягивающее усилие меньше уси­лия пружин 54. Якорь 46 отрывается от полюсов 44, и рычаг 58 якоря вместе с рычагом 25 подвижного контакта под действием пружин 54 устанавливается в отключенное положение. Таким образом, одни и те же пружины 54 замыкают главные контакты, создают необходимое контактное нажатие во включенном по­ложении, когда якорь 46 удерживается полюсами 44, и перемещают подвижные детали, размыкая главные контакты, когда магнитный поток становится ниже определенного значения.

    Нажатие главных контактов регули­руют, изменяя натяжение отключающих пружин 54. Ток уставки выключателя изменяют регулировочными винтами 21. При ввертывании винтов площадь сече­ния магнитопровода или ярма увеличи вается, в результате чего уменьшается сопротивление магнитному потоку удер­живающей катушки. Последний также увеличивается, что требует большего то­ка в размагничивающем витке для сра­батывания выключателя. При выверты­вании винтов площадь сечения магни-топровода или ярма уменьшается, а соп­ротивление магнитному потоку удержи­вающей катушки увеличивается, следо­вательно, уменьшается ее магнитный по­ток.

    У отрегулированного быстродействую­щего выключателя регулировочные вин­ты фиксируют специальными планками и пломбируют. Пломбируют также и регу­лировочный виит отключающих пружин.

    Таким образом, процесс выключения БВП-5 зависит от направления тока в удерживающей катушке и размагничи­вающем витке. Если поток распределен так, как показано на рис. 194, а, увеличе­ние тока в размагничивающем витке 31 будет вызывать уменьшение потока яко­ря. При некотором значении тока в раз­магничивающем витке поток якоря па­дает настолько, что сила притяжения яко­ря этим потоком становится меньше уси­лия отключающих пружин.

    При изменении полярности размагни­чивающего витка 31 (рис. 194, б) и том же направлении тока в удерживающей катушке 23, что и на рис. 194, а, якорь 46 при токе уставки уже не оторвется от полюсов 44. Быстродействующие вы­ключатели, имеющие такие удерживаю­щие электромагниты, называют поля­ризованными. Они не реагируют на не­допустимо возросшие токи обратного на­правления, которые могут возникнуть во

    Показатель

    Быстродействующий выключатель типа




    БВП-ЗА

    БВП-5

    БВП-5-02

    12НС*4

    При напряжении 3000 В наибольший

    20*

    1*2

    20*3

    __

    отключаемый ток к. з., кА













    Номинальный ток, А

    1360

    1850

    1850

    2000

    Пределы регулирования тока уставки, А

    1500—2500

    2000—3500

    2400—2600

    2000—3000

    Время гашения дуги при отключении

    0,05—

    0,05—







    наибольшего тока к з , с

    0,08*2

    0,08*

    0,05

    0,04

    Нажатие главных контактов, Н

    220

    210—220

    220

    600

    Масса, кг

    227

    230

    228

    232
    1   2   3   4   5


    написать администратору сайта