Для чего нужен быстродействующий выключатель на электропоезде

Для чего нужен быстродействующий выключатель на электропоезде

Устройство и принцип действия

Быстродействующий выключатель ВБ-11 установлен в корпусе, закрытом кожухом. Корпус блока состоит из каркаса с крышкой и пластикового кожуха с резиновыми уплотнениями. Внутри корпуса имеются выводы для подсоединения низковольтных проводов, две пары электрических блокирующих контактов, кабель и воздухопровод. Штоки блокирующих контактов упираются в пружинные планки на крышке и кожу-

Рис. 2.6. Быстродейс і вующнй выключатель ВБ-11 (ВБ-14):

хе. После снятия крышки или кожуха шток устройства освобождается и контакты размыкаются.

На боковой стенке каркаса установлен блок резисторов, включенный между контактным мостиком подвижных контактов и неподвижными контактами главной цепи (у ВБ-14 данные резисто-

ры отсутствуют). На верхнем основании каркаса блока имеются четыре бобышки для крепления корпуса под кузовом вагона и пятая для ввода проводов. Рабочее положение аппарата горизонтальное, охлаждение естественное.

Рама, на которой закреплены основные узлы быстродействующего выклю-

чателя, состоит из кронштейна 9 (рис. 2.6) и двух изоляционных боковин 8, установленных при помощи распорок 19 и стальных уголков 20 на гетинаксо-вой панели.

На оси 13 между боковинами 8 находятся: магнитопровод 15, якорь 14 и контактный рычаг 12, которые могут поворачиваться относительно этой оси на некоторый угол. На контактном рычаге 12 закреплен мостик подвижных главных контактов выключателя. К торцам стержней 10 прикреплен магнитопровод с установленной на нем удерживающей катушкой 18.

Противоположные торцы стержней магнитопровода 15 выполняют функцию полюсов. Концы обмотки токовой катушки, через которую проходит магнитный шунт 16, расположены между сердечником магнитного шунта и маг-нитопроводом 15 навстречу друг другу. Винты 17, ввернутые в отверстия стержней магнитопровода 15, служат для регулировки тока уставки аппарата.

К уголкам 20 рамы приварены пластины 21, на которых установлены изоляторы. Через них к кронштейну 9 прикреплена изоляционная панель 2. На ней находятся неподвижный главный контакт и стойка с осью, на которой установлен подпружиненный второй главный контакт. На панели 2 размещены две пары магнитопроводов 22 системы дугогашения. Главные контакты установлены между полюсами этих магнитопроводов.

На каждом магнитопроводе 22 установлена дугогасительная катушка 23. Концы обмотки одной катушки подсоединены к неподвижному главному контакту и клемме с обозначением «+» для подключения выключателя. Вторая дугогасительная катушка также имеет два вывода, один из которых подсоединен к оси подвижного главного контакта, а второй к одному из концов токовой катушки удерживающего электромагнита через шину, имеющую выводное отверстие, обозначенное Шина прикреплена к кронштейну 9 через изолятор.

На заднем конце контактного рычага 12 закреплена изоляционная планка, которая воздействует при замыкании главных контактов на рычаг, переключающий низковольтные блокировочные контакты. Возвращает рычаг в исходное положение пружина.

Технические характеристики быстродействующих выключателей

Максимальное напряжение, В. 4000

Номинальный длительный ток, А. 250

Предельный отключаемый ток (при индуктивности

Ток уставки, А. 600±50

Номинальное давление воздуха,

Возможные неисправности быстродействующего выключателя, их причины и способы устранения

Выключатель включается, но не удерживается во включенном положении

Пыль, ржавчина и влага на шлифованных поверхностях якоря и ярма

Неисправны цепи включения

Чрезмерно натянуты отключающие пружины

Удалить салфеткой пыль и влагу со шлифованных поверхностей якоря и ярма. Отшлифовать поверхности

Проверить цепи и устранить неисправность Проверить величину усилия нажатия главных контактов и при необходимости отрегулировать натяжение пружин

Выключатель не включается

Контакт задевает за стенку дугогасительной камеры

Изменить положение дугогасительной камеры

Выключатель остается в промежуточном положении

Залипание включающего вентиля или выпадения валика, удерживающего пружину 10

Поставить валик, заменить вентиль

На панели 2 размещены две стойки, на которых закреплены две дугогаси-тельные камеры 1 и кронштейн 3 с тягой 4. Тяга 4 шарнирно соединена стержнями 10 с магнитопроводом 15 удерживающего электромагнита.

На кронштейне 9 установлены упор, толкатель и два цилиндра 5 и 6 пневматического привода. Шток цилиндра 5 соединен с тягой 4, закрепленной на оси, а привод 6 может воздействовать на толкатель. Тягу 4 и якорь выключателя связывают отключающие пружины 7, которые стремятся прижать якорь и контактный рычаг к упору, а магнитопровод 15 к упорам, закрепленным на боковинах 8. Пружины 11 прижимают якорь и контактный рычаг друг к другу и обеспечивают замыкание главных контактов, когда якорь прижат к полюсам.

На одном из уголков 20 рамы установлен вентиль, от которого к цилиндру 5 привода контактора подходит воздухо-

провод. На втором уголке закреплена панель с выводами «+» и «—» удерживающей катушки 18. На этой же панели установлены диоды, снижающие коммутационные перенапряжения при отключении катушки.

Работу выключателя удобнее рассмотреть, пользуясь кинематической схемой (рис. 2.7). Включение аппарата происходит в два приема. После включения кнопки ВУ напряжение подается по проводу 20 А на удерживающую катушку 5. Протекающий через нее ток создает магнитный поток Ф. Однако он ослаблен, так как замыкается через воздушный зазор между полюсами электромагнита, поскольку якорь 8 еще не прижат к полюсам. Якорь 8, контактный рычаг 1 с мостиком подвижных контактов и магнитопровод 4 могут поворачиваться относительно оси 9.

После нажатия кнопки «Возврат защиты» подается электропитание на вентиль,

и сжатый воздух поступает в цилиндры 11 и 14 пневмопривода. Поршень цилиндра 11 поднимается и поворачивает тягу 12 по часовой стрелке, растягивая тем самым отключающие пружины 13. Поскольку стержни 2 вместе с тягой 12 также перемещаются вверх, магнитопровод 4 начинает поворачиваться вокруг оси 9 против часовой стрелки.

Одновременно поршень цилиндра 14 под действием сжатого воздуха перемещается вниз и толкателем 15 воздействует на контактный рычаг 1 с якорем 8, поворачивая их по часовой стрелке до прижатия якоря 8 к полюсам электромагнита. При этом между главными контактами остается зазор, так как дальнейший ход контактного рычага 1 ограничивает повернутый ему навстречу магнитопровод 4. Магнитный поток удерживающей катушки Ф теперь замыкается через прижатый якорь, усиливается и прочно удерживает якорь.

После отпускания кнопки «Возврат защиты» вентиль обесточивается. Сжатый воздух из цилиндров привода БВ выходит в атмосферу, и поршни возвращаются в исходное положение. Якорь остается притянутым к полюсам электромагнита. Отключающие пружины 13 сжимаются и поворачивают магнитопровод 4 по часовой стрелке до замыкания главных контактов. При этом контактный рычаг 1 воздействует на блокировочное устройство и блокировочные контакты переключаются, т.е. сигнальная лампа гаснет в момент отпуска кнопки «Возврат защиты» в отличие от ранее применявшихся выключателей БВП105А, при использовании которых

Ряс. 2.7. Кинематическая схема быстродействующего выключателя ВБ-11:

лампа гасла при нажатии кнопки «Возврат защиты».

Отключающие пружины 13 продолжают доворачивать магнитопровод 4 до упора 6. Между якорем 8 и контактным рычагом 1 образуется зазор, благодаря чему обеспечивается провал и замыкание главных контактов при притянутом якоре.

Ток силовой цепи тяговых двигателей проходит по токовой (размагничивающей) катушке 7, витки которой охватывают магнитный шунт. Он создает в магнитопроводе и якоре магнитный поток Фт, направленный навстречу магнитному потоку Ф удерживаюшей катушки. Выключатель отрегулирован на силу тока 650 А (ток уставки аппарата). Это значит, что при таком токе магнитный поток размагничивающей катушки 7 становится больше магнитного потока удерживающей катушки 5, что возможно, например, при пробое на «землю» силовой цепи тяговых двигателей. Результирующий магнитный поток в якоре уменьшается, и отключающие пружины 13 отрывают якорь 8 от полюсов электромагнита. Якорь 8 ударяет по контактному рычагу 1, и главные контакты размыкаются. Отрыв подвижных контактов от неподвижных происходит без предварительного перекатывания контактов.

Возможно и принудительное отключение аппарата при снятии питания с удерживающей катушки (под действием дифференциальной защиты или вручную). В этом случае быстродействующий выключатель отключает малые токи или вообще отключается без разрыва тока. Электрическая дуга, возникающая при размыкании главных контактов, гасится в дугогасительных камерах.

Проверяют состояние подвески и крепление аппарата. При необходимости подтягивают детали крепления. Проверяют состояние уплотнений и замков ящика в камере. Протирают поверхности изоляционных деталей чистыми салфетками. Продувают ящик сухим воздухом. Проверяют состояние дугогасительных камер, контактных ножей, подвижного и неподвижного контактов, крепление проводов.

Быстродействующие выключатели ВБ-11 (ВБ-14) и БВП 105 А являются

взаимозаменяемыми. Замена производится вместе с корпусом (ящиком).

Источник

Для чего нужен быстродействующий выключатель на электропоезде

Быстродействующий выключатель (БВ) предназначен для защиты силовой цепи тяговых двигателей от токов к. з. и перегрузок.

Конструкция БВ обеспечивает настолько быстрое отключение, что при к.з. ток не успевает достигнуть наибольшего значения. Это значительно повышает защитные свойства выключателей. Следует иметь в виду, что время нарастания тока к.з. составляет сотые доли секунды, поэтому собственное время выключателя (время от момента достижения током уставки до начала расхождения контактов) должно быть не более 0,002—0,005 с. Это требование определяет конструкцию БВ. Он не должен иметь механических фиксаторов включенного положения, выключение должно осуществляться сильными пружинами, способными создать достаточную скорость движения контактов, подвиж—ные части должны быть легкими, чтобы меньше сказывалась их инерция. Ду-гогасящее устройство выключателя должно быть способным разрывать возникающую между контактами дугу.

Быстродействующий выключатель БВП-105А (рис. 78) поляризованный, т. е. срабатывает при прохождении тока по размагничивающему витку только в определенном направлении. Он состоит из рамы, магнитной системы, главных контактов, дугогасительного устройства, пневматического привода 8 и блокировочного устройства 15.

Рама имеет два основания: верхнее и нижнее, которые соединены четырьмя стойками, две из которых являются изолированными. На изолированных стойках монтируют магнитную систему, контактную систему, пневматический привод. К раме также крепят текстолитовую панель, на которой установлено ду-гогасительное устройство. Магнитная система состоит из магнитопровода 1, набранного из листовой стали, удерживающей катушки 16 и размагничивающего силового витка 14, который находится внутри магнитопровода. Система главных контактов имеет два подвижных контакта 5 с рычагами и два неподвижных 4. Неподвижный контакт устанавливают в специальном держателе, закрепленном на изоляционной плите. Подвижный контакт крепят на конце рычага подвижного механизма. Рычаги подвижных контактов соединены последовательно гибким медным шунтом.

Дугогасительное устройство включает в себя две дугогасительные катушки 3, полюсы 2 и две дугогасительные камеры. Дугогасительные катушки намотаны проводом ПС-3000 сечением 70 мм’2. Полюсы набраны из листовой стали.

Двукратная дугогасительная камера (рис. 79) состоит из обычной камеры, разделенной продольной асбоцементной перегородкой 5 на две щели. Два ду-гогасительных рога 2, расположенных на стенках камеры, соединяются контактными ножами / с силовой цепью, а два других рога, расположенных с обеих сторон перегородки, соединены между собой. В торцах камеры поставлены набранные из отдельных элементов металлические пластинки, которые образуют деионную решетку 4. Она предотвращает выхлоп пламени наружу.

Пневматический привод состоит из пневматического цилиндра, диска со штоком, системы рычагов и электропневматического вентиля. Пневматический цилиндр представляет собой замкнутую камеру, разделенную резиновой диафрагмой на две полости. В рабочую полость камеры подают сжатый воздух, который воздействует на диафрагму, деформирует ее и тем самым переме-

щает шток привода, связанный с подвижной контактной системой. Блокировочные контакты включаются рычагом, связанным с подвижной системой.

Включение Б В происходит в такой последовательности. Вначале замыкают цепь тока удерживающей катушки. При этом магнитопровод намагничивается, но никакого движения подвижных частей не происходит, так как сила электромагнита недостаточна для притяжения якоря. Затем подают напряжение на катушку электропневматического вентиля. Он возбуждается и впускает сжатый воздух в пневматический привод выключателя. Начинается движение диска, который своим штоком воздействует на рычаги подвижной системы и вместе с якорем подводит их к магнитопроводу, растягивая при этом выключающие пружины. Шток своим валиком нажимает на рычаги подвижных контактов и вызывает их поворот, в результате которого якорь прочно притянется к магнитопроводу, но силовые контакты еще не замкнутся, хотя и сблизятся. Лишь когда прекратится питание электропневматического вентиля и его шток опустится вниз, под действием пружин произойдет поворот рычагов главных контактов вокруг своего шарнира и подвижные контакты замкнутся с неподвижными.

Рис. 78. Быстродействующий выключатель БВП-105А:

/ — магнитопровод: 2 — полюс; 3 — дугогасительная катушка; 4 — неподвижный контакт; 5—подвижной контакт; б ткорь; 7— отключающая пружина; 8 — пневматический привод; 9 —- воздухопро-юд; 10— электропневматический вентиль; // — шунт; 12 — рычаг подвижного контакта; 13 — рычаг; 14 — размагничивающий виток; 15 — блокировочное устройство; 16 — удерживающая катушка

Следует отметить,что поскольку блок-контакты связаны рычагом с подвижной системой, то они меняют свое положение в момент соприкосновения якоря с магнитопроводом магнитной системы. Таким образом, сигнальные лампы, связанные с блок-контактами, указывают не на замыкание силовых контактов выключателя, а лишь на притяжение якоря к магнитопроводу.

Выключение Б В может происходить при служебном выключении по воле машиниста, при срабатывании дифференциального реле, при перегрузке или коротком замыкании в силовой цепи. В первом случае отключение осуществляют обесточиванием удерживающей катушки (рис. 80). При этом отключающие пружины 8 (рис. 81) с силой оттягивают рычаги подвижных контактов и якорь от размагниченного магнитолровода. Подвижные части отходят вниз до упора в валик штока пневматического цилиндра.

При срабатывании дифференциального реле размыкается блок-контакт удерживающей катушки и ВВ отключается, При перегрузке или к.з. в цепи тяговых двигателей выключение ВВ происходит под воздействием тока размагничивающего витка, создающего в якоре магнитный поток, направленный против потока удерживающей катушки. Когда сила притяжения якоря станет меньше усилия отключающих пружин, якорь отрывается и главные контакты размыкаются. Это происходит при достижении силовым током уставки.

Во всех случаях выключения БВ под нагрузкой между его расходящимися контактами возникает электрическая дуга. При этом в зоне контактов создается сильное магнитное поле, пересекающее дугу. Происходит взаимодействие

Рис, 80, Электрическая

схема быстродействующего выключателя:

тока дуги с магнитным потоком дугогасительных катушек, в результате чего дуга стремительно выбрасывается на рога, расположенные над подвижным и неподвижным контактами, а средняя часть дуги попадает в лабиринтные щели дугогасительной камеры. Там происходит быстрое и значительное увеличение ее длины. При достижении ею критического значения дуга рвется. Раскаленные газы, образующиеся в это время в дугогасительной камере, выбрасываются наружу, но размещенная на краях камеры деионная решетка охлаждает эти газы, вызывая их деионизацию и предотвращая выброс пламени за пределы дугогасительной камеры.

Регулировку Б В осуществляют в аппаратном цехе во время его ремонта. При этом обеспечивают определенные значения нажатия силовых контактов и тока в размагничивающем витке, при котором выключающие пружины оторвут якорь от магиитопровода. Нажатие контактов регулируют изменением натяжения выключающих пружин, которое должно быть в пределах 90—100 Н (9—10 кгс), что соответствует 35—38,5 Н (3,5—3,85 кгс) на динамометре, при-

Рис. 81. Кинематическая схема быстродействующего выключателя;

ложенном к концу рычага подвижного контакта. Натяжение динамометра должно увеличиваться постепенно до момента, когда из-под подвижного контакта можно будет вынуть предварительно помещенный туда лист бумаги.

Технические данные БВ

Номинальное напряжение, кВ. 3

Предельный отключаемый ток, кА. 20

Номинальное напряжение удерживающей катушки, В 50/110

Раствор силовых контактов, мм. 30±5

Ток уставки, А. 575±25/600±30

Сопротивление удерживающей катушки при 20 °С,

Примечание. В числителе — данные для электропоезда ЭР2. в заменителе — для ЭР2Р.

После регулировки пружин по силовой цепи БВ пропускают ток от специального генератора и производят настройку на заданный ток уставки путем поворачивания регулировочных винтов в магнитопроводе. Если выключатель отключается при слишком малом токе, регулировочные винты должны быть дополнительно ввернуты в магнитолровод. Если выключение происходит при слишком большом токе, регулировочные винты несколько вывинчивают из магнитопровода. После завершения регулировки винты пломбируют.

Источник

Быстродействующий выключатель: назначение и его устройство

· БВ служит для защиты силовых цепей моторного вагона от то­ков короткого замыкания и токов перегрузки, работая совместно с ДР (диффреле) выключается и при малых токах короткого замыкания.

· Время отключения БВ составляет несколько миллисекунд (0,015-0,03с), а поэтому ток короткого замыкания при отключении не успевает достигнуть наибольшего значения.

БВ состоит из следующих узлов:

· 1 – магнитной системы (удерживающая катушка с магнитопроводом и размагничивающего витка (3);

· 3 – контактной системы (2-а неподвижных контакта и 2-а подвижных контакта);

· 4 – пневматического привода (вентиль, цилиндр со штоком и система рычагов)

· 5 – низковольтного устройства с блокировками.

· БВ имеет 2 основания; верхнее и нижнее, которые соединены 4 стойками, 2 из них изолированы.

· На изолированных стойках монтируют магнитопровод удерживающей катушки, пневматический цилиндр, рычаги подвижных контактов.

· Внутри магнитопровода имеется размагничивающий виток (катушка), которая в силовую цепь включается последовательно.

· К неизолированным стойкам (стальным) крепят изоляционную панель, на которой установлены полюса с дугогасительными катушками, дугогасительные камеры, неподвижные контакты.

· Вентиль крепят на нижнем основании.

· При включении БВ, БВУ получает питание и создаёт магнитный поток, который не в состоянии притянуть якорь из-за большого воздушного зазора (30 + 5мм).

· Кнопкой «возврат защиты» подается питание на вентиль БВ-В, который открывает доступ воздуха в пневматический цилиндр и диск поднимается вверх, своим штоком нажимает на якорь и на рычаги подвижных контактов.

· Якорь прижимается к магнитопроводу, подвижные контакты подходят к неподвижным, но не замыкаются, остается зазор 7 мм.

· Магнитный поток БВУ в состоянии удержать якорь в притянутом состоянии.

· Как только вентиль обесточивается, воздух из цилиндра выйдет в атмосферу, рычаги подвижных контактов под действием пружин, поворачиваются и контакты замыкаются.

БВ срабатывает в двух случаях:

· 1– при обесточивании катушки БВУ;

· 2– при протекании тока 650А, и выше по размагничивающему витку.

· Магнитный поток размагничивающего витка направлен встречно магнитному потоку удерживающей катушки в той части, где он проходит по якорю.

· Если ток будет свыше 650А, то якорь отпадает и БВ выключается под действием отключающих пружин.

· В магнитопроводе имеются регулировочные винты, которыми можно регулировать ток уставки БВ.

· При вывинчивании винтов ток уставки уменьшается, а при завинчивании увеличивается.

· Диафрагменный привод представляет собой замкнутую камеру, разделенную резиновой диафрагмой на две полости.

· В рабочую камеру подается сжатый воздух. Он воздействует на диафрагму и тем самым прижимает диск со штоком (на котором укреплен валик).

· При ремонте БВ проверяют касание контактов по всей ширине через копирку.

· Якорь притирают и также проверяют через копирку. Площадь касания должна быть не менее 75%. Давление контактов проверяют динамометром.

· Принцип гашения дуги основан на выталкивании проводника с током (которым является дуга) из магнитного поля, создаваемого дугогасительными катушками и полюсами.

· Дугогасительная камера двух щелевая с деионными решётками.

· Деионные решётки изготавливают из тонких медных пластин, назначение которых не выпускать дугу из дугогасительной камеры.

· Номинальное напряжение. 3000 В

· Нажатие главных контактов. 9-10 кгс

· Раствор главных контактов. 30±5 мм

Быстродействующий выключатель ВБ-11

тяга

· Включение аппарата происходит в два приема. После включения кнопки ВУ напряжение подается по проводу 20 А на удерживающую катушку 5.

· Протекающий через нее ток создает магнитный поток Ф.

· Однако он ослаблен, так как замыкается через воздушный зазор между полюсами электромагнита, поскольку якорь 8 еще не прижат к полюсам.

· Якорь 8, контактный рычаг 1 с мостиком подвижных контактов и магнитопровод 4 могут поворачиваться относительно оси 9.

· После нажатия кнопки «Возврат защиты» подается электропитание на вентиль, и сжатый воздух поступает в цилиндры 11 и 14 пневмопривода.

· Поршень цилиндра 11 поднимается и поворачивает тягу 12 по часовой стрелке, растягивая тем самым отключающие пружины 13.

· Поскольку стержни 2 вместе с тягой 12 также перемещаются вверх, магнитопровод 4 начинает поворачиваться вокруг оси 9 против часовой стрелки.

· Одновременно поршень цилиндра 14 под действием сжатого воздуха перемещается вниз и толкателем 15 воздействует на контактный рычаг 1 с якорем 8, поворачивая их по часовой стрелке до прижатия якоря 8 к полюсам электромагнита.

· При этом между главными контактами остается зазор, так как дальнейший ход контактного рычага 1 ограничивает повернутый ему навстречу магнитопровод 4.

· Магнитный поток удерживающей катушки Ф теперь замыкается через прижатый якорь, усиливается и прочно удерживает якорь.

· После отпускания кнопки «Возврат защиты» вентиль обесточивается.

· Сжатый воздух из цилиндров привода БВ выходит в атмосферу, и поршни возвращаются в исходное положение. Якорь остается притянутым к полюсам электромагнита.

· Отключающие пружины 13 сжимаются и поворачивают магнитопровод 4 по часовой стрелке до замыкания главных контактов.

· При этом контактный рычаг 1 воздействует на блокировочное устройство и блокировочные контакты переключаются, т.е. сигнальная лампа гаснет в момент отпуска кнопки «Возврат защиты» в отличие от ранее применявшихся выключателей БВП- 105А.

· Отключающие пружины 13 продолжают доворачивать магнитопровод 4 до упора 6.

· Между якорем 8 и контактным рычагом 1 образуется зазор, благодаря чему обеспечивается провал и замыкание главных контактов при притянутом якоре.

· Ток силовой цепи тяговых двигателей проходит по токовой (размагничивающей) катушке 7, витки которой охватывают магнитный шунт.

· Он создает в магнитопроводе и якоре магнитный поток Фт, направленный навстречу магнитному потоку Ф удерживающей катушки.

· Выключатель отрегулирован на силу тока 650 А (ток уставки аппарата).

· Это значит, что при таком токе магнитный поток размагничивающей катушки 7 становится больше магнитного потока удерживающей катушки 5, что возможно, например, при пробое на «землю» силовой цепи тяговых двигателей.

· Результирующий магнитный поток в якоре уменьшается, и отключающие пружины 13 отрывают якорь 8 от полюсов электромагнита.

· Якорь 8 ударяет по контактному рычагу 1, и главные контакты размыкаются.

· Возможно и принудительное отключение аппарата при снятии питания с удерживающей катушки (под действием дифференциальной защиты или вручную).

· В этом случае быстродействующий выключатель отключает малые токи или вообще отключается без разрыва тока.

Время срабатывания, с………………………………0,02-0,05

Длина линии касания

главных контактов……………………….…….3/4 ширины контакта

Источник