Головний вимикач електровоза ЧС4
Завантажити конспект в форматі “docx” ви можете в кінці опису.
Зміст:
Призначення головного вимикача
Для захисту силових кіл електровоза, а також для відключення від контактної мережі в ланцюзі регулювальної обмотки тягового трансформатора встановлено головний вимикач ГВ. При відключенні ГВ під час руху електровоза припиняється тяговий режим і зупиняються допоміжні машини.
Будова головного вимикача
На електровозах ЧС4 і ЧС4т в якості головного вимикача використовується повітряний однополюсний вимикач з розривної потужністю 250 мВА при номінальній напрузі 25 кВ, частотою відновлюваної напруги не більше 2 кГц і тиску стисненого повітря 9 кгс / см2. На електровозах до ЧС4-212 застосовуються ГВ типу 2DVV- 25А1 (рис. 175), на електровозах наступних випусків (в тому числі на ЧС4т) – 2DVV-25A2 з трохи зміненою системою управління.
Малюнок 175 – Загальний вигляд головного вимикача 2DVV-25A1
Головний вимикач встановлений на даху електровоза. Розташовані на зовнішній стороні корпусу ГВ його елементи розраховані для роботи на відкритому повітрі, а розташовані всередині корпусу і під дахом електровоза – тільки для роботи в закритому приміщенні. ГВ складається з наступних основних частин: опорної плити з рамою, дугогасильні камери з розривними контактами, роз’єднувача з пружинно-пневматичним приводом, резервуара для стисненого повітря, керуючих елементів і рейок з зажимами.
Для приводу вимикача і гасіння дуги, що утворюється на головних контактах при їх розмиканні, використовують стиснене повітря. Струмопровідний ланцюг ГВ включає в себе розривні контакти, розташовані в дугогасній камері, і роз’єднувач, який відключає і заземляє вже знеструмлений ланцюг. Процес відключення вимикача складається з трьох послідовних операцій: розмикання розривними контактами силового ланцюга під навантаженням, розмикання роз’єднувача та повторне замикання розривних контактів.
Кожна наступна операція починається тільки коли завершиться попередня. Таким чином, розривні контакти завжди замкнуті як при включеному, так і при відключеному головному вимикачі. Вони розмикаються тільки в процесі відключення ГB. При відключенні роз’єднувача одночасно відбувається заземлення силового ланцюга електровоза. Струмопровідний ланцюг, що знаходиться під високою напругою, ізольований від корпусу ГВ порцеляновими високовольтними ізоляторами.
Також вас може зацікавити:
Загальні відомості про електрорухомий склад (електропоїзди, електровози) (docx)
Опорна плита 2 корпусу вимикача, відлита з силуміну, укріплена чотирма болтами на даху електровоза. Вона призначена для монтажу всіх основних вузлів ГВ. На плиті встановлені два опорних фарфорових ізолятора 4 і 8, що підтримують дугогасну камеру 6. Опорний ізолятор 8 порожнистий, призначений як для опори дугогасної камери 6, так і для подачі 2DVV-25A1 в неї стисненого повітря з резервуара 11. У стані спокою (при непрацюючій камері) порожнина ізолятора вентилюється постійно струменем повітря малого тиску. На плиті також встановлено роз’єднувач, що складається з поворотного ізолятора 3, ножа 5 і контактної головки 7.
Поворотний ізолятор може повертатися в встановлених на опорній плиті підшипниках. Від пневматичного приводу 1 через важільно-кулісну передачу рух передається на поворотний ізолятор, і тим самим здійснюється виключення або включення ножа роз’єднувача в контактній головці. Контактна головка 7 укріплена на амортизаторі дугогасної камери і покрита двома круглими кришками з алюмінієвого листа. Конструкція головки гарантує надійне вмикання і вимикання ножа роз’єднувача при будь-яких кліматичних умовах. Її контакти мідні, покриті сріблом.
На опорній плиті корпусу головного вимикача встановлений кронштейн (на рис. 175 не показаний), з’єднаний з корпусом електровоза і призначений для заземлення ножа роз’єднувача при вимкненому положенні ГВ. Під опорною плитою розташований резервуар 11 ємністю 55 л; є також додатковий резервуар ємністю 57 л. Загальний обсяг резервуарів таким чином становить 112 л. Повітряні резервуари призначені для накопичення стисненого повітря, необхідного для приведення в рух пневматичного приводу роз’єднувача та гасіння електричної дуги в дугогасній камері, а також для переміщення розташованого в ній рухомого контакту.
Резервуари виготовлені із зварених листів і розраховані для роботи при номінальному тиску 9 кгс / см2. Для спуску конденсату з баку передбачено отвір з пробкою. На циліндричній частині бака на фланці встановлено впускний клапан. Під опорною плитою встановлено також пневматичний привід 1, призначений для включення і виключення роз’єднувача; головний (гасить) клапан 9, пусковий (каскадний) вентиль 10 для подачі стисненого повітря з резервуара в дугогасну камеру; електро-пневматичні вентилі; зворотний клапан, що перешкоджає виходу повітря з резервуара при зниженні тиску в пневматичній системі електровоза; запобіжний клапан; рейка з зажимами і сигнальний перемикач з контактами.
Дугогасна камера (рис. 176) встановлена горизонтально на двох опорних ізоляторах. Вона виконана у вигляді порожнього фарфорового ізолятора, через який подається стиснене повітря. Застосовано принцип одностороннього дуття, що сприяє швидкому і надійному виключенню. Усередині дугогасильної камери розташовані нерухомий 4 і рухомий 15 контакти, поршень 7 рухомого контакту і гідравлічний амортизатор 9. Нерухомий контакт 4 виконаний у вигляді мідної трубки, ввернутой в мідну плиту 17, яка встановлена між фланцем ізолятора 3 і силуміновим ковпаком 1.
З внутрішньої сторони ковпака укріплена сталева вставка 2. Мідна трубка служить для вихлопу потоку деіонізованого повітря з простору, в якому відбувається гасіння дуги. З протилежного боку мідної трубки закріплено мідне контактне сопло 16, покрите шаром срібла, призначене для забезпечення надійного контакту. Рухомий контакт 15 притискається до нерухомого пружиною 13, яка одним кінцем спирається на фланець центруючої вставки амортизатора 9 і іншим кінцем на фланець полого поршня 7.
Поршень пересувається в бронзовому циліндрі 8 рухомого контакту. Між поршнем і циліндром поміщено бронзове поршневе кільце, що забезпечує хороший електро-контакт. На поршень нагвинчений порожній циліндр 14 з кульовим контактом 15. На кінці рухомого контакту припаяна вставка 5 зі сферичною контактною поверхнею з тугоплавкого матеріалу (елмету). Вставка сприяє зменшенню обгорання мідного наконечника при утворенні дуги.
Малюнок 176 – Дугогасна камера головного вимикача
Гідравлічний амортизатор 9 призначений для пом’якшення ударів рухомого контакту при переміщенні його в крайні положення. Одночасно цей пристрій служить для повернення рухомого контакту дугогасильні камери в вихідне включене положення після закінчення дугогасного процесу і для забезпечення необхідного контактного тиску.
Принцип дії
При відключенні ГВ рухомий контакт приводиться в рух стисненим повітрям, який надходить з горловини А корпусу 6 під поршень 7. Стисле повітря, впливаючи на поршень 7, долає силу натискання пружини 13 і приводить в рух рухомий контакт. Поршень рухомого контакту, пройшовши певний шлях, впирається в упор, з’єднаний зі штоком 12 поршня амортизатора 9. З цього моменту переміщення рухомого контакту гальмується гідравлічним амортизатором, при цьому рух рухомого контакту відбувається тільки за рахунок переміщення поршня 11 у внутрішній втулці 10 амортизатора.
Камери «а» й «б» амортизатора з’єднані між собою отворами для пропуску гальмівної рідини. Рух поршня амортизатора гальмується за рахунок того, що гальмівна рідина, що знаходиться перед поршнем 11, при його русі протікає через калібрований отвір в поршні і далі надходить з камери «б» в камеру «а» амортизатора, при цьому в камері «а» відбувається стиснення повітря за рахунок збільшення обсягу гальмівної рідини.
При зворотному русі поршня амортизатора рідина з камери а повертається в камеру «б» і далі під поршень 11, при цьому тиск в камері а знижується до початкового. Для гасіння Дуги, що утворюється при розмиканні контактів, використовується стиснене повітря. Воно надходить з повітряного резервуара, інтенсивно охолоджує електричну дугу і видуває утворені при її горінні іонізовані гази через контактне сопло 16 і внутрішню порожнину трубки 4 нерухомого контакту в ковпак 1 і далі через вихлопні отвори в атмосферу. Це сприяє швидкій деіонізації камери і гасіння дуги за 0,01-0,02 с.
Після закінчення дугогасильного процесу пружина 13 повертає рухомий контакт в початкове положення і забезпечує відповідний контакт натискання. Величина контактного натискання становить близько 45 кгс. Для забезпечення розрахункового контактного натискання необхідно, щоб зазор між контактами дорівнював 27 мм. Зазор створюється регулювальним кільцем рухомого контакту. Подачу стиснутого повітря з резервуара в дугогасну камеру здійснює головний гасячий клапан (рис. 177). Він керується пусковим клапаном, на який в свою чергу впливає вимикаючий електропневматичний вентиль.
Корпус 4 головного клапана з’єднаний болтами з фланцем повітряного резервуара і своєю горловиною входить за межі фланця всередину повітряного резервуара. У корпусі головного клапана поміщена втулка 8, в якій переміщується шток 5 з нержавіючої сталі. На штоку з одного боку укріплений сталевий диск 6 та з іншої – поршень 10 з силуміну з бронзовим поршневим кільцем 1. Під дією пружини 2 і тиску стисненого повітря в резервуарі до торця корпусу 4
Малюнок 177- Головний і пусковий клапани головного вимикача
притискається через гумове ущільнення 7 сталевий диск 6, щільно закриваючи головний клапан і перешкоджаючи виходу повітря з резервуара в порожнину «В» опорного ізолятора. Гумовий амортизатор 3 призначений для пом’якшення ударів поршня 10 об корпус 4 при відкритті клапана. Поршень 10 переміщується у втулці 9. Він знаходиться в крайньому лівому положенні, коли камера «Б» в поршневому циліндрі з’єднана з атмосферою. На кришці 11 корпусу головного клапана чотирма болтами укріплений пусковий клапан, з’єднаний трубкою з повітряним резервуаром ГВ.
У корпусі 16 поміщений направляючий клапан 13; клапан 14 з нержавіючої сталі утримується в верхньому положенні пружиною 12. У такому положенні цього клапана камера «А» з’єднується з атмосферою. При надходженні стиснутого повітря від вимикаючого електропневматичного вентиля через отвір в корпусі 16 поршень 18 з нержавіючої сталі з кільцем ущільнювача 17 пересувається і пружиною 15 утримується в верхньому положенні. При цьому стиснене повітря надходить в порожнину «А», пересуваючи поршень 10 вправо і відкриваючи доступ з резервуара перемикача в порожнину опорного ізолятора і дугогасну камеру.
Вентиляція внутрішньої порожнини опорного ізолятора і дугогасної камери здійснюється стисненим повітрям. Тиск повітря вказує манометр 6, встановлений в нижній частині вологовідділювача (рис. 178), призначеного для очищення вентиляційного повітря. Тиск повітря для вентиляції внутрішніх порожнин ізоляторів має бути 5 кгс/см2, його регулюють болтом 8. Вологовідділювач через муфту 1 з гайкою з’єднаний з повітряним резервуаром, тиск повітря в якому контролюють за манометром 3. До вологовідділювача приєднаний запобіжний клапан 2.
Малюнок 178 – Вологовідділювач
Повітря з резервуара надходить у вертикальний канал 10. У середині каналу знаходиться сталеве кільце 9 з повстяним ущільненням і фільтрами з тонкого шару розкришеного кварцу. У трубі 4 розташований фільтр 5 для очищення повітря, який складається з шару кварцу. Пробка 7 призначена для спуску вологи. Загальна витрата повітря для вентиляції 50 л/год. Пневматичний привід роз’єднувача (рис. 179) встановлено під опорною плитою ГВ.
В алюмінієвий циліндр 1 вставлена бронзова втулка 2, в якій переміщується алюмінієвий поршень 9, що переходить в поршневий стрижень. Поршень в циліндрі ущільнений бронзовим кільцем. В середині поршневого стрижня є цапфа 8, яка виступає з циліндра і забезпечена роликом, який переводить поступальний рух поршня в обертальний рух роз’єднувача за допомогою важеля куліси 7. У крайніх положеннях роз’єднувач фіксує пружина 4, розташована на тязі 3, яка з’єднана з важелем 5 поворотної цапфи 6.
Малюнок 179 – Пневматичній привід роз’єднувача
Відключення головного вимикача проводиться або натисканням кнопки «Выкл. ГВ »на пульті управління електровозом (оперативне відключення), або відбувається під дією апаратури захисту (автоматичне відключення). Включення головного вимикача відбувається наступним чином (рис. 180). При подачі напруги на котушку включаючого електропневматичного вентиля 10 сердечник вентиля відкриє пусковий клапан і стиснене повітря з резервуара 1 по трубці діаметром 8/6 мм надійде в циліндр 5 приводу роз’єднувача з боку правого поршня.
Одночасно стиснуте повітря потрапляє в випускний клапан 4, який з’єднує простір під лівим поршнем приводу з атмосферою. Поршні в приводі перемістяться в крайнє ліве положення, поворотний ізолятор кулісним механізмом 9 повертається і роз’єднувач включається. З приводом роз’єднувача пов’язані блок-контакти ГВ. Один з них після включення роз’єднувача перериває ланцюг включаючої котушки 11, клапани вентиля під дією пружини переміщуються вправо, в результаті чого права порожнину циліндра з’єднується з атмосферою. Роз’єднувач залишається включеним завдяки фіксуючому впливу пружини.
Відключення головного вимикача відбувається при припиненні живлення вимикає електропневматичного вентиля 10, коли стиснене повітря з резервуара 1 надійде під поршень пускового (каскадного) клапана 8, який в свою чергу відкриє доступ повітря під поршень головного гасячого клапана 7. Стисле повітря з резервуара через порожнистий ізолятор 3 надійде в дугогасну камеру 2, де відбувається відключення контактів.
Виникаюча при цьому електрична дуга розтягується і видувається в атмосферу. Одночасно стиснуте повітря надійде з резервуара в пневматичний привід 5 роз’єднувача. Для того щоб контакти роз’єднувача розмикали знеструмлений ланцюг, тобто після згасання дуги в дугогасній камері, передбачено уповільнене наповнення повітрям пневматичного приводу, для чого встановлена камера 6.
Малюнок 180 – Пневматична схема управління головним вимикачем і роз’єднувачем
Поршень приводу, а отже, і ніж роз’єднувача при розмиканні починають рух з затримкою на 0,03-0,04 з відносно початку руху дугогасних контактів. Разом з ізолятором роз’єднувача повертаються сигнальні сегменти. Чотиригранний вал, на якому вони розташовані, приводиться в обертання за допомогою важеля, встановленого на кулісі пневматичного приводу роз’єднувача. Підключення ланцюга управління ГВ до низьковольтних ланцюгів електровоза здійснюється на рейці затискачів, змонтованої під опорною плитою вимикача.
Технічні дані головних вимикачів 2DW-25A1 і 2DW- 25А2 наступні:
Номінальна напруга 25 кВ
Тривалий струм 400 А
Номінальний струм відключення 10000 А
Короткочасний струм відключення при к. з. 25000 А
Діапазон робочих тисків стиснутого повітря 6,5-9 кгс / см2
Розривна потужність при тиску 9 кгс/см2 250 мВА
Власний час відключення 0,04 с
Номінальна потужність вентилів:
вмикаючого 150 Вт
вимикаючого 10 Вт
Напруга кіл керування 48 В
Маса вимикача 275 кг
Експлуатація, обслуговування та ремонт
В процесі експлуатації головний вимикач повинен підлягати періодичним оглядам не рідше одного разу в 3-4 дні. При його огляді слід звертати увагу на чистоту і цілісність ізоляторів. Ножі роз’єднувача не повинні мати слідів оплавлення. Зачистку ножів і контактів контактної головки слід виконувати наждачним полотном. Після зачистки ножі протерти технічною серветкою, змоченою в бензині, потім змастити технічним вазеліном. Ізолятори також протерти технічними серветками. Контрольним ключем перевірити затяжку болтів, фланців, ізоляторів, надійність контактів роз’єднувача в крайніх положеннях.
Уважно оглянути стан апаратури управління головним вимикачем. Стрілка нижнього манометра не повинна перебувати нижче червоної позначки 1,2 кгс/см2. Якщо вона стоїть на розподілі 0, необхідно змінити або прочистити фільтр продувки. Слід переконатися у відсутності витоку повітря. Значне обгорання контактів роз’єднувача свідчить про ослаблення контактного натискання або про наявність причин, що викликають порушення тимчасового зв’язку у відключенні ножів роз’єднувача по відношенню до контактів в дугогасній камері.
Також вас може зацікавити:
Охорона праці при ремонті електричної апаратури (docx)
Не рідше одного разу в 1,5 місяці ГВ слід піддавати періодичній ревізії. При цьому необхідно: провести весь обсяг робіт, передбачений технологічними картами; розкрити дугогасну камеру; перевірити чистоту внутрішніх поверхонь ізоляторів, стан контактів. При незначному їх оплавленні провести зачистку, при значному пошкодженні замінити контакти. Після закінчення періодичної ревізії перевірити роботу ГВ при дії електропневматичних вентилів, реле тиску, а також при дії захистів.
Змастити деталі, що труться шаром мастила ЦИАТИМ-201. Під час підйомного ремонту, але не рідше одного разу на рік ГВ потрібно піддавати капітальній ревізії, при цьому виконувати його повне розбирання. Перевірити, стан всіх деталей з ретельним очищенням їх від бруду. У разі необхідності провести ремонт або заміну окремих деталей.
Випробування головного вимикача
Випробування ГВ належить проводити на стенді перевірки і регулювання апаратів змінного струму. При цьому необхідно: випробувати при оперативному відключенні і включенні, при автоматичному відключенні, для чого слід подати імпульс струму на котушку імпульсного вимикаючого електропневматичного вентиля при тиску в повітряному резервуарі 9 кгс2, при цьому час від розмикання контактів в дугогасній камері до розмикання контактів роз’єднувача повинно бути 0,03-0,035 с.
При перевірці пневматичної системи визначити місця витоку повітря. При тиску 9 кгс/см2 зниження тиску в резервуарі за рахунок витоків не повинно перевищувати 1 кгс/см2 за 1 год або 0,1 кгс/см2 за 6 хв; перевірити роботу електропневматичних вентилів при тиску 9 кгс/см2 і напрузі 33 В, надійність вмикання та вимикання ножа роз’єднувача при тиску 6,5 кгс/см2; перевірити і відрегулювати реле тиску повітря, з тим щоб контакти його замикалися при збільшенні тиску в резервуарі до 7,2 кгс/см2 і розмикалися при зниженні тиску в резервуарі до 6,5 кгс/см2; випробувати електричну міцність ізоляції змінним струмом протягом 1 хв при напрузі 60 кВ і ланцюги управління при 1 кВ.
