Быстродействующий выключатель БВП-105А (рис. 25) — это аппарат поляризованного действия. Он состоит из рамы, магнитной системы, главных контактов, дугогасительного устройства, пневматического привода и блокировочного устройства. Рама выключателя (рис. 26) имеет два основания: верхнее и нижнее, которые соединены двумя стальными 17 и двумя изолированными стойками. На стойках 1 монтируют магнитную и контактную системы, пневматический привод 3. К раме также крепят текстолитовую панель, на которой установлено дугогасительное устройство.
Дугогасительное устройство включает в себя две дугогасительные катушки 10, закрепленные на магнитопроводе 11, и две дугогасительные камеры. Дугогасительные катушки намотаны проводом ПС-3000 сечением 70 мм2. Двукратная дугогасительная камера состоит из обычной камеры, разделенной продольной асбоцементной перегородкой на две щели. Два дугогасительных рога, установленные на стенках камеры, соединены контактными ножами с силовой цепью, а два других рога, расположенные с обеих сторон перегородки, соединены между собой. В торцах камеры поставлены набранные из отдельных элементов металлические пластинки, которые образуют деионную решетку, предотвращающую выхлоп электрической дуги наружу.
Пневматический привод диафрагменного типа 3 состоит из пневматического цилиндра, диска со штоком, системы рычагов и электропневматического вентиля 2. 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 перемещает шток привода, связанный с роликом включающего рычага 4 подвижной контактной системы. Блокировочные контакты 7 включаются рычагом, связанным с подвижной системой.
БВ включается в определенной последовательности (рис. 27). Вначале замыкается цепь тока удерживающей катушки 5. При этом магнитопровод намагничивается, но подвижные части в движение не приходят, так как из-за воздушного зазора сила электромагнита недостаточна для притяжения якоря (рис. 27,а). Затем подают напряжение на катушку электропневматического вентиля. Он срабатывает и впускает сжатый воздух в пневматический привод выключателя 1.
Начинается движение диафрагмы и диска, который своим штоком воздействует на рычаги подвижной системы и вместе с якорем 3 подводит их к магнитопроводу 4. растягивая при этом отключающие пружины 11. В результате за счет магнитного потока катушки 5 якорь прочно притягивается к магнитопроводу. Силовые контакты 7 и 9 приближаются друг к другу, но еще не замыкаются (рис. 27,6). После того как питание электро-пневматического вентиля прекращается, его шток опускается. Под действием пружин 11 контактные рычаги 2 главных контактов поворачиваются вокруг своего шарнира, и подвижные контакты 9 соединяются с неподвижными 7 (рис. 27,в).
Поскольку блок-контакты выключателя связаны рычагом с подвижной системой, они меняют свое положение в момент соприкосновения якоря с магнитопроводом магнитной системы. Таким образом, погасание сигнальных ламп, связанных с блок-контактами, указывает не на замыкание силовых контактов выключателя, а лишь на притяжение якоря к магнитопроводу.
БВ может выключаться по команде машиниста, при срабатывании дифференциального реле, перегрузке или коротком замыкании в силовой цепи. В первом случае обесточивается удерживающая катушка. В этом случае отключающие пружины с силой оттягивают рычаги подвижных контактов и якорь от размагниченного магнитопровода. Подвижные части отходят вниз до упора в валик штока пневматического цилиндра. Во втором случае при срабатывании дифференциального реле размыкается блок-кон-такт удерживающей катушки, и БВ отключается.
При перегрузке или коротком замыкании в цепи тяговых двигателей (рис. 27,в) БВ выключается под воздействием тока размагничивающего витка 8, создающего в якоре 3 магнитный поток, направленный встречно магнитному потоку удерживающей катушки 5. Когда сила притяжения якоря 3 станет меньше усилия отключающих пружин 11, якорь отрывается, и главные контакты 7 и 9 размыкаются. В этот момент силовой ток достигает величины уставки.
Во всех случаях выключения БВ под нагрузкой между его расходящимися контактами возникает электрическая дуга.
В зоне контактов создается сильное магнитное поле, пересекающее дугу. Ток дуги взаимодействует с магнитным потоком дугогасительных катушек. В результате дуга стремительно выбрасывается на рога, расположенные над подвижным и неподвижным контактами, а ее средняя часть попадает в лабиринтные щели дугогасительной камеры. Там происходит быстрое и значительное увеличение ее длины. После достижения критического значения она разрывается и гаснет. Раскаленные газы, образующиеся в это время в дугогасительной камере, выбрасываются наружу, но размещенная на краях камеры деионная решетка охлаждает их, вызывая деионизацию и предотвращая выброс пламени за пределы дугогасительной камеры.
Чтобы включить БВ, необходимо подать питание на удерживающую катушку (рис. 54, а). После ее возбуждения подвижная система рычагов не перемещается, поскольку из-за большого воздушного зазора между якорем и полюсами электромагнита ее притягивающее усилие мало. Затем подается напряжение наэлектрогшевматический вентиль, и под диафрагму поступает сжатый воздух. Шток с роликом начинает подниматься, воздействует на рычаги, растягивает мощные отключающие пружины 8 (рис. 54, б) и подводит якорь к электромагниту. На рис. 55 видно, что магнитный поток удерживающей катушки значительно возрос (тонкая линия), так как он замыкается не через воздушный зазор, а через плотно прижатый якорь. Теперь подвижная система будет удерживаться электромагнитом.
На следующей стадии включается выключатель. Обратите внимание на рис. 54, б: точка приложения сил отключающих пружин 8 к контактному рычагу смещена влево по отношению к шарниру, соединяющему контактный рычаг и рычаг якоря. Когда выходит воздух из цилиндра (отпускают кнопку "Возврат защиты"), шток с роликом смещается вниз от
контактного рычага, и между роликом и рычагом образуется зазор (см. рис. 54, в). За счет образовавшегося плеча пружины поворачивают рычаг с подвижным контактом относительно шарнира до тех пор, пока подвижный контакт не упрется в неподвижный.
Теперь аппарат включен. Главные контакты замыкаются только после выключения пневматического привода, чтобы обеспечить нормальное срабатывание выключателя в случае его влючения при к. з. в силовой цепи.
БВ выключается при размыкании цепи удерживающей катушки контактами соответствующих реле. Он также может быть выключен вручную. БВ срабатывает в случае превышения тока в силовой цепи величины уставки аппарата под действием размагничивающих витков (см. рис. 55), расположенных на магнитном мостике (шунте). Через этот дополнительный сердечник (или мостик) частично ответвляется магнитный поток удерживающей катушки.
Пока ток в силовой цепи тяговых двигателей не превышает тока уставки БВ (600 А), магнитный поток размагничивающих витков (на рис.55 показан жирной линией), направленный против потока удерживающей катушки, срабатывания аппарата не вызывает. При перегрузке или к. з. в силовой цепи резко возрастает ток. Магнитный поток размагничивающих витков нейтрализует поток удерживающей катушки. Общий магнитный поток электромагнита станет меньше определенного значения. Под действием пружин 8 (см. рис. 54, б) якорь отрывается от полюсов, и его рычаги вместе с рычагами подвижных контактов отбрасываются в выключенное положение.
Таким образом, одни и те же пружины замыкают главные контакты, создавая контактное нажатие во включенном положении, если якорь удерживается полюсами электромагнита, и отбрасывают подвижную систему вниз, размыкая главные контакты, когда якорь перестает удерживаться электромагнитом.
Несмотря на то, что главные контакты разошлись, процесс отключения еще не закончен, так как необходимо погасить мощную электрическую дугу. Дугогасительные катушки 3 (см. рис. 52), через которые постоянно течет ток силовой цепи, создают вместе с полюсами 2 достаточно интенсивное магнитное поле. Оно пересекает дугу, и в результате взаимодействия тока дуги с магнитным полем дугогасительных катушек дуга выбрасывается на рога в лабиринтные щели дугогасительных камер. Быстро увеличивается ее длина, и она разрывается. Это сопровождается образованием раскаленных газов в камере. Деионная решетка предотвращает выброс пламени за пределы камеры. Если такую решетку
не поставить, быстродействующий выключатель не сможет отключать большие токи.
При проведении ТР-3 быстродействующий выключатель снимают с вагона и доставляют в аппаратный цех. После ремонта аппарат регулируют. Нужное нажатие главных контактов устанавливают изменением натяжения отключающих пружин — оно должно быть в пределах 9 — 10 кгс. Ток уставки аппарата регулируют двумя винтами в корпусе электромагнита. Если выключение происходит при слишком малом токе, винты дополнительно ввертывают в магнитопровод, если аппарат срабатывает при токе, превышающем уставку, винты выкручивают на несколько оборотов. После регулировки винты пломбируют.
В заключение следует напомнить, что быстродействующий выключатель является поляризованным аппаратом, т.е. он рассчитан на определенное направление тока в силовой цепи и работает только в режиме тяги. В режиме рекуперации через него также проходит весь ток силовой цепи, но в обратном направлении. В случае к. з. БВ на него не среагирует. Для защиты цепей в тормозных режимах служит быстродействующий контактор КЗ.
Рис. 55. Схема магнитных потоков в магнитопроводе БВ
Таблица 11
Характерные неисправности быстродействующего выключателя
БВП-105А
|
БВ включается, но |
На шлифованных поверх- |
Удалить грязь и влагу, про- |
|
не удерживается |
ностях якоря и магнито- |
тереть поверхность салфет- |
|
во включенном по- |
провода грязь или влага |
ки |
|
ложении |
||
|
Неисправна схема вклю- |
Проверить схему, устранить |
|
|
чения |
неисправности |
|
|
Чрезмерно натянуты отк- |
Проверить нажатие главных |
|
|
лючающие пружины |
контактов и отрегулировать |
|
|
натяжение пружины |
||
|
Выключатель не |
Контакт задевает за стенку |
Передвинуть камеру |
|
включается |
камеры |
Таблица 12
Основные технические данные БВ
|
Номинальное напряжение, В |
3000 |
|
Максимальное напряжение, В |
4000 |
|
Предельный отключаемый ток, А |
20 000 |
|
Напряжение удерживающей катушки, В |
ПО |
|
Раствор силовых контактов, мм |
30 |
|
Ширина силовых контактов, мм |
11 |
|
Номинальное давление воздуха, кгс/см2 |
5 |
|
Число витков катушек |
|
|
дугогасительной |
9 |
|
размагничивающей |
3 |
|
удерживающей |
9500 |
|
Сопротивление удерживающей катушки, Ом |
161 |