Высоковольтное оборудование и коммутационные аппараты

4.11.1 Токоприемник АТ 2400

Токоприемник АТ 2400 предназначен для передачи от контактной сети напряжением 3000 В постоянного тока в энергосеть электровоза.

Токоприемник АТ 2400 и его оборудование выполнены в климатическом исполнении «У» по ГОСТ 15150-69 для климатических зон П5-П9 по ГОСТ 16350-80. Технические характеристики токоприемника АТ 2400 приведены в таблице 4.10.

Таблица 4.10 - Технические характеристики токоприемника АТ 2400

Токоприемник представляет собой конструкцию, выполненную по схеме асимметричного полупантографа с торсионным механизмом подъема и механизмом опускания на базе серийного пневмоцилиндра со встроенными пружинами.

Все узлы и агрегаты токоприемника, смотри рисунок 4.28, расположены на основании 1, которое тремя лапами через опорные изоляторы крепится на крыше электровоза.

Рисунок 4.28 - Общий вид токоприемника АТ 2400

Систему подвижных рам составляют: нижняя рама 2, верхняя рама 3, тяга нижняя 4 и тяга вешняя 5. Нижняя рама устанавливается на стойках основания на оси 31. В токоприемнике применены подшипники с защитными шайбами и фиксирующими болтами.

Аналогичным подшипниковым узлом нижняя рама соединяется с верхней рамой.

К щекам нижней рамы болтами и гайками крепится кулачок механизма подъема. Механизм подъема состоит из тяги подъема 7, кулачка 18, и торсиона 19, который одним концом связан с подвижным рычагом 8, а другим – с основанием 1 через опору торсиона 9.

Механизм опускания состоит из привода 10 со встроенными возвратными пружинами и тяги опускания 11. Привод 10 жестко закреплен на основании 1, а тяга опускания 11 петлей 12 через ролик сопряжена с рычагами нижней рамы 2.

Токоприемник имеет три режима работы: подъем, опускание и токосъем.

В сложенном положении давление в цилиндре привода токоприемника отсутствует. Торсион механизма подъема усилием возвратных пружин привода закручен на максимальный угол. Токоприемник при этом надежно удерживается в сложенном положении.

При подаче давления воздуха поршень привода, выдвигает шток и перемещает связанную с ним тягу опускания. Тяга опускания, перемещаясь, дает возможность раскручиваться торсиону, который через рычаг 8, тягу подъема 7 начинает подъем токоприемника. При упоре токоприемника в контактный провод подъемная сила токоприемника замкнется на него, а поршень привода начинает воспринимать всю упругую силу возвратных пружин привода, возрастающую до упора его в ограничительный бурт цилиндра. В этот момент упругая сила возвратных пружин достигает максимального значения, которое и определяет минимальное давление воздуха в приводе, необходимое для удержания поршня в этом положении.

На кинематической схеме представлен токоприемник в поднятом положении. В этом положении пружины привода максимально сжаты. Тяга опускания 11 выдвинута в крайне правое положение. Торсион 19 механизма подъема удерживает систему подвижных рам с верхним узлом 6, который прижат к контактному проводу с расчетным усилием. При этом верхний узел 6, при взаимодействии с контактным проводом имеет возможность перемещения в вертикальной плоскости вместе с системой подвижных рам во всем рабочем диапазоне подъема за счет перемещения ролика рычага нижней рамы в петле тяги опускания.

Рисунок 4.29 - Кинематическая схема токоприемника АТ 2400.

При стравливании воздуха из полости привода токоприемника, упругая сила возвратных пружин перемещает поршень вместе с тягой 11 в исходное положение. Петля 12, воздействуя на рычаг нижней рамы, опускает токоприемник в исходное положение. При этом упругой силой возвратных пружин привода через тягу подъема 7 и рычаг 8 происходит закручивание торсиона 19 механизма подъема. При полном стравливании воздуха из привода поршень занимает исходное положение, а токоприемник под Действием усилия возвратных пружин удерживается в опущенном положении.

Надежность работы токоприемника в режиме токосъема обеспечивается постоянным поджатием полоза поднятого токоприемника к контактному проводу за счет энергии закрученного торсиона 19 механизма подъема, передаваемого на верхний узел через систему подвижных рам.

Ток снятый полозом токоприемника с контактного провода, передается в силовую цепь электровоза по шунтовым соединениям полоза с верхней рамой, Верхней рамы с нижней рамой, нижней рамы с основанием и по силовой шине электровоза, подсоединенной к козырьку основания.

4.11.2 Выключатель автоматический быстродействующий ВАБ-55

Выключатель быстродействующий предназначен для защиты высоковольтного оборудования электровоза от перегрузок и токов короткого замыкания, основные технические характеристики которого приведены в таблице 4.11.

Таблица 4.11 - Технические характеристики ВАБ-5

Выключатель используется для оперативных отключений без нагрузки и редких отключениях под нагрузкой. Выключатель изготовлен в климатическом исполнение У, категории размещения 2 по ГОСТ 15150-69, и предназначен для эксплуатации в закрытом объеме. Технические характеристики быстродействующего выключателя приведены в таблице.

Габаритные, установочные, присоединительные размеры выключателя и схема электрическая принципиальная представлены на рисунке 4.30.

Дугогасительная камера, для возможности откидывания, установлена на оси 3 и дополнительно, для устойчивости при вибрационных нагрузках, снабжена тягами 5 и скобой 7. При подъеме дугогасительной камеры используются кольца 11.

Рисунок 4.30 - Выключатель быстродействующий ВАБ-5

Полюс состоит из механизма включения 17, неподвижного контакта 14 с верхней шиной и одновитковой катушкой магнитного дутья, отключающего электромагнита 5 с нижней выводной шиной 4. Для гашения малых токов выключатель снабжен камерой воздушного дутья 6, не связанной с воздушной магистралью пневматического привода.

Рисунок 4.31 - Механизм включения

Механизм включения 17 соединен с подвижным контактом 10 тягой 15.Все узлы полюса закреплены в корпусе, состоящем из боковых стенок 1, 18 и крышки 16.

Устройство механизма включения показано на рисунке. Механизм включения состоит из пневмоцилиндра 1, рычагов 20 и 21, защелки 14, соединяющей эти рычаги, удерживающего электромагнита 18 и регулировочной тяги 17, соединяющей электромагнит с защелкой 14. На рычаге 20 установлена тяга 15 с контактной пружиной 9.

На пневмоцилиндре установлен клапан электропневматический 23 для управления приводом и вспомогательные контакты 5 (конечные выключатели). Управление вспомогательными контактами S2, S3, S4 осуществляется рычагом 6, соединённого тягой 16 с главным контактом. Цепи вспомогательных контактов выведены на разъём 4. Управление выключателем S1 осуществляется болтом 28, законтренным гайкой 27. Подача сжатого воздуха производится через штуцер 3.

Механизм включения собран на основании 19. На этом же основании размещены резисторы схемы управления 24 и 26 (2шт. - для UH = 110 В).

Неподвижный контакт представляет собой токопровод, состоящий из выводной шины 1, основания 6, двух шин 9 и контактного наконечника 5. Токопровод охватывается магнитопроводом 7 магнитного дутья. Полюса магнитопровода прикрыты экранами 8. На контактном наконечнике 5 закреплен дугогасительный рог 4 с гибкой связью 3. На шинах 9 установлены радиаторы 10. Для крепления дугогасительной камеры через скобу 5 на выводной шине 1 установлен винт 2.

Отключающий электромагнит состоит из магнитопровода 7, якоря 4, скобы 5, являющейся одновременно упором для якоря 4 и шунтом магнитного потока, проходящего по магнитопроводу 7 и якорю 4. Скоба 5 охватывается медными кольцами 6.

Рисунок 4.32 - Неподвижный контакт

Устройство регулировки уставки состоит из пружины 10, регулировочного винта 9, рычага 11, контргайки 13 и шкалы 12 с указателем 14. На корпусе 1 выключателя, под стеклом 2, размещена табличка 3 с параметрами уставки выключателя. На табличке указана величина тока уставки в А, выставляемая при регулировке выключателя и, соответствующая ей, величина в условных делениях шкалы, а также дата регулировки. Отрегулированная уставка фиксируется контргайкой 13 и пломбируется через отверстия Б. Через окно магнитопровода 7 проходит шина главного тока 8 , соединённая гибкими связями 1 с подвижным контактом 3.

Рисунок 4.33 - Отключающий электромагнит.

Камера гашения малых токов состоит из корпуса 5, резиновой диафрагмы 1, приводного рычага 2, трубки 3 для подачи воздуха в зону контактов при отключении, пружины 4, установленной на оси 6.

Камера состоит из наружных изоляционных щитов 11 и 12, внутренних перегородок 14, двух дутогасительных блоков 10 и рогов 3,4. Верхние торцы дугогасительных блоков закрыты крышками 8

Для установки камеры на выключатель служат подшипники 1,15. Дугогасительные блоки крепятся между щитами 11,12, пластинами 9. Скоба 5 предназначена для крепления камеры к выключателю.

Для электрического соединения камеры с токопроводом выключателя служат бобышки 16.Подъём и транспортирование камеры производится с помощью колец 13. Устройство дугогасительного блока представлено

Блок состоит из стальных омедненных пластин 7, разделенных изоляционными планками 8, стальных пластин 3, служащих для охлаждения газов при отключении. Пластины 3 и 7 разделены изоляционными планками 6. Блок собран на стеклопластиковых стержнях 4 и закреплен между крышками 2 и 5. Для соединения с полюсом служит бобышка 1.

Рисунок 4.34 - Камера дугогашения.

Включение выключателя происходит при подаче напряжения через разъем 4 на электромагнит 18 и вентиль электропневматический 23, который открывает доступ сжатого воздуха в пневмоцилиндр 1 через штуцер 3. Поршень 2 при перемещении поворачивает рычаг 21 вокруг оси 22 и, через защелку 14 и ролик 10, поворачивает рычаг 20, связанный через пружину 9, создающей контактное давление, с изоляционной тягой 15, которая, в свою очередь, перемещает подвижный контакт 10. Во включенном положении выключателя между упором пружины 11 и гайкой 12 образуется зазор 5], необходимый для компенсации обгара главных контактов. Регулировочная гайка 12 фиксируется винтом 13. Включенный электромагнит 18 через тягу 17 удерживает защелку 14 от расцепления.

Вспомогательные контакты 5 (S2, S3, S4) переключаются под действием пружины 7, S1 - переключается болтом 28, установленном на рычаге 21

Оперативное отключение выключателя происходит при снятии напряжения с удерживающего электромагнита 18. При этом защелка 14 выходит из зацепления с роликом 10.

Подвижный контакт 10 под действием пружин 11 переходит в отключенное положение. Поршень пневмоцилиндра после снятия напряжения с пневматического клапана с системой рычагов переходит в отключенное положение.

Автоматическое отключение выключателя происходит при достижении током отключаемой цепи величины уставки. При этом якорь 4 отключающего электромагнита притягивается к магнитопроводу 7 и своим противоположным концом расцепляет защелку 7, совмещенную с тягой 15. Контакт 10 переходит в отключенное положение.

Дуга, возникающая при отключении, выдувается из зоны контактов поперечным магнитным полем, создаваемым потоком, проходящим по магнитопроводу 12, на рога 9 и 13. Далее дуга втягивается в дугогасительную камеру, где происходит процесс гашения. При отключении малых токов, когда магнитное дутье не эффективно, процесс гашения дуги происходит с помощью камеры воздушного дутья 6, соединённой с подвижным контактом тягами 8.

Схема включения выключателя представлена на рисунке 4.35

ХБВ
Х2:2     ХТ2 S1 5 1   QF QF S2 (Вентиль) 6 (Эл.маг.) 2   X2:1 XT3 S2 R1 S1 XT4 S3 X2:4 R2   XT1 S3   X2:3   S4       S5	В:1
QF:1
S1:4
S1:3
S2:3
S2:4
S2:1		-
S2:2		-
S3:3
S3:4
S3:1
S3:2
S4:3		-
S4:4		-
S4:1
S4:2
-		-
QF:2
В:2
QF5-6 – вентиль электропневматический ВВ-2Д-2; QF1-2 – электромагнит ЭМ-33-551111-00-У3, 380, 50 Гц; R1 – резистор 47 Ом, 100 Вт; R2 – резистор 100 Ом, 100 Вт; S1…S4 – выключатель конечный FM501; Х1 – вилка и розетка СНЦ23-24/30; Х2 – вилка и розетка СНЦ 23-4/14; ХТ – блок зажимов Б326-1,5-В/В-У3-4.

Рисунок 4.35 - Схема электрическая принципиальная включения быстродействующего выключателя ВАБ-55

4.11.3 Контактор быстродействующий БК-78Т

Контактор быстродействующий БК78Т предназначен для защиты тяговых электродвигателей от токов короткого замыкания в режиме рекуперации. Технические характеристики контактора приведены в таблице 4.12.

Таблица 4.12 - Технические характеристики быстродействующего контактора БК-78Т

Контактор быстродействующий БК-78Т состоит из двух текстолитовых планок 6, на которых смонтированы все узлы контактора. В верхней части текстолитовых планок расположен включающий механизм электромагнита: латунный кронштейн 16, на котором расположен шихтованный магнитопровод 18 и ярмо 15 с отключающей катушкой 17, а также кронштейн 20, несущий гибкий провод 21, подвижный контакт 26 и магнитопровод 23 с дугогасительной катушкой 25.

Тягой 13 подвижный контакт связан с якорем 19. Между нижним концом подвижного контакта и скобой 12 натянута контактная пружина 11, обеспечивающая замыкание подвижного контакта с неподвижным 28. Неподвижный контакт установлен на рифленой поверхности шинного вывода 7. Верхний вывод 14, к которому присоединены катушки дутья, прикреплен к текстолитовой планке.

Рисунок 4.36 - Контактор быстродействующий БК-78Т

Дугогасительная камера 24 изготовлена из двух спрессованных стенок из дугостойкого материала КМК-218. Лучи обеих стенок камер образуют лабиринт, обеспечивающий быстрое гашение электрической дуги. В стенки камеры впрессованы шихтованные полюсы 27. В камере закреплен рог 22.

Блок вспомогательных контактов 2 и электромагнит укреплены на кронштейне 1 и через индивидуальные изоляционные рычаги 4 и 5 связаны с подвижным контактом и рычагом защелки 9, которая шарнирно закреплена на планке 10.

При коротком замыкании на индуктивном шунте поднимается напряжение, возбуждается отключающая катушка быстродействующего контактора. Якорь притягивается, подвижный контакт отключается, растягивая контактную пружину, при этом рычаг защелки попадает в паз держателя 8 подвижного контакта и держит контакт в отключенном положении. Дуга, образующаяся при разрыве контактов, гасится в дугогасительной камере.

В процессе отключения подвижный контакт задевает рычаг блока вспомогательных контактов, которые размыкают цепь удерживающей катушки быстродействующего выключателя и восстанавливают цепь включающего электромагнита быстродействующего контактора.

После сброса на нулевую позицию электромагнит возбуждается, якорь ударяет по изоляционному рычагу 4, который в свою очередь поднимает вверх рычаг защелки и, освобождая контактную пружину, замыкает подвижный контакт с неподвижным.

4.11.4 Разъединитель дистанционный локомотивный РДЛ-3,0/1,85

Разъединитель предназначен для дистанционного подключения и отключения без нагрузки высоковольтных электрических цепей электровоза. Основные технические параметры разъединителя приведены в таблице 4.13.

Таблица 4.13 - Основные параметры разъединителя РДЛ-3,0/1,85

Разъединитель состоит из следующих основных частей:

- плита;

- подвижный контакт;

- неподвижный контакт;

- блок пневматического управления;

- пневматическая камера.

Устройство и работа разъединителя

Поверхности деталей разъединителя, выполненных из материалов, подверженных коррозии, имеют защитные покрытия, соответствующие требованиям ГОСТ 9.301. Поверхности деталей, подлежащих смазке в процессе эксплуатации или частично закрытые сопрягаемые деталями, могут не иметь защитного покрытия.

Монтаж пневматической системы произведен в соответствии с инструкцией ЦТ-533, раздел 9. Соединительные элементы уплотняются льняной подмоткой, пропитанной суриком, белилами или натуральной олифой и смазками ЖД или ЖБ.

Пневматический привод и электропневматические клапаны выдерживают в течение 1 мин без повреждений давление 0,75 МПа.

Рисунок 4.37 - Разъединитель РДЛ-3,0/1,85.

Подвижный и неподвижный контакты разъединителя установлены на изоляторах. Изолятор неподвижного контакта жестко закреплен на плите основания разъединителя. Подвижный контакт закреплен на колпачке переключающего устройства. Сжатый воздух от распределительного устройства по трубам передается к включающему и выключающему электропневматическим вентилям, от которых по трубам поступает в пневматическую камеру.

При подаче напряжения на катушку включающего электропневматического вентиля, сжатый воздух из распределительного устройства по трубе поступает в пневматическую камеру. Диафрагма пневматической камеры передает усилие через тягу к переключающему устройству, которое производит перемещение изолятора подвижного контакта, к неподвижному. Нож подвижного контакта входит во вруб неподвижного контакта. Силовая цепь разъединителя замыкается.

Для отключения разъединителя напряжение с катушки включающего электропневматического вентиля снимается и подается на катушку выключающего электропневматического вентиля. Процесс отключения происходит в той же последовательности, что и включение.

4.11.5 Реактор Р-1,5/1000-У2

Реактор предназначен для предотвращения бросков тока в цепи тяговых электродвигателей при нестационарных процессах (отрыв токоприемника от контактной сети, частичное снятие нагрузки с тяговых подстанций, к.з. и т.д.) как в режиме тяги, так и в режиме рекуперативного торможения. Технические характеристики реактора приведены в таблице 4 .14

Таблица 4.14 - Технические характеристики реактора Р-1,5/1000-У2

Рисунок 4.38 - Реактор Р-1,5/1000-У2

Металлические части имеют антикоррозийное защитно-декоративное покрытие за исключением металлических частей, не подверженных коррозии. Покрытия металлические и неметаллические соответствуют ГОСТ 9.301-86 и устойчивы к условиям эксплуатации по ГОСТ 15150-69.

Реактор устойчив к воздействию механических факторов внешней среды и соответствует группе М25 по ГОСТ 17516-72.

Резьбовые соединения обеспечивает защиту от раскручивания и разрушения крепежа в процессе эксплуатации.

Реактор состоит из магнитопровода и двух катушек, соединенных между собой параллельно. Магнитопровод броневого типа собран из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. С целью получения достаточно высокой индуктивности при номинальном режиме работы реактора предусмотрен воздушный зазор в магнитопроводе 4х12 мм. Катушки реактора состоят из 80 витков каждая и намотаны медной шиной ДПРНМ размером 2,63х60 мм. Силовые шины, к которым подключаются провода установлены на изоляторах.

4.11.6 Дроссель ДР-150У2

Дроссель входит в состав фильтра подавления радиопомех, создаваемых при работе электрического оборудования электровоза. Основные технические данные приведены в таблице 4.15.

Таблица 4.15 – Основные технические данные дросселя ДР-150 У2

Две катушки из спиральной медной ленты соединены параллельно и крепятся к двум каркасам шпильками. Для изоляции между собой катушек и каркасов используются изоляторы, трубки и шайбы, а для транспортировки дросселя предусмотрены рым-болты.

Рисунок 4.39 - Дроссель ДР-150У2

Дроссель устанавливается за ограждением в высоковольтной камере, внутри кузова и включается последовательно в силовую цепь электровоза, см. приложение Г. Дроссель L1 одним выводом подключается к токоприемнику XA1 через разъединитель QS1, а вторым выводом к быстродействующему выключателю QF1.

Рисунок 4.40 – Схема включения дросселя ДР-150У2

Дроссель совместно с конденсаторами С1 и С2 в силовой цепи образует подавляющий фильтр радиопомех, создаваемых электровозом при протекании силового тока.

Металлические части имеют антикоррозийное защитно-декоративное покрытие за исключением металлических частей, не подверженных коррозии. Покрытия металлические и неметаллические соответствуют ГОСТ 9.301 и устойчивы к условиям эксплуатации по ГОСТ 15150.

Резьбовые соединения обеспечивает защиту от раскручивания и разрушения крепежа в процессе эксплуатации.

4.11.7 Буксовый токосъёмник

С целью уменьшения износа и выхода из строя моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя на буксе с торца каждой оси колёсной пары устанавливают токоотводящее устройство.

На рисунке 4.41 показана конструкция и установка стандартного токоотводящего устройства – буксового токосъёмника.

Токоотводящее устройство состоит из контактного диска 1, наружный диаметр которого является элементом лабиринтного уплотнения, закреплённого на торце оси 2 колёсной пары болтами 3, установленного в контактном диске 1 вала 4, зафиксированного гайкой 5. Вал установлен на двух подшипниках 6 и 7.

На вал опирается кольцевая площадка 8 со щёткодержателями 9 и установленными в щёткодержателях угольно-металлическими щётками 10, электрически соединёнными между собой и корпусом буксы 11 гибкими проводниками 12.Токосъёмную кольцевую площадку 8 удерживает от вращения ограничитель 13, установленный в барабане 14. Ограничитель 13 совершает перемещения в прорези 15 кольцевой площадки 8. Токоотводящее устройство закрыто крышкой 16. На корпусе 11 установлена клеммная коробка 17 для подвода заземляющего кабеля. Токоотводящее устройство работает следующим образом. Обратный электрический ток поступает на корпус буксы 11, далее через гибкие многожильные проводники 12 на угольно-металлические щётки 10, установленные в кольцевой площадке и взаимодействующие с контактным диском 1, далее на ось 2 колёсной пары и оттуда на колесо.

Рисунок 4.41 - Буксовый токосъёмник

Постоянная площадь контактирования контактного диска 1 и щёток 10 обеспечивается за счёт совместного перемещения контактирующей пары, состоящей из контактного диска 1 и вала 4 с подшипниками и щёткодержателями 9 с щётками 10, относительно корпуса буксы 11. Установленный в корпусе устройства ограничитель 13 удерживает от поворота токосъёмную кольцевую площадку 8.

Установка токосъёмной кольцевой площадки 8 с щёткодержателями 9 и щётками 10 соосно контактному диску 1 на двух подшипниках позволяет обеспечить непрерывное контактирование с сохранением постоянной площади и исключить угловые перемещения контактного диска 1, установленного на торце оси 2 колёсной пары относительно щёток 10, и повысить надёжность токосъёмного устройства. Угловые перемещения торца оси 2 колёсной пары относительно буксы происходят между прорезью 15 в токосъёмной кольцевой площадке 8 и ограничителем 13, удерживающим от вращения кольцевую площадку.

Угловые перемещения кольцевой площадки и установленных на ней щёток относительно корпуса буксы компенсируются гибкими многожильными проводниками щёток.

Использование работающих на сжатие пружин между контактными элементами: щётками и контактным диском позволяет при износе щёток и диска обеспечивать постоянное нажатие щёток и исключить вероятность потери контакта диска и щёток.

4.11.8 Коммутационные аппараты и электрические блокировки

Назначение, место установки и схемы включения коммутационных аппаратов и электрических блокировок приведено в приложении Б.