Лекция: “Аппараты защиты. Назначение и устройство главного выключателя на включение. Принцип действия на включение и отключение.”группа 111
план-конспект занятия

Лекция: “Аппараты защиты.

Назначение и устройство главного выключателя на включение. Принцип действия на включение и отключение.”

        Воздушный однополюсный выключатель ВОВ-25-4М предназначен для оперативного отключения первичной обмотки тягового трансформатора электровоза от цепи токоприемников, а также для автоматического отключения при коротких замыканиях и перегрузках электрооборудования. Выключатель смонтирован в специальном люке на крыше электровоза. Глубина погружения его частей под плоскостью крепления составляет около 100 мм. Части выключателя, расположенные на внешней стороне его корпуса, рассчитаны для работы на открытом воздухе, а расположенныевнутри корпуса и под плоскостью крепления - для работы в закрытом помещении. Выключатель соответствует требованиям ГОСТ 687-70, 688-67 и ТУ 16-520. 036-72.

Технические данные выключателя ВОВ-25-4М следующие:

Номинальное напряжение 25 кВ+25%

Номинальный ток 400 А

Предельный ток отключения 10 000 »

Сквозной ток короткого замыкания 25 000 »

Номинальное давление сжатого воздуха в баке 9 кгс/см2

Диапазон рабочих давлений сжатого воздуха в баке 6-9 »

Мощность отключения:

номинальная в диапазоне рабочих давлений 6-9 кгс/см2 250 МВ-А

при давлении ниже 6 кгс/см2, но не менее 5 кгс/см2 125 »

при двукратном отключении без пополнениязапаса воздуха в баке выключателя и начальном давлении в нем не менее 8 кгс/см2 250 »

то же при давлении не менее 7 кгс/см2 125 »

Пределы ступенчатого регулирования тока уставки на промежуточном реле для автоматического отключения 200-500 А

Точность тока уставки:

до 350 А ±10%

свыше 350 А ±5%

Собственное время автоматического отключенияот промежуточного реле:

при двукратном токе срабатывания, не более 0,04 спри токе, равном 130% тока срабатывания не более 0,06 »

Собственное время отключения от электромагнита переменного тока в цепях специальной защиты 0,05 »

Номинальное напряжение постоянного тока цепей управления 50 В

Допустимые пределы изменения номинального напряжения в цепях управления 65-120 В

Допустимая продолжительность электрического импульса на электромагнит включения не более 5 с

Ток, потребляемый включающим электромагнитом при напряжении 50 В 2,35 А

То же отключающим электромагнитом удерживающего типа при напряжении 50 В 0,142 »

Давление, при котором срабатывает автомат минимального давления:

на замыкание контактов 5,8-0,2 кгс/см2

на размыкание контактов 4,8-0,2 »

Число блок-контактов:

замыкающих 3

размыкающих 3

Масса выключателя 200 кг

Масса высоковольтного трансформатора тока48 »

Диапазон рабочих температурот +60 до -50° С

Конструкция главного выключателя ВОВ-25-4М

Опорной конструкцией выключателя (рис. 58 н 59) является силуминовый корпус 66. Уплотнение между корпусом 66 и установочной площадкой крыши обеспечено резиновым шнуром 67, закладываемым в паз корпуса 66. К одной из степок корпуса 66 прикреплен с помощью патрубка воздушный резервуар 1 емкостью 32 л. Из резервуара 1 в корпус 66 выведена трубка 2 для спуска сжатого воздуха и конденсата. Трубка 2 оканчивается в корпусе 66 штуцером 62 с внутренней резьбой труб. Уг". К этому штуцеру подключена отводящая труба с запорным вентилем.

Рис 1. Обший вил выключателя ВОВ-25 4М

Над корпусом 66 установлены воздухопроводный изолятор 46 (см. рис. 1), дугогасительная камера 52, нелинейный резистор 65 (рис. 2), разъединитель 58 (см. рис. 1) и поворотный изолятоо разъединителя 60. Между ножами разъединителя шарнирно укреплен вывод 59, предназначенный для присоединения выключателя к высоковольтной сети.

Вторым выводом выключателя служит фланец 49 дугогасительной камеры 52.

На корпусе 66 закреплен заземляющий кронштейн 57 для заземления ножа разъединителя в отключенном положении выключателя. На кронштейне 57 есть болт 45 для присоединения заземляющей шины. Заземлять корпус выключателя иным путем запрещено.

Внутри корпуса 66 смонтированы механизмы управления выключателя: блок 9 (рис. 61) главного клапана и привода, клапанотключения 14, клапан включения 13, включающий электромагнит 15 (см. рис. 59 и 61), отключающий электромагнит удерживающего типа 16, отключающий электромагнит переменного тока 36, блоки-ровочно-сигнальный аппарат 38, автомат минимального давления 4, панели зажимов 37, промежуточное реле 63. В корпусе 66 (см. рис. 58) также расположены штуцеры 3 (см. рис. 59 и 61) для подсоединения питающего воздухопровода и 5 для трубки с манометром, имеющие внутреннюю резьбу труб. '/г".

Токоведущий контур камеры образован неподвижным контактом 56 (рис. 62), который служит и контактом разъединителя; цилиндром 54, спаянным с трубой 53, оканчивающейся гибкими ла-мелями 51; подвижным дугогасительным контактом 43, связанным штоком с поршнем 44; дугогасительным контактом 50, в котором устроено сопло; патрубком 42, фланцем 49, к которому подключена ошиновка. В патрубок 42 встроен ограничитель дуги 41, оканчивающийся тугоплавким наконечником. К фланцу 49 прикреплен корпус 48 с выхлопным клапаном 40 и демпфером 39 для смягчения удара.

Рис 2 Вид сверху на дугогасительиую камеру и нелинейный резистор ВНКС-25М

Все контактные поверхности токоведущего контура покрыты слоем серебра с целью обеспечения надежного электрического контакта.

Контактное усилие между дугогасительными контактами составляет приблизительно 45 кгс; это усилие создает пружина 47 при вжиме контакта 43 на 8 мм. Вжим создают ввинчиванием патрубка 42. Для смягчения ударов поршня 44 при его перемещении в крайнее правое положение предусмотрен демпфер 55, набранный из резиновых и стальных шайб.

Принцип действия главного выключателя ВОВ-25-4М

Операция включения. Перед операцией включения выключателя необходимо поднять давление сжатого воздуха в баке не менее чем до 6 кгс/см2. При этом блск-кон-такты автомата минимального давления 4 (см. рис. 59 и 61) замкнутся и подготовят общую цепь управления. В отключенном положении выключателя контакты 50 и 43 дутогасительной камеры замкнуты (они размыкаются только на короткий период гашения дуги при отключении), поэтому для включения выключателя достаточно включить его разъединитель.

Операция включения начинается действием включающего электромагнита 15 постоянного тока напряжением 50 В. Цепь катушки этого электромагнита заведена через контакты сигнально-бло-кировочного устройства 38. При подаче на катушку электромагнита 15 оперативной команды на включение его сердечник втягивается н штоком открывает пусковой клапан 13, вследствие чего сжатый воздух из патрубка 28 по каналам 10 и 12 устремляется в цилиндр 8 и перемещает в крайнее левое положение поршень 1/. Этот поршень с помощью штока 22, тяги 17 и рычага 18 поворачивает вал 35, изолятор 60 и разъединитель 5с? на угол 60°. Ножи разъединителя при этом замыкаются с неподвижным контактом 56. В конце поворота вала 35 рычаг 61 поворачивает вал сигнально-блокировочного устройства 38, контакты которого прерывают цепь включающего электромагнита 15. Сердечник электромагнита возвращается в исходное положение и пусковой клапан 13 закрывается. При закрытом клапане сжатый воздух из цилиндра привода через каналы 12 и 21 выходит в атмосферу. На этом операция включения заканчивается.

При повороте вала рычаг 25, сидящий на валу, с помощью звеньев 24 и 23 освобождает от натяжения заводную пружину 27 электромагнита 16, и сердечник этого электромагнита в дальнейшем удерживается во втянутом положении, если катушка электромагнита находится под током. Если же после включения выключателя катушка удерживающего электромагнита 16 окажется почему-либо обесточенной, начнется немедленно операция отключения. Звонковая работа выключателя (чередование операций включения п отключения) предотвращается в этом случае специальной релейной цепью, входящей в общие цепи управления электровозом. Ограничение скорости движения подвижных частей при включении выключателя происходит благодаря компрессии воздуха с левой стороны поршня 11 и наличию клапана 7 в цилиндре привода.

Главный выключатель ВОВ-25-4М. Операция отключения

Операция отключения. Главный выключатель отключается при срабатывании либо удерживающего электромагнита 16 постоянного тока, либо электромагнита 36 переменного тока. Удерживающий электромагнит 16 срабатывает при размыкании цепи катушки под действием рабочей пружины 26. В состоянии готовно сти сердечник электромагнита подтянут, катушка находится под напряжением, заводная пружина 27 ослаблена. Электромагнит 16 снабжен двумя катушками, выводы которых заведены в коробку зажимов, смонтированную на его корпусе. Катушки напряжением 50 В соединены параллельно. Размыкание цепи удерживающего электромагнита может быть осуществлено тремя способами: размыкающими контактами промежуточного реле 63 при действии его от максимальной защиты; размыкающими блок-контактами автомата минимального давления при снижении давления ниже допустимого предела; кнопкой управления при оперативном отключении.

Электромагнит 36 предназначен для нужд специальной защиты и срабатывает при подаче на него переменного тока.
Под действием любого из этих электромагнитов поворачивается рычаг 33 и открывается пусковой клапан 14, через который сжатый воздух из резервуара поступает по каналам 10 и 34 к поршню 32 главного клапана 30, перемещая поршень в крайнее левое положение. Вследствие этого открывается главный клапан 30, через который сжатый воздух поступает из резервуара по каналу 31 и пустотелому изолятору 46 в полость дугогасительной камеры 52. Параллельно с этим сжатый воздух по каналу 19 поступает в промежуточный объем 6 и далее через диафрагму 20 к поршню 11 привода.

В полости дугогасительной камеры под действием нарастающего давления подвижной контакт 43 (см. рис. 61, 62), связанный с поршнем 44, смещается вправо на 25 мм, сжимая пружину 47, Удар поршня гасится буферным устройством 55. Вследствие смещения контакта 43 открывается сопло, устроенное в неподвижном контакте 50, через которое воздух устремляется в полость головки 48 и далее через выхлопной клапан 40 выходит в атмосферу.

Электрическая дуга, образовавшаяся между контактами 50 и 43, втягивается потоком воздуха в сопло контакта 50, перекидывается на ограничитель 41 и вследствие интенсивного обдувания струей сжатого воздуха гаснет. Возникающие при отключениях перенапряжения снимаются нелинейным резистором.

Одновременно поршень привода перемещается в крайнее правое положение, поворачивая вал 35 с изолятором 60 и разъединителем 58 на 60°, в результате чего прерывается цепь разъединителя. При повороте вала 35 рычаг 25 промежуточными звеньями 24 и 23 растягивает жесткую заводную пружину 27, связанную с сердечником удерживающего электромагнита 16. Так как жесткость заводной пружины 27 выше жесткости рабочей пружины 26, сердечник электромагнита втягивается, закрывается пусковой клапан 14 и открывается выход в атмосферу из цилиндра главного клапана, вследствие чего давление в цилиндре главного клапана падает до атмосферного, и поршень клапана возвращается в исходное положение под действием пружины 29, а главный клапан закрывается. После закрытия главного клапана давление в камере падает, подвижной контакт камеры под действием пружины 47 возвращается в исходное положение, замыкая контакты 50 и 43 при отключенном разъединителе. На этом операция отключения заканчивается.

Поскольку разъединитель может отключать только обесточенную цепь, необходимо создать такие условия, при которых процесс отключения разъединителя начинался бы после гашения дуги в камере. Это обеспечивается некоторым запаздыванием, с которым начинается отключение разъединителя относительно момента расхождения дугогасительных контактов. Запаздывание отключения разъединителя возникает потому, что наполнение цилиндров привода происходит через дополнительный объем 6 и через малое отверстие диафрагмы 20. В результате этого рост давления в цилиндре несколько замедляется. При поступлении воздуха в дополнительный объем пластинчатый клапан 7 закрывает отверстие, оставляя открытым только небольшое отверстие диафрагмы 20. Дополнительный объем и диаметр отверстия выбраны так, чтобы время запаздывания разъединителя составляло 0,03-0,035 с.

В отключенном и включенном положениях выключателя вал разъединителя фиксирован специальным доводящим механизмом 64. На нижнем конце вала укреплен указатель положения с надписями Вкл. и Откл.

Механизм выключателя закрыт снизу кожухом, который на рисунках не показан.

На электровозах ВЛ80К с № 429 для удобства монтажа и эксплуатации подсоеднение электрической цепи управления выключателя к электрической цепи управления и защиты электровоза производят двумя штепсельными разъемами ШР1 и ШР2 .