Быстродействующие выключатели (БВ) защищают силовые цепи моторных вагонов в режиме тяга от коротких замыканий (к. з.) и перегрузок. Они прерывают ток короткого замыкания до того, как тот достигнет своего значительного установившегося значения. БВ ограничивает ток к. з. на уровне тока уставки аппарата. Основное требование, предъявляемое к быстродействующему выключателю, — как можно быстрее прекратить нарастание тока к. з. и обеспечить полный разрыв защищаемой цепи без повреждения каких-либо ее элементов.

Рис. 52. Быстродействующий выключатель БВП-105А:

1 — магнитопровод; 2 — полюс; 3 — дугогасительная катушка; 4 — неподвижный контакт; 5 — подвижной контакт; 6 — якорь; 7 — отключающая пружина; 8 — пневматический привод; 9 — воздухопровод; 10 — электропневматический вентиль; 11 —шунт; 12 —рычаг подвижного контакта; 13 — рычаг; 14 — размагничивающие витки; 15 — блокировочное устройство; 16 — удерживающая катушка

Основные части выключателя: рама, магнитная система, главные контакты, дугогасительные устройства, пневматический привод. Рама представляет собой основание и четыре вертикальных стойки, на которых смонтированы магнитопровод с удерживающий катушкой, контактные рычаги и главные контакты, пневматический цилиндр с диском и штоком, разделенный внутри диаграммой.

Магнитопровод 1 (рис. 52) набирают из стальных листов. На нем имеется удерживающая низковольтная катушка 16 и три силовых размагничивающих витка 14, которые вместе с магнитным шунтом находятся внутри магнитопровода. Главные контакты состоят из подвижных 5 с рычагами 12 и двух неподвижных 4. Две пары контактов обеспечивают двойной разрыв цепи, рычаги подвижных элементов соединены последовательно медным шунтом.

Дугогасительное устройство состоит из двух дугогасительных катушек 3, намотанных проводом 70 мм2, полюсов 2 и двух съемных дугогасительных камер (рис. 53).

Двухкратная дугогасительная камера разделена перегородкой на две щели. Два дугогасительных рога, укрепленные на стенках камеры, соединяются с силовой цепью вагона контактными ножами, два других рога, которые расположены с обеих сторон асбоцементной перегородки, соединяются между собой. С наружной торцовой стороны в камере установлена так называемая деионная решетка, которая набирается из металлических изолированных между собой пластин, расположенных поперек дуги. Ее назначение — деионизировать пространство горения дуги, предотвратить выхлоп из камеры в горизонтальном направлении. При нормальной эксплуатации БВ сама решетка не оплавляется, т.е. мощная дуга не достигает решетки.

Пневматический привод состоит из цилиндра, внутри которого закреплены резиновая диафрагма и диск со штоком, системы рычагов и электропневматического вентиля. Резиновая диафрагма разделяет цилиндр на две полости. Под нее подается сжатый воздух,, который воздействует на диаграмму и через шток с роликом заставляет подвижные рычаги двигаться вверх, прижимая якорь к электромагниту.

Пневматический привод, преодолевая усилие отключающих пружин и подводя якорь к электромагниту, действует только во время нажатия кнопки "Возврат защиты". Этой кнопкой подается питание на катушку электропневматического вентиля 10 (см. рис. 52), который впускает сжатый воздух в цилиндр. При этом соответствующие блокировочные контакты, связанные с рычагом с подвижной системой, замыкаются и показывают включенное состояние БВ, хотя его главные контакты еще не замкнулись, и расстояние между ними составляет около 7 мм.

Рис. 53. Дугогасительная камера БВ:

1 — контактный нож дугогасительного рога; 2 — дугогасительные рога; 3 — деревянный брус; 4 — деионная решетка; 5 — асбестоцементная перегородка: 6 — асбестоцементная стенка камеры

Рис. 54. Кинематическая схема быстродействующего выключателя:

а— выключенное положение; б — промежуточное положение; в — включенное

положение; 1 — пневматический привод; 2 — рычаг якоря; 3 — регулировочные

винты; 4 -— неподвижный контакт; 5 — подвижной контакт; 6 — буфер;

7 — размагничивающий виток; 8 — отключающая пружина; 9 — якорь;

10 — точка приложения силы при измерении величины контактного нажатия;

Фу — магнитный поток удерживающей катушки; Фр — магнитный поток

размагничивающего витка

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

Блоки резисторов 1БС.013,1БС.014,1БС.015,1БС.016, 1БС.022, 1БС.021 | Электропоезда постоянного тока | Быстродействующий контактор КЗ