Електричні апарати на тепловозі

Реферат Електричні апарати на тепловозі.

ПЛАН.

І. Вступ Загальні відомості про електричні апарати.

ІІ. Основна частина Електропневматичні поїздні контакти ПК-753Б (П1-П6).

Груповий контакт типу ПКГ-565 (ВШ1, ВШ2).

Реверсор (Інститут управління природними ресурсами) Електромагнітний контактор КПВ-604 (Д1-Д3) пусковий.

Загальні відомості про електричні апарати Умови роботи. Електричні апарати на тепловозі працюють в тяжких умовах, тому вони мають задовольняти не тільки в загальному (надійність, простота конструкції, взаємонозамінність, стабільність характеристик), а також й особливі вимоги: витримувати вібрації, значні коливання температури (від -50 до 70оС) і напругу, вплив вологи, порохів, бруду, масла. Напруга в силовій мережі міняється від 0 до 900 В, а в мережі управління зниження напруги допускається до 80% номінальної. Коливання тиску стисненого повітря допускається від 75 до 135% номінального. Вібрації викликають коливання (в одновному по вертикалі) деталей апаратів, які можуть викликали ослаблення болтових з'єднань, обрив проводі в помилкове спрацювання апаратів.

Щоби цього не сталося, всі крипільні деталі - болти, гвинти, гайки, шпильки — ставлять з пружинними шайбами; на ряді апаратів установлюють шплінти, контргайки, шайби з відтинаючими кінцями і інші.

Випадкове включення апаратів виключається тим. Що рухомі частини, які мають слабкі пружини, балансірують, тобто підбирають так, щоби вага рухомих частин відносно осі обертання розподілювалась рівномірно. Частину апаратів установлюють на амортизаторах. Найбільш чутливі і точні апарати закривають кожухами (регулятор напруги, реле тиску масла, реле обмеження струму). Надійний електричний контакт забезпечується шляхом пайки струмопропускаючих частин припаями і монтаж проводів так, щоб виключалась можливість їх переміщення при вібрації (невеликі допущення, прибандажировка до нерухомих частин).

Деталі з міді або мідних сплаві покривають оловом (лудять) або фарбують емалями і лаками, з виключенням робочих контактів. Деталі, виготовлені з чорних металів, оцинковують або фарбують, а інколи хромують або нікелірують. Сталі осі шарнірних з'єднань, як правило, виконують без покриття, але в отвори з'єднання запресовують втулку з латуні або бронзи.

Контакт електричних з'єднань. Місце переходу струму від одного провідника до другого називається контактом, а електричний опір в цьому місці - перехідним опором. Перехідні опори залежать від сили приживання, матеріала, температури і якості обробки прижимаючих поверхонь.

Матеріалом контакт-деталей частіше всього служить мідь, яка має невеликий опір, достатню механічну міцність і зносостійкість. Мідь з присадкою кадмію збільшує зносостійкість. Мідні контакти покриваються шаром окислів. Срібло має менший опір, чим мідь, але воно дорожче і поступається міді по зносостійкості. Срібні контакти у вигляді тонких пластинок, напаяних на мідні тримачі, використовуються в мережах управління тепловозів. Металокерімні конакти, представляючи композицію срібла з іншими металами (окись кабмію, нікелю, вольфрама), находять широке використання в тяговій електроапаратурі.

Електричний струм викликає нагрів контактів, що в своє чергу приводить до окислення поверхонь, а отже, до росту контактного опору. При збільшенні контактного опору повишаються теплові витрати, контакти можуть перегрітися, а при великих опорах — сплавитися. Для зменшення опору використовують пружини, які достатньо прижимають контакти. Щоб нерухомі контактні з'єднання не окислялися, їх мідні деталі підлягають лужінню. Рухомі контактні з'єднання (контакти контакторів, реверсорів, рубильників) змушують легким шаром технічного вазеліну.

Основними параметрами, характеризующими роботу рухомого контактного з'єднання, являються: кінцеве прижимання, початкове прижимання, зазор, провал. Зусилля створене контактною пружиною в точці кінцевого прижимання контактів (при повному включеному контакторі), називається кінцевим прижиманням. Зусилля створене контактною пружиною в точці першоначального дотулення контактів називається початковим прижимом. Кінцеве і початкове прижимання — важні експлуатаційні показники. Нагрів контактів в значному степені залежить від кінцевого прижимання. Зменшене початкове прижимання приводить до вібрації рухомого контакта при замиканні, що викликає плавлення контактів, а збільшене значення його — нечіткому спрацюванню контактора й зависанню в перехідних положеннях.

Найменша відстань між контактними поверхностями рухомої і нерухомої деталей в їх розімкненому положенні називається зазором (раствором). Великий зазор може не забезпечити нормального прижимання й притирання, а малий може викликати перекидання дуги (перекриття) між контактними поверхностями.

В процесі включення контактів виникає їх відносне ковзання і перекочування. Ковзання розрушує плівку поверхневого окислення, перекочування удаляє робочу точку контактів від місця включення і відключення, тобто від місця розриву дуги. Це зменшує зношення контакт-деталей і захищає їх робочу поверхність від обгорання. Процес спільного ковзання і перкочування контактів від точки доторкування до кінцевого робочого положення називається притиранням контактів. Для ліпшого притирання рухому контакт-деталь 2 (мал.1) потрібно зконстрюювати так, щоб після притулення до положення повного включення рухома поверхність деталі перекочувалась і ковзала по нерухомій поверхності 1, а контактний ричав (або якір) перемістився на опреділену відстань. Якщо при повністю включеному апараті забрати нерухому контакт деталь, то рухома буде переміщатися до тих пір, поки контактотримач 3 не доторкнеться з речагом. Ця віддаль П називається провалом. Поміж притирання, провал забезпечує також в межах допусків роботу контактора при зношених контакт-деталях.

По формі спряжених поверхонь роз'ємні контактні з'єднання діляться на три види. Точкові, у яких контакти прилягають в одній точці (мал. 2, а). Ці контакти використовують при невеликих струмах (контактир реле). Клинові плоскі (поверхневі) використовуються на тепловозах в ряді апаратів з невеликим контактим прижиманням (рубильники, включателі, запобіжники). Лінійні, у яких доторкання виконується по прямій лінії (практично по дуже вузькій полосці), наприклад дотик двох циліндричних контактних поверхностей (мал. 2 б, в). Лінійний контакт при невеликих прижимання має відносно малий опір. Вони широко застосовуються в сучасних електричних апаратах.

Дугогасящі пристрої. Розрив електричної мережі під струмом майже завжди супроводжується виникненням електричної дуги, так як перед розмиканням контактів із-за зменшення сили притискування і поверхності доторкування різко збільшується перехідний опір. В наслідок чого контакти в цьому місці сильно нагріваються. При струмі в мережі більше 0,1 А й при напрузі між розімкненими контактами більше 20 В воздух між контактами іонізується, виникає дуговий розряд. Температура дуги досягає 2000;3000оС, і щоб не виникло пошкодження контактів дуги потрібно швидко погасити.

Для швидкого гасіння дуги необхідно, щоб контакти розмикалися з великою швидкістю тільки до момента досягнення критичної довжини дуги, при якій вона гасне уже без подальшого розсування контактів. Потім скорість розмикання в мережах, володіючих значною самоіндукцією, викликають небезпечні перенапруження.

Щоб розсунути контакти до відстані, відповідаючій критичній довжині дуги. Потрібно би великі розміри апаратів, тому для збільшення довжини дуги використовують критичній довжині дуги, потрібно би великі розміри апаратів, тому для збільшення довжини дуги використовують дугогасящі пристрої. В електричних апаратах тепловозів використовують спосіб магнітного гасіння дуги. Заснований на законі взаємодії провідника зі струмом (дуги можна розглядати як провідник зі струмом) і магнітного поля.

Дугогасяща котушка 2 включена в мережу струму, розмикаючого головними контактами 1 (мал. 3). Стінки дугогасящої камери мають стальні полюсні наконечники 5, замкнуті сердечником котушки 3. Між полюсами виникає магнітне поле, напрямок якого вибирають такий, щоб дуга виштовхувалась в дугогасящі роги 4. Під впливом магнітного дутья і потоків нагрітого воздуха в середник камери електрична дуга переміщається до кінці дугогасящих рогів, видовбуючись і охолоджуючись, що приводить до швидкого її гасіння.

Щоб ускорити гасіння, дугогасящу камеру розділяють перегородками. Дугогасяща камера перешкоджає перекиданню електричної дуги на близько розміщені металічні частини. Дугогасящі камери виготовляють із асбоцемента, який володіє високою теплостійкістю і хорошими ізолюючими властивостями.

Класифікація апаратів. Апарати. Включені в силову мережу тепловоза (її напруга досягає 900В) безпосередньо, або через додаткові резистори, умовно називають високовольтними. Апарати, працюючі в мережах управління. Освітлення і допоміжних нагрузок, напруга яких 75−110 В, називають низьковольтними.

Високі напруги можуть викликати перекриття струмопропускаючих частин на корпус тепловоза і цим серйозно пошкодити електричне обладнання. Щоб запобігти цьому, в високовольтних апарах передбачені значні відстані (згідно технічним умовам) між струмопропускаючими частинами і корпусом, а в декотрих випадках ці частини надійно ізолюють.

Наприклад болти силових контактів (ПК-753) виконують з ізоляційною. головкою; болти, якими кріплять апарати до каркасу високовольтної камери (апаратної), закривають електрокартоном або заливають ізоляційною масою. Ізоляція котушок контакторів і реле, включених в високовольтну мережу, повищена порівняно з низьковольтними апаратами.

Порпизначенню електричні апарати можна розділити на коммутаційні, автоматичного регулювання, захисту, контрольно-вимірювальні і сигнальні і різні. В залежності від приводу апрати підрозділяють на апарати з безпосереднім (ручним) приводом (включателі, рубильник акумуляторної батареї) і апарати косвенного, або дистанційного, управління.

До апаратів з дистанційним управлінням відносяться силові контактори, підключаючі тягові електродвигуни до тягового генератора, які включаються і виключаються апаратами управління — контролером машиніста і кнопочним включателем, виконуючими відповіді переключення в мережах управління.

На сучасних тепловозах використовується система дистанційного управління, яка виключає зіткнення машиніста і кнопочним включателем, виконуючими відповідні переключення в мережах управління.

На сучасних тепловозах використовується система дистанційного управління, яка виключає зіткнення машиніста з високовольтним обладнанням і позволяюща автоматизувати управління агрегатами тепловоза (тяговим генератором, тяговим електродвигунами, дизелем і допоміжними машинами), вести контроль за їх роботою, а також захистити машини від ненормальних режимів роботи.

Крім цього, дистанційне управління спрощує розміщення апаратів на локомотиві і позволяє виконувати управління декількома секціями тепловозів з одного посту, так зване управління по системі кількох одиниць. Основними технічними характеристиками апаратів являються: струм і напруга (довготривала і максимальна), зазор, провал і притиснення контактів, струм спрацювання (для реле).

Комутаційні апарати Контактори. Основне призначення комутаційних апаратів — замикання і розмикання електричних мереж при переключенні їх в заданій послідовності. Апарати, які служать для повторного замикання і розмикання (під струмом) ектричних мереж, по яких протікають великі струми або які володіють значною індуктивністю, називаються контакторами.

На тепловозах використовують контори з електропневматичними (при струмах 750−1200 А) і електромагнітними приводами (400 А і менше). В силових мережах установлюють електропневматичні контактори, так як вони забезпечують достатнє притиснення, надійний контакт і швидкість спрацювання.

Контактори мають головні і допоміжні контакти, які підрозділяються на розмикаючі і замикаючі. Розмикаючий допоміжний контакт замкнутий, коли котушка контакторів обезструмлена; замикаючий допоміжний контакт замкнутий при включеному контакторі.

Електропневматичні поїздні контактори ПК-753Б-6 (П1-П6).

Використовуються для підключення тягових електродвигунів з тяговим генератором або випрямляючою установкою. На тепловозі серії М62 використовуються електропневматичні контактори ПК-753Б-6.

На панелі 1 змонтовані нерухомі частини контактора (мал. 4) і циліндр 2 електропневматичного приводу. До панелі прикріплений відлитий з латуні кронштейн 3, до якого припаяна догогасяша котушка 4 з стальним сердечником (ізольованим від котушки). На кронштейні 3 також закріплений головний нерухомий контакт 6. Котушка з сердечником і головні контакт-деталі 6 і 7 розміщені в середині дугогасящої камери 5. Струм до рухомої контакт-деталі 7 підводиться через гнучкий мідний шунт 11.

При подачі напруги на катушку електропневматичного вентеля 15 (типу ВВ-3) повітря поступає в циліндр 2, поршень 14 зі штоком 12 переміщаються вправа. Ричав 9 повертається навкруг осі до тих пір, поки рухома головна контакт-деталь 7 торкнеться нерухомої 6. Дальший поворот ричала 9 викликає поворот рухомої контакт деталі 7 навкруг осі 0' і зжимання притираючої пружини 8. При знятті напруги з котушки вентиля 15 під впливом пружини 13 рухомий вузол контактора вертається в початкове положення.

Контактор оснащен допоміжними контактами 10, зробленими із рухомих ізоляційних колодок з мідними пластинками, закріпленими на ричазі 9, і нерухомих контактів пальцевого типу, встановлених на кронштейні приводу. Допоміжні контакти позволяють здійснювати потрібні залежності в роботі схеми.

Форма головних контакт деталей така, що при замиканні першопочатково знаходяться їх передні кінці, потім рухома контакт-деталь перекочується по нерухомій до прилягання задніх частинок. Таким чином при замиканні виникає відносне ковзання контактних поверхностей під зусиллям, створеним притираючою пружиною 8.

В час розмикання виникає оборотнє перекочування і послідними розмикаються передні кінці контакт-деталей.

Послідовність положення контакт-деталей при замиканні показана на мал. 5. При такій роботі контакт-деталей зменшується їх зношування. Перешкоджається виникнення приварювання (прилипання) і зберігається робоча частина. Головні контакти виготовлені із твердотянутої міді, із міді з добавкою срібла або металокерамічного сплаву і у випадку зношення можуть бути легко замінені. Технічні дані контактора ПК-753Б-6 приведені в таблиці 1.

Контактор ПК-754 відрізняється від контактора ПК-753Б меншими габаритними розмірами, які досягнуті за рахунок зменшення розмірів литої основи пневматичного приводу.

У контакторів типу ПК 753 Б-6 замість шкіряних манжет в пневматичному приводу використовуються резинові, які показали більш надійну роботу. Для змощування резинових манжет використовується смазка ЦИАТИМ-221. Для збільшення терміну служби дугогасящої камери в асбоцементни стінках поміщені ситаллові вставки. Крім цього, підсилено кріплення силових контактів і дугогасящої котушки.

Таблиця 1.

Значення Контактор

ПК-753Б Контактор

ПКГ 565 Переключатель ППК-8063.

Струм номінальний, А 830/5* 420/2 100/2.

Напруга номінальна, В 900/75 20/110 900/110.

Число контактів 1/3 6−4 24/4.

Притиснення (кінцеве), Н 55−63/10−25 120×2/1,1−1,3 300/1,1−1,3.

Зазор, мм 14−19,5/- 6/2,5 10/2,5.

Провал, мм 13−15/- 4,2 3,2.

* В чисельнику для головних контактів, в знаменнику для допоміжних контактів.

Груповий контактор типу ПКГ-565 (ВШ1, ВШ2).

Призначений для підключення резисторів ослаблення збудження тягових електродвигунів. Контактор має діафрагменний привід 9, який керується електропневматичним вентилем 1 (типу ВВ-3).

Шток 8 приводу (мал. 6) з контактотримачем 2, на яких прикріплені рухомі контакти 6 мостикового типу з пружинами 7, переміщується і замикає головні контакти під впливом пневматичного приводу. Нерухомі контакти 5 закріплені на пластмасових контактотримачах, прикріплених до уголків 3. Нерухомі і рухомі контакти мають металокерамічні накладки.

Розмикання контактів виникає під впливом сили тяжості рухомих частин і відключаючої пружини 4 при знятті напруги з котушки вентеля 1. Допоміжні контакти мостикового типу. Металокерамічні контакти допускають нагрів до 125оС (мідні - до 115оС) і виконані без дугогасящого пристрою, так як падіння наруги на обмотках збудження тягових двигунів невелике (до 20В). Технічні дані контактора приведені в табл. 1.

Реверсор (ПР) Реверсор служить для зміни напрямку руху тепловоза шляхом зміни напрямку струму в обмотках збудження тягових електродвигунів. На тепловозах використовується контактна система барабанного або кулачкового типу, а приводи поршневі і діафрагменні. Поршневий привід для тепловозних реверсорів вже не випускається. На тепловозі ТЭЗ використаний реверс барабанного типу з діафрагменним пневматичним приводом. Реверсор включається в мережу обмоток збудження, а не в мережу якорів електродвигунів, так як в цьому випадку напруга між контактами реверсора менша, а в відповідно, і розміри апарата получаються також меншими.

На тепловозах ТЭМ2 встанолюють кулачкові реверсори типу ППК-8200. На тепловозах ТЭ10, 2ТЭ10Л і ТЕП60 використаний пневматичний кулачковий переключатель типу ППК-8601, на 2ТЭ116-ППК-8064, розрахований на струм 1000 А.

Груповий кулачковий переключатель (реверсор) типу ППК-8063 (мал. 7) установлюється на тепловозах 2ТЭ10 В (М і С). Технічні дані його приведені в табл. 1. Схема роботи кулачкого реверсора показана на мал. 8.

Пневматичний привід 3 реверсора (мал. 7) діафрагм енного типу і кронштейн 9 зв’язані з шістьма і ізольованими стойками 7. До чотирьох стойок кріпляться нерухомі контакти 5, а до двох — рухомі 2.

Фігури пластмасові кулачкові шайби 8 посажені на вал 1, який обертається приводом. Привід керується електропневматичними вентелями 4 типу ВВ-32. Пеерключатель має пристрій для ручного повороту і фіксації контактів в переключатель має шість електричних груп, кожна із яких на стойках, і рухомих. Змонтованих на двох качающихся ричагах 6. Кожний ричав керується однією кулачковою шайбою 8.

Переключення в обмотках збудження двигунів може виконуватися тільки в обезструменному стані, так як реверсор не має дугогасящих пристроїв. Управління реверсором керується реверсивною рукояткою контролера машиніста.

Реверсор ППК 8601.

Реверсор представляє собою коммутирующий апарат з груповим приводом, який використовується на сучасних тепловозах серії М62.

На валу 8 реверсора (мал. 9) зв’язаним з діафрагменним приводом, установлені кулачки 6. Привід виконаний двостороннім тобто має дві камери. Діафрагми яких пов’язані зубчастою рейкою, входящою в щеплення з шестерною вала 8. При впуску повітря в одну із камер вал 8 повертається на заданий кут, кулачки 6 через ролики 9 повертають контактний елемент з ричагом 4, на якому закріплені рухомі контакти 3 з пружинами 7. Нерухомі контакти 2 установлені на ізольованих стойках 10. В положенні показаному на схему (мал. 10) струм проходить від вивода ЯЯ якоря тягового двигуна через замкнуті контакти1, обмотку збудження тягового двигнуа К-КК, контакти 3 до тягового генератора Г (або до випрямляючої установки ВУ). При повороті вала реверсора замикаються контакти 2 і 3 (мал. 11) і напрямок струму в обмотці К-КК міняється навпаки. Схема включення реверсора на тепловозах показана на малюнку 12. Управління реверсором керується спеціальною рукояткою контролера машиніста. Реверсор не має дугогасящих пристроїв і тому переключення його допустимо лиш при відсутності струму в мережах тягових двигунів.

Електромагнітний контактор КПВ-604 (Д10Д3) пусковий Використовується в мережах запуску дизеля і призначений для коммутації великих короткочасних струмів (до чотирьохкратного номінального). Контактор зібраний (мал. 13) на основній скобі 4 магнітопровода. На нижньому кінці скоби закріплені втягуюча котушка 1 з сердечником 2 і якір 12. Якір вставлений в проріз скоби і двома пружинами прижимається до її призми 5. На верхньому кінці скоби закріплена пластмасова основа 7 з дугогасягащим пристроєм і нерухомим контактом 8.

При подачі напруги на котушку до її сердечника притягується якір, на якому закріплена скоба 6, несуща рухомий контакт 9. Чотири блокировочних контакта 13 мостикового типу розміщені справа і зліва від котушки. Для переключення їх до якоря контактора прикліплена наживна пластина 3. Щоб не пошкодити корпус блокировочних контактів необхідно слідкувати, щоб при включенні нажимна пластина не ударяла по крпусі, а траверса з рухомими контактами мала вільний хід близько 1 мм. Приляганні головних контактів забезпечується притираючою пружиною 10, а відключення — вертаючою пружиною 11. Контактор має номінальний струм включення 250 А.