Внешний вид главного выключателя
Для защиты электрических цепей при питании от сети переменного тока, при коротких замыканиях и перегрузках, а также для оперативных отключений на крышах вагонов С и Е расположено по одному главному выключателю (ГВ) марки MACS фирмы «Сешерон». Ниже приведены его основные технические характеристики.
Технические характеристики ГВ марки MACS Номинальное рабочее напряжение, В.................................. 27 500 Номинальный рабочий ток, А......................................... 1000 Номинальная рабочая частота, Гц.................................... 50 Вес выключателя, кг................................................ 108 Габаритные размеры ГВ, мм.......................................... 940x430x726 Напряжение цепи управления, В...................................... 110 Время включения при t = 20 °С, мс.................................. <65 Время выключения при t = 20 °С, мс................................. <50 Количество циклов замыкания/размыкания, производимых без тока...... 250 000
Внешний вид главного выключателя показан на рис. 4.30. ГВ сконструирован в качестве однополюсного вакуумного выключателя для крышевого монтажа с электрическим пружинным приводом и камерой вакуумного выключателя. Он состоит из плиты основания, привода и вакуумной камеры. Снаружи выключатель оборудован изоляторами. Зоны высокого и низкого напряжения разделены плитой основания с исполнительным механизмом.
Главный выключатель оборудован встроенным двухконтактным разъединителем с ручным приводом (AC-ES), который поворачивает заземленный стержень вокруг своей вертикальной оси. Закрепленные на нем контакты соединяют или разъединяют с землей оба высоковольтных контакта главного выключателя.
Рис. 4.30. Внешний вид главного выключателя (низковольтная часть не показана): 1 — плита основания; 2 — камера вакуумного выключателя (VST); 3 — изолятор; 4 — заземляющий разъеденитель
ГВ оборудован системой подогрева, используемой при низких температурах наружного воздуха. При температуре —37±3 °С включается обогрев. По достижении температуры —27±5 °С активируются электронные устройства управления. С помощью нагрева температура постоянно поддерживается на уровне выше —15 °С. Типовое время нагрева при —50 °С составляет (при 110 В постоянного тока) около 13 мин. Потребляемая мощность — около 61 Вт. При замыкании главных контактов потребляемая мощность увеличивается до 141 Вт.
Устройство вакуумного коммутатора
Для обеспечения изоляционных свойств между силовыми контактами в камере коммутатора создан вакуум.
Рис. 4.31. Вакуумный коммутатор: 1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт; 3 — металлический фланец; 4 — керамический корпус; 5 — направляющая; 6 — металлический сильфон; 7 — металлический экран
Вакуумный коммутатор (рис. 4.31) состоит из неподвижного 1 и подвижного 2 контактов. Неподвижный контакт установлен на металлическом фланце 3, удерживающем керамический корпус 4. Между керамическим корпусом и контактом расположен металлический экран, который защищает керамические части корпуса от осаждения паров металла, образованных дугой при размыкании контактов. Подвижный контакт перемещается по направляющей 5 в осевом направлении. Созданный изготовителем вакуум в камере обеспечивается за счет металлических сильфонов 6, заваренных на подвижном контакте, и торцевого фланца. Кроме того, защита вакуумной среды происходит посредством металлического экрана 7, расположенного вокруг сильфонов.
Работа ГВ
Процессы замыкания, удержания и размыкания ГВ, а также процессы заземления и разрыва контура заземления ГВ представлены на рис. 4.32.
Рис. 4.32. Работа главного выключателя: а — процесс замыкания, удержания и размыкания: 1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт; 3 — вакуумный коммутатор; 4 — замыкающий электромагнит; 5 — рабочий механизм; 6 — кулачок; 7 — вспомогательные контакты; 8 — размыкающие пружины; 9 — пружины контактного давления; 10 — шток выключателя электромагнита; 11 — импульс на замыкание; б — процессы заземления и разрыва контура заземления ГВ: 1, 6 — ключи от системы запорных устройств электропоезда; 2 — рычаг заземления; 3, 7 — нажатие на рычаг заземления; 4 —поворот рычага заземления; 5, 8 — фиксация рычага заземления
Замыкание. Два главных контакта, неподвижный 1 и подвижный 2, расположены в вакуумном коммутаторе 3. При получении импульса на замыкание 11 рабочий механизм 5 передвигается под воздействием замыкающего электромагнита 4. При этом происходит замыкание подвижного контакта 2 с неподвижным контактом 1. Образуется цепь протекания тока от верхнего силового соединителя на неподвижный контакт, далее — на подвижный контакт и на нижний силовой соединитель. Контактное нажатие главных контактов 1 и 2 обеспечивается за счет давления, оказываемого рабочим механизмом 5 при помощи пружин 9. При этом кулачок 6 активирует вспомогательные контакты 7.
Удержание. После замыкания главных контактов электромагнит катушки 4 создает контактное давление при пониженном токе удержания.
Размыкание. При прерывании подачи напряжения на катушку электромагнита 4 под действием усилия размыкающих пружин 8 и пружин контактного давления 9 происходит размыкание главных контактов. Образуемый при расхождении контактов жидкометаллический мостик удерживается с помощью магнитного поля самой дуги. При естественном прохождении тока через ноль магнитное поле исчезает, и пары металла распределяются по вакуумной камере, восстанавливая диэлектрическую прочность. Это позволяет сократить участки перегрева, что обеспечивает минимизацию изнашивания контакта. Кулачок 6 деактивирует вспомогательные контакты 7.
Рис. 4.33. Рукоятка заземлителя и блокировочное устройство ГВ
Заземление. Для заземления ГВ необходимо повернуть ключ от системы запорных устройств электропоезда 1 (после поворота ключ 1 не может быть извлечен), нажать 3 на рычаг заземления 2 и извлечь его из паза, затем повернуть 4 до упора. При этом рычаг заземления 2 должен зафиксироваться 5 в пазе. Ключ 6 необходимо повернуть для блокировки рычага заземления в заземленном положении и извлечь его для произведения дальнейших действий по заземлению электропоезда.
Снятие контура заземления. Для снятия контура заземления необходимо вставить и повернуть ключ от системы запорных устройств электропоезда 6 (после поворота ключ 6 не может быть извлечен), нажать 7 и извлечь рычаг заземления 2 из паза, затем повернуть его 4 до упора. При этом рычаг заземления 2 должен зафиксироваться 8 в пазе. Ключ 1 необходимо повернуть для блокировки рычага заземления в положении снятия контура заземления и извлечь его для произведения дальнейших действий по снятию контура заземления электропоезда.
Внешний вид нижней части ГВ с рукояткой заземлителя и блокировочным устройством приведен на рис. 4.33.
Система управления ГВ
Процессами замыкания, удержания и размыкания главных контактов управляет электронный блок, смонтированный под несущей рамой ГВ. Функциональная схема блока приведена на рис. 4.34. Управление осуществляется путем изменения очередности подачи напряжения +110 В на входные порты блока управления, имеющие имена «Команда 1» и «Команда 2».
На нижней панели защитного кожуха ГВ, расположенной за потолочным люком, находятся сигнальные светодиоды. При подаче напряжения батареи и после окончания зарядки конденсатора ГВ загорается желтый светодиод, сигнализирующий о рабочем состоянии ГВ. Красный светодиод сигнализирует о наличии ошибки в программном обеспечении блока управления ГВ.
Блок управления питается напряжением 110 В и оборудован специальным резистором обогрева, предотвращающим изменение параметров цепи при эксплуатации в условиях температур ниже —40 °С. При температуре ниже —37±3 °С не происходит немедленная подача питания к электронной плате, а автоматически включается резистор обогрева с электромеханическим управлением, который обеспечивает выработку необходимой тепловой мощности. Включение электронной платы осуществляется только после того, как температура электромеханических компонентов достигнет уровня —27±5 °С. С этого момента центральный процессор с интегральным датчиком температуры начинает работать в обычном режиме, управляя процессом подогрева и регулируя температуру. Стандартная продолжительность нагрева от температуры —50 °С до момента включения сигнала «Готово» зависит от напряжения в цепях управления: при 77 В она составляет примерно 18 мин; при 110 В — примерно 13 мин; при 137,5 В — примерно 9 мин.
Рис. 4.34 Функциональная схема блока управления: 1 — преобразователь постоянно-постоянного тока; 2 — конденсатор; 3 — устройство замыкания; 4 — устройство удержания; 5 — блок управления; 6 — счетчик циклов замыкания/размыкания; 7 — электромагнитная катушка; 8 — дополнительный выключатель; 9 — выходные сигналы «Готово»; 10 — тепловой резистор; +В — плюс аккумуляторной батареи; —В — минус аккумуляторной батареи; 01+ — плюс «Команда 1»; 01–минус «Команда 1»; 02+ — плюс «Команда 2»; 02–минус «Команда 2»
