Технические характеристики выключателя автоматического быстродействующего (далее ВАБ) приведены в таблице 6.1. Таблица 6.1 – Технические характеристики ВАБ
| Наименование параметра | Значение |
| Главная цепь | |
| Номинальное рабочее напряжение, В | 3000 |
| Максимальное рабочее напряжение, В | 4100 |
| Сопротивление изоляции при нормальных условиях, МОм | 150 |
| Номинальное напряжение изоляции, В | 4800 |
| Номинальный рабочий ток, А | 1600 |
| Тепловой ток (при t0Kp = + 40 °C), А | 1600 |
| Максимальное напряжение дуги, В | 9000 |
| Полное время отключения в цепи, с при индуктивности 5-7 мГн при индуктивности от 7 мГн до 15 мГн | 0,06
0,10 |
| Собственное время размыкания в цепи при начальной скорости нарастания аварийного тока 0,3 -106 А/с, с | 0,004 |
| Время оперативного отключения от сигнала внешнего устройства не более, с | 0,5 |
| Вспомогательные контакты | |
| Номинальное напряжение, В | 110 |
| Ток включения и отключения при L/R = 0,05с – 110 В, А | 1,1 |
| Тепловой ток, А | 10 |
| Цепь управления | |
| Номинальное напряжение Un, В | по |
| Диапазон значений напряжения питания, В | от 77 до 138 |
| Масса, кг | 450 |
| Рабочий диапазон температуры, °C | от минус 50
до плюс 60 |
| Степень защиты выключателя | |
| – для разъемов и кабельных вводов | IP65H |
| – для контейнера выключателя | IP54H |
| – для полюса выключателя | IP00 |
Конструкция ВАБ
ВАБ состоит из следующих основных узлов:
- контейнер;
- изолированные шины;
- два делителя напряжения (ДН-4) и преобразователь напряжения в код (ПНКВ-3);
- извещатель линейный тепловой пожарный с поглотителем энергии;
- выключатель с приводом и дугогасительной камерой.
Контейнер
Корпус контейнера представляет собой металлический сварной короб, закрытый съемной крышкой. Крышка закрепляется на корпусе шестью замками и соединена с ним заземляющим проводником. Для предотвращения попадания влаги и пыли, корпус оборудован резиновыми уплотнениями. Для установки контейнера на крышу электропоезда, к боковинам корпуса приварены четыре опорных кронштейна. На опорных кронштейнах имеются бобышки для установки шунтов заземления.
На боковой стенке корпуса контейнера установлен фильтр, который служит для осуществления газообмена внутренней полости контейнера с окружающей средой. Конструкция фильтра предотвращает проникновение пыли во внутреннюю полость контейнера (рисунок 6.1).
Изолированные шины
Подсоединение выключателя к силовой цепи электропоезда (к токоприемнику и тяговому оборудованию) и к цепи заземления (к ОПН-3,3 и разъединителю-заземлителю) производится через кабельные вводы в боковой стенке корпуса контейнера. Для подсоединения ВАБ к кабельным выводам служат изолированные шины. Для подсоединения ВАБ к цепям управления, измерения и сигнализации служат электрические разъемы.
Рисунок 6.1 – Контейнер быстродействующего выключателя: 1 – крышка; 2 – табличка; 3 – замки; 4 – фильтр; 5 – корпус; 6 – разъемы цепей управления; 7, 10 – бобышки заземления; 8 – ВАБ; 9 – опорные кронштейны; 11 – вводы цепи заземления; 12, 13 – вводы силовой цепи; 14 – заземляющий проводник.
Делители напряжения и ПНКВ
Внутри контейнера установлены два делителя напряжения (ДН-4) и преобразователь напряжения в код (ПНКВ-3), которые являются устройствами контроля напряжения контактной сети (рисунок 6.2). Делители напряжения (обозначение в схеме 4.01.А24, 4.01.А25) преобразовывают входное высоковольтное напряжение максимальным значением 4 кВ в напряжение максимальным значением 75 мВ, которое измеряется ПНКВ (обозначение в схеме 4.01.UZ21). Измеренное значение ПНКВ передается кодовым сигналом в МПСУиД.
Рисунок 6.2 – Расположение компонентов в корпусе контейнера ВАБ: 1 – защитный экран; 2 – основание выключателя; 3 – резиновое уплотнение; 4 – поглотитель энергии; 5 – преобразователь напряжения в код (ПНКВ); 6 – делители напряжения; 7 – входная изоляционная шина; 8 – выходная изоляционная шина; 9 – привод; 10 – извещатель линейный тепловой пожарный.
Извещатель линейный тепловой пожарный с поглотителем энергии
Извещатель линейный тепловой пожарный (термокабель) проложен по всей длине корпуса контейнера и представляет собой витую пару, выполненную из стального провода. Каждый провод покрывается теплочувствительным полимером, а затем скручиваются вместе в витую пару. При достижении определенной температуры, чувствительная к нагреву изоляция нарушается, провода витой пары под действием внутреннего напряжения соединяются, происходит замыкание и формируется сигнал о возгорании.
Поглотитель энергии предотвращает влияние отраженного от конца линейного извещателя сигнала на работу линии связи.
Выключатель
Выключатель состоит из привода и дугогасительной камеры (рисунок 6.3). Цепи блокировочных контактов, выводы катушек, катушки электромагнита и печатной платы выведены на разъем (рисунок 6.5).
Рисунок 6.3 – Выключатель в сборе: 1 – направляющие; 2 – дугогасительная камера; 3 – брус; 4 – привод; 5 – шпилька с гайкой; 6 – рым-болты; 7 – болт; 8 – рычаг; 9 – изоляционная колодка; 10 – ролик.
Привод и дугогасительная камера собираются вместе на общем основании. Дугогасительная камера установлена на направляющие основания и опирается на ролики. Верхняя часть дугогасительной камеры крепится к основанию шпилькой и гайкой, нижняя часть камеры закреплена с помощью бруса и болта. Соединение камеры с приводом осуществляется при помощи рычагов. Основание устанавливается в корпус контейнера на изоляционных колодках. Для исключения переброса электрической дуги на крышку контейнера, дугогасительная камера закрыта съемным защитным экраном (рисунок 6.2).
Привод
Привод состоит из:
- механизма включения;
- отключающего электромагнита с подвижным контактом;
- контакта неподвижного;
- блока воздушного дутья.
Элементы привода собираются на опоре и крышке, закрепленными между основанием выключателя и передней стенкой (рисунок 6.3 и 6.4).
Механизм включения
Механизм включения закреплен между основанием выключателя и передней стенкой, и состоит из основания и закрепленного на нем корпуса (рисунок 6.4).
На основании механизма установлен включающий электромагнит с печатной платой и клеммником для подсоединения катушки. Включающий электромагнит состоит из двух катушек – катушки включения и удерживающей катушки. Роль якоря включающего электромагнита выполняет плунжер с диском и штоком. Диск закрыт защитным корпусом. Шток плунжера, через ролик, взаимодействует с рычагом, ось вращения которого закреплена в корпусе механизма включения. В средней части этого рычага установлен ролик, при помощи которого рычаг взаимодействует с защелкой. На рычаг действует усилие возвратной пружины.
На основании установлен электромагнит управления, который через тягу с серьгой, двуплечий рычаг, защелку, и рычаг с регулировочным болтом, взаимодействует с изоляционной тягой с фиксатором, которая передает движение на подвижный контакт. После подачи питания на электромагнит, защелка прижимается к ролику рычага, соединенного со штоком плунжера включающего электромагнита, чем обеспечивается соединение данного рычага с рычагами изоляционной тяги.
На оси изоляционной тяги установлена регулировочная пружина, которая обеспечивает нажатие главных контактов. Усилие пружины изменяется затягиванием или ослабление гайки, фиксирующейся стопором. Зазор 81 между упором пружины и буртиком тяги необходим для компенсации обгара главных контактов, и во включенном положении ВАБ должен быть 4.0, 4 мм (рисунок 6.5).
Вверху корпуса механизма включения установлена панель с блокировочными контактами. Управление блокировочными контактами осуществляется рычагом, соединенным с подвижным контактом при помощи тяги с серьгой. Надежность включения блокировочных контактов обеспечивается пружиной.
Рисунок 6.4 – Привод: 1 – блок воздушного дутья; 2 – рым-болт; 3 – пружина отключающая; 4 – входная шина; 5 – табличка; 6 – передняя стенка; 7 – основание; 8 – пружина удерживающая; 9 – механизм включения; 10 – крышка; 11 – выходная шина; 12 – общее основание; 13 – штуцер; 14 – болт; 15 – ролик; 16 – тяга блока воздушного дутья; 17 – трубка; 18, 21 – гайка; 19 – отключающий электромагнит; 20 – болт регулировочный.
Рисунок 6.5 – Механизм включения (в положении «включено»): 1 – гайка; 2 – регулировочная пружина; 3 – пружина блок-контактов; 4 – рычаг изоляционной тяги; 5, 21 – пружина; 6 – рычаг; 7 – болт; 8 – тяга блок-контактов; 9 – тяга изоляционная; 10, 13 – серьга; 11 – двуплечий рычаг; 12 – тяга; 14 – электромагнит управления; 15 – корпус; 16, 18 – ролик; 17 – рычаг штока; 19 – шток; 20 – защелка; 22 – катушка включения; 23 – плунжер; 24 – удерживающая катушка; 25 – диск; 26 – кожух; 27 – включающий электромагнит; 28 – рычаг блок-контактов; 29 – блок-контакты; 30 – основание; 31 – клеммник; 32 – плата.
Отключающий электромагнит с подвижным контактом
Отключающий электромагнит закреплен между основанием выключателя и передней стенкой, и состоит из основания и закрепленного на нем магнитопроводе с якорем (рисунок 6.6). С одного конца упором для якоря служит скоба, которая совместно с медными кольцами, является шунтом магнитного потока, проходящего по магнитопроводу и якорю. Противоположный конец якоря с регулировочным болтом и контргайкой взаимодействует с изоляционной тягой с фиксатором механизма включения. При помощи вращения регулировочного болта регулируется зазор §2, который должен быть в пределах 1.0,2 мм (рисунок 6.4, вид А).
Якорь соединяется с двуплечим рычагом устройства регулирования тока уставки. С противоположной стороны на рычаг действует усилие пружины, которое изменяется при помощи регулировочной гайки. На корпусе регулировочного устройства имеется шкала с указателем, по положению которого можно выставить величину тока уставки. После регулировки тока уставки, устройство регулирования фиксируется контргайкой и пломбируется.
Через окно магнитопровода проходит входная шина, соединенная гибкими связями с двумя шинами подвижного контакта.
Подвижный контакт собирается из двух шин, которые в точке вращения (оси) крепятся к основанию отключающего электромагнита. В верхней части между шинами на шпильках устанавливается контактный наконечник. К контактному наконечнику крепится скоба, к которой подсоединяется тяга блока воздушного дутья. В средней части подвижного контакта между шинами устанавливается ролик, который входит в зацепление с изоляционной тягой с фиксатором. Надежность зацепления обеспечивается удерживающей пружиной (рисунок 6.4).
К оси, закрепленной на шине подвижного контакта, крепится серьга тяги блокировочных контактов (рисунок 6.4, 6.5). Для регулировки зазора 5з, который, при отключенном ВАБ, должен быть 1,5_о,5 мм, необходимо путем вращения серьги изменить длину тяги блокировочных контактов.
Рисунок 6.6 – Отключающий электромагнит с подвижным контактом: 1 – контактный наконечник; 2 – скоба; 3 – шина подвижного контакта; 5 – болт регулировочный; 6 – контргайка; 7 – скоба шунта магнитного потока; 8 – медные кольца; 9 – двуплечий рычаг; 10 – гайка; 11 – пружина регулировки тока уставки; 12 – входная шина; 13 – винт; 14 – контргайка; 15 – магнитопровод; 16 – основание; 17 – ось подвижного контакта; 18 – гибкие связи; 19 – ролик; 20 – шпильки; 21 – шкала; 22 – пломба; 23 – указатель.
Блок воздушного дутья
Блок воздушного дутья предназначен для гашения малых токов и установлен на крышке ВАБ. В корпусе блока установлен цилиндр, в котором, под действием пружины и рычага, перемещается поршень. Приводной рычаг, установленный на стойке, передает движение на поршень при включении привода. Блок воздушного дутья приводится в действие рычагами, по которым, при включении ВАБ, обкатываются ролики, установленные на скобе отключающего электромагнита (рисунок 6.7).
Подача воздуха от блока воздушного дутья в зону образования дуги, осуществляется через трубку и штуцер. На корпусе блока воздушного дутья установлен дугогасительный рог, соединяемый гибкой связью с наконечником подвижного контакта.
Рисунок 6.7 – Блок воздушного дутья: 1 – рог; 2, 3, 5 – болт; 4 – корпус; 6 – цилиндр; 7 – поршень; 8 – пружина; 9 – уплотнение; 10 – серьга; 11 – рычаг; 12 – трубка; 13 – ось; 14 – стойка; 15 – гибкая связь.
Неподвижный контакт
Неподвижный контакт представляет собой токопровод, состоящий из выводной шины, основания, двух шин и контактного наконечника. Токопровод охватывается магнитопроводом магнитного дутья. Полюса магнитопровода прикрыты экранами. На контактном наконечнике закреплен дугогасительный рог. На одной из шин установлен радиатор (рисунок 6.8).
Рисунок 6.8 – Неподвижный контакт: 1, 11 – шины; 2 – рог; 3 – наконечник контактный; 4 – основание; 5 – гайка; 6 – винт; 7 – болт; 8 – магнитопровод; 9 – экран; 10 – радиатор.
Дугогасительная камера
Камера состоит из наружных изоляционных щитов, внутренних перегородок, двух дугогасительных блоков и рогов. Верх камеры закрыт общим брусом, закрепленным между изоляционными щитами. На одном из наружных щитов закреплены направляющие бруски. Для электрического соединения камеры с токопроводом выключателя служат ламели (рисунок 6.9). Дугогасительный блок состоит из стальных омедненных пластин, разделенных изоляционными планками и стальных пластин, служащих для охлаждения газов при отключении. Пластины разделены изоляционными планками. Блок собран на стеклопластиковых стержнях и закреплен между крышками (рисунок 6.10). На бобышки крепятся ламели (рисунок 6.9).
Рисунок 6.9 – Камера дугогасительная: 1 – рым-болты; 2, 9, 10 – болты; 3, 12 – брус; 4 – блок дугогашения; 5, 6 – рога; 7 – винт; 8 – ламель; 11, 15 – щит; 13, 14 – перегородка.
Работа быстродействующего выключателя
Рисунок 6.10 – Блок дугогашения: 1,5- крышки; 2, 7 – пластины; 3, 8 – планки изоляционные; 4 – стержень; 6 – бобышки.
Включение
Включение выключателя происходит при подаче питания на обе катушки включающего электромагнита (QF1 и QF3) и катушку электромагнита управления (QF2) (рисунок 6.10а). При этом, электромагнит управления, через тягу с серьгой и двуплечий рычаг прижимает защелку к ролику рычага штока (рисунок 6.5). Одновременно, плунжер включающего электромагнита при помощи штока поворачивает данный рычаг вокруг оси и, через рычаг с регулировочным болтом воздействует на изоляционную тягу с фиксатором, который находится в зацеплении с роликом подвижного контакта. Тяга, преодолевая усилие пружины, передает движение на подвижный контакт, который поворачиваясь на своей оси замыкается с неподвижным контактом. При этом тяга блокировочных контактов, соединенная с подвижным контактом, при помощи рычага переключает блок-контакты, при этом, конечный выключатель S1 размыкает свои контакты в цепи катушки электромагнита управления (QF2) и контактора КМ (рисунок 6.10а). При этом, в цепь электромагнита управления вводится дополнительный резистор R1 (47 Ом), снижая потребляемый ток до величины, достаточной для удержания ВАБ во включенном положении. Одновременно, контактор КМ своими контактами отключает включающую катушку QF3, при этом, возникающая при отключении катушки самоиндукция открывает диод VD2 и энергия магнитного поля, запасенная в катушке, рассеивается в нем. Выключатель остается включенным за счет наличия питания на удерживающей катушке включающего электромагнита.
Перенапряжение, возникавшее в катушках QF1 и QF3 ограничивается варисторами RU1 и RU2.
Отключение
А. Оперативное отключение выключателя происходит при снятии напряжения с электромагнита управления (QF2) и удерживающей катушки включающего электромагнита (QF1). При этом защелка выходит из зацепления с роликом рычага штока и под действием пружины изоляционная тяга с фиксатором переводит подвижный контакт в отключенное положение. Одновременно снимается питание с включающего электромагнита, и плунжер, через шток переводит систему рычагов в отключенное положение (рисунки 6.4 – 6.8).
Б. Автоматическое отключение выключателя происходит при достижении током силовой цепи величины тока уставки. При этом якорь отключающего электромагнита притягивается к магнитопроводу и, своим противоположным концом, выбивает фиксатор изоляционной тяги из зацепления с роликом подвижного контакта. Подвижный контакт под действием пружин переходит в отключенное положение.
Дуга, возникающая при отключении, выдувается из зоны контактов магнитным полем, создаваемым потоком, проходящим по магнитопроводу на дугогасительные рога. Далее дуга, под действием магнитного поля втягивается в дугогасительную камеру, где происходит процесс гашения. При отключении малых токов, когда магнитное дутье неэффективно, процесс гашения дуги происходит с помощью блока воздушного дутья, приводимого в действие рычагами (рисунки 6.4 – 6.8).
Рисунок 6.10а – Электрическая схема выключателя ВАБ: QF1 – удерживающая катушка; QF2 – катушка электромагнита; QF3 – катушка включающая; RU1, RU2 – варистор; R1 – резистор; КМ – контактор; VD1, VD2 – диод; S – конечный выключатель.
