ТЕМА 4.1. ГЛАВНЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Главный выключатель установлен в цепи питания первичной обмотки тягового трансформатора электровоза и при его отключении снимается напряжение не только с первичной, но и со всех вторичных обмоток. ГВ производит не только оперативные включения и выключения, но и выполняет функцию автоматической быстродействующей защиты во всех аварийных режимах силового оборудования электровоза, поэтому время его отключения должно быть 0,04 - 0,06 сек, что обеспечивает сохранность оборудования. На электровозах переменного тока в качестве ГВ применяют воздушные выключатели, в которых сжатый воздух при давлении не менее 0,6 МПа используется и для привода выключателя и для гашения дуги, образующейся на контактах. Токовсдущая высоковольтная цепь ГВ имеет две пары контактов: разрывные и разъединителя. Процесс отключения состоит из двух последовательных операций: размыкания разрывными контактами силовой цепи под нагрузкой с одновременным гашением дуги и размыкания разъединителем уже обесточенной цепи. После отключения разъединителя замыкаются уже обесточенные разрывные контакты, а силовая цепь остается разомкнутой контактами разъединения. Все эти операции строго согласованы во времени, т.е. каждая последующая начинается только после завершения предыдущей. Это объясняется тем, что нельзя допустить, чтобы контакты разъединителя начали размыкаться раньше, чем погаснет дуга на разрывных контактах, это привело бы к выгоранию и порче контактов разъединителя, не приспособленных для размыкания цепи под нагрузкой. По той же причине разрывные должны включиться только после отключения контактов разъединителя. Таким образом разрывные замкнуты как при включении, так и выключенном ГВ, и лишь кратковременно размыкаются в процессе отключения выключателя. Процесс выключения выключателя заключается лишь в замыкании контактов разъединителя, т.к. разрывные уже замкнуты.

Основой выключателя ВОВ-25-4 (ВОВ 10/1000) является силуминовый корпус, которым выключатель крепится к крыше электровоза. К корпусу на патрубке прикреплен воздушный резервуар емкостью 32 лифа. Воздух в резервуар поступает по трубе с краном из питательной магистрали, а для выпуска воздуха из резервуара тоже имеется труба с краном. Для контроля наличия в резервуаре минимального давления имеется датчик ЛМД с электроконтактами, а для визуального контроля давления - манометр. На верхней части корпуса смонтирована высоковольтная часть выключателя, к которой относятся разъединитель, состоящий из ножей, укрепленных на поворотном изоляторе неподвижного контакта и дугогасительной камеры, смонтированной в горизонтальном полом изоляторе, укрепленном на наклонном изоляторе. На другом конце дугогасительной камеры размещен дугогасительный колпак с зажимом высоковольтного провода. Между ножами разъединителя шарнирно укреплен другой вывод высоковольтной цепи. На корпусе закреплен стальной кронштейн, на который заземляются ножи разъединителя в отключенном положении. Внутри корпуса смонтированы механизмы управления выключателем. Подвод низковольтных проводов управления и сигнализации к выключателю от цепей электровоза осуществляется через штепсельные разъемы.

Разрыв силовой цени при отключении происходит первоначально в дугогасительной камере с помощью подвижного контакта, а затем через 0,03 с происходит поворот ножа разъединителя из соединения

с выводом дугогасительной камеры в положение контакта с заземляющим кронштейном. На верхнем торце полого наклонного изолятора закреплена головка, в которой запрессована латунная цилиндрическая втулка, а внутри ее помещен стальной поршень со штоком. На другом конце штока навинчен медный подвижный контакт, который упирается в конусную проточку медного неподвижного контакта, укрепленного на латунном фланце с другой стороны горизонтального изолятора. Здесь же на фланце закреплен ограничитель дуги и дугогасительный колпак. Подвижный контакт прижат к неподвижному пружиной, действующей на поршень с усилием 450 Н. Для смягчения удара при остановке поршня в крайнем правом положении служит демпфер, набранный из резиновых и стальных шайб. Дуга возникает при разрыве контактов и сразу же выдувается в колпак сжатым воздухом через сопло неподвижного контакта 0 25 мм.

Перед включением необходимо создать в резервуаре давление воздуха не менее 0,6 Мпа, при этом замыкаются контакты автомата минимального давления, подготавливая электрическую цепь питания катушек электромагнитов ГВ. Для включения подается напряжение 50 В на катушку удерживающего электромагнита. Это необходимо, чтобы после включения выключателя он оставался бы во включенном положении, благодаря действенно удерживающей катушки. Затем производится фактическое включение подачей питания на включающий электромагнит, он срабатывает и открывает пусковой клапан включения. Сжатый воздух из резервуара через открытый клапан и каналы в корпусе попадает в цилиндр привода справа от поршня. Под действием давления поршень движется справа налево и своим штоком за рычаг повернет вал разъединения вместе с изолятором и, укрепленным на нем ножом на включение. При полном повороте на 60 " произойдет соединение ножа с выступающим контактом дугогасительной камеры. По мере движения поршня воздух слева от поршня будет сжиматься, чем ограничивается скорость перемещения поршня, а при возросшем давлении открывается клапан, давая воздуху выходить из цилиндра. При повороте вала рычаг напротив удерживающей катушки освобождает от нажатия ее пружину и теперь ее сердечник будет удерживаться в притянутом положении до тех пор, пока она будет получать питание, кроме того другой рычаг на валу произведет переключение контактов контрольно-сигнального аппарата, что приведет к размыканию цепи включающей катушку примерно за 30° до полного поворота вала. Дальнейший доворот до фиксированного положения происходит за счет эксцентрика на валу и доводящей пружины. Эта же пружина предотвращает обратный отскок вала при его резкой остановке на упоре.

Отключение происходит от прекращения питания удерживающей катушки или от подачи питания на отключающий электромагнит. Цепь удерживающей может прерваться из-за отключения кнопки на пульте, если машинист отключает ГВ, или срабатыванием защитных аппаратов из-за размыкания б-контактов в цепи катушки. Включение отключающего электромагнита происходит из-за срабатывания защит ВПБ. И в том и другом случае или якорь удерживающей катушки или якорь электомагннта через коромысло воздействует на клапан отключения и открывает его. Сжатый воздух из резервуаров через открытый клапан поступает к поршню главного клапана перемещая, его в крайнее левое положение. Открывается широкий проход для прохода воздуха через полый изолятор в полость дугогасительной камеры. Воздух давит на поршень подвижного контакта и резко смещает его вправо на 12 мм, сжимая его пружину. Удар поршня смягчается буферным устройством. Совместно с поршнем происходит отрыв подвижного контакта силовой высоковольтной цепи. Возникает мощная дуга, которая тут же подхватывается устремившемся в сопло воздухом и перебрасывается на ограничитель дуги, а затем внутрь колпака, где происходит ее гашение.

Одновременно с этим воздух по каналу поступает к поршню привода с левой его стороны, но по пути проходит через регулируемое иглой сечение, которое замедляет поступление воздуха к поршню. Этим достигается время задержки поворота вала разъединителя. Под воздействием давления воздуха поршень смещается вправо и через шток и рычаг поворачивает вал с изолятором и ножом и окончательно разрывает высоковольтную цепь, а нож разъединителя соединяется с заземляющим кронштейном. При повороте вала происходит натяжение пружины якоря удерживающей катушки и якорь перестает воздействовать на отключающий клапан. Клапан закрывает проход воздуха к поршню главного клапана и одновременно открывает путь выхода воздуха о-, поршня в атмосферу. Главный клапан своей пружиной закрывается, давление воздуха внутри дугогасительной камеры падает и подвижный силовой контакт пружиной его поршня возвращается в исходное положение и опять замыкаются контакты, но уже при отключенном разъединителе. На этом операция отключения заканчивается, а все элементы выключателя опять готовы к новому включению. В процессах включения и отключения участвует доводящее устройство, состоящее из пружины с упором и кулачка, закрепленного на поворотном валу. После прохождения валом примерно половины угла поворота, сжатая пружина, действуя на кулачок производит доводку до упора и четко фиксирует его в том или другом положении.

В комплект воздушного выключателя входит специальный трансформатор тока на проходном изоляторе и реле, питаемое трансформатором. Проходной изолятор устанавливается в отверстии в крыше кузова, так что одна его часть выступает над крышей сверху, а другая находится внутри кузова. Внутри изолятора проходит токоведущий медный стержень, к концам его подсоединены провода высоковольтной цепи. По наружной поверхности изолятора в средней его части устанавливается фланец, внутри которого помещен кольцевой сердечник с намотанной на нем вторичной обмоткой трансформатора. Роль первичной обмотки выполняет стержень внутри изолятора. Вторичная обмотка имеет 16 витков, это значит, что в ней в 16 раз

Рис. 46 Трансформатор тока ТПОФ-25

меньше, чем ток, проходящий по стержню. Вторичная обмотка соединена с катушкой реле максимального тока РМТ, смонтированного внутри воздушного выключателя и б-контакт этого реле стоит в цепи питания удерживающей катушки.

До тех пор, пока ток в цепи первичной обмотки тягового трансформатора, а значит и проходящий по стержню, остается в пределах нормы не происходит срабатывания реле РМТ, т.к. его уставка специально настраивается. Как только произойдет перегрузка высоковольтной цепи, возрастает и ток вторичной обмотки трансформатора тока и в катушке реле РМТ. Реле срабатывает и прерывает цепь удерживающей катушки ГВ и выключатель отключает силовое оборудование электровоза.