БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТИПА БВП-5-02.

( обозначение в схеме ВБ1)

Назначение: быстродействующий выключатель служит для подачи напряжения в силовую цепь тяговых элек­тродвигателей и в высоковольтную цепь вспомогательных машин, а также для защиты этих цепей от токов короткого замыкания.

Коротким замыканием называют ненормальное соединение токоведущих элементов аппаратов с корпусом или между собой. На величину токов короткого замыкания оказывают влияние не только сопротивление цепи с коротким замыканием, а также положение электровоза относи­тельно тяговой подстанции, сечение проводов контактной сети, напряжения на тяговой подстанции, её мощность, оми­ческое и индуктивное сопротивление цепи электровоз - тяговая подстанция и ряд других факторов. Токи короткого замыкания нарастают очень быстро. Уже через 0,04—0,05 сек. они достигают своих установившихся значений. При нахождении электровоза вблизи тяговой подстанции величина тока короткого замыкания может достичь величины 15000-18000 А. Если для защиты электровоза применить обычный автоматический выключатель промышленного типа, то он сработал бы через 0,1-0,2 секунды, то есть тогда, когда ток короткого замыкания достиг бы своего максимального значения (рисунок 45).

Рисунок 45 Изменение тока при коротком замыкании.

Поэтому на электровозах и тяговых подстанциях применяют специальные быстродействующие выключатели (БВ), полное время срабатывания которых находится в пределах 0,01-0,05 секунды. Это время обеспечивает отключе­ние электровоза от контактной сети, раньше, чем ток короткого замыкания достигнет своего максимального значения. Полное время от­ключения БВ равно

Т=t_1БВ + t_2БВ + t_3БВ.

, где t_1БВ - время нарастания тока короткого замыкания от нормального тока цепи до достижения им вели­чины тока уставки (тока срабатывания) БВ;

t_2БВ - собственное время БВ, то есть время от достижения током короткого замыкания тока уставки БВ до начала расхождения контактов;

t_3БВ - время гашения дуги.

Основные технические данные.

Номинальный ток, А
Максимальный разрывной ток при U=4000 В и индуктивности 5-7 мГн, А		20 000
Ток уставки, А
Собственное время отключения, с		0,0015-0,003
Ток удерживающей катушки, А		1,18
Линия соприкосновения контактов, не менее %
Площадь прилегания якоря к полюсам удерживающего электромагнита, не менее, %
Раствор главных контактов, мм		35-40
Нажатие главных контактов, не менее кг

9.1 УСТРОЙСТВО БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ БВП-5-02.

Основные элементы БВ.опорная конструкция (6,7 рисунок 46), дугогасительная система (14,15, 16, 17, 18), удер­живающая электромагнитная система (1, 3, 4, 5), контактная система (13, 12 на рисунке 46 видна только часть контактного рычага и отключающие пружины), размагничивающий виток и индуктивный шунт (2 и 9), включающий механизм (20, 10, 11) и блокировочное устройство (19).

1 – якорный рычаг; 2 –размагничивающий виток; 3 – регулировочные винты со стопорными планками; 4 – удерживающая катушка; 5 – магнитопровод; 6 – рама; 7 – изолированные шпильки; 8 – угольники с основанием; 9 – индуктивный шунт; 10 ­– пневматический привод; 11 – возвращающие пружины; 12 – отключающие пружины; 13 – контактный рычаг; 14 – гетинаксовая плита; 15 – магнитопровод дугогасительной катушки; 16 – дугогасительная катушка; 17 – полюса веерного типа; 18 – дугогасительная камера; 19 – блок вспомогательных контактов; 20 – электропневматический вентиль;

Рисунок 46 Общий вид БВ типа БВП-5-02

Опорная конструкция.Опорной конструкцией являются две рамы 6 (рисунок 46), изготовленные из силумина. Эти рамы закрепляются через изолированные стальные шпильки 7 на угольниках 8. Сверху рамы стянуты между со­бой гетинаксовой плитой дугогасительного устройства. С боков рамы стянуты осями рычагов БВ, болтами, крепящими цилиндр привода и удерживающий электромагнит.

Дугогасительная система. Дугогасительная система состоит из электромагнита гашения дуги и дугогасительной камеры. Электромагнит гашения дуги смонтирован на гетинаксовойплите 1(рисунок 47). Он состоит из шихтован­ного магнитопровода3, закрепленного при помощи двух изоляторов2 иуголка на этой плите. На магнитопровод намо­таны двепараллельно, соединённые двойные дугогасительные катушки 5. Катушки изготовлены из шинной меди. Межвитковая изоляцияи корпусная изоляция электрокартон. Покровная изоляция электроизоляционная эмаль. Вводные концы катушек соединены межу собой на контактной плите 10, а выводные - под неподвижным контактом 7. На магнитопроводе с обеих сторон закреплены стальные веерные полюсы 6. Они поднимают магнитное поле электромагнита дугогашения вверх и намагничивают стальные полюсы дугогасительной камеры.

Рисунок 47 Электромагнит гашения дуги.

Дугогасительная камера состоит из двух боковых стенок 4 (рисунок 48) и торцевых планок, изготовленных из асбо­цемента. В профрезированные пазы в этих стенках жидким стеклом приклеены клиновидные веерные перегородки 1, изготовленные также из асбоцемента. При соединении обеих стенок камеры внутри её образуется узкая лабиринтная щель, которая расширяется к верху. Лабиринт камеры позволяет растянуть дугу до 3,5 м, что обеспечивает гашение дуги при самом большом токе короткого замыкания, который возможен на электровозе. Снаружи между текстолитовой обшивкой и стенками 4 камеры закреплены стальные полюсы 6, изготовленные из стальных листов толщиной 2.5-3 мм. Эти полюсы рав­номерно распределяют магнитное поле электромагнита гашения дуги, поднятое вверх веерными полюсами. Внутри камеры закреплена пластина 5 из асбоцемента, образующая узкую щель в зоне контактов. Здесь же на гетинаксовых планках закреплены два дугогасительных рога 7 из латуни, изолированных от стенок воздушным промежутком. Левый рог, при установке камеры на выключатель, её весом прижимается к неподвижному контакту 9. Правый рог одновременно является шарниром камеры и соединён с опорной конструкцией медным шунтом. Вверху камеры устанавливаются и закрепляются от выпадания уголками из стеклопластика деионные решётки 2. Решётка состоит из стальных пластин толщиной 0,5-0,7 мм, скреплённых гребёнкой из текстолита или стеклопластика.

Рисунок 48 Дугогасительная камера БВП-5-02.

Действие системы дугогашения. Под действием электромагнитной силы, возникающей от взаимодействия магнитного потока дугогасительной катушки с током дуги, дуга сбрасывается с контактов на дугогасительные рога, пе­рекатывается по ним. Охлаждается о стенки камеры и перегородки, огибая лабиринт камеры, растягивается до критиче­ской длины 20 В/см и погасает. Гашению дуги способствуют и газы, выделяемые из стенок камеры и перегородок, ко­торые как поршень вытесняет дугу вверх. Горение дуги над камерой исключают деионные решётки, которые охлаждают нагретые дугой воздух и газы. При отсутствии хотя бы одной решётки воздух над камерой нагревается, а значит, иони­зируется (становится токопроводящим). Вследствие этого дуга будет гореть над камерой и под действием магнитного поля аппаратов высоковольтной камеры её перебросит на каркас этой камеры.

Контактная система. Контактная система состоит из неподвижного контакта 7 (рисунок 47), контактного рычага 10 с подвижным контактом и двух отключающих пружин 9. Оба контакта изготовлены из меди шириной 34 мм. Непод­вижный контакт крепится на гетинаксовой плите электромагнита дугогашения, а подвижный 5 (рисунок 49) - на контактом рычаге 2. Контактный рычаг 2 изготовлен из алюминиевых пластин. Сверху к нему закреплён подвижный контакт 5, а снизу - медный держатель 4 с полукруглым вырезом. К держателю закрепляется гибкий медный шунт 3, изготовленный из медной плетёнки, а нему - контактная пластина 1. Контактная пластина закреплена к одной из рам опорной конст­рукции. Для исключения смятия пластин включающим рычагом при включении БВ, на контактном рычаге шарнирно за­креплена стальная накладка 6. Контактный рычаг имеет отверстие для крепления на оси рычага якоря.

Рисунок 49. Контактный рычаг с подвижным контактом     1– контактная пластина; 2 – контактный рычаг; 3 – гибкий медный шунт; 4 – медный держатель с вырезом; 5 – подвижный контакт; 6 – стальная накладка.

Удерживающая электромагнитная система. Удерживающая электромагнитная система состоит из удер­живающего электромагнита и рычага якоря (рисунок 50). Удерживающий электромагнит, в свою очередь, состоит из магнитопровода, полюсов и удерживающей катушки 6. Магнитопровод изготовлен из двух сплошных стержней 1,3 ишихто­ванного круглого сердечника 2 для удерживающей катушки. Полюсы 7 также изготовлены шихтованными и закреплены, как и сплошные стержни, между рам опорной конструкции. Магнитопровод и полюсы изготавливаются из электротехнической стали. В стержнях ввернуты болты 4 для регулировки тока уставки БВ. На круглом сердечнике магнитопровода размещена удерживающая катушка. Она намотана из изолированного провода, имеет 4670 витков, её сопротивление 37,3 Ом, а ток протекающий по ней равен 1,18 Ампера. Рычаг якоря изготовлен из двух силуминовых боковин. Сверху между ними закрепляется шихтованный якорь, а снизу – втулка под ось вращения, закреплённой между рамами опор­ной конструкции.

Рисунок 50 Удерживающий электромагнит

Размагничивающий виток и индуктивный шунт (рисунок 51). Размагничивающий виток (3,4) расположен ме­жду полюсами удерживающего электромагнита. Намотан из шинной меди 25 х 5 мм в два витка. Внутри витка при по­мощи деревянных распорок закреплён шихтованный сердечник. Межвитковая изоляция электрокартон, корпусная и покровная изоляции: сверху и снизу пластины из тонкого текстолита, обмотанные стеклолентой и покрытые электро­изоляционной эмалью. Концы витка приклёпаны к вспомогательным шинам 1 и 2. Индуктивный шунт (5, 6, 7, 8) изготов­лен из такой же медной шинки, как и виток. На шинку шунта надет пакет стальных пластин из электротехнической стали. Пакет пластин 8 стянут шпильками 6. Медная шинка шунта изолируется от пластин электрокартоном 9. Концы шинки приклёпаны так же к вспомогательным шинам 1 и 2, то есть размагничивающий виток и индуктивный шунт включены параллельно друг другу. Вспомогательная шина 1 крепится к раме опорной конструкции непосредственно болтами, а шина 2 изолируется от неё. Для этого на болты надеваются изоляционные втулки, а под головки болтов и гайки подкладываются изоляционные шайбы.

Размагничивающий виток     Индуктивный шунт

Рисунок 51 Размагничивающий виток и индуктивный шунт

Включающий механизм. Включающий механизм состоит из вентиля включающего типа 8 (рисунок 53), цилиндра 15, поршня 16, уплотнённого резиновой манжетой, включающего рычага 20 и возвращающих пружин 18. Вентиль со­единён с цилиндром полиэтиленовым шлангом. Шток поршня соединён с включающим рычагом. Рычаг сверху имеет латунную втулку (ролик), а снизу - между стенками втулку под ось вращения, закреплённую между рамами опорной конструкции.