Токоприемники

К тяговым аппаратам напряжением выше 1000 В на э.п.с. относят токо­приемники, разъединители, индивидуаль­ные и групповые контакторы, резисторы, пусковые панели и нагревательные при­боры. Тяговые электрические аппараты в отличие от аппаратов стационарных ус­тановок работают в условиях резкого ко­лебания температуры окружающего воз­духа (от —60 до +40°C), вертикаль­ных колебаний с частотой 1—3 Гц и ускорением 3—10 м/с², вибраций с часто­той 3—50 Гц и ускорением 3—10 м/с², при ударах в горизонтальном направле­нии с ускорением до 30 м/с² и колебаниях напряженияпо отношению к номинально­му от 0,7 до 1,25. На них воздействуют пыль и влага, они подвергаются обледене­нию и т. д. Поэтому аппараты электропод­вижного состава должны иметь: повы­шенную устойчивость к тряске и боль­шим ускорениям или замедлениям; огра­ниченную массу и размеры, что особен­но сильно влияет на конструкцию уст­ройств дугогашения и приводы; слабую чувствительность к резким температур­ным изменениям окружающей среды и ее воздействиям, запылению, обледенению и т. д.; ограниченную мощность системы управления. Изоляция их должна иметь большую диэлектрическую прочность

Все основные технические требования к аппаратам должны соответствовать госу­дарственным стандартам. Расчеты элек­трических аппаратов, связанные с опре­делением размеров и выбором конструк­ции токоведущих и некоторых других де­талей, выполняют для номинального ре­жима работы, а их термическую и дина­мическую устойчивость проверяют при аварийных перегрузочных режимах.

Испытательное напряжение (действу­ющее значение) частоты 50 Гц для изо­ляции электрических аппаратов прини­мают в зависимости от номинального напряжения. Номинальным напряжением аппаратов силовой цепи считают для э.п.с. постоянного тока 3000 В, а пере­менного 25 000 В для первичной цепи и 2200 В для аппаратов, включенных после обмотки низшего напряжения тягового трансформатора.

Требования относительно запаса меха­нической прочности для электрических аппаратов не нормированы. Они вытека­ют из требований к продолжительности работы аппаратов и частоте их включе­ний, которая регламентирована мини­мальным числом циклов включено-отклю­чено. Например, аппараты, имеющие под­вижные изнашивающие части и работа­ющие при каждом пуске и торможении, испытывают на износоустойчивость (не менее 500 тыс. циклов) со смазкой изна­шивающихся частей до начала испыта­ний и после 250 тыс. циклов. Ревер­соры, разъединители, выключатели вы­держивают не менее 10 тыс циклов без дополнительного смазывания в процес­се испытаний. Электрические аппараты с пневматическим приводом, рассчитанным на номинальное давление сжатого возду­ха 5 МПа, сохраняют нормальную рабо­тоспособность при изменении давления от 0,375 до 0,675 МПа и температуре ок­ружающего воздуха от —30 до 40 °С, а также выдерживают без повреждения давления сжатого воздуха 0,75 МПа. При температуре от —30 до —50 °С допус­кается увеличение времени действия пневматических приводов в 1,5 раза по сравнению с временем при более высоких температурах.

Токоприемники

Назначение и параметры токоприемни­ков. Токоприемники служат для созда­ния электрического соединения между контактным проводом или контактным рельсом и электрическими цепями э.п.с.

Конструкция токоприемников опреде­ляется расположением контактного про­вода или рельса относительно локомо­тива, током нагрузки, скоростью дви­жения подвижного состава, характером изменения расстояния между основанием токоприемника и контактным проводом, условиями управления подъемом и опус­канием токоприемников.

Конструктивное выполнение токопри­емников пантографного типа. По конст­рукции различают токоприемники четырехрычажные , двухрычажные, двухступенча­тые и однорычажные, или асимметричные. Четырехрычажные токо­приемники (П-1 Б, П-1В, П-ЗА, П-5А, 9РР, 10РР5 и др.) имеют на каждом нижнем валу по два рычага, двухры- чажные (П-7А, П-7Б, SB-66, ТЛ-13У, TJI-14M, Т-5М и др.) — по одному ры­чагу, последние наиболее распростране­ны на э.п.с. как в СССР, так и за рубежом Четырехрычажные и двухры- чажные токоприемники не обеспечивают надежного токосъема при высокоскорост­ном движении (200 км/ч и более), осо­бенно на линиях обшего назначения, где разность высот подвеса контактного провода достигает 1,5 м. На специаль­ных высокоскоростных линиях эта раз ность существенно ниже, что позвотяет соответственно уменьшить размеры и приведенную массу токоприемника пан­тографного типа

В Советском Союзе создан специаль­ный скоростной токоприемник Сп-бМ для поездов ЭР200 и электровозов ЧС200, который имеет малую приведенную массу при обычной разности рабочих высот Высокие динамические качества его по­лучены благодаря двухступенчатой кине­матической схеме (рис. 155, г). Верхняя ступень представляет собой легкий пан- тографный токоприемник со своими подъ­емными пружинами и главным валом, ра­бочая разность высот которого всего 900 мм. Нижняя ступень, состоящая из системы рычагов 20, служит для регули­рования высоты основания верхней сту­пени и перемешается под действием пневматического привода. Такая система позволила снизить приведенную массу динамически активной верхней ступени до 24,5 Н-с²/м в наиболее тяжелом токоприемнике для э п.с. постоянного тока.

Токоприемник любого э.п.с. должен об­ладать также малой парусностью, т е под воздействием сильного ветра не под­ниматься самопроизвольно и не вызывать опасного отжатия контактного провода Необходимые аэродинамические характе­ристики зависят от формы полоза и про­филей рам токоприемника, формы крыши электровоза особенно ее лобовой части, которая определяет направление струй воздуха, омывающих токоприемник Важное значение Имеет боковая устой­чивость, или жесткость, токоприемника В токоприемниках отечественного про­изводства (рис. 156, а) при впуске сжа­того воздуха в цилиндр 10 поршень его перемещает шток 11 влево, передвигая в этом направлении рычаг 6 В резуль­тате этого пружина 13 сжимается, бла­годаря чему натяжение наружных пру­жин 3 и 9 перестает уравновешивать­ся. Стремясь сжаться, наружные пружи­ны поворачивают валы 14 и 15, закреп­ленные в подшипникамх 1, и поднимают подвижные рамы 4 и 7 вместе с поло­зом. При выпуске сжатого воздуха из цилиндра 10 пружина 13, разжимаясь, перемещает вправо рычаг 6, передавая нажатие через ролик рычага 5 на кри вошипный рычаг 12, и вал 14 пово­рачивается по часовой стрелке.

Рис . Четырехрычажиый токоприемник П-1 электровоза BJ160^K, электро­поездов ЭР1, ЭР2, ЭР9 всех индексов, ЭР22 всех индексов (а), двухрычажиый Л-13У электровозов ВЛ80^К, ВЛ80^Т, ВЛ80^С, ВЛ80^Р (б) и Т-5М1 (П-5) электро­возов ВЛ10, ВЛ 10^у, ВЛ11 (в) и двухступенчатый Сп-бМ электровоза ЧС200 и

электропоезда ЭР200 (г): I— основание; 2и 9— наружные пружины, 3— амортизатор для смягчения удара при опускании поданжных рам; 4— изолятор, 5 — рычаг (нижняя рама); 6— гибкий шунт, 7— верхняя подвижная рама; 8— полоз; 10— изолятор привода; 11— труба, соединяющая цилиндр привода с источником сжатого воздуха; 12— щит люка крышки электровоза; 13— каретка, 14— пружина кареткн; 15— кожух привода, 16— пневма­тический привод; 17 —тяга для синхронизации поворота валов нижних рам; 18 — подвижная рама второй ступени; 19— тяга, 20— нижняя рама (система рычагов)

Рис. Схемы подъемно-опускающих механизмов токоприемников ДЖ-5, П-1Б, П-3 (а);

П-7, Л-13У, Л-14М (б) и Сп-бМ (в)

Вращение вала 14 тягами 2 и 8 передается валу 15, в результате чего противодейст­вие пружин 3 и 9 преодолевается и подвижная система вместе с полозом опускается; нажатие полоза на контакт­ный провод зависит от натяжения пру­жин.

Подъемно-опускающий механизм токоприемника создает боль­шие опускающие силы, так как в нем применена более мощная опускающая пружина 13 В токоприемниках ТС-2М, Л-13У и Л-14М, П-7 в одном цилиндре расположены две опускающие пружины и два поршня 16 и 17 (рис. 156, б), что позволило получить опускающую силу более 210 Н при малом увеличении массы подъемно-опускающего меха­низма

В приводе 22 токоприемника Сп-бМ (рис 156, в) высота нижней ступени из­меняется автоматически, когда верхняя ступень достигает крайних (верхнего нли нижнего) рабочих положений, с помощью воздухораспределителя 20, золотник ко­торого перемещается прн изменении вы­соты верхней ступени рычагами 19, 21 и тягой 18 При наибольшей высоте верхней ступени сжатый воздух начинает поступать в цилиндр привода 22 и нижняя ступень поднимается, при наименьшей — воздух из цилиндра выпускается, нижняя ступень опускается Токоприемники высо коскоростных электровозов и электропо­ездов должны иметь положительные аэродинамические усилия на полозе, но небольшие, с тем чтобы не вызвать из­лишнего износа и отжатия контактногопривода, так как под воздействием по­тока воздуха при больших скоростях движения дополнительные нажатия на полоз быстро возрастают и могут пре­восходить статическое нажатие.

Для увеличения удерживающей силы токоприемники снабжают пневматичес­кими замками как с механическим, так и с пневматическим управлением.

Основания токоприемников чаще всего сваривают из тонкостенных стальных швеллеров или прямоугольных труб (П-7), на которых укрепляют подъемно- опускающне механизмы Исключение составляют токоприемники 2SLS-1 и SBY-66 электровозов ЧС4 и ЧС4^Т, у ко­торых пневматические цилиндры, изоли­рованные от находящихся под напряже­нием частей, расположены непосредст­венно на крышах электровозов или под крышами.

Нижние рамы или рычаги выполняют чаще всего из пустотелых конусных стальных труб (чтобы получить наиболь­шую прочность при минимальной массе). Они шарнирно на шариковых подшипни­ках соединены с верхними рамами, изго­товленными из стальных труб.

Верхние рамы соединены друг с другом шарнирно шариковыми подшипниками, на осях которых находятся две каретки по одной с каждой стороны На карет­ках укрепляют полоз или два полоза с медными или стальными накладками или угольными вставками

Все шарнирные соединения рамы снаб­жены медными гибкими такоотводящи- ми проводами, по которым проходит ток Благодаря этому уменьшается сопротив­ление в сочленении и оно предохраня­ется от разрушения током. При отсут­ствии такого провода прохождение тока сопровождается небольшой электричес­кой дугой, которая вызывает недопусти­мый нагрев сочленения, подгары и оплав­ление его, а также разложение смазки Полозы чаще всего изготовляют из оцинкованной листовой стали толщиной 1,5 мм. Длина рабочей части полоза принята равной 1270 мм с учетом того, что контактный провод для равномерного износа накладок или вставок по их длине подвешивают зигзагообразно Полоз имеет по концам небольшое закругление для улучшения прохождения воздушных стрелок и крестовин контактной сети. Чтобы не допустить захлестывания поло­зов за контактный провод при прохожде­нии поездом стрелок и крестовин контакт­ной сети, концы полозов загибают книзу (рис 157) Общая длина полоза обычно не превышает 2260 мм.

Каретки служат для улучшения токо­съема при проходе жестких точек и не­ровностей контактной сети, так как уменьшают в эти моменты влияние массы подвижных рам на динамическую состав­ляющую контактного нажатия Каретки имеют значительный вертикальный ход (до 55 мм) и обеспечивают постоянство нажатия и упругость полоза в гори­зонтальном направлении. В двухполоз- ных токоприемниках (П-3, П-ЗА, П-5А, П-80, 9РР, 13РР и др.) каретки обес печивают также равномерное распреде­ление нажатня между полозами.

Рис. Полозы токоприемников постоянного

(а) и переменного (б) тока 1 — пластина контактная, 2 и 5 — угольные встав­ки, 3 — контактный провод, 4 — рог

Каретка состоит из шарнирно связан­ных рычагов 3,4 и пружин / (рис. 158) Каретки, показанные на рис. 158, а и б, широко распространены на отечествен­ных токоприемниках Они обеспечивают упругость подвешивания полозов 2 в направлении движения. Чтобы наруше­ние симметрии рычагов 4 кареток, имею­щих внд трапеции, под воздействием значительной встречной горизонтальной силы не приводило к перекосу полоза 2, каретка с полозом соединена шарнирами Применяют каретки и клещеобразные с пружинами, работающими на растя­жение (токоприемники П-80, П-5 и П-7) Время подъема подвижной системы до максимальной рабочей высоты обычно составляет 7—10 с, опускания — 3—6 с Необходимо, чтобы полоз быстро отры­вался от контактного провода и затем подвижные рамы спокойно опускались на амортизаторы Также плавно (без удара) полоз должен приближаться к контакт­

Рис. Каретки токоприемников (а и б) и редукционное устройство токоприемников Т-5М1 (П-5) (в).

Таблица 1

Показатель		Токоприемник серии
	Т-5М1 (П-5)	Л-13У1 (Л-14М1)	2SLS-1
Серия э п. с	ВЛ10, ВЛ 10у,	ВЛ80\ ВЛ80Р,	ЧС4, ЧС4Т
	ВЛ11	ВЛвО1, электро­
		поезда
Продолжительный ток, А:
при движении	2200	500	400
» стоянке	300	50	—
Наибольшая скорость
движения, км/ч	120	160	160
Рабочая высота, мм	400—1900	400—1900	250—1600
Статическое нажатие на контактный
провод, Н (кгс)-
активное	100 (10)	60 (6)	65—90 (6,5—9)
пассивное	130 (13)	90 (9)	80—105 (8—10,5)
Время подъема, с	7—10	7—10	—
Время опускания, с	3,5—6	3—5	—
Номинальное давление сжатого
воздуха, МП а (кгс/см2)	0,5 (5)	0,5 (5)	0,47 (4,7)

Примечание. Токоприемник Л 14М отличается от токоприемника Л-13У только тем, что на нем вместо угольных вставок установлены медные накладки, продолжительный ток при Движении равен 1500 А, а при стоянке — 270 А

ному проводу. Это обеспечивается авто­матическим регулированием скорости по­дачи сжатого воздуха в цилиндр при­вода и выпуска его в атмосферу редук­ционными устройствами, чем и регули­руется скорость подъема и опускания подвижной системы. При опущенной под­вижной системе кран 5 редукционного устройства (рис 158, в) перекрыт и воз­дух в цилиндр 8 токоприемника попадает через регулируемое отверстие 6 воздухо­распределителя 7, в результате чего по­лозы медленно поднимаются. После при­косновения полозов к контактному прово­ду шток 9 через рычаг //, валики 12, тягу 13 перемещает ручку 14 и кран 5 открывается. При опускании токоприем­ника воздух из цилиндра 8 сначала выхо­дит через кран 5 и полозы быстро от­рываются от провода. Затем, когда они пройдут минимальную рабочую высоту, кран 5 перекрывается, воздух выходит че­рез отверстие 6 и полозы плавно опу­скаются на амортизаторы 3 (cjm. рис. 155, а). Изменяя длину тяги 13 (см. рис 158, в) с помощью болтов 10, регулируют скорость опускания полозов (удлиняя тягу, увеличивают скорость, укорачи­вая— замедляют). Чтобы исключить обледенение подвижных рам, знмой на них наносят смазку ЦНИИ-КЗ.

Основные характеристики наиболее распространенных токоприемников при­ведены в табл. 1.

К тяговым аппаратам напряжением выше 1000 В на э.п.с. относят токо­приемники, разъединители, индивидуаль­ные и групповые контакторы, резисторы, пусковые панели и нагревательные при­боры. Тяговые электрические аппараты в отличие от аппаратов стационарных ус­тановок работают в условиях резкого ко­лебания температуры окружающего воз­духа (от —60 до +40°C), вертикаль­ных колебаний с частотой 1—3 Гц и ускорением 3—10 м/с², вибраций с часто­той 3—50 Гц и ускорением 3—10 м/с², при ударах в горизонтальном направле­нии с ускорением до 30 м/с² и колебаниях напряженияпо отношению к номинально­му от 0,7 до 1,25. На них воздействуют пыль и влага, они подвергаются обледене­нию и т. д. Поэтому аппараты электропод­вижного состава должны иметь: повы­шенную устойчивость к тряске и боль­шим ускорениям или замедлениям; огра­ниченную массу и размеры, что особен­но сильно влияет на конструкцию уст­ройств дугогашения и приводы; слабую чувствительность к резким температур­ным изменениям окружающей среды и ее воздействиям, запылению, обледенению и т. д.; ограниченную мощность системы управления. Изоляция их должна иметь большую диэлектрическую прочность

Все основные технические требования к аппаратам должны соответствовать госу­дарственным стандартам. Расчеты элек­трических аппаратов, связанные с опре­делением размеров и выбором конструк­ции токоведущих и некоторых других де­талей, выполняют для номинального ре­жима работы, а их термическую и дина­мическую устойчивость проверяют при аварийных перегрузочных режимах.

Испытательное напряжение (действу­ющее значение) частоты 50 Гц для изо­ляции электрических аппаратов прини­мают в зависимости от номинального напряжения. Номинальным напряжением аппаратов силовой цепи считают для э.п.с. постоянного тока 3000 В, а пере­менного 25 000 В для первичной цепи и 2200 В для аппаратов, включенных после обмотки низшего напряжения тягового трансформатора.

Требования относительно запаса меха­нической прочности для электрических аппаратов не нормированы. Они вытека­ют из требований к продолжительности работы аппаратов и частоте их включе­ний, которая регламентирована мини­мальным числом циклов включено-отклю­чено. Например, аппараты, имеющие под­вижные изнашивающие части и работа­ющие при каждом пуске и торможении, испытывают на износоустойчивость (не менее 500 тыс. циклов) со смазкой изна­шивающихся частей до начала испыта­ний и после 250 тыс. циклов. Ревер­соры, разъединители, выключатели вы­держивают не менее 10 тыс циклов без дополнительного смазывания в процес­се испытаний. Электрические аппараты с пневматическим приводом, рассчитанным на номинальное давление сжатого возду­ха 5 МПа, сохраняют нормальную рабо­тоспособность при изменении давления от 0,375 до 0,675 МПа и температуре ок­ружающего воздуха от —30 до 40 °С, а также выдерживают без повреждения давления сжатого воздуха 0,75 МПа. При температуре от —30 до —50 °С допус­кается увеличение времени действия пневматических приводов в 1,5 раза по сравнению с временем при более высоких температурах.

Токоприемники

Назначение и параметры токоприемни­ков. Токоприемники служат для созда­ния электрического соединения между контактным проводом или контактным рельсом и электрическими цепями э.п.с. Конструкция токоприемников опреде­ляется расположением контактного про­вода или рельса относительно локомо­тива, током нагрузки, скоростью дви­жения подвижного состава, характером изменения расстояния между основанием токоприемника и контактным проводом, условиями управления подъемом и опус­канием токоприемников.

При верхнем или верхнем и боковом контактных проводах применяют панто- графные, дуговые, штанговые и боковые токоприемники; при контактном рель­се — рельсовые токоприемники. На ма­гистральном электроподвижном составе применяют токоприемники пантографно- го типа.

На каждом электровозе установлено по два токоприемника (кроме электро­воза ЧС200, имеющего четыре токопри­емника); в работе обычно находится только один, задний по ходу токопри­емник. Второй токоприемник является за­пасным, его поднимают в тех случаях, когда необходимо уменьшить искрение между полозом и контактным проводом при трогании или во время гололеда На электровозах ЧС200 одновременно в работе участвуют два токоприемника. На моторном вагоне электропоезда устанав­ливают по одному токоприемнику, так как эти вагоны работают по системе многих единиц и на их крышах смонтированы на высоковольтных изоляторах шины для соединения токоприемников при парал­лельной работе

Пантографные токоприемники обеспе­чивают надежный контакт с контактным проводом при больших скоростях движе­ния и токах, не требуют перестановки в случае изменения направления движе­ния, удобны для дистанционного управ­ления.

Применяемые токоприемники раз­личных типов значительно отличаются друг от друга, но все они в основном состоят из одних и тех же элементов: основания 1, укрепленного на изоляторах 8, установленных на кры­ше 9 электровоза или моторного вагона, системы подвижных рам 2 и 3, которая независимо от высоты контактной сети обеспечивает прилегание одного или двух полозов 5, снабженных контактными пластинами (накладками), скользящими по контактному проводу; рабочих пру­жин 6, обеспечивающих подъем подвиж­ных рам вместе с полозами и необходимое давление в контакте; пружин 4 кареток, механизма управления, позволяющего поднимать или опускать токоприемник. Для дистанционного управления токо­приемники снабжают пневматическим приводом 7, состоящим из одного или двух цилиндров с поршнями.

По способу действия привода разли­чают токоприемники, опускающиеся и поднимающиеся при подаче сжатого воз­духа в цилиндры привода. В первых пневматический привод действует против подъемных пружин и производит опуска­ние токоприемника В опущенном состоя­нии токоприемник удерживает специаль­ная защелка, снабженная электромаг­нитным приводом. Подъем происходит при включении цепи управления при­вода защелки. Такой механизм позво­ляет произвести подъем токоприемника при отсутствии на электровозе сжатого воздуха, не создает опасности для об­служивающего персонала,так как возмо­жен самопроизвольный подъем токопри­емника при различных неисправностях. Поэтому преимущественно, а в СССР исключительно применяют токоприемни­ки, поднимающиеся при подаче сжатого воздуха в цилиндры привода.

Нажатие полоза токоприемника на контактный провод при движении локо­мотива определяется в общем виде вы­ражением

Р_к = Ро±Р_тр + Р_у±т_тп^,

где Ро — нажатие, создаваемое подъем­ными пружинами; Р_тр — сила трения в шарнирах; Р_у — аэродинамическая подъ­емная сила, определяемая воздействием на токоприемник воздушных масс при движении локомотива; ш_1П — приведенная масса токоприемника ; —f—вер­тикальная составляющая ускорения по­лоза токоприемника.

Наличие трения в подвижной системе токоприемника способствует уменьше­нию амплитуды колебаний Вместе с тем большое трение снижает стабильность контактного нажатия Установлено, что при скорости движения менее 150 км/ч достаточно иметь суммарную силу трения во всех шарнирах подвижных рам токоприемника 5—7 Н. Алгебраическую сумму Ро и Р_тр называют статическим нажатием, а кривые изменения этого нажатия от высоты подъема полоза — статической характеристикой (рис 154) Сплошные кривые характеризуют актив­ное нажатие полоза Pi = Ро — Р_тр при его подъеме, а штриховые — пассивное нажатие Pi — Ро + Р_тр при опускании Разность между значениями Рг и Pi в каждой точке полоза по высоте подъема равна удвоенному значению сил трения шарниров токоприемника и характеризу­ет качество сборки и состояние его шарниров В пределах рабочей высоты (400—1900 мм от рабочей поверхности полоза в опущенном состоянии) разни­ца между нажатием полоза при подъеме и опускании обычно не превышает 20 Н Если скорость движения невелика, то сила нажатия изменяется в соответствии со статической характеристикой. С повы­шением скорости движения начинают сказываться инерционные силы, вызывае­мые вертикальными ускорениями поло­зов.

Оптимальное значение статического нажатия зависит от многих факторов: длительного тока, конструкции контакт­ной сети и токоприемника, материала и размеров контактных элементов поло­за (или полозов), климатических усло­вий и др

Для обеспечения нормальной работы токоприемника необходимо, чтобы проис­ходящие при движении э.п.с. изменения нажатия в контакте были возможно меньшими и не выходили за пределы установленных значений При уменьше­нии нажатия до нуля происходит отрыв полоза от контактного провода, вызы­вающий образование электрической дуги, электрический износ провода, повышение уровня радиопомех, а иногда и времен­ное прекращение питания цепей э п.с. Увеличение нажатия сверх установлен­ного приводит к повышенному износу трущихся поверхностей, а иногда и к повреждениям токоприемника и контакт­ного провода Эксплуатируемые токопри­емники имеют значительный разброс ста­тического нажатия: от 55 до 130 Н на участках постоянного тока и от 45 до 105 Н — переменного.

Рис. Принципиальная схема токоприемника (а), схема его замещения (б)

Рис. Статические характеристики при подъеме и опускании токоприемников типов ТЛ-13У и ТЛ-14М (кривые А), П-1В (кривые Б) и П-5А (кривые В)

Аэродинамическая составляющая Р_у зависит от конструкции токоприемника, скорости движения поезда, скорости и направления ветра, от формы крыши, лобовой поверхности локомотива и от положения на нем токоприемника. На­ибольшие аэродинамические воздействия испытывает передний токоприемник го­ловного локомотива. Значения Р_у с дос­таточной достоверностью могут быть определены лишь экспериментально Ус­тановлено, что при удовлетворительных значениях приведенной массы токоприем­ника токосъем с увеличением скорости движения не будет значительно ухуд­шаться, если при скорости 200 км/ч аэро­динамическая сила находится в преде­лах 50—80 Н для участков переменного тока и 80—100 Н —постоянного. Необ­ходимые аэродинамические характерис­тики получают, выбирая соответствую­щую форму полоза и профили под­вижных рам токоприемника. Эти характе­ристики зависят также от боковой ус­тойчивости (жесткости) токоприемника.

Оптимальная приведенная масса токо­приемника определяется конструкцией его подвижных частей, высотой подъема полоза и подвески контактной сети В верхнем положении полоза небольшое из­менение высоты сопровождается значи­тельными перемещениями подвижных рам и приведенная масса имеет наиболь­шее значение, в нижнем положении из­менение высоты сопровождается меньши­ми перемещениями рам и приведенная масса меньше. Гра ик изменения приве­денной массы в зависимости от высоты полоза называют динамической характе­ристикой токоприемника.

Уменьшение приведенной массы улуч­шает токосъем. Ее минимальное зна­чение обусловлено необходимостью обес­печить определенную токопроводность и прочность токоприемника.

В целях улучшения динамических свойств токоприемников стремятся большие массы подвижных частей (рам) т_р отделить пружинами от малых (по­лозов) т_п Тогда при прохождении то­коприемником мелких неровностей кон­тактной подвески перемещается только полоз. В этом случае в расчет дина­мических усилий вводят только приве­денную массу полоза (например, для то­коприемников П-1 — 11 Н-с /м, П-3, 9РР, 13РР —22 Н-с²/м. По этим же причинам все детали подвижной системы токоприемников выполняют

возможно бо­лее легкими (из тонкостенных высоко­качественных стальных труб и сварных тонкостенных конструкций), а для умень­шения потерь на трение, особенно в нижних наиболее нагруженных шарни­рах, применяют шариковые подшипники и подшипники из синтетических матери­алов.

Существенное влияние на качество токосъема оказывает также и материал сменных вставок полоза. Вставки изго­товляют из материала с малым удельным сопротивлением, стойкого к дугообразо- ванию, обладающего достаточно высокой износостойкостью и в то же время обеспечивающего минимальный износ контактного провода. Широко применяе­мые за рубежом и в СССР медные контактные накладки вызывают интен­сивный износ контактного провода и быстро изнашиваются сами В СССР мед­ные накладки первоначально применяли в сочетании с консистентной графито­вой смазкой, а с 1960 г. начали исполь­зовать более совершенную твердую гра­фитовую смазку В последние годы расширяется применение контактных вставок из так называемых самосмазы­вающихся материалов — угольные встав­ки, металлокерамические на железной или медной основе

Угольные вставки изготовляют из угольно-графитовых обожженных ком­позиций. Срок службы угольных вставок превосходит срок службы медных накла­док Однако угольные вставки имеют от­носительно высокое удельное сопротив­ление. Это вызывает увеличение потерь энергии в контакте и повышает опасность пережога контактного провода при корот­ких замыканиях на э.п.с. во время стоян­ки, когда происходит местный нагрев про­вода. Поэтому угольные вставки приме­няют лишь при надежной и достаточно быстродействующей защите контактной сети от токов к.з. По той же причине затруднено применение угольных вставок на пассажирских электровозах постоян­ного тока при питании от токоприемни­ка цепей электроотопления поезда, когда во время стоянки неподвижный контакт нагружается током 200—300 А и более.

В Японии широко применяют метал- локерамические вставки на медной осно­ве, которые также являются самосмазы­вающимися и существенно снижают износ контактного провода, хотя и не­сколько уступают в этом угольным.

Вставки из самосмазывающегося мате­риала полируют контактную поверхность провода, что и обеспечивает наименьший износ контактного провода, увеличивая срок его службы в несколько раз, и снижают уровень радиопомех. Сущест­венным преимуществом угольных вставок является уменьшение на 1% ежегодных потерь энергии и резкое снижение по­мех радиоприему, вызываемых работой токоприемников.

Медные накладки нарушают полировку провода, вызывая повышенный износ провода и угольных или металлокера- мических вставок при совместной работе иа одном участке э.п.с. с разными встав­ками. Поэтому эксплуатация э.п.с с мед­ными накладками и вставками из само­смазывающихся материалов ие допуска­ется Угольные вставки можно эксплуа­тировать совместно с металлокерамичес- кими. Это позволяет применить метал- локерамические вставки на токоприемни­ках пассажирских электровозов с тем, чтобы исключить возможность пережога провода во время их стоянки, и уголь­ные вставки на токоприемниках грузовых электровозов и электропоездов.

Автоматические выключатели

Общие сведения. Автоматические вы­ключатели на э. п.с. применяют для за­щиты оборудования силовых цепей от токов короткого замыкания (к. з.) и от возникновения круговых огней по кол­лекторам тяговых двигателей, перебросу дуги с токоведущих частей на заземле­ние. В ряде случаев автоматические вы­ключатели используются для так на­зываемых оперативных включений и от­ключений силовой цепи, например, при проезде нейтральных вставок электро­возами или моторными вагонами пере­менного тока, проведении каких-либо работ в высоковольтной камере, необ­ходимости включения и отключения уст­ройств отопления и т. д.

К автоматическим выключателям обыч­но предъявляют требования исходя из допустимой динамической и термической устойчивости защищаемого оборудо­вания. Так, во избежание кругового огня ток к. з. не может превышать 5—8-крат­ного значения тока двигателя при часо­вом режиме. При этом длительность тока выше предельного по коммутации не должна превышать 4—8 мс, а напря­жение на обмотке якоря не должно быть более 2,5—3 кВ.

В эксплуатации скорость нараста­ния тока к. з. достигает 200—600 А/мс, его установившиеся значения—15 000— 18 000 А, при напряжении 220 В пре­дельный ударный ток составляет 40 000 А. В месте к. з. выделяется большое ко­личество тепла, вызывающее повреж­дение металлических и изоляционных деталей.

Особую трудность представляет за­щита тяговых двигателей в режиме ре­куперации, так как при этом из цепи двигателей исключены их обмотки воз­буждения, обладающие значительной ин­дуктивностью, что приводит к увеличе нию скорости нарастания тока к. з. Ав­томатические выключатели должны огра­ничивать токи глухих к. з. в пределах, допускаемых тяговыми двигателями и самим выключателем. Ограничивая ток к. з., эти выключатели одновременно обеспечивают селективность (избира­тельность) работы подстанционной за­щиты и защиты локомотива.

Коммутационная способность быстро­действующих выключателей определяет­ся прежде всего размерами дугогаситель-ных камер. Например, отключающая спо­собность выключателей БВП-ЗА и БВП-5 с учетом ограничения тока ие превышает 12 000 — 20 000 А.

Скорость отключения и степень огра­ничения тока к. з. зависят как от пара­метров цепи к. з., так и от конструкции выключателя. Ток i в цепях постоянного тока нарастает по экспоненциальному закону.

По времени отключения автоматиче­ские выключатели разделяют на обык­новенные и быстродействующие. У быст­родействующих выключателей полное время отключения t_6e (кривые 2 и 4 на рис. 187) в несколько раз меньше, чем у обыкновенных t_OB (кривые 1 и 3). Пол­ное время отключения t_6s и /_ов от момента

Рис. Кривые изменения тока короткого замыкания и напряжения при разрыве цепи быстродействующим и обычным выключате­лями.

достижения током к з. тока уставки /_у до момента полного гашения дуги

где t_l6a и i_loB — время срабатывания вы­ключателя — от момента достижения то­ка уставки /_у до момента начала рас­хождения главных контактов; t_26B и t_2oB — время гашения дуги — от момента ее воз­никновения до момента исчезновения. Составляющие t_lot> и t_l6a определяются конструкцией механизма размыкания ап­парата и в большой степени зависят от способа расцепления подвижной систе­мы, силы выключающих пружин, массы подвижных частей, характера изменения тока и перемещений, предшествующих отрыву подвижного контакта. Снижение величин t_l6e и г_1ов имеет существенное значение, так как от них зависят токи

выключателей собственное время состав­ляет 0,002 — 0,008 с, у обычных оио на­ходится в пределах 0,02 — 0,08 с. Вели­чины t_2oB и *2бв зависят от эффективности применяемого дугогасительного устрой­ства, индуктивности цепи и максималь­ного тока, достигаемого в процессе вы­ключения. Для обыкновенных выключа­телей полное время отключения состав­ляет 0,1—0,3 с, для быстродействую­щих — 0,02—0,06 с.

Как видно из рис. 187, максимальный ток силовой цепи при выключении быст­родействующим выключателем /_{д тах 6в} значительно ниже максимального тока Стахов ^ПР^И размыкании цепи обыкновен­ным выключателем. Поэтому осущест­вить защиту от к. з. обычным автомати­ческим выключателем не представляется возможным, так как он отключал бы ток уже после достижения им максималь­ного значения. Кроме того, прервать дугу при больших токе, индуктивности и на­пряжении более 3000 В обыкновенным выключателем очень трудно.

В равных условиях автоматические вы­ключатели по-разному ограничивают ток короткого замыкания. Степень этого ограничения характеризуется коэффи­циентом ограничения

к.з мах — максимальное значение тока к. з., неотключаемой цепи; /_8тах— максимальное значение тока к. з. при от­ключении ее выключателем.

Коэффициент ограничения увеличи­вается с увеличением индуктивности цепи и уменьшением ее активного сопротив­ления. Увеличение тока /_{кз тах} сопровож­дается увеличением амплитуды тока от­ключения /_атах. При некотором наиболь­шем /_{кз тах} выключатель не способен ра­зорвать дугу в пределах дугогасительной камеры. Наибольшее значение /_{кз тах}, при котором выключатель еще может при наибольшем возможном напряжении в сети и наибольшей возможной для этих условий ее индуктивности надежно от­ключить защищаемую цепь, называют отключающей способностью выклю­чателя.

Основные узлы. На э. п. с. постоянного тока магистральных железных дорог применяют только специальные быстро­действующие автоматические выклю­чатели, а на подвижном составе пере­менного тока — главные выключатели и автоматические выключатели с электро­магнитными и тепловыми расцепителями и с ручным восстановлением.

Основными элементами любого авто­матического выключателя являются сле­дующие: чувствительный орган — отклю­чающее устройство, исполнительный ор­ган — контактное устройство, промежу­точное кинематическое устройство, дуго-гасительное устройство, привод включе­ния.

Отключающие устройства на э. п. с. постоянного тока обычно пред­ставляют собой электромагниты разной формы с различными схемами включе­ния. Отключающее устройство воздейст­вует на механизм выключателя. Общее требование ко всем отключающим уст­ройствам — возможно меньшее время их срабатывания. В выключателе 12НС электровозов ЧС2 и ЧС2^Т (рис 188, а) механизм отключения состоит из электро­магнитного устройства с подвижным кон­тактом / и защелок 9. Приводом вклю­чения служит электромагнитное устрой­ство 10 с рычагом ручного включения //. Нажатие между главными контактами 1 и 2 осуществляется пружинами 3. От­ключение контакта / происходит под действием пружины 4, когда ток / в за­щищаемой цепи и катушке 8 превысит некоторое предельное значение. В резуль­тате этого якорь 7 преодолевает усилие пружины 6 и защелки 9 освобождают рычаг 5.

В выключателях БВП-ЗА и БВП-5 контакт / размыкается под дейст­вием пружины 22 после отрыва якоря 21 от полюсов 20 в результате снижения или полного исчезновения притягиваю­щих сил под влиянием размагничи­вающего действия тока /_р. Удерживаю­щая катушка 17 питается от генератора управления или аккумуляторной батареи. По размагничивающему витку 12, кото­рый расположен иа дополнительном сер­дечнике 19, проходит ток /_р. Поток Ф_у удерживающей катушки 17 замыкается через сердечник 19, полюсы 20 и якорь 21.

Если рассматривать потоки незави­симо, то направление магнитодействую-щей силы (м. д. с.) витка 12 выбрано так, что создаваемый им поток Фр в левой части направлен встречно части потока ф' удерживающей катушки 17, а в пра­вой части — согласно с потоком Фу. Сле­довательно, при увеличении тока в витке 12 полный поток, проходящий через якорь ф == ф'_у — Ф_р, уменьшается и при не котором значении тока становится не­достаточным для удержания якоря 21; при этом происходит отключение контак­та /. Размагничивающее действие усили­вается тем, что при к. з. и быстром уве­личении тока [(0,14-0,7)10⁶ А/с] вслед­ствие наличия шунта 18 с индуктивным сопротивлением х_иш > х_р (где х_р — ин­дуктивное сопротивление размагничи­вающего витка) большая часть тока про­текает через размагничивающий виток. Это ведет к дальнейшему увеличению потоков Фр и Фр и уменьшению Ф, а сле­довательно, к снижению времени выклю­чения t_6B быстродействующего выключа­теля.

Таким образом, быстродействующий выключатель обладает свойством уско­ренного действия при к. з. с большим установившимся током, поскольку в этом случае больше значение dI_{K 3}Jdt. При установившемся токе / защищаемой цепи индуктивность размагничивающего вит­ка и индуктивного шунта не влияет на распределение токов.

Вихревые токи в полюсах 20 задержи­вают уменьшение полного потока Фу — Фр. Поэтому ярмо 15 выполняют из массивной стали, а полюсы 20 и якорь 21 — из листовой. Для регулирования тока уставки в стержне магнитопровода 14 и ярме 15 предусмотрены винты 13 и 16, при вывертывании которых ослаб­ляется поток удерживающей катушки 17 Магнитная система с витком 12 на сер­дечнике (мостике) 19 обладает лучшей динамической характеристикой по срав­нению с другими более простыми систе­мами (например, при расположении вит­ка 12 на магнитопроводе 14 удерживаю­щего электромагнита).

На электровозах ВЛ10 с № 459 (ТЭВЗ) ис№ 1011 (НЭВЗ) для защиты вспомогательной цепи от токов к з при­меняют малогабаритный быстродейст­вующий выключатель. Якорь 29 (рис. 188, в) и магнитопровод 30 его выпол­нены шихтованными. Магнитопровод имеет три катушки: две силовые А, Б и одну В оперативного отключения. Ка­тушки А к Б включены последовательно в цепь нагрузки: А — со стороны токо­приемника до нагрузки, Б — после на­грузки (вспомогательные цепи). Направ­ление тока в них выбирают так, чтобы создаваемые им в магнитопроводе 30 магнитные потоки были направлены встречно. Механизм защелки состоит из двух защелочных (качающихся на шар­нирах 03 и 04) рычагов 23 и 32, на кон­цах которых укреплены шариковые под­шипники 24 и 25. Защелочный рычаг 23 через шарнир 05 соединен с рычагом подвижного контакта /, на который пере­дается усилие отключающих пружин 37.

Оси защелочных рычагов 01 и 02 рас­положены таким образом, что обеспе­чивается контакт роликов. Поворот ры­чага подвижного контакта влево огра­ничивается роликом рычага 32. Пружи­ной 33 рычаг 32 прижимается к регули­ровочному винту 26. В замкнутой за­щелке на ось 01 ролика передается сила Р, созданная отключающими пружинами 37. Штриховыми линиями показано раз­ложение силы Р. Составляющая Q создает фиксирующий момент М = QI, прижимающий рычаг 32 к регулировоч­ному винту, что обеспечивает устойчивое положение защелки. Этот момент ре­гулируют винтом 26, изменяя значения плеча / и силы Q. Для расцепления защелки надо повер­нуть рычаг 32 по часовой стрелке, при­ложив к нему момент, превышающий по значению фиксирующий момент. По мере поворота рычага фиксирующий момент снижается (уменьшается плечо I) до нуля и защелка расцепляется. Под дей­ствием отключающих пружин 37 контак­ты выключателя размыкаются. Момент, размыкающий защелку, приложенный к двуплечему рычагу, создается выклю­чающим электромагнитом. Фиксирую­щий момент невелик. Он определяется необходимой виброустойчивостью за­щелки, а поскольку составляющая Q имеет относительно большее значение (значительно превышает силу Р), то пле­чо / мало. Небольшие значения момента М и плеча / определяют ценное свойство защелки: для выключения ее к рычагу 32 надо приложить небольшое усилие и по­вернуть его на малый угол — это и обес^ печивает быстродействие выключателя.

Изменяя натяжение пружины 31, доби­ваются того, что якорь притягивается при результирующей м. д. с. в ярме (раз­ности м. д. с. силовых катушек), равной 600 А. В момент притяжения якоря к ярму боек якоря ударяет по концу рычага 32, поворачивая его по часовой стрелке. Защелка размыкается, и выклю­чатель отключается. Зазор у якоря вы­ключающего электромагнита регулируют винтом 28, а зазор между якорем и ры­чагом 32 устанавливают винтом 27.

При перегрузке по силовым катушкам А и Б течет один и тот же ток и выклю­чатель отключается при токе 300 А, так как результирующая м. д. с. составляет 600 А. При к. з. в цепи ток проходит толь­ко по одной силовой катушке А, и выклю­чатель отключается при токе не более 50 А

Включение выключателя производится электромагнитным приводом, состоящим из силового электромагнита 34 и изоля­ционного включающего рычага 35. Элект­ромагнит имеет втяжной конический якорь, что позволяет получить сравни­тельно большие начальные усилия. Изо­ляционный включающий рычаг представ­ляет собой трехплечую систему: через одно плечо проходит ось вращения, на второе опирается ролик штока силового электромагнита, на третьем укреплен

Быстродействующие выключатели БВП-ЗА и БВП-5. Выключатели БВП-ЗА разработаны НЭВЗом; их применяют на электровозах ВЛ22^М и ВЛ8. Выключа­тели БВП-5 разработаны ТЭВЗом в 1961 г. на основе выключателя БВП-ЗА и дугогасительной камеры и катушки авто­матического выключателя АБ-2/4 тя­говых подстанций. Ими оборудованы электровозы ВЛ8 (последних выпусков), ВЛ10, ВЛ10^У и ВЛП.

Каждый выключатель БВП-5 (рис. 189—192) и БВП-ЗА имеет следующие основные узлы: основание, контактное устройство, пневматический привод, маг­нитную систему с дугогасительной каме­рой, электромагнитное удерживающее устройство и механизм блокировок. Ос­нование состоит из угольников 1, скрепленных двумя изолирован­ными стержнями 2, и рамы 3. Угольники установлены на гетинаксовом листе 4

Рис. Быстродействующий выключатель БВП-5.

и прикреплены болтами к плоской пря­моугольной стальной плите 6, на которой устанавливают выключатель на электро­возе. Рама 3 состоит из двух половин сложной формы (правой и левой), от­литых из алюминиевого сплава (силу­мина) и связанных болтами с распор­ными трубами. На раме укреплены все детали выключателя.

Контактное устройство состоит из не­подвижного контакта 35, укрепленного на гетинаксовой плите 20, и подвижного контакта 24 (см. рис. 190), установлен­ного на конце контактного рычага 25. Главным контактам 24 и 35 придана форма, при которой образуется узкая петля (виток). В ней возникает дополнительный магнитный поток того направления, что и от катушки 10 (см. рис. 189). Этот поток пропорциона­лен току выключателя и не отстает от него во времени, что усиливает магнит-

Рис.Контактный рычаг (а), размагничивающий виток, дугогасительная катушка с магнито-проводом (б) выключателя БВП-5 и индуктивный шунт (в) быстродействующих выключателей

БВП-5 и БВП-ЗА

ное поле в зоне контактов, перебрасы­вающее дугу, возникшую на них при отключении, на рога дугогасительной камеры. Гетинаксовую плиту 20 (см. рис. 190) крепят к раме выключателя болтами. Контакты 24 и 35 изготовляют из меди. Контактный рычаг для умень­шения его массы, улучшения проводи­мости и теплоотдачи набран из алюми­ниевых пластин и шарнирно связан с якорем электромагнитного удерживаю­щего устройства. На контактном рычаге укреплены: пластина 27, по которой пе­рекатывается ролик 55 (см. рис. 192) включающего рычага 49, шпильки 26, за которые зацеплены две отключающие пружины 54, медный гибкий шунт 29 с переходной шиной 28.

Магнитная система (см. рис. 189), смонтированная на гетинаксовой плите 20, состоит из магнитопровода 11, двух секций дугогасительной катушки 10 с шиной 19 и опорных изоляторов 9. Маг-нитопровод набран из листов электро­технической стали в виде незамкнутого кольца. Секции катушки 10 навиты из меди и соединены параллельно. Катушка 10 у выключателя БВП-5 изолирована от магнитопровода прессшпаном, а катушка у БВП-ЗА выполнена с воздушным за­зором.

По концам магнитопровода устанав­ливают специальные съемные полюсы 12, набранные из листов электротехни­ческой стали. Каждый полюс скреплен скобой, которой его крепят к магнито-

Рис. Дугогасительная камера быстро, ствующего выключателя БВП-5

проводу 11. Съемный полюс 12 в верх­ней части образует шесть лучей, распо­ложенных веерообразно и разведенных под углом 16°. Полюсы обхватывают дугогасительную камеру с обеих сторон и служат продолжением магнитопровода.

Дугогасительная камера выключателя БВП-5 состоит из двух по­ловин, на которых смонтированы все детали. Одна половина камеры имеет асбестоцементную пластину, на которой укреплены: шарнир 41, рога 36 и 42 не­подвижного и подвижного контактов, лабиринтные перегородки 38. Лабиринт­ные перегородки имеют клинообразную форму, их крепят в пазах листов жид­ким стеклом. При соединении двух поло­вин камеры перегородки одной стенки размещают между перегородками другой стенки, в результате чего образуется постепенно расширяющаяся кверху ла­биринтная щель в виде зигзага. При­менение перегородок и выполнение ка­меры в виде раструба с уширением в верхней части дают возможность при сравнительно небольших размерах ка­меры увеличить в ее пределах длину дуги 39 до 3,6 м. При этом улучшаются аэро­динамические свойства камеры (умень­шается сопротивление движению дуги и выхлоп газов вниз), а также уменьша­ется градиент напряжения дуги в верх­ней части камеры. Последнее приводит к снижению перенапряжений, возникаю­щих при отключении выключателем токов короткого замыкания. В устье дугога-сительной камеры¹ установлена одна центральная перегородка (вставка ас-бестоцементная) 40. Рога 36 и 42 вы­полнены латунными и расположены в камере симметрично относительно ее средней оси. Рог 42 соединен медной шиной с шарниром 41, а рог 36 при опускании камеры заходит в шлиц голов­ки неподвижного контакта 35, обеспечи­вая под действием веса камеры необхо­димое контактное нажатие.

Расположение рога неподвижного кон­такта в камере и небольшая ширина щели в нижней ее части обеспечивают ко уменьшает выход ионизированных га­зов из камеры вниз. Сужение щели и увеличение скорости движения дуги в нижней части камеры усилением магнит­ного дутья ускоряют деионизацию дуги, в связи с этим увеличивается скорость нарастания ее сопротивления в первый период после размыкания контактов. Чтобы уменьшить выхлоп пламени и ионизированных газов из камеры, в верх­ней ее части устанавливают деионную решетку, состоящую из отдельных эле­ментов 16 (см. рис. 189). Каждый эле­мент деионной решетки представляет собой набор металлических пластинок, скрепленных двумя текстолитовыми планками и шпильками 15 и 17. На наружных стенках 14 камеры установ­лены стальные пластины 13. Благодаря съемным полюсам 12 и пластинам 13, установленным с обеих сторон дугогаси-тельной камеры, создается равномерное магнитное поле. Дугогасительную камеру крепят к раме валиком, входящим в от­верстия шарнира 41, и тягой 18, которую закрепляют шарниром 37.

Электромагнитное удерживающее уст­ройство выключателей БВП-5 и БВП-ЗА

Рис. Кинематическая и электрическая

схема быстродействующего выключателя

БВП-5

состоит из магнитопровода 43, ярма 22, полюсов 44, удерживающей катушки 23, винтов 21 для регулирования тока устав­ки выключателя, размагничивающего витка 31 с сердечником 32, расположен­ных между полюсами 44, и индуктивного шунта 5, подключенного к соединитель­ным пластинам 30 и 33 параллельно размагничивающему витку.

Магнитопровод 43 и ярмо 22 выпол­нены из массивной стали, полюсы 44 набраны из листов электротехнической стали. Размагничивающий виток (два витка) изготовлены из шинной меди и изолированы от магнитопровода кипер-ной лентой. Сердечник размагничиваю­щих витков набран из листов электро­технической стали. Удерживающая ка­тушка намотана из медной проволоки марки ПЭЛ.

Индуктивный шунт 5 представляет со­бой медную шину прямоугольного сече­ния, изолированную в средней части двумя слоями лакоткани. На изолирован­ную часть для увеличения индуктивности набраны штампованные из электротех­нической стали шайбы, изолированные друг от друга шеллаком. Активное сопро­тивление индуктивного шунта равно 0,65 активного сопротивления размагничи-

Рис. Последовательные положения подвижных частей при включении главных контактов быстродействующего выключателя БВП-5

вающего витка. Индуктивное сопротив­ление шунта в 9 раз больше, чем раз­магничивающего витка.

Пневматический привод состоит из ци­линдра 52, в котором движется поршень 51 со штоком, электромагнитного вен­тиля 57 включающего типа, рычага 49 с роликом 55, оттягивающих пружин 50 и амортизатора, установленного на ци­линдре. Цилиндр отлит из чугуна и при­креплен четырьмя болтами к раме выклю­чателя. Поршень 51 бронзовый, имеет два уплотняющих кольца. Под действием оттягивающих пружин 50 (см. рис. 191) при отсутствии сжатого воздуха в ци­линдре поршень отводится в левое край­нее положение.

Блокировочное устройство 7 имеет основание, выполненное из изоляционного материала; оно прикреп­лено болтами к угольникам. На основа­нии укреплены держатели с контактными пластинами, к которым подведены про­вода цепи управления. Подвижная сис­тема блокировочного устройства состоит из стержня 8, на котором смонтированы блокировочные контакты.

Для включения быстродействующего выключателя предварительно должна быть замкнута цепь удерживающей ка тушки 23 кнопкой БВ. При возбуждении этой катушки никаких пере­мещений в механизме не происходит, так как при большом воздушном зазоре между якорем 46 и полюсами 44 притя­гивающее усилие мало.

Чтобы приблизить якорь к полюсам, приводят в действие пневматический привод выключателя. Для этого нажи­мают кнопку Возврат БВ. Нажатие этой кнопки в том случае, когда главная ру­коятка контроллера машиниста КМ уста­новлена в нулевую позицию и замкнут его кулачковый контактор (что пред­отвращает ошибочное включение быстро­действующего выключателя при нахож­дении главной рукоятки на позициях, кроме нулевой), вызывает возбуждение катушки электромагнитного вентиля 57. При этом сжатый воздух через изоли­рующий резиновый шланг поступает в цилиндр 52 привода и начинает пере­мещать поршень 51. Движение поршия 51 через шток 53 передается включающему рычагу 49, который, вращаясь на оси 48, роликом 55 толкает контактный рычаг 25 вправо (см. рис. 193).

Первая стадия включения быстродей­ствующего выключателя состоит в том, что контактный рычаг 25, не отрываясь от верхнего упора 56 (рис. 193, а), на­чинает вращаться под действием вклю­чающего рычага 49 вокруг оси 45 до со­прикосновения его нижнего выреза с втулкой оси 47 (рис. 193,6). При даль­нейшем движении контактный рычаг от­ходит от упора 56 (рис. 193, в) и дви­жется вместе с якорем 46 до соприкос­новения якоря с полюсами 44, натягивая при этом отключающие пружины 54. В этом положении главные контакты 24 и 35 остаются разомкнутыми.

Чтобы главные контакты замкнулись, необходимо прекратить возбуждение ка­тушки электромагнитного вентиля, т.е. дать возможность кнопке Возврат БВ под действием пружины разомкнуть цепь катушки. При размыкании цепи электро­магнитный вентиль соединит цилиндр привода с атмосферой, а под действием оттягивающих пружин 54 включающий рычаг 49 вместе с поршнем отойдет в левое крайнее положение. При этом якорь останется притянутым к полюсам, так как удерживающая катушка 23

остается возбужденной. При отходе включающего рычага в левое крайнее положение контактный рычаг под дей­ствием отключающих пружин 54 повора­чивается вокруг оси 45 по часовой стрелке и замыкает главные контакты 24 и 35.

Таким образом, замыкание главных контактов происходит только после воз­вращения в первоначальное положение кнопки Возврат БВ и рычага 49, что обес­печивает нормальное срабатывание вы­ключателя в случае включения его при наличии короткого замыкания в цепи.

Движение контактного рычага при за­мыкании главных контактов передается также через системы рычагов стержню блокировочного устройства, который при­водит в замкнутое состояние ранее разомкнутые и в разомкнутое ранее замкнутые блок-контакты выключателя.

Выключение быстродействующего вы­ключателя происходит при размыкании цепи удерживающей катушки 23 или кнопкой БВ по усмотрению машиниста или контактами соответствующих защит­ных аппаратов, включенных в цепь удер­живающей катушки выключателя Бы­стродействующий выключатель отклю­чается также при повышении тока защи­щаемой цепи до тока уставки. В том и другом случае выключение происходит вследствие того, что магнитный поток, замыкающийся через якорь, становится ниже определенного значения, при кото­ром притягивающее усилие меньше уси­лия пружин 54. Якорь 46 отрывается от полюсов 44, и рычаг 58 якоря вместе с рычагом 25 подвижного контакта под действием пружин 54 устанавливается в отключенное положение. Таким образом, одни и те же пружины 54 замыкают главные контакты, создают необходимое контактное нажатие во включенном по­ложении, когда якорь 46 удерживается полюсами 44, и перемещают подвижные детали, размыкая главные контакты, когда магнитный поток становится ниже определенного значения.

Нажатие главных контактов регули­руют, изменяя натяжение отключающих пружин 54. Ток уставки выключателя изменяют регулировочными винтами 21. При ввертывании винтов площадь сече­ния магнитопровода или ярма увеличи вается, в результате чего уменьшается сопротивление магнитному потоку удер­живающей катушки. Последний также увеличивается, что требует большего то­ка в размагничивающем витке для сра­батывания выключателя. При выверты­вании винтов площадь сечения магни-топровода или ярма уменьшается, а соп­ротивление магнитному потоку удержи­вающей катушки увеличивается, следо­вательно, уменьшается ее магнитный по­ток.

У отрегулированного быстродействую­щего выключателя регулировочные вин­ты фиксируют специальными планками и пломбируют. Пломбируют также и регу­лировочный виит отключающих пружин.

Таким образом, процесс выключения БВП-5 зависит от направления тока в удерживающей катушке и размагничи­вающем витке. Если поток распределен так, как показано на рис. 194, а, увеличе­ние тока в размагничивающем витке 31 будет вызывать уменьшение потока яко­ря. При некотором значении тока в раз­магничивающем витке поток якоря па­дает настолько, что сила притяжения яко­ря этим потоком становится меньше уси­лия отключающих пружин.

При изменении полярности размагни­чивающего витка 31 (рис. 194, б) и том же направлении тока в удерживающей катушке 23, что и на рис. 194, а, якорь 46 при токе уставки уже не оторвется от полюсов 44. Быстродействующие вы­ключатели, имеющие такие удерживаю­щие электромагниты, называют поля­ризованными. Они не реагируют на не­допустимо возросшие токи обратного на­правления, которые могут возникнуть во

Показатель	Быстродействующий выключатель типа
	БВП-ЗА	БВП-5	БВП-5-02	12НС*4
При напряжении 3000 В наибольший	20*	1*2	20*3	__
отключаемый ток к. з., кА
Номинальный ток, А	1360	1850	1850	2000
Пределы регулирования тока уставки, А	1500—2500	2000—3500	2400—2600	2000—3000
Время гашения дуги при отключении	0,05—	0,05—
наибольшего тока к з , с	0,08*2	0,08*	0,05	0,04
Нажатие главных контактов, Н	220	210—220	220	600
Масса, кг	227	230	228	232

время электрического торможения и ко­роткого замыкания контактной сети.

В выключателе БВП-5 по сравнению с выключателем БВП-ЗА электровоза ВЛ23 увеличена ширина силовых контак­тов с 10 до 34 мм; для повышения номинального тока и тока уставки из­менено соотношение активных сопротив­лений размагничивающего витка г_рв и индуктивного шунта г_иш (у БВП-5 г_рв = 1 • 10~⁴ Ом, г_иш = 0,48 * 10^-4 Ом; у БВП-ЗА г_р. — 1 • 10-⁴ Ом, г_иш = = 1 • 10^-4 Ом).

Конструкция выключателя БВП-5-02 электровоза ВЛ11 подобна конструкции выключателя БВП-5 электровозов ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10^У. Технические данные быст­родействующих выключателей элек­тровозов постоянного тока приведены в табл.

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Быстродействующий автоматический выключатель (БВ) слу­жит для отключения (защиты) силовых цепей тяговых двигате­лей, вспомогательных машин и отопления при коротких замыкани­ях в них. Кроме того, БВ используют для отключения силовых це­пей при перегрузке тяговых двигателей, чрезмерном повышении или понижении напряжения в контактной сети, неполных корот­ких замыканиях в силовых цепях тяговых двигателей и вспомога­тельных машин, сильном боксовании одной из колесных пар, пе­регрузке в цепи отопления вагонов состава.

На электровозе ЧС2 установлен быстродействующий выключа­тель 12НС с пневматическим приводом. Он имеет несущую раму, автоматически контактное отключающее и

Рис. Быстродействующий выключатель 12НС и его габаритные размеры

дугогасительное устройство, пневматический привод,

вспомогательные (блокиро­вочные) контакты. По отно­шению к кузову («земли») токонесущие части высокого напряжения выключателя имеют двойную изоляцию, состоящую из четырех фар­форовых изоляторов 1 (см. рис. 157) и гетииаксовых изоляционных стенок 2. Вме­сте со стальной сварной ра­мой выключателя эти стенки образуют каркас для креп­ления всех остальных частей выключателя.

Контактное устройство со­стоит из неподвижного глав­ного контакта 30, выполнен­ного из медной шины толщи­ной 16 мм, к которой тремя винтами прикреплен медный контакт, и подвижного глав­ного медного контакта 10; последний может поворачи­ваться вокруг оси 6 и нахо­диться под действием отклю­чающей пружины, стремя­щейся разомкнуть контакты 10 и 30, т. е. отключить БВ.

Для включения аппарата необходимо переместить тек­столитовую тягу 31 в нап­равлении неподвижного кон­такта 30 (вправо по рис. 157 и влево по рис. 158 и 159). При этом зубчатая тяга (за­щелка) 7 захватывается храповиком 8, сцепленным с подвижным контактом 10, и последний передвигается в сторону неподвижного кон­такта, т. е. главные контак­ты замыкаются.

Пружины 28, регулируе­мые винтом 29, устанавлива­ют необходимое нажатие между главными контакта-

Рис. Быстродействующий выключатель 12НС

Рис. Схема включающего и отключаю­щего механизмов выключателя 12НС

ми. В отключенном состоянии подвижной контакт 10 удерживается пружиной 73.

С подвижным контактом связаны четыре пары подвижных бло­кировочных контактов, помещенных в корпусе 34. Две пары кон­тактов замыкают цепи при включенном БВ и две пары размыкают.

Автоматическое отключающее устройство состоит из катушки 37, выполненной из 1³Д витка шинной меди сечением 16X70 мм², якоря 35, магнитопровода 36 и расцепляющего механизма. Концы катушки 37 с одной стороны соединены с выводной шиной 5, а с другой —с дугогасительными катушками 11. На якорь 35 посто­янно нажимает пружина 40, стремящаяся отвести его от сердеч­ника 41 электромагнита. Воздушный зазор между якорем 35 и сер­дечником устанавливают винтом 43. Величиной этого зазора опре­деляется ток катушки 37, при котором якорь, преодолевая нажа­тие пружины 40, притягивается к сердечнику. Значения тока уставки определяются положением якоря, который рычагом 42 свя­зан со стрелкой 4. Положение стрелки 4 шкалы 3 указывает ток уставки.

По катушке 37 проходит ток силовой цепи электровоза. Когда величина этого тока превысит ток уставки БВ, якорь 35 поднимет­ся вверх, регулировочный винт 43 вытолкнет зубчатую тягу (за­щелку) 7 из зацепления с храповиком 8. Подвижной контакт 10 под действием отключающей пружины 72 практически мгновенно (через 0,006 с) отойдет от неподвижного контакта 30.

БВ включается пневматическим приводом (рис. 160). Привод состоит из чугунного цилиндра 66 с внутренним диаметром 90 мм, закрытого снизу крышкой 52, имеющей канал для подвода и отво­да сжатого воздуха. В цилиндре помещен поршень 54 с канавкой,

Рис. Пневматический привод быстродействующего выключателя 12НС

в которую заложено уплотняющее резиновое кольцо 53. На пор­шень через шайбу 55 постоянно давит пружина 57, стремящаяся возвратить поршень в нижнее положение. В нижней части поршня укреплен валик 51, соединяющий поршень со штоком 33.

Пружина 56, витки которой расположены вокруг валика 51, упирается своим нижним концом о дно поршня, верхним концом нажимает на шток 33 и стремится прижать его к ролику 58, ось этого ролика прикреплена к цилиндру 66.

Над цилиндром 66 расположен двуплечий рычаг 32, на нижнем плече которого укреплен ролик 60, а верхнее плечо через шарнир и изоляционную (текстолитовую) тягу 31 при пово­роте рычага по часовой стрелке перемещает подвижной контакт к неподвижному.

В выключателе имеется механизм, состоящий из тяги 59, рычага 61, свободно посаженного на ось 62, тяги 63, со­единенной с плунжером электромагнита 64. При возбуждении это­го электромагнита шток 33 поворачивается по часовой стрелке и верхней частью прижимается к ролику 60 рычага 32.

К поршню 54 прикреплен кронштейн 70, в который ввернут болт 69, управляющий включением и выключением блокировочных контактов, расположенных в корпусе 67.

Впуск и выпуск сжатого воздуха в рабочую полость цилиндра привода производят электромагнитным вентилем 65 типа 8VZ.

При возбуждении катушки вентиля 65 сжатый воздух посту­пает под поршень 54 и, преодолевая усилие пружины 57, поднимает его вместе со штоком 33. Так как одновременно с возбуждением катушки вентиля возбуждается удерживающий электромагнит 64— катушка его постоянно включена параллельно катушке вентиля, то шток 33 прижимается к ролику 60 и своим выступом В пово­рачивает рычаг 32 по часовой стрелке, т. е. производит включе­ние БВ.

Нормально поршень 54 имеет ход 38 мм. При перемещении поршня вверх болт 69 нажимает на штифт 68, с которым связаны четыре пары подвижных блокировочных контактов БВ. При от­ключении катушек электромагнита 64 и вентиля 65 шток 33 пово­рачивается против часовой стрелки и дает возможность под дейст­вием отключающих пружин 72 (см. рис. 159) отойти подвижному контакту от неподвижного, так как рычаг 32 при этом может сво­бодно поворачиваться против часовой стрелки. По мере выхода воздуха из цилиндра 66 поршень 54 вместе со штоком 33 под дей­ствием пружины 57 и собственного веса опускается вниз. Сделано это для того, чтобы- время отключения БВ не было связано со временем выхода сжатого воздуха из цилиндра через каналы и электромагнитный вентиль 65. Пневматический механизм установ­лен на двух консолях между изоляционными стенками 2. При от­ключении БВ между его главными контактами появляется дуга / (рис. 161). Для ускорения процесса гашения дуги применено маг­нитное ее выдувание. Магнитное поле создается двумя параллель­но включенными дугогасительными катушками 11, имеющими по пять медных витков (сечением 50 X Х10 мм²). Катушки с одной стороны через катушку 37 электромагнита соединены с внешней цепью (токо­приемником) , а с другой (внешними витками) с помощью гибких шунтов 44—с подвижным контактом 10. По этим катушкам проходит весь ток силовой цепи электровоза и образо­ванный им магнитный поток замы- кается по магнитопроводу 9 (см. рис. 158), башмакам 13, воздушно­му зазору между боковыми стенка­ми 14 и самим стенкам дугогаси-тельной камеры. Башмаки выполне­ны из листов электротехнической стали, расположенных в виде веера. Под действием магнитного поля катушек // дуга уд линяется и перекидывается на рога 21 и 45 (на рис. 161 эта стадия гашения дуги изображена линией //) и начинает двигаться по ним вверх.

Рог 21 соединен с неподвижным, а рог 45 — с подвижным контактами. После того как дуга растянется настолько, что она перекинется с нижней части рогов 21 и 45 на верхние изолирован­ные от первых прямолинейные части — шины 25 и 46 (стадия ///), ток начнет проходить по дополнительным дугогасительным катуш­кам 26 и 47, которые имеют по два витка. Образованный указан­ными катушками магнитный поток, замыкаясь через сердечник 27 (см. рис. 157 и 158), стальные накладки 12, воздушный зазор меж­ду стенками камеры и сами стенки, создает дополнительную силу, способствующую перемещению дуги вверх. При этом дуга встре­чает в дугогасительной камере дополнительные малые рога 19 и48, соединенные между собой дугогасительной катушкой 16, внутри которой помещен сердечник 15 из электротехнической стали, а снаружи боковых стенок камеры расположены стальные на­кладки 17.

Малые рога укреплены в дугогасительной камере с помощью непроводящего ток стержня 18. При прохождении тока через ка­тушку 16 (стадия IV) этой катушкой также создается магнитный поток, выдувающий дугу вверх и растягивающий ее (см. рис. 161). Когда дуга достигнет длины, при которой внешнее напряжение уже не может ее поддержать, она разрывается.

Дугогасительная камера состоит из боко­вых асбоцементных стенок 14, скрепленных между собой болта­ми 24. По краям камеры между стенками помещены асбоцемент­ные бруски 23. Для уменьшения выхлопа пламени и ионизирован­ных газов из дугогасительной камеры в верхней ее части установ­лена деионная решетка, состоящая из отдельных элементов 22.

При движении дуги вверх она ох­лаждается боковыми стенками, а также дополнительными верти­кальными перегородками 39, рас­членяющими ее на параллельные дуги, что также способствует ее лучшему охлаждению. Перего­родки скреплены прокладками 20. Бруски 74, на которые помещены рога, изготовлены из микоплакса (спрессованный порошок слюды со связующим). Дугогасительная камера помещается между баш­маками 13 так, что они соприка­саются со стенками 14 этой каме­ры. Дополнительным креплением камеры служат пружинящие пла­стины 38.

Многожильный кабель управ­ления 49 присоединен к БВ с помощью многоконтактного штепсельного соединения 50.

Сжатый воздух к пневматическому механизму подведен рези­новым шлангом 71, присоединенным к трубопроводу через кран 955.

Основные технические данные быстродействующего выключателя 12НС		3000 В
		2000 А
Пределы регулировки при автоматическом выклю-		2000—3000 А 2500±5°/о 60 кгс+5% 26 мм±10%>
Ток уставки иа электровозе ЧС2 . . . Нажатие главных контактов ....
Натяжение отключающей пружины . .
Номинальное напряжение катушек электромагнит­ного вентиля, удерживающей катушки электро­магнита и блокировочных контактов ..... Число витков катушки удерживающего электро-		48 В 2350
		0 0,8 мм 12,5 35 кгс/см2 282 кг
		72 »
		20 »

Главный выключатель ВОВ-25А-10/ 400УХЛ1 (ВОВ-25-4МУХЛ1) и ВОВ-25А-10/630ХЛ1. Эти выключатели уни­фицированы для всех отечественных электровозов и моторных вагонов элект­ропоездов переменного тока. Силуминовым корпусом / главный выключатель укреплен в специальном люке на крыше локомотива. Между корпусом и установочной площадкой в паз зак­ладывают резиновый шнур 2. К внешней стороне (к одной из стенок и сверху) корпуса прикреплены: патрубком 4 воз­душный резервуар 6 вместимостью 32 л: воздухопроводный опорный фарфоровый изолятор 7 с фарфоровым изолятором 8, дугогасительной камерой, неподвиж­ным контактом 10 и латунным флан­цем 9 — выводом выключателя для под­ключения к высоковольтной цепи; фар­форовый поворотный изолятор 14 с разъединителем 12 и выводом 13; за­земляющий кронштейн 11 для заземле­ния ножей разъединителя 12 в отклю­ченном положении контактов 20, 21 и снятия емкостного заряда с обмотки тягового трансформатора. Конденсат из резервуара 6 отводится через трубку 5. Подвод сжатого воздуха производится через штуцер 3. В полом фарфоровом изоляторе 8 дугогасительной камеры раз­мещены неподвижный 20 (рис. 198, а) и подвижной 21 контакты.

Подвижной контакт 21 соединен што­ком 28 с поршнем 27. Для уменьше­ния обгорания медного наконечника подвижного контакта 21 на его торец припаян стержень из тугоплавкого ма­териала, который выступает над торцовой поверхностью на 5—8 мм. Шток переме­щается в латунной трубке 23, которая с одной стороны припаяна к цилиндру 24, а с другой оканчивается гибкими ла-мелями 22. В цилиндр 24 помещены пор­шень 27 и пружина 26, которая соз­дает контактное нажатие около 450 Н при вжиме контакта 21 на 8 мм путем ввинчивания патрубка 19. Для смягчения удара поршня 27 при его перемещении в крайнее правое положение предусмот­рен демпфер 25, набранный из резино­вых и стальных шайб.

Неподвижный контакт 20 внутри имеет сопло и патрубком 19 соединен с флан­цем 9, к которому подключается ошинов­ка. В патрубок 19 встроен стальной дуго-приемный ограничитель — электрод 15 с тугоплавким наконечником К фланцу 9 болтами прикреплена головка (колпак) 17 с отверстиями 16 и выхлопным клапа­ном 18, предохраняющим детали, рас­положенные внутри дугогасительной ка­меры, от атмосферных осадков.

Рис. Главный выключатель ВОВ-25-4МУХЛ1

В корпусе / смонтированы механизмы управления выключателем: блок 46 глав­ного привода и клапана; клапаны от­ключения 33 и включения 45, включаю­щий электромагнит 43, отключающий электромагнит удерживающего типа; отключающий электромагнит переменно­го тока 32, контрольно-сигнальный аппа­рат 36, выключатель минимального дав­ления 29, панели зажимов, промежуточ­ное реле 38, трансформатор тока 39. Механизм выключателя снизу закрыт кожу­хом. Все контактные поверхности токо-ведущего контура покрыты слоем сереб­ра. На электровозах главный выключа­тель монтируют в комплекте с проходным изолятором ПНБ-35/400, в который встроен трансформатор тока. Через про­ходной изолятор, стержень которого яв­ляется первичной обмоткой этого транс­форматора, вводится напряжение 25 кВ на тяговый трансформатор.

Включение главного выключателя на­чинается с поднятия давления воздуха в резервуаре 6 до 0,56 МПа (5,6 кгс/см²).

Схема рис. 198, б соответствует выключенному положению разъедините­ля выключателя. При этом замыкаются замыкающие контакты выключателя ми­нимального давления 29 и подготовля­ется общая цепь управления. Затем воз­буждается катушка электромагнита 43 (от источника энергии постоянного тока напряжением 50 В). Сердечник удержи­вающего электромагнита 44 притягивает якорь и удерживает его от воздействия на отключающий клапан 33. Напряже­ние кнопкой «Включение ГВ» подается на включающий электромагнит 43 через контакты 42 штепсельных разъемов ШР1. Электромагнит возбуждается, открывает включающий клапан 45, подающий сжа­тый воздух из резервуара 6 в пневма­тический привод 46, и закрывает отвер­стие, через которое воздух выходит в ат­мосферу. Шток привода поворачивает вал 34 до замыкания ножей 12 с непод­вижным контактом 10 дугогасительной камеры и переключает контакты кон­трольно-сигнального аппарата 36, раз-

Рис. Дугогасительная камера (а) и принципиальная схема (б) главного выключателяВОВ-25-МУХЛ1.

мыкая цепь питания катушки включаю­щего электромагнита 43 Электромагнит 43 отпускает включающий клапан 45, который открывает выход сжатому возду­ху через отверстие А. При этом эксцент­рик 37 вместе с валом 34 поворачи­вается и сжимает (взводит) отключаю­щую пружину 35 удерживающего элек­тромагнита 44. Время включения разъ­единителя определяется скоростью дви­жения поршня пневматического привода в зависимости от темпа заполнения сжа­тым воздухом рабочего объема привода и регулируется изменением рабочего зазора между включающим клапаном и якорем включающего электромагнита. Разъединитель отключается, когда

удерживающая катушка электромагнита 44 теряет питание. Это происходит при выключении кнопки «Выключение ГВ», установке главной рукоятки контроллера машиниста в положение БВ (быстрое вык­лючение), установке переключателя ре­жимов в отключенное положение, сраба­тывании одного из реле защиты, отклю­чении быстродействующего выключателя, размыкании контактов автомата мини­мального давления 40 при понижении давления сжатого воздуха в резервуаре 6 до 0,46 МПа (4,6 кгс/см²). Выключа­тель выключается и при подаче рабочего напряжения через контакты 41 разъема ШР2 на отключающий электромагнит переменного тока 32. После срабатывания удерживающего 44 или отключаю­щего 32 электромагнита открывается клапан 33, закрывая отверстие А, и по­дает сжатый воздух из резервуара в пнев­матический привод 31 главного клапана 49. Привод 31 открывает главный кла­пан 49, и сжатый воздух из резервуара 6 через воздуховодный изолятор 7 по­ступает в дугогасительную камеру, воз­действуя на контакты 20 и 21, и в пружи-но-пневматический привод. Контакты размыкаются, возникает электрическая дуга, которая выдувается в сопло не­подвижного контакта 20 на ограничитель 15 и затем гасится в интенсивной струе сжатого воздуха.

Для облегчения гашения электриче­ской дуги и снижения коммутационных перенапряжений контакты 20 и 21 шун­тированы нелинейным резистором ВНКС-25-МУХЛ1, состоящим из 15 шайб, элект­рически соединенных друг с другом кон­тактными поверхностями. Шайбы распо­ложены внутри фарфорового изолятора (см. вид Л на рис. 197), сжаты пружиной, залиты эластичным термостойким и мо­розостойким компаундом для обеспече­ния неподвижности и электрического контакта.

Одновременно сжатый воздух из резер­вуара 6 через главный клапан поступает в дополнительный резервуар 48 и пнев­матический привод 46 разъединителя, ко­торый поворачивает вал 34 до замыка­ния ножей с контактом заземляющего кронштейна // (см. рис. 197 и 198) и переключает контакты аппарата 36, замыкая цепь включающего электромаг­нита 43. При этом эксцентрик 37 вместе с валом 34 поворачивается и отпускает отключающую пружину электромагнита 44. Клапан отключения закрывается и открывает отверстие, через которое сжа­тый воздух из пневматического привода главного клапана выходит в атмосферу. Главный клапан закрывается под дейст­вием пружины 50. В дугогасительной ка­мере падает давление воздуха и под дей­ствием пружины 26 замыкаются подвиж­ной и неподвижный контакты.

Разъединитель должен размыкать электрическую цепь при разомкнутых контактах дугогасительной камеры после того, как на них погаснет электриче­ская дуга Запаздывание на размыкания контактов разъединителя на 0,03—0,035 с относительно размыкания контактов ду­гогасительной камеры создается вре­менем заполнения сжатым воздухом до­полнительного резервуара 48 и объема пневматического привода разъединителя до достижения рабочего давления, кото­рое регулируют, изменяя размеры впуск­ного отверстия с помощью регулировоч­ного винта 47.

Главный выключатель рассчитан на номинальный ток 400 А, наибольшее ра­бочее напряжение 29 кВ, имеет собствен­ное время отключения не более 0,06 с в случае воздействия на него промежу­точного реле при напряжении в цепи управления 50 В, давлении сжатого воз­духа 0,8 МПа (8 кгс/см²) и токе сраба­тывания, равном 1,3 тока уставки.

На электровозах ЧС4 и ЧС4^Т в каче­стве главного применяют воздушный однополюсный выключатель 2DVV-25А2; его номинальный ток отклю­чения 10 кА, собственное время отклю­чения 0,04 с. Гашение электрической ду­ги в этом аппарате осуществляется так же, как и в выключателе ВОВ-25-4М.

Быстродействующие контакторы

Контакторы БК-78Т и БК-2Б. Эти кон­такторы установлены на электровозах ВЛ11, В Л 10^у и В Л10 для защиты тяговых двигателей от токов к.з. в режиме ре­куперации. Узлы контактора БК.-78Т смонтированы на двух текстолитовых планках 1. На верхнем ла­тунном кронштейне 9 укреплены шихто­ванный магнитопровод включающего ме­ханизма, ярмо, отключающая катушка, кронштейн, несущий гибкий провод, под­вижной контакт 13 и магнитопровод дутья с дугогасительной катушкой 12. Подвижной контакт 13 тягой 7 соединен с якорем 10. Замыкание подвижного контакта 13 с неподвижным 15 обеспечи­вается контактной пружиной 5, натяну­той между нижним концом контакта 13 и скобой 6. Неподвижный контакт ус­тановлен на рифленой поверхности выво­да 2 Верхний вывод 8, к которому при­соединен наконечник катушки 12, укреп­лен на текстолитовой планке. В стенки лабиринтно-щелевой дугогасительной ка­меры 11 из дугогасительного материа­ла КМК-218 впрессованы шихтованные полюсы 14. В камере закреплен рог. Вспомогательные контакты и электромаг­нит укреплены на кронштейне и через индивидуальные изоляционные рычаги связаны с подвижным контактом 13 и рычагом защелки 4, которые шарнирно закреплены на планке.

При рекуперативном торможении в нормальном положении силовые контак­ты БК контактора БУ-78Т замкнуты (рис 199, б) под действием пружины 5 (см. рис. 199, а) Размыкание контактов 13 и 15 происходит при возбуждении отключающей катушки БК_атк (см. рис. 199, б), которая через ограничивающий резистор R_огр подключена параллельно катушке индуктивного шунта ИШ. При к.з. в режиме рекуперации на зажимах шунта ИШ напряжение повышается, ка­тушка БК_отк возбуждается, якорь 10 (см. рис. 199, а) притягивается, подвиж­ной контакт 13 отключается, растягивая контактную пружину 5, при этом рычаг защелки 4 попадает в паз держателя 3 контакта 13 и удерживает его в отклю­ченном положении. Дуга, образующаяся при разрыве контактов 13 и 15, гасится в дугогасительной камере //. В процессе отключения контакт 13 толкает рычаг блока вспомогательных контактов БК_ау (см. рис. 199, в), которые размыкают цепь удерживающей катушки (УК) быстро­действующего выключателя 51-1, и вос­станавливается цепь включающего элек­тромагнита БК_Ш. После перевода глав­ной рукоятки на нулевую позицию замы­каются контакты КМЭ0 и катушка 5/С_эм электромагнита возбуждается, якорь ударяет по изоляционному рычагу, кото­рый в свою очередь поднимает вверх ры­чаг зашелки и, освобождая контактную пружину, замыкает подвижной контакт 13 с неподвижным 15.

Привод контактора БК-2Б имеет удер­живающую катушку и витки насыщения, проходящие 4 раза через окна магнито- провода, что делает его неполяризован- ным В отличие от контактора БК-78Т у контактора БК-2Б при рекуперации витки насыщения, дугогасительная ка­ тушка соединены последовательно с силовыми контактами и включены в це­пи обмоток возбуждения тяговых двигателей.

Рис. Быстродействующий контактор БК-78Т (а) и схемы (б, в) его включения

Быстродействующие контакторы КМБ-3. Это двухполюсные контакторы, уста­новлены они на электропоездах ЭР2Р, ЭР2Т, ЭР22В и ЭР22 для защиты си­ овых цепей при к.з., круговом огне, пе­ребросах на землю в режимах рекупе­ративного и реостатного торможения. На двух изоляционных стойках / и 2 смонтированы следующие узлы: магнитопровод, имеющий две маг­нитные цепи, расположенные во взаим­но перпендикулярных плоскостях

дугогасительные катушки с одно- щелевыми камерами 3 (см рис. 200, а); дюралюминиевые рычаги 4 с подвижны­ми контактами, четыре блокировочных контакта 13.

Вертикальную магнитную цепь состав­ляют: сварное ярмо 6 , рычаг якоря 12, два рабочих воздуш­ных зазора, два шихтованных сердеч­ника 10, шихтованное ярмо 17.

Рис. Быстродействующий контактор КМБ-3 (а), его магнитопровод (б) и схема привода (в)

Горизон­тальная магнитная цепь состоит из якоря 11, двух сердечников с включающими катушками 7, ярма и магнитного шунта 9, на котором расположена размагни­чивающая катушка 8. Два полюса кон­тактора разделены асбестоцементной пе­регородкой (на рис. 200, а она не показа­на), предотвращающей переброс дуги между неподвижными контактами.

При включении контактора его катуш­ки 7 соединяются параллельно и согла­сованно (это увеличивает тяговое уси­лие), так как при включенной кнопке КнЗ (рис. 200, в), возбужденных катуш­ках реле Р/С 31, РК 32 их контакты замк­нуты. Магнитные потоки катушек 7 замыкаются по вертикальной цепи и при­тягивают якорь привода к сердечникам. Рычаг 14 якоря 11, поворачиваясь вокруг своей оси, толкает изоляционный стер­жень 15 (см. рис. 200, а), подвижные кон­такты растягивают отключающие пружи­ны 5 и прижимаются к неподвижным. Магнитный зазор б между якорем и ших­тованными сердечниками при этом зна­чительно уменьшится, тяговое усилие увеличится. После замыкания силовых контактов для подготовки быстрого от­ключения катушки 7 блок-контактами переключаются на встречное последова­тельное соединение и включается доба­вочный резистор R39. В этом режиме маг­нитный поток ослаблен и замыкается по горизонтальной магнитной цепи (штриховые стрелки). При коротком за­мыкании в силовой цепи ток в размаг­ничивающей катушке 8 резко возрастет, а так как ее поток направлен встреч­но потоку удерживающих катушек, то магнитный поток, ответвляющийся в маг­нитный шунт, увеличится и резко уменьшится магнитный поток, замыкаю­щийся через якорь. Две мощные отклю­чающие пружины отрывают якорь 11 от магнитопровода и размыкают силовые

контакты. После этого переключатся бло­кировочные контакты.

Контактор КМБ-3 имеет номинальное напряжение силовой цепи 3000 В, номи­нальный ток 180 А, нажатие силовых кон­тактов 45 Н (4,5 кгс), собственное время срабатывания 0,003 с при скорости нара­стания тока 50 кА/с.