Лекция 13
Раздел 2. Основные типы и свойства напольных и бортовых систем технического диагностирования
Тема 7. Средства диагностирования объектов систем электроснабжения, автоматики, телемеханики и связи на железных дорогах
План лекции
7.5. Диагностика токоведущих шин и контактных соединений
7.5.1. Виды и причины повреждения контактных соединений
7.5.2. Методы и средства диагностирования контактных соединений
7.6. Диагностика выключателей переменного и постоянного тока
7.6.1. Основные причины и виды повреждений выключателей
переменного и постоянного тока
7.6.2. Методы и средства диагностики выключателей переменного
и постоянного тока
7.5. Диагностика токоведущих шин и контактных соединений
7.5.1. Виды и причины повреждения контактных соединений
В контактных соединениях наблюдается как общий отжиг металла проводов при аварийных перегрузках, так и локальный в местах подключения питающих зажимов. Нагрев зажимов происходит из-за увеличения их электрического сопротивления. Оно может возрастать из-за окисления контактных поверхностей, ослабления затяжки болтов, а также из-за деформации самого зажима. При колебаниях температуры зажимов возникают остаточные деформации, приводящие к увеличению сопротивления в 2 раза.
Результаты экспериментальных исследований зависимости переходного сопротивления зажимов от времени показывают, что сопротивление шинных болтовых соединений «алюминий - алюминий» за один год возрастает с 8 мкОм до 40 мкОм, т.е. в 5 раз. Более стабильное переходное сопротивление имеют безболтовые соединения. Даже у новых электрических соединителей, изготавливаемых из проводов МГ 95, МГ 70, распределение тока между отдельными проволоками неравномерно. Те проволоки, которые соприкасаются с зажимом, работают с перегрузкой, внутренние - недогружены. Наружные проволоки отжигаются, теряют механическую прочность, обламываются. После этого ток перераспределяется на внутренние проволоки, но из-за больших переходных сопротивлений (до 1000 мкОм) резко возрастает нагрев и ускоряется старение материала соединителя. Скорость старения соединителей напрямую зависит от токовой нагрузки.
Ухудшение электрической проводимости соединителей приводит к электрическому износу струн. Электрический износ струны в звеньях имеет две составляющих: отжиг металла и электрическую эрозию. Кроме того, появляется чисто механический износ струн вследствие трения в звеньях. Если напряжение между звеньями струны превышает 15 - 20 В, возникают искровые поджоги.
7.5.2. Методы и средства диагностирования контактных соединений
Нагрев деталей и конструкций контактной сети измеряют портативным инфракрасным дефектоскопом (пирометром) ИКД. Если известны характеристики излучающей способности поверхности объекта, то можно рассчитать ее температуру. Разность измеряемых температур между ИКД и объектом составляет 0 ... 1500 С, угол поля зрения - 0,170, расстояние до объекта - не более 15 м, масса 1 кг.
Глядя в окуляр оптической системы, наводят прибор на контролируемый объект, и по шкале определяют температуру. ИКД состоит из приемника ИК-излучения (пироэлектрический приемник), нескольких усилителей и пикового вольтметра. Отклонение стрелки пропорционально разности температур контролируемого объекта и окружающей среды. Проверку можно проводить только в период интенсивного движения поездов. При расстоянии до объекта более 8 м необходимо вводить поправку. Поправка необходима и на вид соединений, а также на степень их загрязнения. Прибор нельзя применять при дожде, снеге, тумане, а также устанавливать против солнца.
Данный прибор обладает высокой производительностью. Его производительность ограничена лишь скоростью пешего перемещения персонала вдоль линии. Из статистики применения ИКД следует, что каждый сороковой - пятидесятый узел контактной сети из проверенных имеет повышенную температуру.
Нагрев устройств электроснабжения контролируется также бесконтактным переносным пирометром НРК, предел измерений от 00 до 3000 С при температуре окружающего воздуха +5... + 400 С. Расстояние до объекта не более 4 м, масса НРК - 1,5 кг.
Для контроля нагрева можно применять пирометры, шведской фирмы АGЕМА, «Thermopoint 90».
Рис. 73. Прибор «Thermopoint 90» Рис. 74 Прибор «Thermopoint 2/3Pro
Высокотемпературные пирометры серии «Thermopoint 90» (рис. 73) имеют большое разнообразие пределов измерения температуры, систем визирования, значений оптического разрешения, различные величины спектральной чувствительности. Диапазон измеряемых температур от -32 до +З0000С, разрешающая способность - 75:1, спектральный интервал - 8 ... 14 мкм. Используются для решения практических задач, где требуется высокая точность и оптическое разрешение в условиях неопределенной или меняющейся излучательной способности объекта. Прибор наводят на объект при помощи перекрестных лучей лазера. На дисплее отображается текущая температура, величина эмиссии, максимальная измеренная температура. Расстояние до объекта - до 5 м, пятно чувствительности - 203 мм.
Приборы «Thermopoint 2/3Pro и 6/8Pro Plus» (рис. 74) - низкотемпературные, простые в эксплуатации и надежные портативные пирометры. Предназначены для дистанционного бесконтактного температурного контроля. Диапазон измеряемых температур от -32 до +7600С. Функция сигнализации по верхнему и нижнему пределу температур. Память на 12 измерений, Имеет разъем для подключения термозон
Пирометры Thermopoint 62/64/64 Plus позволяют измерять температуру в диапазоне от -30 до +9000С, возможна также опция с пределами измерения от -50 до +5000С, имеют уникальную 16-точечную систему кругового лазерного визирования с центральной точкой. Графический дисплей автоматически отображает график изменения температуры по 10-ти последним измеренным точкам.
Пирометр «Thermoprofile 50» (рис. 75) реализуют бесконтактный способ измерения температуры на всей поверхности движущегося объекта или во всех точках протекающего процесса. Полученная информация обеспечивает возможность фиксировать значения всех переменных, описывающих состояние объекта или процесса. Многоточечное сканирование обеспечивается вращением оптической системы, которая регистрирует ИК излучение в 256 точках в поле зрения 900. Максимальная скорость сканирования - 48 строк в секунду. Диапазон температур от 0 до +16000С.
Рис. 75. Пирометр «Thermoprofile 50»
Место стыковки сталеалюминевых проводов в опрессованной стальной гильзе может быть смещено по отношению к оси гильзы. Стальная часть соединителя проводов закрыта алюминиевой гильзой, поэтому визуально выявить указанный дефект практически невозможно. Для определения положения стального сердечника применяют прибор ИПС. Он содержит постоянный магнит, размещенный на оси, положение магнита указывается стрелкой. Прибор перемещают вдоль гильзы. Когда магнит оказывается над ее краем, стрелка отклоняется. Прибор позволяет контролировать соединения проводов АС, АСКС, АСКП, АСК сечением от 240/32 до 800/105 мм2 с точностью ±10 мм.
Портативные магнитные дефектоскопы DA 1500 и DA 750 (рис. 76) обеспечивают эффективный контроль больших поверхностей.
Выбор размера контролируемого поля зависит от величины тока и места контакта кабелей. Выходной ток варьируется от 0,1 А до максимума с помощью переключателя на передней панели и контролируется по показаниям амперметра. Сила выходного тока зависит от сечения и длины кабеля. При этом обеспечивается более высокая чувствительность при обнаружении поверхностных дефектов и не требуется размагничивание. Магнитное поле постоянного тока обеспечивает лучшую возможность обнаружения как поверхностных, так и подповерхностных дефектов.
Рис. 76. Портативный магнитный дефектоскоп DA 1500