82 Способы дугогашения в электрических аппаратах

В аппаратах низкого напряжения с малыми номинальными токами гашение дуги обеспечивают соответствующим выбором расстояния между разомкнутыми контактами, т.е. их раствора.

В аппаратах с большими токами, даже относительно низкого напряжения обеспечивать гашение дуги только путем увеличения раствора контактов нецелесообразно по конструктивным соображениям. В этом случае гашение дуги при сравнительно небольшом растворе контактов осуществляют дугогасительными устройствами. В тяговой аппаратуре э.п.с. применяют системы дугогашения: в узких щелях с магнитным дутьем, с магнитным дутьем и деионной решеткой, с воздушным дугогашением, комбинированные с воздушным и магнитным дутьем.

Дугогасительное устройство с магнитным дутьем электропневматического контактора состоит из дугогасительной катушки 5, которая включена последовательно с контактами 6 и 7 в цепь тока, стального сердечника 4, дугогасительных рогов – верхнего 3 и нижнего 8, дугогасительной камеры 1 и полюсов 2 из листовой стали, с двух сторон примыкающих к сердечнику 4. Между полюсами 2 в области горения дуги катушка 5 создает магнитное поле, которое при размыкании контактов 6 и 7 , взаимодействуя с магнитным полем дуги, выталкивает дугу на расходящие концы контактов, перебрасывает на рога, растягивает ее, удлиняет и, наконец, разрывает в камере.

83 Чем надо воспользоваться, чтобы определить, какие контакторы группового переключателя включены на каждой позиции?

Чтобы определить, какие контакторы группового переключателя включены на каждой позиции, нужно воспользоваться соответствующей диаграммой замыкания силовых контакторов.

84 Отличие ходовых позиций км

На электровозах постоянного тока на ходовых позициях (экономические позиции) все пусковые сопротивления выведены, к тяговым двигателям подведено полное напряжение, вся потребляемая из контактной сети электроэнергия идет на питание ТЭД.

На электровозах переменного тока на ходовых позициях (1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33) происходит симметричное включение плеч трансформатора, выводы переходного реактора подключены к одному выводу регулируемой обмотки трансформатора. В этом случаи по каждой полуобмотке реактора протекает половина общего тока нагрузки. Благодаря встречному включению полуобмоток реактора магнитные потоки, создаваемые токами в них, направлены встречно друг к другу и индуктивное падение напряжения на обмотках реактора оказывается незначительным. Только на ходовых позициях допустима длительная езда.

85 Перечислите признаки, указывающие на отсутствие (подачу) высокого напряжения в условиях депо

Признаками отсутствии напряжения на монорельсе деповского пути, на котором находится состав: разъединитель 825 В отключен и заперт, передвижные кабели (удочки) с токоприёмников вагонов сняты, сигнальные красные лампы не горят, а также соответствующее оповещение дежурной по громкоговорящей связи.

86 Какие причины могут вызвать нештатные режимы работы электрооборудования локомотивов. В чем состоит защита от них?

Перегрузка тяговых электриче­ских машин может возникнуть при не­правильном управлении э.п.с. (например, чрезмерно быстром переводе рукоятки контроллера машиниста в процессе пу­ска, особенно в условиях трогания поезда на тяжелом подъеме), нарушениях в ра­боте аппаратов управления (например, в случае неисправности реле ускорения, когда происходит быстрое переключение двух или более пусковых ступеней), рез­ких колебаниях напряжения сети, а так­же при боксовании отдельных колесных пар, когда двигатели небоксующих осей принимают на себя большую нагрузку.

Для ограничения перегрузок тяговых двигателей используют максимальную токовую защиту, выполненную на элек­тромагнитных реле. Ток уставки выбира­ют в соответствии с током, заданным для данного двигателя по условиям коммута­ции. Реле перегрузки включают в каж­дую параллельную цепь двигателей. Этим достигается правильная реакция защиты при отключении отдельных цепей двигателей из-за их неисправности.

Самовосстанавливающиеся реле пере­грузки воздействуют на быстродейст­вующий выключатель или главный вык­лючатель, которые имеют принудитель­ное восстановление.

Защита от коротких замыканий. На э.п.с. возникновению короткого замыка­ния способствуют: неудовлетворительное состояние изоляции машин н аппаратов вследствие повышенного нагрева, увлаж­нения или загрязнения; ионизация ок­ружающей среды из-за плохой венти­ляции и повышенного нагрева; неисправ­ности машин, аппаратов и монтажа; чрез­мерное повышение напряжения и пере­напряжения, вызывающие пробой изоля­ции электрооборудования или переброс электрической дуги между токоведущими частями аппаратов и машин или токо- ведущими частями и заземленными кон­струкциями.

Для защиты от коротких замыканий применяют на электровозах и электро­поездах постоянного тока быстродейст­вующие выключатели.

Ток уставки быстродействующего выключателя электровоза или мотор­ного вагона выбирают таким, чтобы не происходило ложных срабатываний защиты при реализации наибольшей силы тяги по сцеплению на высшей ступени скорости — ступени наибольше­го ослабления возбуждения тяговых двигателей при параллельном их сое­динении

При круговом огне на коллекторах части тяговых двигателей в последова­тельной цепи, перебросе дуги на землю между якорями двигателей и различных частичных нарушениях изоляции ток возрастает медленнее, чем при полном коротком замыкании, и может не дос­тигнуть уставки быстродействующего вы­ключателя. Защиту оборудования в этом случае обычно осуществляют дифферен­циальными реле. Дифференциальное ре­ле может иметь уставку, соответствую­щую произвольной малой разности то­ков, что позволяет обеспечить защиту силовой цепи при любом порядке чере­дования якорей и обмоток возбуждения тяговых двигателей, а также во всем практически возможном диапазоне нагру­зок. Это реле не реагирует непосредст­венно на возникновение кругового огня, но он всегда сопровождается перебро­сом дуги на корпус двигателя, что вызы­вает срабатывание дифференциального реле

На э.п.с переменного тока цепи обмо­ток тягового трансформатора, преобра­зователей и тяговых двигателей от токов к з. защищены главным выключателем, который, выключаясь, отсоединяет пер­вичную обмотку трансформатора от токоприемника. Выключается он под воздействием независимых датчиков. Обычно предусматривают трансформа­тор тока, который включают за главным выключателем в цепь первичной обмотки тягового трансформатора Уставку глав­ного выключателя по току первичной цепи выбирают несколько выше тока, соответствующего максимальной силе тя­ги э.п.с. по сцеплению на высшей ступени скорости. Так как вероятность пробоя первичной обмотки на землю мала, то на э.п.с. переменного тока дифференциаль­ные реле для защиты не применяют.

Вторичная обмотка трансформатора, преобразователи, цепи тяговых двига­телей не имеют соединения с землей. Поэтому замыкания на землю различных точек вторичной цепи при перебросах дуги, пробое изоляции и других повреж­дениях, круговой огонь на коллекторах тяговых двигателей, пробой полупровод­никовых вентилей в плечах мостов пре­образователей или разветвлений вентиль­ного перехода только в одной точке не приводят к аварийному режиму. Однако нарушение изоляции в двух точках может привести к короткому замыканию на землю. Чтобы исключить возможность возникновения подобного аварийного режима, необходимо контролировать изоляцию цепей от земли при замыкании на землю в одной точке и вызывать отклю­чение защищаемой цепи от источника пи­тания Такой контроль на э.п.с. перемен­ного тока осуществляет так называемая земляная защита.

Земляную защиту применяют и во вспомогательных цепях электровозов переменного тока.

Защита при пониженном напряжении Понижение напряжения на токоприемни­ке, а также быстрое восстановление номинального напряжения на э.п.с. вызы­вают нарушение нормальной работы обо­рудования (понижение охлаждения тя­говых двигателей при понижении напря­жения, круговой огонь на их коллекто­рах при толчках напряжения и т.д.). Чтобы предотвратить это, на электрово­зах постоянного тока устанавливают реле пониженного напряжения, которое, сработав, обычно только включает цепь сигнальных ламп и сигнализирует ма­шинисту о падении напряжения в сети. Выбор дальнейших мер защиты предо­ставляется машинисту, причем он должен учитывать условия движения поезда и профиль пути.

На э.п.с. переменного тока режим работы при пониженном напряжении возникает реже, и поэтому специальных реле пониженного напряжения не пре­дусматривают. Обычно уровень напряже­ния машинисты контролируют по по­казаниям вольтметров. При понижении напряжения нужно осуществить переход на низшие ступени регулирования ско­рости, чтобы уменьшить вероятность возникновения кругового огня на кол­лекторах тяговых двигателей при после­дующем резком повышении напряжения в сети

Защита от перенапряжений. Защита от атмосферных перенапряжений на отечественном э п. с. осуществляется вен­тильными разрядниками, включенными в цепь до главных или быстродействую­щих выключателей. На электровозах ЧС4 и ЧС4^Т, где контакты главных вы­ключателей не шунтированы нелиней­ными резисторами, уровень коммутаци­онных перенапряжений, воздействую­щих на цепи выпрямителя и тяговых двигателей, ограничивается контурами RC, включенными параллельно вторич­ным обмоткам тягового трансформатора. Контурами RC также защищены и вы­прямительные мосты вспомогательной цепи. Однако вентильные разрядники способны защитить цепь только от еди­ничных перенапряжений, так как они га­сят не только энергию самого перена­пряжения, но и значительно большую энергию сопровождающего тока, кото­рый прерывается только в конце полупериода при смене полярности напряже­ния сети.

Повторяющиеся послекоммутацнонные перенапряжения несколько ослабляются контурами RC. Для эффективного по­давления их необходимы контуры боль­шой мощности, потери в резисторах ко­торых значительно снижают к. п. д. пре­образователей. Поэтому разрабатывают различные демпфирующие устройства на полупроводниковых приборах

Защита оборудования при нарушении режимов во время электрического торможения

Нарушение режимов нормальной рабо­ты оборудования э п. с при электриче­ском торможении, когда тяговые двига­тели работают генераторами, может происходить из-за чрезмерного повыше­ния напряжения на двигателях, а также нарушения предельного соотношения то­ков нагрузки и возбуждения, что повы­шает вероятность возникновения круго­вого огня на коллекторах двигателей.

При реостатном торможении с последовательным возбуждением, ес­ли быстро выключать ступени тормоз­ного реостата, может возникнуть пере­грузка. Защиту в этом случае осущест­вляют реле перегрузки в тяговом ре­жиме, которые воздействуют обычно на электропневматические контакторы.

Защиту от максимального напряжения, которое может быть при высоких скоро­стях и при токах, меньших тока устав­ки реле перегрузки, осуществляют с по­мощью реле максимального напряже­ния. Однако возможность возникновения круговых огней и перебросов дуги на землю при этом все же не устраняется полностью. Для защиты от круговых ог­ней и перебросов дуги применяют диф­ференциальные реле, реагирующие на не­равенство токов в участках последова­тельной цепи или в двух параллельных цепях, а также реле заземления.

Защита от перебросов дуги на землю значительно облегчается в схемах, не имеющих «глухого» заземления. В этом случае, как и в схемах э. п. с. перемен­ного тока, переброс дуги на землю не сопровождается полным коротким замы­канием, и защита может быть осущест­влена с помощью реле заземления, воз­действующего на главный выключатель.

При реостатном торможении с неза­висимым возбуждением тяговых двига­телей и постоянным тормозным сопро­тивлением перегрузка возможна при чрезмерно быстром переключении ступе­ней возбуждения. В этом случае защи­ту осуществляют с помощью реле пере­грузки и реле максимального напряже­ния, воздействующих на цепи возбужде­ния двигателей.

При рекуперативном тормо­жении нарушения нормальной рабо­ты электрооборудования могут вызвать: к. з. в контактной сети, что приводит к к. з. тяговых двигателей; чрезмерное повышение напряжения на двигателях; снятие напряжения в тяговой сети пе­ременного тока и др.

На э. п. с. постоянного тока (электро­возах ВЛ8, ВЛ10, электропоездах ЭР22, ЭР22М) при рекуперации применяют специальные быстродействующие систе­мы защиты, разработанные ВНИИЖТом. В них используются быстродействующие контакторы, при выключении которых от­ключается быстродействующий выклю­чатель, ограничивается ток i_кз в обмотках возбуждения тяговых двигате­лей и происходит интенсивное уменьше­ние магнитного потока последних. Ско­рость нарастания тока i_кз тяговых дви­гателей снижают также включением в цепи их якорей индуктивных шунтов. Чтобы снизить перенапря­жения и увеличить скорость отключе­ния тока i_кз, силовые контакты быстро­действующих контакторов шунтированы резисторами.

На э. п. с. перемен­ного тока для защиты тяговых двига­телей от токов короткого замыкания их на преобразователь, которое происходит при нарушении режима инвертирования, применяют короткозамыкатели и быстро­действующие выключатели.