Теория№16. Аппараты защиты цепей электрооборудования

Общие сведение о защите электрических цепей, классификация защитной аппаратуры. Главные выключатели ЭПС переменного тока. Автоматические выключатели. Общие сведения о реле с электромеханическим приводом, их классификация. Защитные реле (перегрузки: максимального тока, дифференциальные, буксования, времени, напряжения, тепловые, заземления, давления масла). Подбор резисторов в цепи катушек реле по заданным параметрам срабатывания реле. Плавкие предохранители высоковольтных и низковольтных цепей, термоконтакты. Разрядники и ограничители перенапряжений. Устройства для подавления радиопомех: индуктивные фильтры

Электромагнит тяговый (ЭТ). Управляет клапаном, перекрыва­ющим перепускной канал под силовым поршнем серводвигателя регулятора частоты вращения вала дизеля.

Электромагнит ЭТ-54Б (рис. 97) состоит из катушки, втяжно­го якоря 4 с усеченно-коническим концом, гильзы латунной, изо­лированной миканитом. На гильзу намотана катушка. Магнито-провод (кожух, сердечник, шайба) и обмотка со штепсельным разъемом залиты компаундом на основе эпоксидной смолы. Ход якоря может изменяться от 0 до 8 мм. Электромагнит

ЭТ-54Б име­ет следующую техническую характеристику:

Номинальное напряжение 75 В

Минимальное напряжение включения 26

Усилие на якоре при U_min и

притянутом якоре не менее 40 Н

Усилие на якоре при U_min и

зазоре не менее 3 Н 5 мм

Сопротивление катушки 220 Ом

Минимальный ток срабатывания 0, 11 А

Реле давления масла. Детали дизеля при понижении давления в масляной системе защищают от возможного задира трущихся поверхностей реле давления масла (РДМ1, РДМ2).

На тепловозах ТЭМ1 и ТЭМ2 устанавливается по одному реле давления масла, которые предназначены для остановки дизеля при падении давления масла ниже 160 кПа. На тепловозах ТЭЗ,

2ТЭ10Л и 2ТЭ10В применяется два реле давления масла. Одно (РДМ1) контролирует давление масла на низ­ших позициях контроллера, а другое РДМ2 — на высших позициях. При па­дении давления ниже 50 кПа дизель останавливается, а при уменьшении давления масла на высших позициях до 90—100 кПа с дизеля снимается нагрузка. Схема реле РДК-3 показана на рис. 98. При увеличении давления масла выше заданного значения рычаг 3 поворачивается против часовой стрел­ки (под действием силы давления), а его правый конец освобождает кнопку микропереключателя 8 и контакты за­мыкаются. Если давление уменьши­лось, рычаг под действием пружины 4 начнет поворачиваться по часовой стрелке, и при достижении установлен­ного давления правый конец рычага нажмет на кнопку микропереключателя

Рис. 97. Электромагнит тяговый типа ЭТ-54Б

1 — шток; 2 — катушка; 3 — шайба; 4 — якорь; 5 — гильза латунная; 6 — кожух, 7 — регулировочный винт; 8 — контргайка; 9 — штепсельный разъем

и контакты разомкнутся. Настройка реле производится изменением затяжки пружины.

После настройки винт 6 стопорится пробкой»7. Настройка реле на срабаты­вание 0—250 кПа.

Реле заземления. При пробое изо­ляции на корпус в плюсовой части си­ловой цепи (рис. 99) реле заземления (РЗ) сбрасывает нагрузку с тягового генератора.

Имеются два исполнения реле за­земления: Р-45Г2-11 и Р-45Г2-12, отли­чающиеся обмоточными данными катушки. Катушка реле Р-45Г2-11 в схеме тепловоза соединена по­следовательно с добавочным резистором, при этом быстрота дей­ствия этого реле выше, чем у реле Р-45Г2-12, включаемого в схему без добавочного резистора (сопротивление катушек соответствен­но 0, 106 и 220 Ом, ток срабатывания 10 и 0, 71 А). Почти на всех тепловозах установлены РЗ типа Р-45Г2-11.

Рис. 98. Реле давления масла типа РДК-З:

1 — сильфон; 2 — шток сильфона; 3 — рычаг; 4 — пружина; 5, 7 — пробки; 6 — винт ходовой; 8 — микропе­реключатель

По конструкции реле заземление отличается от реле управле­ния типа Р-45М наличием защелки, удерживающей якорь в при­тянутом положении после срабатывания, а также усиленной изо­ляцией катушки.

Катушка реле последовательно с разъединителем и резистором включена между корпусом тепловоза и минусовым зажимом тяго­вого генератора (рис. 100). При появлении заземления образуется замкнутый контур, состоящий из катушки реле и якоря тягового генератора тепловоза, в котором начинает протекать ток, вызы­вающий срабатывание реле. Когда реле срабатывает, оно отклю­чает контакторы возбуждения возбудителя и генератора и стано­вится на механическую защелку.

Реле заземления срабатывает при повреждении изоляции К& «белей, когда оголившийся проводник касается металлических ча­стей тепловоза, а также при коротких замыканиях в тяговых электродвигателях и тяговом генераторе, как правило, сопровожу дающихся перебросом тока на корпус. Следует заметить, что про­бой изоляции в участках цепи, расположенных вблизи подключи' ния реле заземления, не вызывает срабатывания реле. Целый ряд элементов силовой цепи — обмотки возбуждения двигателей, кон­такторы и резисторы ослабления возбуждения, реверсор, шунт ам­перметра и др. — не защищены от заземления, поэтому эти цепи необходимо проверять особенно тщательно. Нельзя допускать за­мыкания на корпус в минусовых цепях, так как при появлении «земли» даже в плюсовых цепях реле заземления не сработает, а это приведет к повреждениям электрического оборудования с воз­никновением очага пожара.

После срабатывания реле, прежде чем освободить защелку, необходимо определить причину включения аппарата. Если обнаружено

Рис. 99. Реле заземления типа Р-45Г:

1 — панель; 2 — неподвижный контакт. 3 — упорная шпилька; 4 — скоба; 5 — катушка; 6 — сердечник, 7, 14 — угольники; 8 — ко­лодка; 9, 15, 18 — пружины; 10 — рычаг за­щелки; Л, 13 — планки; 12 — якорь; 16 — планка изоляционная; 17 — штифт; 19 — подвижной контакт

постоянное заземление плюсовой стороны силовой це­пи, причем электродвигатели и генератор не повреждены, то можно рубильник реле отклю­чить и продолжать следование с поездом. Однако такая мера допустима только как временная (аварийная): при первой воз­можности заземление силовой цепи должно быть устранено и рубильник реле снова включен.

Рис. 100. Схема включения катушки реле заземления

в цепь на теплово­зе ТЭЗ:

Г — тяговый генератор; 1—6 — тяговые электродвигатели; РЗ — катушка реле за­земления; РВЗ — разъединитель реле за­земления; СРЗ — резистор. Стрелками по­казано направление тока при заземлении в плюсовой части силовой цепи. Цифры на схеме указывают падение напряжения, подсчитанное для тока генератора I_г = 2000 А и напряжения U_г = 620 В

Реле ограничения тока. При последовательно-параллельном со­единении тяговых электродвигателей на тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭ1 и ТЭ2 генератор предохраняет реле ограничения тока (РТ) от перегрузки.

На тепловозах ТЭ1, ТЭ2 и ТЭМ1 используют реле типа Р-47А-0, которое смонтировано на панели ПР-27А-1, где, кроме того, уста­новлены резисторы ЩС-40А-1 с двумя независимыми регулируе­мыми участками, конденсаторы В-ЗК-153 емкостью по 0, 5 мФ каж­дый и их добавочные резисторы.

На тепловозах ТЭМ2 устанавливают реле типа Р-27А, которое отличается только некоторыми параметрами. Данные, относящие­ся к этому реле, приведены в скобках. Реле ограничения тока (рис. 102) имеет две катушки: токовую 2 и напряжения 5 с сер­дечником 4_t смонтированные на кронштейне 6 Г-образной формы с широким основанием.

Токовая катушка имеет 1, 25(1) витка, выполненного из шинной меди размером 8x18 (12, 5X20) мм. Она рассчитана на ток 750 (1100) А.

Легкий якорь с вырезом в средней части качается на оси 10, проходящей через кронштейн.

В нижней части к якорю винтом 12 крепится плунжер 3 с ла­тунной наплавкой, входящий внутрь токовой катушки. Вверху к якорю прикреплен двусторонний серебряный контакт S, распо­ложенный между двумя неподвижными контактами 9 и 7. При обесточенных катушках нижний конец якоря оттягивается пру­жиной 13, вследствие чего подвижной контакт 8 замкнут с задним неподвижным контактом 7, к которому присоединен рези­стор 1 (рис. 103).

Токовая катушка включена в цепь одной группы тяговых элек­тродвигателей, а катушка напря­жения — в цепь обмотки возбуж­дения возбудителя последова­тельно с подвижным контактом 8. В зависимости от положения этого контакта ток в катушке напряжения меняет свое направ­ление.

Если замкнуты контакты 5 и 7, то катушка напряжения вклю­чена параллельно резисторам об­мотки возбуждения возбуди­теля, при этом направление тока таково, что поток катушки напряжения действует согласно с потоком токовой катушки. Если замкнуты контакты 8 и 9, то ка­тушка напряжения включается параллельно обмотке возбужде­ния возбудителя, направление тока меняется и поток катушки напряжения действует против потока токовой катушки.

Рис. 102. Реле ограничения тока типа Р-47А-0 (реле показано

во включен­ном положении):

1 — панель; 2 — токовая катушка; 3 — плун­жер; 4 — сердечник; б — катушка напряже­ния (вибрационная) реле; 6 — кронштейн; 7, 9 — неподвижные контакты; 8 — подвиж­ной контакт; 10 — ось; 11 — якорь; 12 — винт; 13 — пружина; 14 — регулировочный винт; 15 — кабельный наконечник

При токе 660 (980—1000) А в токовой катушке якорь реле притягивается к сердечнику и размыкает контакты 8 и 7, при этом катушка напряжения вы­ключается, усилие, действующее на якорь, уменьшается и он под действием пружины занимает первоначальное положение. Если нагрузка в силовой цепи не сни­жается, то процесс повторяется, что приводит к вибрации якоря у размыкающего контакта 7. При увеличении тока в силовой цепи вибрация происходит меж­ду двумя неподвижными контак­тами 9 й 7, а затем постепенно пе­реходит на замыкающий кон­такт 9.

Рис. 103. Схема включения реле ог­раничения тока в цепь

(обозначения см. на рис. 102):

Ш1—Ш2 — обмотка возбуждения возбуди­теля; В — якорь возбудителя; ВВ — контак­тор возбуждения возбудителя; СВВН, СВВШ — резисторы в цепи возбуждения возбудителя; 1, 11 — резисторы на панели реле. Сплошными стрелками показано на­правление тока при нормальном состоянии реле (до срабатывания), штриховыми — направление тока после срабатывания реле

Измерительные и защитные аппараты. Температурное реле типа КРД-2 (TРМ, ТРВ) на тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В предназначено для предупреждения перегрева воды и Масла в системе охлаждения дизеля.

Реле имеет два самостоятельных термоэлемента. Одни контро­лирует температуру масла дизеля и регулируется на 86°С, другойфибровой трубки

Рис. 106. Предохранитель раз­борный:

1 — контактные ножи; 2 — накидная гайка; 3 — болты; 4 — втулка; 5 — трубка фибровая, 6 — плавкая вста­вка; 7 — винт; 8 — шайба

5, в которую помещена плавкая вставка б из листового цинка толщиной 0, 6 мм. Вставка болтами 3 прикреплена к контактным ножам 1, которые врубаются в пружинящие кон­тактные стойки, соединенные с соответствующей цепью. Вставка перегорает, когда по ней проходит ток, превышающий номиналь­ное значение для данного предохранителя. Трубку заполняют ас­бестовой бумагой, толченым мелом, кварцевым песком или мра­морной крошкой, которые способствуют гашению дуги и защища­ют трубку от выгорания.

Блокировочные контакты дверей высоковольтной камеры типа ВК-200 (БД1_} БД2) представляют собой устройство, подобное контактам мостикового типа. При закрытии камеры дверь нажимает на хвостовик и подвижные контакты замыкаются с неподвижными. Если дверь открывается, пружина отжимает подвижные контакты от неподвижных, и цепь разрывается.

Электротермометры и электроманометры. На пультах управле­ ния тепловозов установлены электротермометры и электромано­метры для контроля температуры воды, охлаждающей дизель, и масла, а также давления в масляной системе дизеля ведомой сек­ции. В комплект электротермометра и электроманометра входит указатель и измеритель (датчик).

В электротермометре датчиком является теплочувствительный элемент, представляющий собой тонкую никелевую неизолирован­ную проволоку, намотанную на слюдяные пластинки, помещенные в защитную металлическую арматуру из нержавеющей стали или полупроводниковый терморезистор. Принцип работы электротер­мометра основан на том, что при изменении температуры измеряе­мой среды изменяется сопротивление датчика.

Указателем электротермометра служит логометр, действие ко­торого основано на свойстве вращающегося магнита устанавли­ваться по направлению оси результирующего магнитного поля, создаваемого катушками при протекании по ним электрического тока. Логометр включается по схеме моста сопротивлений, в одно из плеч которого установлен элемент измерителя (рис. 107).

Изменение сопротивления измерителя R_д меняет значение и отношение токов в обмотках W1 и W2 схемы моста, причем с уве­личением температуры ток в обмотке W2 увеличивается, а в обмот­ке W1 уменьшается. Если ток проходит только по одной обмотке, то вращающийся магнит устанавливается по полю, созданному этой обмоткой. Если ток проходит по обеим обмоткам,

Рис. 107. Принципиальная схема электриче­ского термометра:

R1, R3, R5, R6, R8 —резисторы манганиновых ка­тушек; R2, R4, R7 — резисторы медных катушек: R_Д — резистор никелевой проволоки (измеритель): W1 — наружные обмотки; W2 — внутренние об­мотки; 1, 2, 3 — выводы к штепсельному соедине­нию.

то положе­ние вращающегося магнита определяется результирующим маг­нитным полем, созданным двумя обмотками. Поля, создаваемые наружными обмотками W1, определяют вращение магнита подвиж­ной системы к началу шкалы, а внутренними обмотками W2 — к концу шкалы. Постоянный магнит, на оси которого укреплена стрелка прибора, поворачивается под действием результирующего поля обмоток. Следовательно, положение стрелки прибора опре­деляется отношением токов в обмотках, т. е. измеряемой темпера­турой.

Рис. 108. Схема электрического дистанционного манометра:

1 — подвижной магнит; 2 — катуш­ка лагометра. 3 — шкала; 4 — реос­тат;

5 — рычаг; 6 — мембрана; 7 — штуцер; 8 — подвижная колодка с ползунком

На тепловозах применяются электротермометры типа ТП-2в, в которых датчиком – является полупроводниковое термосопротив­ление ПП2, а указателем — ТУЭ-8А. Рабочий диапазон темпера­тур электротермометра ТП-2в от 0 до +120°С, напряжение пита­ния 27 В. На тепловозе он включается на напряжение 75 В с гася­щими резисторами ПЭ-7, 5 – 470 Ом со стороны плюса и минуса.

Амперметры и вольтметры. Для контроля за работой электри­ческих цепей на тепловозах установлены амперметры и вольтмет­ры, размещенные на пультах управления. Амперметры включены б силовую цепь для контроля за нагрузкой тягового генератора и тяговых электродвигателей и в цепь аккумуляторных батарей для контроля зарядного и разрядного тока. Амперметры (магни­тоэлектрической системы) подключены к шунтам.

На тепловозах типа ТЭ10 в силовую цепь включен амперметр со шкалой на 6000 А, а на ТЭЗ — на 4000 А. В цепи аккумулятор­ной батареи на тепловозах типа ТЭ10 амперметры имеют шкалу 150—0—150 А, на ТЭЗ— 100—0—100 А. Вольтметр, измеряющий напряжение тягового генератора, имеет шкалу на 1000 В, вольт­метр в цепи вспомогательного генератора — на 125 В.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4. Чем управляет электромагнит тяговый (ЭТ)?

5. Номинальное и минимальное напряжение ЭТ-54Б

6. Назначение температурных реле типа КРД-2