Высоковольтные электрические аппараты

6.Высоковольтные электрические аппараты 

Токоприемник  АТ 2400 

    Токоприемник  АТ 2400 предназначен для передачи тока от контактной сети существующих железных дорог в силовую энергосеть электровоза  при питании от контактной сети постоянного  тока напряжением 3000 В.

    Токоприемник  АТ 2400 и его оборудование выполнены  в климатическом исполнении «У» по ГОСТ 15150-69 для климатических зон П5-П9 по ГОСТ 16350-80. Технические характеристики токоприемника АТ 2400 приведены в таблице.

    Таблица  Технические характеристики токоприемника  АТ 2400

Максимальная  скорость движения электровоза, км/ч	160
Масса токоприемника, кг	260
Высота  подъема от сложенного положения, мм
рабочая минимальная	190
рабочая максимальная	1790
максимальная	2000
Время подъема до максимальной высоты, с	10
Время опускания с максимальной высоты, с	6
Максимальная  сила тока протекающего через токоприемник, А
при движении	2400
при стоянке	260
Нажатие токоприемника на контактную сеть, Н
статическое активное	80
статическое пассивное	120
Масса полоза ( без шунтов), кг	17,5
Ширина  полоза, мм	440
Рабочий ход полоза токоприемника, мм	40
Привод  подъема и опускания	Торсионно-пневматический
Давление  воздуха, МПа	0,3-0,5
Рабочая температура окружающего воздуха, С	±50

 

    Токоприемник  представляет собой конструкцию, выполненную  по схеме асимметричного полупантографа с торсионным механизмом подъема  и механизмом опускания на базе серийного пневмоцилиндра со встроенными пружинами.

    Все узлы и агрегаты токоприемника расположены на основании 1, которое тремя лапами через опорные изоляторы крепится на крыше электровоза.

    Систему подвижных рам составляют: нижняя рама 2, верхняя рама 3, тяга нижняя 4 и тяга вешняя 5. Нижняя рама устанавливается  на стойках основания на оси 31. В  токоприемнике применены подшипники с защитными шайбами и фиксирующими болтами.

    Аналогичным подшипниковым узлом нижняя рама соединяется с верхней рамой.

    К щекам нижней рамы болтами и гайками  крепится кулачок механизма подъема. Механизм подъема состоит из тяги подъема 7, кулачка 18, и торсиона 19, который одним концом связан с подвижным рычагом 8, а другим – с основанием 1 через опору торсиона 9.

    Механизм  опускания состоит из привода 10 со встроенными возвратными пружинами  и тяги опускания 11. Привод 10 жестко закреплен на основании 1, а тяга опускания 11 петлей 12 через ролик сопряжена с рычагами нижней рамы 2. 
 

    

 

    Рисунок   Общий вид токоприемника АТ 2400 

    Токоприемник  имеет три режима работы: подъем, опускание и токосъем.

    В сложенном положении давление в  цилиндре привода токоприемника отсутствует. Торсион механизма подъема усилием возвратных пружин привода закручен на максимальный угол. Токоприемник при этом надежно удерживается в сложенном положении.

    При подаче давления воздуха поршень  привода, выдвигает шток и перемещает связанную с ним тягу опускания. Тяга опускания, перемещаясь, дает возможность раскручиваться торсиону, который через рычаг 8, тягу подъема 7 начинает подъем токоприемника. При упоре токоприемника в контактный провод подъемная  сила токоприемника замкнется на него, а поршень привода начинает воспринимать всю упругую силу возвратных пружин привода, возрастающую до упора его в ограничительный бурт цилиндра. В этот момент упругая сила возвратных пружин достигает максимального значения, которое и определяет минимальное давление воздуха в приводе, необходимое для удержания поршня в этом положении.

    На  кинематической схеме представлен  токоприемник в поднятом положении. В этом положении пружины привода максимально сжаты. Тяга опускания 11 выдвинута в крайне правое положение. Торсион 19 механизма подъема  удерживает систему подвижных рам с верхним узлом 6, который прижат к контактному проводу с расчетным усилием. При этом верхний узел 6, при взаимодействии с контактным проводом имеет возможность перемещения в вертикальной плоскости вместе с системой подвижных рам во всем рабочем диапазоне подъема за счет перемещения ролика рычага нижней рамы в петле тяги опускания. 

    

 

    Рисунок   Кинематическая схема токоприемника  АТ 2400. 

    При стравливании воздуха из полости привода токоприемника, упругая сила возвратных пружин перемещает поршень вместе с тягой 11 в исходное положение. Петля 12, воздействуя на рычаг нижней рамы, опускает токоприемник в исходное положение. При этом упругой силой возвратных пружин привода через тягу подъема 7 и рычаг 8 происходит закручивание торсиона 19 механизма подъема. При полном стравливании воздуха из привода поршень занимает исходное положение, а токоприемник под Действием усилия возвратных пружин удерживается в опущенном положении.

    Надежность работы токоприемника в режиме токосъема обеспечивается постоянным поджатием полоза поднятого токоприемника к контактному проводу за счет энергии закрученного торсиона 19 механизма подъема, передаваемого на верхний узел через систему подвижных рам.

    Ток снятый полозом токоприемника с контактного провода, передается в силовую цепь электровоза по шунтовым соединениям полоза с верхней рамой, Верхней рамы с нижней рамой, нижней рамы с основанием и по силовой шине электровоза, подсоединенной к козырьку основания.

    Подробное описание работы токоприемника АТ 2400 и его технического обслуживания и ремонта смотрите в руководстве по эксплуатации токоприемника АТ 2400 08-000-0001РЭ. 
 

Выключатель автоматический быстродействующий  ВАБ-55 

    Выключатель быстродействующий предназначен для  защиты высоковольтного оборудования электровоза от перегрузок и токов короткого замыкания. Таблица     Технические характеристики ВАБ-5 

Номинальное напряжение главной цепи, В	3000
Наибольшее  рабочее напряжение, В	4100
Номинальный ток при постоянной нагрузке, А	2500
Диапазон  уставок, А	2200-3500
Предельный  отключаемый ток при индуктивности  цепи 5-15 мГн,  А	30000
Наименьший  отключаемый ток при индуктивности цепи 50 мГн 50 мГн,  А	8
Полное  время отключения с, при индуктивности  в цепи: 5-7 мГн Свыше 7 мГн	0,035 0,06
Собственное время размыкания в цепи при начальной  скорости Нарастания  аварийного тока 0,3∙106 А/С, с	0,004
Напряжение  на дуге выключателя при отключении цепи, В	≥ 9000
Время оперативного отключения от сигнала  внешнего устройства, В	≥ 0,03
Ресурс  по электрической износостойкости  при номинальном напряжении, индуктивности 15 мГн, отключаемом токе 15000 А	300
Номинальное напряжения цепи управления постоянного тока, В	50, 110
Номинальное давление сжатого воздуха, МПа	0,5
Сопротивление изоляции главной цепи при нормальных климатических условиях, МОм	150
Номинальный ток вспомогательных контактов, А	10

    Выключатель используется для оперативных отключений без нагрузки и редких отключениях под нагрузкой. Выключатель изготовлен в климатическом исполнение У, категории размещения 2 по ГОСТ 15150-69, и предназначен для эксплуатации в закрытом объеме. Технические характеристики быстродействующего выключателя приведены в таблице.

    Габаритные, установочные, присоединительные размеры выключателя и схема электрическая принципиальная представлены на рисунке.

    Дугогасительная камера, для возможности откидывания, установлена на оси 3 и дополнительно, для устойчивости при вибрационных нагрузках, снабжена тягами 5 и скобой 7. При подъеме дугогасительной камеры используются кольца 11. 

    

 

    Рисунок   Выключатель быстродействующий ВАБ-5 

     Полюс состоит из механизма включения 17, неподвижного контакта 14 сверхней шиной и одновитковой катушкой магнитного дутья, отключающего электромагнита 5 с нижней выводной шиной 4. Для гашения малых токов выключатель снабжен камерой воздушного дутья 6, не связанной с воздушной магистралью пневматического привода. 

    

 

    Рисунок    Механизм включения 
 

    Механизм  включения 17 соединен с подвижным  контактом 10 тягой 15.Все узлы полюса закреплены в корпусе, состоящем из боковых стенок 1, 18 и крышки 16.

    Устройство  механизма включения показано на рисунке. Механизм включения состоит из пневмоцилиндра 1, рычагов 20 и 21, защелки 14, соединяющей эти рычаги, удерживающего электромагнита 18 и регулировочной тяги 17, соединяющей электромагнит с защелкой 14. На рычаге 20 установлена тяга 15 с контактной пружиной 9.

    На  пневмоцилиндре установлен клапан электропневматический 23 для управления приводом и вспомогательные контакты 5 (конечные выключатели).Управление вспомогательными контактами S2, S3, S4 осуществляется рычагом 6, соединённого тягой 16 с главным контактом. Цепи вспомогательных контактов выведены на разъём 4. Управление выключателем S1 осуществляется болтом 28, законтренным гайкой 27. Подача сжатого воздуха производится через штуцер 3.

    Механизм  включения собран на основании 19. На этом же основании размещены резисторы схемы управления 24 и 26 (2шт. - для U_H = 110 В).

    Неподвижный контакт представляет собой токопровод, состоящий из выводной шины 1, основания 6, двух шин 9 и контактного наконечника 5. Токопровод охватывается магнитопроводом 7 магнитного дутья. Полюса магнитопровода прикрыты экранами 8. На контактном наконечнике 5 закреплен дугогасительный рог 4 с гибкой связью 3. На шинах 9 установлены радиаторы 10. Для крепления дугогасительной камеры через скобу 5 (Приложение Е) на выводной шине 1 установлен винт 2.

    

    Рисунок  Неподвижный контакт 
 

    Отключающий электромагнит состоит из магнитопровода 7, якоря 4, скобы 5, являющейся одновременно упором для якоря 4 и шунтом магнитного потока, проходящего по магнитопроводу 7 и якорю 4. Скоба 5 охватывается медными кольцами 6.

    Устройство  регулировки уставки состоит  из пружины 10, регулировочного винта 9, рычага 11, контргайки 13 и шкалы 12 с указателем 14. На корпусе 1 выключателя (Приложение Б), под стеклом 2, размещена табличка 3 с параметрами уставки выключателя. На табличке указана величина тока уставки в А,

    

    Рисунок   Отключающий электромагнит. 

выставляемая  при регулировке выключателя  и, соответствующая ей, величина в условных делениях шкалы, а также дата регулировки. Отрегулированная уставка фиксируется контргайкой 13 (Приложение Г) и пломбируется через отверстия Б. Через окно магнитопровода 7 проходит шина главного тока 8 , соединённая гибкими связями 1 с подвижным контактом 3.

    Камера  гашения малых токов состоит  из корпуса 5, резиновой диафрагмы 1, приводного рычага 2, трубки 3 для подачи воздуха в зону контактов при отключении, пружины 4, установленной на оси 6.

    Камера  состоит из наружных изоляционных щитов 11 и 12, внутренних перегородок 14, двух дутогасительных блоков 10 и рогов 3,4. Верхние торцы дугогасительных блоков закрыты крышками 8

    Для установки камеры на выключатель  служат подшипники 1,15. Дугогасительные блоки крепятся между щитами 11,12, пластинами 9. Скоба 5 предназначена для крепления камеры к выключателю.

    Для электрического соединения камеры с  токопроводом выключателя служат бобышки 16.Подъём и транспортирование камеры производится с помощью колец 13. Устройство дугогасительного блока представлено