Быстродействующий выключатель ВАБ-55
1. Общие сведения о быстродействующем выключателе
Быстродействующие выключатели ВАБ-55 пришли на смену выключателям БВП-5, установленным на электровозах ВЛ10, ВЛ11. Новыми быстродействующими выключателями оснащаются электровозы 2ЭС6 и 2ЭС10, выпускаемые Уральским заводом железнодорожного машиностроения.
Рисунок 1 – Общий вид быстродействующего выключателя ВАБ-55 с двух сторон
Автоматические быстродействующие выключатели ВАБ-55 имеют ряд преимуществ перед своими предшественниками:
— уменьшенные габариты и масса;
— использование новых материалов, повышающих коммутационный и механический ресурс; отсутствие асбеста;
— неполяризованные (нечувствительные к направлению тока).
Они предназначены для защиты высоковольтного оборудования электровозов от перегрузок и токов короткого замыкания, а также для оперативных включений и отключений силовой цепи без нагрузки. Тип включающего привода выключателя – пневматический. Удержание главных контактов в замкнутом состоянии защёлочное.
Условное обозначение на схеме – QF1.
2 Технические характеристики выключателя ВАБ-55
| Наименование параметра | Значение |
| Номинальное напряжение силовой цепи, В | |
| Наибольшее рабочее напряжение, В | |
| Номинальный ток при постоянной во времени нагрузке и температуре окружающего воздуха 40 ºС, А | |
| Диапазон уставок тока, А | 2200-3500 |
| Предельный отключаемый ток при индуктивности цепи 5-15 мГн, А | |
| Наименьший отключаемый ток при индуктивности цепи 50 мГн, А | |
| Полное время отключения при индуктивности в цепи 5-7 мГн, с | 0,035 |
| Тоже, при индуктивности в цепи выше 7 мГн, с | 0,06 |
| Собственное время размыкания в цепи при начальной скорости нарастания аварийного тока 300∙10 3 А/с, с | 0,004 |
| Напряжение на дуге выключателя при отключении цепи, В, не более | |
| Время оперативного отключения от сигнала внешнего устройства, с, не более | 0,03 |
| Ресурс по электрической износостойкости при номинальном напряжении, индуктивности 15 мГн, отключаемом токе, равном 15000 А, не менее | |
| Назначенный ресурс по механической износостойкости до капитального ремонта, тыс.км пробега электровоза, или циклов включение/отключение | |
| Номинальное напряжение цепи управления постоянного тока, В | |
| Номинальное давление сжатого воздуха, МПа | 0,5 |
| Номинальный ток вспомогательных контактов, А | |
| Сопротивление изоляции главной цепи при нормальных климатических условиях, МОм | |
| Масса дугогасительной камеры, кг, не более | |
| Масса выключателя в сборе, кг, не более | 155,5 |
3. Устройство быстродействующего выключателя ВАБ-55
Рисунок 2 – Общее устройство быстродействующего выключателя
1 — основание; 2 – выводная шина; 3 – выключающий электромагнит; 4 – стекло; 5 – табличка; 6 – камера дутья; 7 – защелка; 8 – тяга; 9, 13 – дугогасительные рога; 10 – контакт подвижный; 11 — пружины; 12 – магнитопровод; 14 – вводная шина; 15 – включающая тяга; 16 – крышка; 17 – включающий механизм; 18 – боковая стенка; 19 – гайка; 20 – боёк.
Общее устройство выключателя показано на рисунке 2. Он состоит из механизма включения 17, неподвижного контакта 14 с вводной шиной и одновитковой катушкой магнитного дутья, отключающего электромагнита 3 с нижней выводной шиной 2. Для гашения малых токов выключатель снабжен камерой воздушного дутья 6, не связанной с воздушной магистралью пневматического привода. Механизм включения 17 соединен с подвижным контактом 10 тягой 15. Все узлы выключателя закреплены на основании 1, закрытого боковыми стенками 18 и крышкой 16.
Устройство механизма включения показано на рисунке 3. Он состоит из включающего рычага 21, рычага защёлки 20 и 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 вентиль электропневматический 23 для управления приводом и вспомогательные контакты 5. Управление вспомогательными контактами S2, S3, S4 осуществляется рычагом 6, соединенным с главным контактом тягой 16. Цепи вспомогательных контактов выведены на разъём 4. 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 Uн = 110 В и 1 шт. для Uн = 50 В).
Рисунок 3 – Конструкция включающего устройства
1 — пневмоцилиндр; 2 – поршень; 3 – штуцер; 4 – разъем; 5 – контакты блокировочные; 6 – рычаг блок-контактов; 7, 9 – пружины; 8, 12 – гайки; 10 – ролик; 11 – скользящий упор; 13 – винт; 14 – защелка; 15 – включающая тяга; 16 – тяга блок-контактов; 17 – тяга защёлки; 18 – удерживающий электромагнит; 19 — основание; 20 – рычаг защёлки; 21 – включающий рычаг; 22 – ось; 23 – вентиль электропневматический; 24, 26 – резисторы; 25 – бобышка.
Неподвижный контакт показан на рисунке 2.4 и 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.
Рисунок 4 – Устройство неподвижного главного контакта и дугогасительного электромагнита
На шинах 9 установлены радиаторы 10. Для крепления дугогасительной камеры на выводной шине 1 установлен винт 2.
Подвижный главный контакт и отключающий электромагнит показаны на рисунке 5. 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. На якоре 4 размещается боёк, сбивающий защёлку при срабатывании БВ на короткое замыкание.
Устройство регулировки уставки тока срабатывания состоит из пружины 10, регулировочного винта 9, рычага 11, контргайки 13 и шкалы 12 с указателем 14.
На корпусе выключателя, под стеклом, размещена табличка с величиной тока уставки в А, выставляемая при регулировке выключателя и, соответствующая ей величина в условных делениях шкалы, а также дата регулировки.
Отрегулированная уставка фиксируется контргайкой 13 и пломбируется через отверстия Б.
Рисунок 5 – Подвижный контакт и отключающий электромагнит
Через окно магнитопровода 7 проходит шина главного тока 8 , соединённая гибкими связями 1 с подвижным контактом 3.
Рисунок 6 – Камера гашения малых токов
Камера гашения малых токов показана на рисунке 6 и 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.
Дугогасительная камера, смотри рисунок 7, для возможности откидывания установлена на оси 3 и дополнительно, для устойчивости при вибрационных нагрузках, снабжена тягами 5 и скобой 7.
Рисунок 7 – Дугогасительная камера для гашения больших токов
Камера состоит из наружных изоляционных щитов 11 и 12, внутренних перегородок 14, двух дугогасительных 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.
Рисунок 8 – Дугогасительный блок
Для электрического соединения камеры с токопроводом выключателя служат бобышки 16. Подъём и транспортирование камеры производится с помощью колец 13. Дугогасительный блок (деионная решётка) представлен на рисунке 8. Дугогасительный блок состоит из стальных омедненных пластин 7, разделенных изоляционными планками 8, стальных пластин 3, служащих для охлаждения газов при отключении. Пластины 3 и 7 разделены изоляционными планками 6. Блок собран на стеклопластиковых стержнях 4 и закреплен между крышками 2 и 5. Для соединения с полюсом служит бобышка 1.
4 Работа быстродействующего выключателя
Включение выключателя, смотри рисунок 9, происходит при подаче напряжения на электромагнит 18 и вентиль электропневматический 1, который открывает доступ сжатого воздуха в пневмоцилиндр 3 через штуцер. Поршень 2 при перемещении поворачивает включающий рычаг 5 вокруг оси и через защелку 20 и ролик 21, поворачивает рычаг 6, связанный через контактную пружину 7, создающей контактное нажатие, с изоляционной тягой 12, которая, в свою очередь, перемещает подвижный контакт 13.
Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма быстродействующего выключателя ВАБ-55
1 – электромагнитный вентиль; 2 – поршень; 3 – цилиндр пневмопривода; 4 – шток; 5 – включающий рычаг; 6 – рычаг защёлки включающего механизма; 7 – пружина контактного нажатия; 8 — дугогасительная катушка; 9 – неподвижный контакт; 10 – скользящий упор; 11 – выключающая пружина; 12 – изоляционная тяга; 13 – подвижный контакт; 14 – защёлка выключающего механизма; 15 – отключающий электромагнит; 16 — регулировочная пружина; 17 – тяга удерживающего электромагнита; 18 – удерживающий электромагнит; 19 — рычаг удерживающего электромагнита; 20 – защёлка включающего механизма; 21 – ролик защёлки; 22 – возвратная пружина.
Во включенном положении выключателя между упором пружины 10 и гайкой образуется зазор δ1 (показан на рисунке 2), необходимый для компенсации износа и обгара главных контактов. Включенный удерживающий электромагнит 18 через тягу 19 удерживает защелку 20 от расцепления.
Вспомогательные контакты конечных выключателей 5 (S2, S3, S4) (см. рисунок 2) переключаются под действием пружины 7, выключателя S1 — переключается болтом 28, установленном на рычаге 21.
Оперативное отключение выключателя происходит при снятии напряжения с удерживающего электромагнита 18. При этом защелка 20 выходит из зацепления с роликом 21.
Подвижный контакт 13 (смотри рисунок 9) под действием пружин 11 переходит в отключенное положение. Поршень пневмоцилиндра после снятия напряжения с электропневматического вентиля 1 с системой рычагов 5 и 6 переходит в отключенное положение.
Автоматическое отключение выключателя происходит при достижении током отключаемой цепи величины уставки. При этом якорь 15 отключающего электромагнита притягивается к магнитопроводу и своим противоположным концом расцепляет защелку 14, смотри рисунок 2.2, совмещенную с тягой 15. Контакт 10 переходит в отключенное положение. Дуга, возникающая при отключении, выдувается из зоны контактов поперечным магнитным полем, создаваемым потоком, проходящим по магнитопроводу 12, на рога 9 и 13. Далее дуга втягивается в дугогасительную камеру, где происходит процесс гашения. При отключении малых токов, когда магнитное дутье не эффективно, процесс гашения дуги происходит с помощью камеры воздушного дутья 6, соединённой с подвижным контактом тягами 8.
Катушка пневматического вентиля и катушка электромагнита защелки получают одновременно питание 110 В при включении включателя SB30 «БВ» на пульте машиниста подается сигнал на включении БВ в МПСУ и Д, который обеспечивает срабатывание промежуточного реле РП9, далее по цепи блокировочных контактов дифференциальных реле — КА1 и КА2, быстродействующих контакторов — К41 и К42, блокировочного контакта блока защиты преобразователя собственных нужд БЗРН — А1 подается с провода 320 напряжение 110 В на выводы катушек 354 и 335). Выключатель включается и становится на самоподпитку после замыкания блокировочного контакта S2. В тоже время блокировочный контакт S1 размыкается, при этом в цепь катушки электромагнита защелки подключается дополнительное сопротивление 47 Ом, обеспечивающие достаточную величину тока для ее удержания. Оперативное отключение производится по сигналу включателя «БВ» в МПСУ и Д, который выключает реле РП9, напряжение 110 В снимается с катушек выключателя.
1 – основание; 2 – кольцо подъемное; 3 – ось вращения камеры; 4 – болт крепления гибких связей; 5 – тяга; 6 – дугогасительная камера; 7 – болт для крепления камеры; 8 – штуцер.
Источник
Выключатель автоматический быстродействующий ВАБ-55
Выключатель быстродействующий ВАБ-55-2500/30-Л-У2 предназначен для защиты высоковольтного оборудования электровоза от перегрузок и токов короткого замыкания, а также для оперативных включений и отключений силовой цепи без нагрузки. Тип включающего привода выключателя – пневматический.
3.1.2 Технические характеристики
Основные технические параметры приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 — Основные технические параметры ВАБ-55-2500/30-Л-У2
| Наименование параметра | Значение |
| Номинальное напряжение главной цепи, В | |
| Наибольшее рабочее напряжение, В | |
| Номинальный ток при постоянной во времени нагрузке и температуре окружающего воздуха 40 ºС, А | |
| Номинальный ток при постоянной во времени нагрузке и температуре окружающего воздуха 60 ºС, А | |
| Диапазон уставок тока, А | 2200-3500 |
| Предельный отключаемый ток при индуктивности цепи 5-15 мГн, А | |
| Наименьший отключаемый ток при индуктивности цепи 50 мГн, А | |
| Полное время отключения при индуктивности в цепи 5-7 мГн, с | 0,035 |
| Тоже, при индуктивности в цепи выше 7 мГн, с | 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, не более | |
| Время оперативного отключения от сигнала внешнего устройства, с, не более | 0,03 |
| Ресурс по электрической износостойкости при номинальном напряжении, индуктивности 15 мГн, отключаемом токе, равном 15000 А, не менее | |
| Назначенный ресурс по механической износостойкости до капитального ремонта, тыс.км пробега электровоза, или циклов ВО | |
| Номинальное напряжение цепи управления постоянного тока, В | |
| Номинальное давление сжатого воздуха, МПа | 0,5 |
| Номинальный ток вспомогательных контактов, А | |
| Сопротивление изоляции главной цепи при нормальных климатических условиях, МОм | |
| Испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин между токоведущими частями и заземленным включающим приводом, а также между разомкнутыми главными контактами при закрытой дугогасительной камере, дейст-вующее значение, В | |
| Испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц цепей управления относительно заземленного включающего привода, действующее значение, В |
| Масса дугогасительной камеры, кг, не более | |
| Масса выключателя в сборе, кг, не более | 155,5 |
Выключатель изготовлен в климатическом исполнении У, категории размещения 2 по ГОСТ 15150-69, и предназначен для эксплуатации в закрытом помещении при следующих условиях:
— диапазон рабочей температуры окружающего воздуха от минус 50 до плюс 60 ºС;
— высота над уровнем моря до 1400 м;
— выпадение инея с последующим оттаиванием и просушкой перед включением;
— содержание коррозийно-активных агентов в устанавливаемом объеме 30-60 % для атмосферы типа I;
— выключатель не предназначен для работы в среде насыщенной пылью (угольной, абразивной и т.п.).
3.1.3 Устройство выключателя
На рисунке 2 показано общее устройство выключателя ВАБ-55:
1 – полюс; 2, 11 – кольца подъемные; 3 – ось вращения камеры; 4 – болт крепления гибких связей; 5 – тяга; 6 – дугогасительная камера; 7 – болт для крепления камеры; 8 – штуцер; 9 – болт заземления М10х30; 10 – разъем цепей управления.
На рисунке 3 показан механизм включения выключателя ВАБ-55:
1 — пневмоцилиндр; 2 – поршень; 3 – штуцер; 4 – разъем; 5 – контакты блокировочные; 6, 20, 21 – рычаги; 7, 9 – пружины; 8, 12, 27 – гайки; 9, 13 – рога; 10 – ролик; 11 — упор; 12 – магнитопровод; 13 – винт; 14 – защелка; 15, 16, 17 – тяги; 18 – электромагнит; 19 — основание; 22 – ось; 23 – клапан электропневматический; 24, 26 – резисторы; 25 – бобышка; 28 – болт.
На рисунке 4 представлено устройство полюса:
1, 18 – стенка; 2 – стекло; 3 – табличка; 4 – шина; 5 – электромагнит; 6 – камера дутья; 7 – защелка; 8, 15 – тяга; 9, 13 – рога; 10 – контакт подвижный; 11 — пружины; 12 – магнитопровод; 14 – неподвижный контакт; 16 – крышка; 17 — механизм включающий; 19 – гайка; 20 – упор.
1 – связи гибкие; 2 – наконечник контактный; 3 – контакт подвижный; 4 – якорь; 5 – скоба; 6 – кольца медные; 7 – магнитопровод; 8 – шина выводная; 9 – тяга; 10 – пружина; 11 – рычаг; 12 – шкала; 13 – контргайка; 14 – указатель
Рисунок 5 — Отключающий электромагнит
3.1.4 Работа выключателя
Включение выключателя, смотри рисунок 3, происходит при подаче напряжения через разъем 4 на электромагнит 18 и вентиль электропневматический 23, который открывает доступ сжатого воздуха в пневмоцилиндр 1 через штуцер 3. Поршень 2 при перемещении поворачивает рычаг 21 вокруг оси 22 и, через защелку 14 и ролик 10, поворачивает рычаг 20, связанный через пружину 9, создающей контактное давление, с изоляционной тягой 15, которая, в свою очередь, перемещает подвижный контакт (поз.10 на рисунке 4). Во включенном положении выключателя между упором пружины 11 и гайкой 12 образуется зазор δ1 (показан на рисунке 4), необходимый для компенсации обгара главных контактов. Регулировочная гайка 12 фиксируется винтом 13. Включенный электромагнит 18 через тягу 17 удерживает защелку 14 от расцепления.
Вспомогательные контакты конечных выключателей 5 (S2, S3, S4) пере-ключаются под действием пружины 7, выключателя S1 — переключается болтом 28, установленном на рычаге 21.
Оперативное отключение выключателя происходит при снятии напряжения с удерживающего электромагнита 18. При этом защелка 14 выходит из зацепления с роликом 10. Подвижный контакт 10, смотри рисунок 4, под действием пружин 11 переходит в отключенное положение. Поршень пневмоцилиндра после снятия напряжения с пневматического клапана с системой рычагов переходит в отключенное положение.
Автоматическое отключение выключателя происходит при достижении током отключаемой цепи величины уставки. При этом якорь 4 отключающего электромагнита, смотри рисунок 5, притягивается к магнитопроводу 7 и своим противоположным концом расцепляет защелку 7, смотри рисунок 4, совмещенную с тягой 15. Контакт 10 переходит в отключенное положение. Дуга, возникающая при отключении, выдувается из зоны контактов поперечным магнитным полем, создаваемым потоком, проходящим по магнитопроводу 12, на рога 9 и 13. Далее дуга втягивается в дугогасительную камеру, где происходит процесс гашения. При отключении малых токов, когда магнитное дутье не эффективно, процесс гашения дуги происходит с помощью камеры воздушного дутья 6, соединённой с подвижным контактом тягами 8.
3.2 Реактор Р-1,5/1000-У2
Реактор предназначен для предотвращения бросков тока в цепи тяговых электродвигателей при нестационарных процессах: отрыв токоприемника от контактной сети, частичное снятие нагрузки с тяговых подстанций, к.з., и т.д. В секции установлено два реактора в силовых цепях электродвигателей каждой тележки.
3.2.2 Технические характеристики
Основные параметры реактора приведены в таблице 3.2
Таблица 3.2 — Основные параметры реактора Р-1,5/1000-У2
| Наименование параметра | Значение |
| Номинальное напряжение, В | |
| Максимальное напряжение, В | |
| Номинальный ток, А | |
| Максимальный ток, А | |
| Индуктивность при ненасыщенном состоянии сердечника, Гн | 0,012 ± 0,0006 |
| Соединение катушек | параллельное |
| Количество катушек, шт. | |
| Материал обмотки | ДПРНМ |
| Размеры провода, мм | 2,63 х 60 |
| Число витков катушки, шт | |
| Сопротивление реактора при 20 оС, Ом | 0,00545 ± 0,00027 |
Продолжение таблицы 3.2
| Масса обмотки, кг | 265,6 |
| Воздушный зазор в магнитопроводе, мм | 4×12 |
| Класс изоляции | Н |
| Режим работы | повторно-кратковременный ПВ=25% длительность цикла 60 мин |
| Габаритные размеры (L×B×H), мм | 910 х 634 х 535 |
| Масса реактора, кг |
Электрическая прочность изоляции реактора должна соответствовать ГОСТ 9219 и выдерживать в течение 1 минуты испытательное напряжение 9500 В переменного тока частотой 50 Гц между обмоткой и корпусом.
Сопротивление изоляции реактора должно быть в соответствии с ГОСТ 9219:
− при нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150 − не менее 40 МОм;
− после испытаний на теплостойкость – не менее 5 МОм;
− после испытаний на влагостойкость − не менее 1 МОм.
Допускаемое превышение температуры обмоток реактора при температуре окружающего воздуха не более 180 °С.
Габаритные размеры и устройство реактора показаны на рисунке 6.
3.2.3 Устройство и работа
Металлические части имеют антикоррозийное защитно-декоративное покрытие за исключением металлических частей, не подверженных коррозии. Покрытия металлические и неметаллические соответствуют ГОСТ 9.303 и устойчивы к условиям эксплуатации по ГОСТ 15150. Реактор устойчив к воздействию механических факторов внешней среды и соответствует группе М 25 по ГОСТ 17516.1 Резьбовые соединения должны быть надежно предохранены от самоотвинчивания и разрушения крепежа в процессе эксплуатации.
Реактор состоит из магнитопровода и двух катушек, соединенных между собой параллельно. Магнитопровод собран из листов электротехнической стали с термостойким электроизоляционным покрытием толщиной 0,5 мм. С целью получения достаточно высокой индуктивности при номинальном режиме работы реактора предусмотрен воздушный зазор в магнитопроводе размером 4×12 мм. Катушки реактора состоят из 80 витков каждая и намотаны медной шиной ДПРНМ размером 2,63×60 мм.
Силовые шины, к которым подключаются провода, установлены на изоляторах.
Источник