КОНТАКТОРЫ

Электрические аппараты тепловоза предназначены для дистанционного или автоматического управления агрегатами локомотива (дизелем, тяговым генератором, вспомогательными машинами и т. д.), контроля за их работой и защиты от недопустимых режимов работы, а также для освещения, световой и звуковой сигнализации и т. д.
Тепловозная электрическая аппаратура, как и другое оборудование, работает в очень тяжелых условиях, подвергаясь тряске, загрязнениям, воздействию наружных температур, изменяющихся в широких пределах. Порча даже одного небольшого аппарата может вызвать прекращение работы всего тепловоза. Поэтому конструкция аппаратов обеспечивает высокую их надежность; для предохранения от коррозии детали окрашивают стойкими эмалями или покрывают оловом (лудят), оцинковывают. Наиболее точные и чувствительные аппараты устанавливают на амортизаторах и закрывают защитными кожухами. В эксплуатации за электрической аппаратурой необходимо тщательно ухаживать. Опыт работы тепловозов показал, что при рациональной    конструкции, надлежащем уходе и ремонте аппаратура служит очень надежно. Один из самых простых способов управления электрической цепью состоит в ее замыкании и размыкании. Например, когда нужно включить электрическую лампу, мы замыкаем ее электрическую цепь с помощью выключателя. Если освещение уже не нужно, то достаточно разомкнуть цепь выключателем, и лампа погаснет. Операции по замыканию и размыканию электрических цепей, переключению проводников или изменению направления тока получили название коммутации, а устройства, выполняющие эти операции, — коммутационных аппаратов.
На тепловозе замыкание и размыкание электрических цепей, в которых проходят значительные токи, осуществляются с помощью контакторов. Важнейшей частью контактора являются его силовые (главные) контакты (рис. 189). Один из них закрепляется неподвижно, а другой устанавливается на держателе, который может поворачиваться вокруг оси. С помощью этих двух контактов непосредственно и производится замыкание и размыкание цепи тока. Управление контакторами осуществляется на расстоянии, поэтому необходим специальный привод для замыкания и размыкания контактов.

Рис. 189. Схема электромагнитного контактора

Если по катушке контактора пропустить ток, то возникающий магнитный поток создает усилие, достаточное для притяжения якоря к сердечнику катушки. Подвижный силовой контакт будет прижат к неподвижному до тех пор, пока по катушке проходит ток.
При размыкании силовых контактов между ними возникает электрическая дуга — мощный разряд электричества в воздухе. Температура электрической дуги достигает многих тысяч градусов, выделяется большое количество тепла. Дуга может расплавить контакты. Чтобы избежать повреждения контактов и других частей контактора, дуга должна быть быстро погашена. Поэтому контактор оборудован специальными дугогаси-тельными устройствами. Часто контакторы, кроме замыкания основной цепи, должны управлять и вспомогательными цепями. Для этого контактор снабжается дополнительными небольшими контактами, называемыми блокировочными (блок-контактами).
Таким образом, контактор представляет собой электрический аппарат с дистанционным приводом, предназначенный для повторных замыканий и размыканий электрических цепей под нагрузкой. В зависимости от типа привода контакторы подразделяются на электромагнитные и электропневматические.
На рис. 190 представлен один из видов электромагнитных контакторов, который применен на тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, 2ТЭ10Л,    2ТЭ10В и других серий. Замыкание электрической цепи производят непосредственно силовые контакты. Неподвижный силовой контакт укреплен на изоляционной пластмассовой колодке. Подвижный контакт установлен на кронштейне в верхней части якоря. Ниже главных контактов находится электромагнитный привод контактора, который обеспечивает замыкание контактов. Скоба, часть которой является ярмом электромагнитного привода, изготовлена из полосовой стали и прикреплена к изоляционной панели. На скобе укреплен стальной сердечник с катушкой. Якорь реле установлен в прорези скобы и может свободно поворачиваться на опорной поверхности призмы. При обесточенной катушке якорь контактора возвратной пружиной прижат к скобе.

Рис. 190 Электромагнитный контактор

В нижней части скобы по обеим сторонам от катушки установлены блокировочные контакты контактора. Неподвижные блок-контакты укреплены на пластмассовом основании. Неподвижные контакты попарно замыкаются контактными мостиками. Отсюда блокировочные контакты такого типа получили название мостиковых. Прижатие мостика    к    неподвижным контактам осуществляется его пружиной. Блокировочные контакты контакторов, разомкнутые при недействующем его приводе, называются замыкающими; контакты, замкнутые при недействующем приводе, называются размыкающими. У контактора, показанного на рис.190, левые блок-контакты являются размыкающими, а правые — замыкающими.
Эти названия связаны с действием блокировочных контактов при срабатывании (включении) контактора, когда замыкающие блок-контакты замыкают цепь, а размыкающие блок-контакты размыкают цепь, которой они управляют.Включение контактора достигается замыканием цепи катушки его электромагнитного привода.
В процессе работы контактора при прохождении тока контакты нагреваются, их поверхности окисляются. Особенно сильное окисление происходит при разрыве силовых контактов. В связи с этим растет контактное сопротивление, т. е. сопротивление в месте касания подвижного и неподвижного контактов, и условия работы контактов еще более ухудшаются, возникает опасность выхода из строя. Для уменьшения нагрева контакты изготовляют из металлов с высокой электропроводностью и теплопроводностью. Обычно используют медь, металлокерамику, иногда серебро или серебряные накладки. Уменьшение контактного сопротивления достигается разрушением пленки окислов на рабочей поверхности контактов. Для этого производится притирание контактов (рис. 191).

Рис. 191. Притирание контактов

Притирание осуществляется с помощью пружины подвижного контакта, которая и получила название притирающей. В тот момент, когда при включении контактора подвижный контакт достигнет неподвижного, их соприкосновение произойдет по линии А. Далее начнется процесс притирания. Якорь контактора будет продолжать поворачиваться вокруг своей оси и заставит перемещаться держатель подвижного контакта вместе с самим контактом. Подвижный контакт в это время накатывается на неподвижный, проскальзывая по его поверхности. Этот процесс называют притиранием. Притирание происходит до тех пор, пока якорь контактора не достигнет сердечника катушки. Теперь соприкосновение подвижного и неподвижного контактов происходит по линии Б. Вследствие притирания загрязнения стираются с рабочей поверхности контактов. Кроме того, линия соприкосновения контактов в рабочем положении контактора удалена от места их разрыва при размыкании, которое обычно получает наибольшие повреждения от электрической дуги.
Контакты контактора расположены в дугогасительной камере (см. рис. 190), изготовляемой из теплостойкого материала, например из асбестоцемента. С обеих сторон дугогасительную камеру охватывают стальные полюсы. Полюсы соединены стальным сердечником. На него намотана из полосовой меди дугогасительная катушка. Один вывод катушки соединен с неподвижным контактом контактора, а второй является зажимом контактора, к которому присоединяется провод, проводящий ток к. контактору.  Во включенном    положении контактора ток проходит следующим образом: от верхнего зажима через дугогасительную катушку, стойку, неподвижный контакт, подвижный контакт, гибкий медный шунт, нижний вывод и соединенный с ним токоотводящий провод.
Дуга, возникающая при размыкании контактов, продолжает замыкать цепь тока. Она находится между полюсами в магнитном поле, создаваемом током, который протекает по дугогасительной катушке. Сама электрическая дуга является проводником с током, и магнитное поле вытесняет ее вверх. Длина дуги увеличивается, дуга охлаждается, соприкасаясь с новыми массами воздуха, со стенками дугогасительной камеры, дугогасительным рогом, и быстро гаснет.
Контактор, показанный на рис. 190, рассчитан на длительный ток 250 А. Такие контакторы устанавливаются в цепях, соединяющих тяговый генератор с аккумуляторной батареей при пуске дизеля. На тепловозах применяются электромагнитные контакторы и других типов в зависимости от величины тока и напряжения в замыкаемых ими цепях.
Токи наибольшей величины длительное время проходят в силовой цепи тепловоза, которая соединяет тяговый генератор с тяговыми электродвигателями. Здесь устанавливают наиболее мощные контакторы. Для обеспечения требуемого нажатия контактов потребовался бы слишком громоздкий электромагнитный привод. Поэтому контакторы силовой цепи на тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ТЭП60 и   др.    снабжены электропневматическим приводом. Такие контакторы получили название электропневматических или просто пневматических  (рис.  192).

Рис. 192 а) Электропневматический контактор - общий вид

Пневматический привод контактора состоит из воздушного цилиндра, в котором находится шток с поршнем. Доступом сжатого воздуха в цилиндр управляет электромагнитный вентиль. При прохождении тока через катушку вентиль срабатывает и открывает доступ воздуха из воздушной магистрали в цилиндр. Шток поворачивает рычаг контактора вокруг оси. Силовые контакты контактора замыкаются. Притирание контактов создается их пружиной. Провода цепи присоединяются к силовым выводам. Цепь замыкается через гибкий шунт, подвижный и неподвижный контакты, дугогасительную катушку и вывод катушки, являющийся вторым силовым выводом. При прекращении питания током катушки электромагнитного вентиля воздушный цилиндр контактора сообщается с атмосферой, и пружина быстро перемещает поршень вправо, контактор выключается.

Рис. 192 б) Привод электропневматического контактора

Неподвижные блокировочные контакты в виде стальных упругих пластин закреплены на изоляционной колодке. Провода каждой цепи управления подводятся к двум неподвижным блокировочным контактам. Замыкание цепи происходит с помощью медной пластинки, укрепленной на текстолитовой колодке. При включении контактора колодка перемещается вместе с рычагом.
Электропневматический контактор тепловозов 2ТЭ10Л и 2ТЭШВ рассчитан на длительный  ток  830 А   и максимальный кратковременный ток до 1350 А.
Сжатый воздух используется для приведения в действие и ряда других аппаратов и устройств тепловоза — механизма управления регулятором частоты вращения, реверсора, песочниц и т. д. Электромагнитные вентили, управляющие подачей сжатого воздуха, как правило, устанавливаются на самом электропневматическом аппарате, что позволяет обеспечить почти мгновенное срабатывание или его отключение, так как не приходится заполнять воздухом длинный трубопровод. При медленном размыкании контактов контактора электрическая дуга между ними будет значительно мощнее и вызовет оплавление контактов.
Электромагнитный вентиль показан на рис. 193, а.

Рис. 193. Электромагнитный вентиль:
а - общий вид; б - положение"Выключено"; в - положение "Включено"

Его пневматическая часть состоит из двух клапанов: верхнего выпускного и нижнего впускного. Клапаны притерты к своим посадочным местам (седлам) во втулке, которая запрессована в корпус электромагнитного вентиля. Нижний клапан своим стержнем упирается в верхний клапан. Длина стержня выбрана с таким расчетом, чтобы оба клапана не могли быть прижаты к своим седлам одновременно. В корпусе вентиля имеются три отверстия: одно из них сообщается трубкой с магистралью сжатого воздуха, второе — с управляемым аппаратом, третье — с атмосферой. На корпусе установлен электромагнит. Якорь расположен над электромагнитной катушкой и опирается на шток выпускного клапана, вставленного в центральное отверстие сердечника катушки.
В том случае, когда катушка обесточена, якорь освобожден и клапаны нижней пружины отжаты вверх (рис. 193, б). Впускной клапан при этом закрыт, выпускной открыт. Сжатый воздух не может выйти из камеры под впускным клапаном. Пневматический цилиндр управляемого аппарата сообщается через выпускной  клапан   с атмосферой. Аппарат, которым управляет вентиль, выключен. Для включения аппарата замкнем цепь питания током электромагнитной катушки.
Катушка, как электрический магнит, притянет якорь, который опустит клапаны вниз. Верхний клапан сядет .на свое седло, а нижний — откроется (рис. 193, в). Сжатый воздух через открывшийся впускной клапан и среднее отверстие корпуса вентиля будет поступать в пневматический цилиндр аппарата. Выход же воздуха в атмосферу будет закрыт верхним клапаном. Сжатый воздух заставляет сработать управляемый вентилем аппарат.
На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и ТЭП60 применено параллельное включение всех шести тяговых электродвигателей в силовую цепь. При переходе на режим работы с первой ступенью ослабления возбуждения параллельно обмотке главных полюсов каждого электродвигателя включается шунтирующий резистор. Переход на вторую ступень ослабления возбуждения достигается включением второй группы шунтирующих резисторов. Напряжение между соединяемыми контактами в электрических цепях ослабления возбуждения тяговых электродвигателей не превышает приблизительно 20 В. В связи с небольшим напряжением между контактами здесь выгодно применить групповой контактор без дугогасительных устройств. В результате достигается значительное сокращение общей массы и размеров контакторного  устройства. Так, масса группового контактора ослабления возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза 2ТЭ10Л составляет 30 кг, а масса шести индивидуальных контакторов ослабления возбуждения, примененных на тепловозе ТЭЗ, равняется 80 кг.

Рис. 194. Групповой электропневматический контактор

Каждый групповой электропневматический контактор ослабления возбуждения (рис. 194) тепловозов 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В имеет с двух сторон шесть групп контактов. Неподвижные контакты попарно с помощью неподвижных контактодержателей укреплены на уголковых стойках рамы. Подвижные контакты мостикового типа вместе с их пружинами установлены на подвижных контактодержателях центрального штока. Контактодержатели являются изоляторами. Контакты имеют металлокерамические накладки, состоящие из серебра и окиси кадмия, которые надежно работают при более высоких температурах (до 125°С), чем медные. Кроме главных контактов, групповой контактор снабжен двумя парами блокировочных мостиковых контактов для замыкания электрических цепей управления. Перемещение контактных мостиков осуществляют толкатели, укрепленные на штоке. Шток своим нижним концом соединен с диафрагменным приводом контактора.
При срабатывании электромагнитного вентиля открывается доступ сжатого воздуха под резиновую диафрагму привода. Диафрагма прогибается, перемещает вверх шток, подвижные контакты соединяются с соответствующими неподвижными, замыкая шесть электрических цепей. При отключении контактора электромагнитный вентиль выпускает сжатый воздух из диафрагменной камеры, шток контактора перемещается в нижнее положение под действием отключающей пружины, контакты контактора размыкаются, разрывая электрические цепи.
Каждая секция тепловозов 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В оборудована двумя групповыми контакторами для включения резисторов первой и второй ступеней ослабления возбуждения тяговых электродвигателей.

В начало статьи
<< Назад --------------------------------- Дальше >>