Глава 1 назначение, условия работы

1.1. Назначение и виды тяговых аппаратов

Тяговыми называют аппараты специального исполнения, предназначенные для работы на тяговом подвижном составе. На электроподвижном составе (э. п. с.) они служат прежде всего для управления электрическими цепями. Их обычно подразделяют на коммутационные, осуществляющие переключения в цепях (например, контакторы), и параметрические, изменяющие параметры цепей. Коммутационные аппараты бывают контактные, замыкающие и размыкающие цепи контактами, и бесконтактные, размыкающие цепи путем резкого снижения своей проводимости (полупроводниковые ключи, магнитные усилители в релейном режиме).

В зависимости от основных функций аппараты относят к силовым, вспомогательным цепям и цепям управления. В силовые и вспомогательные цепи преимущественно входят исполнительные аппараты систем управления. Это токоприемники и заземлительные устройства, соединяющие электрические цепи э. п. с. с контактной сетью и через колесные пары с рельсами; коммутационные аппараты для группирования машин при пуске и торможении; резисторы и реакторы, применяемые для регулирования в этих режимах. Сюда же относят аппараты прямой защиты, непосредственно воздействующие на защищаемую цепь (например, быстродействующие автоматические выключатели), и аппараты косвенной защиты, работающие как датчики определенных, величин.

Аппараты цепей управления имеют преимущественно распорядительно-информативное назначение в системе управления э. п. с. К ним относят следующие: комплекс автоматики (если он имеется), контроллеры машиниста, непосредственно управляющие движением поезда, кнопочные выключатели, управляющие отдельными аппаратами или процессами, автоматические регуляторы электрических и неэлектрических величин, поддерживающие их в заданных пределах (регуляторы напряжения, давления воздуха), блокировки различных видов, обеспечивающие правильную последовательность с

рабатывания аппаратов; устройства и аппараты поездных линий связи.

Разнообразие функций тяговых аппаратов приводит к разно­образию принципов их действия, конструкций, исполнений. Изу­чать тяговые аппараты целесообразно на основе существенных 4 обобщений и систематизированного группирования по физической природе элементов, на базе которых они выполнены.

В большой части коммутационных аппаратов используют элект­ромеханические элементы, которые осуществляют переключения цепей, перемещая подвижные части аппарата. Изготовлять и об­служивать такие элементы несложно, но они обладают рядом не­достатков: механической и магнитной инерционностью, нестабиль­ностью характеристик вследствие изнашиваемости частей, незащи­щенностью от воздействия большого числа внешних и внутренних возмущений, относительно низкими надежностью и особенно ремонто­пригодностью. Однако только такие элементы обеспечивают галь­ваническую развязку цепей, отвечают требованиям электробезо­пасности в отношении обесточивания цепей и снятия напряжения.

Лучшими свойствами обладают ферромагнитные элементы — магнитные усилители, дроссели насыщения и др. Им присущи в ос­новном лишь магнитная инерция и незащищенность от некоторых возмущений (например, от значительных колебаний напряжения). Эти элементы могут быть использованы во многих случаях для тех же целей, что и электромеханические, но они не обеспечивают аб­солютного разъединения отключаемых цепей, имеют большие токи утечки, к тому же их массо-габаритные показатели не всегда луч­ше, чем у элементов других видов.

Наиболее благоприятные свойства имеют полупроводнико­вые элементы, обладающие минимальной инерционностью. Их характеристики стабильны в течение продолжительного времени; при правильных конструктивных решениях эти элементы обеспе­чивают высокую надежность. Непрерывный процесс совершенст­вования полупроводниковых элементов делает их наиболее перс­пективными, хотя и они не обеспечивают абсолютного разъединения отключаемых цепей.

Коммутационные аппараты, срабатывающие только при нор­мальных режимах работы э. п. с., называют аппаратами оператив­ной коммутации. Если они переключают лишь обесточенные цепи, то их выполняют без дугогасительных устройств. Допустимо при­менять аппарат оперативной коммутации без дугогашения в тех случаях, когда он включает цепь под током, но отключает эту цепь только в обесточенном состоянии. Аппараты прямой токовой защи­ты, как бы редко они не срабатывали, всегда выполняют с дуго­гасительными устройствами.

1.2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ

К особенностям условий работы тяговых электроаппаратов относятся ограничения по габаритным размерам и массе, повышен­ный уровень действующих на них динамических возмущений (вибобобщений и систематизированного группирования по физической природе элементов, на базе которых они выполнены.

В большой части коммутационных аппаратов используют элект­ромеханические элементы, которые осуществляют переключения цепей, перемещая подвижные части аппарата. Изготовлять и об­служивать такие элементы несложно, но они обладают рядом не­достатков: механической и магнитной инерционностью, нестабиль­ностью характеристик вследствие изнашиваемости частей, незащи­щенностью от воздействия большого числа внешних и внутренних возмущений, относительно низкими надежностью и особенно ремонто­пригодностью. Однако только такие элементы обеспечивают галь­ваническую развязку цепей, отвечают требованиям электробезо­пасности в отношении обесточивания цепей и снятия напряжения.

Лучшими свойствами обладают ферромагнитные элементы — магнитные усилители, дроссели насыщения и др. Им присущи в ос­новном лишь магнитная инерция и незащищенность от некоторых возмущений (например, от значительных колебаний напряжения). Эти элементы могут быть использованы во многих случаях для тех же целей, что и электромеханические, но они не обеспечивают аб­солютного разъединения отключаемых цепей, имеют большие токи утечки, к тому же их массо-габаритные показатели не всегда луч­ше, чем у элементов других видов.

Наиболее благоприятные свойства имеют полупроводнико­вые элементы, обладающие минимальной инерционностью. 

Их характеристики стабильны в течение продолжительного времени; при правильных конструктивных решениях эти элементы обеспе­чивают высокую надежность. Непрерывный процесс совершенст­вования полупроводниковых элементов делает их наиболее перс­пективными, хотя и они не обеспечивают абсолютного разъединения отключаемых цепей.

Коммутационные аппараты, срабатывающие только при нор­мальных режимах работы э. п. с., называют аппаратами оператив­ной коммутации. Если они переключают лишь обесточенные цепи, то их выполняют без дугогасительных устройств. Допустимо при­менять аппарат оперативной коммутации без дугогасительных в тех случаях, когда он включает цепь под током, но отключает эту цепь только в обесточенном состоянии. Аппараты прямой токовой защи­ты, как бы редко они не срабатывали, всегда выполняют с дуго­гасительными устройствами.