Электрические контакторы и реле Общие сведения о электрических аппаратах

В процессе эксплуатации управление тепловозом осуществля­ется переключениями в электрических цепях, которые выполня­ются специальными устройствами — электрическими аппаратами.

Они предназначены для дистанционного и автоматического управления электромашинами, электроаппаратами, для размыкания и замыкания эл. цепей, а также для защиты оборудования от ненормальных режимов работы.

По функциональному назначению электрические аппараты, устанавливаемые на тепловозе, подразделяются на управления, регулирования, защиты и контроля, вспомогательные.

Аппараты управления осуществляют различные функции управления электрическими цепями передач тепловозов. К аппаратам управления относятся контроллер машиниста (КМ), реверсор (ПР), реле управления (РУ), реле перехода (РП), контакторы (пусковые Д1-Д3, поездные П1-П6,групповые контакторы ослабления поля ВШ1-ВШ2, контактор возбуждения возбудителя ВВ, контактор возбуждения КВ, контактор масляного насоса КМН, контактор топливного насоса КТН), кнопочные выключатели и др.

Аппараты автоматического регулирования служат для создания гиперболической характеристики, а также ограничения напряжения и тока тягово­го генератора.. Ос­новными элементами этой системы являются амплистат возбуждения АВ, транс­форматоры постоянного тока ТПТ и трансформатор постоянного напряжения ТПН, индуктивный датчик ИД, селективный узел СУ, в котором используются полупроводниковые кремниевые выпрямители, бесконтактный регулятор напряжения (БРН).

Аппараты защиты и контроля служат для сигнализации и для предотвращения аварийной работы дизеля и тепловоза.. К ним относят­ся реле заземления (РЗ), реле боксования (РБ1-РБ3), реле обрыва полюсов (РОП), реле давления масла (РДМ1-РДМ3), температурное реле (ТРМ, ТРВ), предохранители и др.

Аппараты измерения и измерительные приборы – амперметры, вольтметры, ваттметры, шунты (103,104) манометры, тахометрический блок ТБ, датчики.

К электрическим вспомогательным аппаратам относятся панели сопротивления, конденсатороы, диоды, клемные рейки, лампочки, кнопки, автоматы, зажи­мы, соединения, арматура и др.

Электрические аппараты на подвижном составе работают в очень тяжелых условиях. В связи с этим помимо общих требований надежности, простоты, ремонтопригодности, взаимозаменяемости и т.д. к аппаратам предъявляются и особые требования.

1. Аппараты должны выдерживать тряску (вибрацию) в широ­ком диапазоне частот, амплитуд и ускорений.

2. Электрические аппараты должны работать при температуре от -50 до +70 °С и относительной влажности не более 95 % при температуре 25 °С, поэтому детали аппаратов должны иметь на­дежные антикоррозионные покрытия

3. Электрические аппараты должны надежно работать при значительных колебаниях напряжения в силовой цепи и в цепи управления, а также при колебаниях давления в магистрали сжатого воздуха. Снижение напряжения в цепи управления допускается до 80 % номинального, а колебания давления сжатого воздуха — от 75 до 135 % номинального.

4. Аппараты должны надежно работать при загрязнении окружающего воздуха пылью, влагой, парами масла и топлива.

Электрическим контактом называется место перехода тока из одной детали в другую, а сами детали, осуществляющие этот переход, называются контактами

Контакты подразделяются на подвижные и неподвижные.

К неподвижным контактным соединениям относятся такие, которые в процессе работы не разъединяются (соединения шин, кабельных наконечников, проводов на зажимах и др.)

К подвижным контакт­ным соединениям относятся контакты аппаратов, которые в процессе работы разъединяются.

Работу подвижного контактного соединения характеризуют следующие основные параметры:

• контактное сопротивление, определяемое переходным сопротивлением (зависит от физических свойств материала контактов, состояния поверхности, формы контакта и давления) и сопротивлением поверхностных пленок (зависит от чувствительности материала контактов к химическим реакциям, при которых под воздействием температуры, состава атмосферы, вида замыкания образуются поверхностные пленки).

• начальное нажатие — усилие, создаваемое контактной пру­жиной в точке первоначального сопротивления контактов;

• конечное нажатие — усилие, создаваемое контактной пру­жиной в точке конечного касания контактов (при полностью вклю­ченном контакторе);

• раствор (разрыв) — кратчайшее расстояние между контакт­ными поверхностями подвижного и неподвижного контактов в разомкнутом состоянии;

• провал — расстояние, которое мог бы пройти подвижной контакт от момента соприкосновения с неподвижным, если убрать неподвижный контакт;

• притирание — процесс совместного скольжения и перекаты­вания контактов от точки соприкосновения до конечного рабоче­го положения.

По назначению контакты подразделяются:

1. основные (силовые)

2. вспомогательные

3. размыкающиеся

4. замыкающие

При размыкании контактов, по которым протекает ток, сила нажатия уменьшается, из-за чего переходное сопротивление резко увеличивается. В результате происходит сильный нагрев поверх­ностей соприкосновения контактов. Окружающий воздух нагрева­ется и ионизируется, т. е. становится проводником, поэтому меж­ду контактами, хотя они и не соприкасаются, цепь не размыкается, и ток некоторое время течет через ионизированный воздух, вследствие чего возникает электрическая дуга.

Температура центральной части электрической дуги очень ве­лика и может достигать 6000...25000 К. При горении дуги могут произойти оплавление контактов, перенос металла. Во избежание повреждения контактов и выхода аппарата из строя дугу необходимо как можно быстрее погасить.

Для гашения дуги её нужно удлинить, разделить на части и охладить. Чтобы удлинить дугу, в первую очередь стараются увеличить раствор. Если это невозможно, то применяют дугогасительные катушки. Магнитное поле этой катушки, взаимодействуя с дугой, изгибает и удлиняет её. Для защиты окружающих предметов от теплового и светового излучения дуги применяют дугогасительные камеры. Они имеют рёбра, чтобы рвать дугу, а также щели для тепловой отдачи и самоохлаждения. Для дополнительного удлинения щель камеры делают зигзагообразной. Чтобы защитить контакты от воздействия дуги в процессе её гашения, применяют дугогасительные рога, расположенные вблизи контактов и соединяются с ними электрически. Для увеличения длинны дуги, без увеличения раствора, применяют контакты мостикового типа. В отдельных случаях применяются контакты из металлокерамики, которые представляют собой спрессованную смесь двух металлов при высокой температуре, например (вольфрам и медь или оксид калия и серебра).

Устройство, приводящее в движение подвижной контакт, называется приводом. В зависимости от типа электрического аппарата применяют непосредственный, электро­магнитный, электропневматический приводы.

Непосредственный (ручной) привод применяют в контроллерах машиниста, рубильниках, выключателях и т.д.

Электромагнитный привод получил распространение в электрических аппаратах, где требуется небольшой ход подвижной системы и относительно небольшое усилие благодаря простоте и надежности работы.

Электропневматический привод применяется в аппаратах, где требуется большое усилие нажатия при значительных перемещениях. При перемещениях до 50 мм применяют диафрагменные приводы, а при больших перемещениях — поршневые.