
книги из ГПНТБ / Подольский Л.Р. Счетчики электрической энергии электроподвижного состава
.pdf2
ДбООм:
/ —стойка; |
2 — латунна.я'пластинка; 3 — фет |
|||||
ровая |
прокладка; 4 — счетный |
механизм; |
||||
5 — кожух; |
6 — алюминиевый |
диск; |
7 —стек |
|||
ло; 8 |
и 9 —сопротивления R t |
и R z ; |
10 — кон |
|||
денсатор; |
11 —токовая обмотка; |
1 2 —пер- |
||||
маллоевый |
лепесток; /5 —щетки; 14 — пласт |
|||||
массовая плата; |
15 — ламели коллектора; |
|||||
16 — подвижная |
обмотка; 17 — пластмассо |
|||||
вые изоляторы; |
18 — уплотнение |
|
фетровое; |
|||
19 — цоколь; |
20 — изоляторы; |
21 — винты; |
||||
|
|
22 — термистор |
|
|
|
30
ках СССР электровозы серий ЧС1, ЧС2 и ЧСЗ имеют швейцарские счетчики типов AD и AF (рис. 9). Основные технические данные счетчиков типов ДбООм и Д620 при ведены в приложении 1.
§ 6. СЧЕТЧИК ТИПА ДбООм
Устройство |
счетчика |
ДбООм представлено на рис. 10, |
||||||
а принципиальная электрическая |
схема — на рис. 11 |
|||||||
Э л е к т р и ч е - |
|
|
V |
|||||
с к а я |
|
с х е м а |
|
R__ |
/^ ~ \ 22 |
|||
включает |
в |
|
себя |
|
, |
|
||
следующие элемен |
|
|
|
|||||
ты: |
неподвижную |
|
|
|
||||
токовую |
обмотку |
|
|
|
||||
11, |
обмотку |
|
под |
|
|
|
||
вижной |
системы, |
|
|
|
||||
состоящую |
|
из |
|
|
|
|||
шести секций (ка |
|
|
|
|||||
тушек) |
16] |
шесть |
|
|
|
|||
конденсаторов |
Сг |
|
|
|
||||
и три |
сопротивле |
|
|
|
||||
ния |
Rs, |
предназ |
|
|
|
|||
наченных |
|
|
"ДЛЯ |
|
|
|
||
предотвращ ения |
|
|
|
|||||
к омму т ационного |
|
|
|
|||||
искрения; |
коллек |
|
|
|
||||
тор |
15 и |
щетки |
|
|
|
|||
13] |
сопротивление |
|
|
|
||||
R г |
и |
конденсатор |
|
|
|
|||
Ci, предотвращаю |
|
|
|
|||||
щие искрение |
при |
|
|
|
||||
вибрации |
щеток; |
|
|
|
||||
сопротивление |
R i |
|
|
|
||||
и термистор |
Т (22) |
|
|
|
||||
для |
компенсации |
|
|
|
||||
температурной |
по |
Рис. |
11. Электрическая схема счетчика |
|||||
грешности |
|
счет |
||||||
|
|
|
типа ДбООм |
чика.
Сущность явлений, вызывающих коммутационное искре ние, состоит в следующем: направление электрического тока в катушках подвижной обмотки для ее положения, указан ного на рис. 12, а, изображено стрелками. Разность потенциа-
31
ЛОв Между ламелями Л6 и Л5 равна падению напряжения в катушке U — t / K. При вращении подвижной системы Л5
будет приближаться к щетке, имеющей потенциал |
Л6, |
и при некотором малом расстоянии между ними (рис. |
12, б) |
Рис. 12. Схемы изменения тока в катушках |
К1—Кб при |
||
|
вращении подвижной |
системы: |
|
а —щетки |
касаются ламелей Л 6 и Л3\ |
б —щетки |
приблизились |
к ламелям |
ЛЬ и Л2 \ в —щетки замкнули ламели Л 6, |
ЛЬ и Л З , Л2\ |
|
|
г—ламели Л 6 и Л З не касаются щеток |
произойдет пробой воздушного промежутка. Если разность потенциалов достаточно велика, то этот пробой будет сопро вождаться дугой, приводящей к разрушению (эрозии) ламе лей и щеток. В счетчике ДбООм падение напряжения в ка тушке невелико и это разрушение не наблюдается.
При дальнейшем вращении щетки замкнут ламели Л6Л5 и ЛЗ-Л2 (рис. 12, в), а следовательно, ток в катушках Кб и КЗ исчезнет. Ток будет проходить по катушкам К5-К4
32
и К1-К.2 и величина его практически не изменится, так как катушки подвижной системы включены последователь но с добавочным сопротивлением, величина которого значительно превосходит сопротивление катушек подвиж
ной |
системы. |
|
12, г) Л6 и ЛЗ отойдут от |
||
|
В следующий момент (рис. |
||||
щеток и ток должен будет протекать |
по |
катушкам Кб, |
|||
Kl, |
К2, Кб, К4, КЗ, но, как известно, |
ток |
в катушках Кб |
||
и |
КЗ, имеющих |
индуктивное |
сопротивление не может |
||
установиться мгновенно, а возрастает |
по закону |
||||
|
|
z/ = i K( l - e “ ), |
|
(16) |
|
где it — ток в момент времени |
t с начала |
включения; |
|||
|
iK— установившийся (нормальный) ток катушки; |
||||
|
t — промежуток времени, прошедший со времени за |
||||
|
мыкания |
цепи; |
|
|
|
т— постоянная времени, равная отношению индук тивного сопротивления к активному;
е— основание натуральных логарифмов.
На рис. 13 построен график нарастания тока в катушках Кб к КЗ в зависимости от времени.
В момент t = 0, когда щетки замкнулись на Л5 и Л2 (см. рис. 12) и соответственно разомкнулись с ламелями Лб и ЛЗ, как это следует из фор
мулы (16), ток в катушках |
|
|
|
|||||||
Кб и КЗ будет |
равен |
нулю. |
0,81 |
|
|
|||||
Это |
равносильно |
разрыву |
0,01 |
|
|
|||||
цепи. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ток |
не |
может |
|
|
|
||||
|
Так .как |
0,U1 |
|
|
||||||
прекратиться |
мгновенно и |
0,21 |
|
|
||||||
при разрыве |
цепи |
вследствие |
|
|
||||||
|
|
|
||||||||
того, |
что он поддерживается |
0 |
X |
Z t ЗХ их SX |
||||||
за |
счет энергии, |
запасенной |
||||||||
Рис. 13. График нарастания |
||||||||||
в |
магнитном |
поле, |
произой |
|||||||
дет пробой |
образовавшихся |
|
тока |
в катушках |
воздушных промежутков у ЛЗ в Л бе образованием дуги и разрушением под ее влиянием ламелей коллектора и щеток.
Если включить параллельно катушкам подвижной си стемы безындуктивное сопротивление Rz и конденсатор Съ
так, как это показано на рис. |
14, то искрение будет практи |
|
чески |
предотвращено. |
33 |
3 Ззк. |
216 |
Это произойдет потому, что в момент включения конден сатора под напряжение его сопротивление току равно нулю и, следовательно, вместо пробоя воздушного промежутка между ламелями и щетками будет происходить заряд кон денсаторов С2 .
Устраняя искрение между сбегающими ламелями и щет
ками, |
конденсаторы Сг, |
будучи нормально |
заряженными |
||||
|
|
|
Лк |
до разности потенциалов |
между |
||
|
|
|
концами каждой катушки, могут |
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
вызвать образование дуги между |
|||
|
|
|
|
щетками и набегающими ламе |
|||
|
|
|
|
лями, поэтому в схему введены |
|||
|
|
|
|
сопротивления /?з, ограничи |
|||
|
|
|
|
вающие разрядный ток конден |
|||
|
|
|
|
саторов (появляющийся при за |
|||
|
|
|
|
мыкании соседних ламелей) и |
|||
|
|
|
|
предотвращающие |
образование |
||
|
|
|
|
искры. |
|
|
|
|
|
|
|
Как уже было отмечено, под |
|||
|
|
|
|
действием случайных чрезмерно |
|||
Рис. |
14. |
Включение сопро- |
сильных толчков и ударов может |
||||
быть кратковременное отскаки |
|||||||
тивлений |
Rs |
и конденса |
|||||
торов |
С3 |
для |
уменьшения |
вание щеток от ламелей |
с об |
||
коммутационного искрения |
разованием дуги, |
разрушающей |
|||||
Для |
|
|
коллектор и щетки. |
|
|||
предотвращения этого разрушения в схеме преду |
смотрены конденсатор Су емкостью 4 мкф, 220 в и сопротив ление R 2 (1 000 ом). Принцип их действия аналогичен опи санному выше. При отскакивании щеток конденсатор Сi подзаряжается, величина тока в цепи благодаря этому из меняется во времени плавно, чем и предотвращается обра зование искры. Сопротивление R 2ограничивает разрядный ток конденсатора С2 при возвращении щетки к ламели.
Для компенсации температурной погрешности в схеме предусмотрены сопротивление/?! и термистор Т типаММТ-9, принцип действия которого описан выше.
Температурный |
коэффициент термистора |
|3Т характе |
ризуется зависимостью: |
|
|
где В — постоянная |
h = ~ Y 2, |
( 17) |
величина, зависящая от |
типа терми |
|
стора; |
температура. |
|
Т — абсолютная |
|
34
р.г не остается постоянной величиной в отличие от температурного коэффициента а металлических провод ников, и эта зависимость, как видно из формулы, имеет нелинейный характер.
Температурный коэффициент рт (термисторов) в пять— семь раз больше, чем температурный коэффициент медных и алюминиевых проводников (Рт= —25-.----35% на 10°С).
Рис. 15. Токовые обмотки счетчика типа |
ДбООм: |
а — на 600 и 750 о; б — на 1 200 и 1 50в |
а |
Вследствие нелинейности |3Тс помощью термистора мож но скомпенсировать температурную погрешность счетчика только для какой-то определенной температуры.
При других же температурах счетчик будет иметь темпе ратурную погрешность тем большую, чем больше нелиней ность рт. Включением последовательно с термистором ман ганинового сопротивления практически с нулевым темпера турным коэффициентом достигается снижение также темпе ратурного коэффициента термистора, однако при этом' уменьшается и нелинейность температурной зависимости цепи R i и Т (см. рис. 11), что обеспечивает возможность до статочно точной температурной компенсации в более широ ком диапазоне изменения температур.
Следует отметить, что сопротивление термисторов изме няется не только под действием температуры окружающей среды, но и от нагревания их под действием проходящего по
3* |
35 |

Рис. 17. Подвижная систе ма счетчика типа ДбООм:
I — ось; 2 |
— алюминиевый тор |
|||
мозной диск; |
3 —'диск с сопро |
|||
тивлениями |
R i и |
конденсато |
||
рами С2; 4 |
— диск |
с катушками |
||
подвижной |
обмотки; |
5 — кол |
||
лектор; |
6 — винт; |
7 — винт |
М2х 6; 8 — червяк: £ —разгру зочный стальной диск;
if? —керн
37
алюминиевый тормозной диск 2, червяк 8, передающий вращение счетному механизму, разгрузочный стальной диск 9 и керн 10, запрессованный в верхнюю часть оси.
К подвижной системе предъявляется ряд обязательных требований. Все детали должны быть надежно закреплены.
Резьбовые соединения пре дохранены от самопроизволь ного отвинчивания под дей ствием тряски в условиях
|
|
|
|
эксплуатации. |
целом должна |
|||
|
|
|
|
Система |
в |
|||
|
|
|
|
быть тщательно отбалансиро |
||||
|
|
|
|
вана для уменьшения влия |
||||
|
|
|
|
ния наклона счетчика от.его |
||||
|
|
|
|
вертикального |
положения |
|||
|
|
|
|
на |
его |
чувствительность. |
||
|
|
|
|
Коллектор должен быть стро |
||||
Рис. |
18. |
Ориентация Оси кол |
го ориентирован относительно |
|||||
лектора |
по отношению к ка |
подвижных |
катушек, |
т. е. |
||||
тушкам |
подвижной обмотки |
геометрические оси, проходя |
||||||
|
|
|
|
щие |
через |
середины ламелей |
||
коллектора, должны совпадать с осями |
симметрии актив |
|||||||
ных |
сторон |
катушек подвижной |
системы, |
как это |
пока |
|||
зано |
на |
рис. |
18. |
|
|
|
|
|
Алюминий, из которого изготовлен тормозной диск, не должен содержать примесей и включений железа, так как притяжение этих включений к тормозному магниту будет снижать чувствительность счетчика.
Разгрузочный стальной диск не должен иметь торцового биения, которое также будет снижать чувствительность счетчика из-за потерь на перемагничивание (гистерезис) при его вращении в поле разгрузочного магнита, действие ко торого описано ниже.
Биение всех остальных частей подвижной системы долж но быть также минимальным.
Опоры подвижной системы. Ось подвижной системы счет чика поддерживается нижней и верхней опорами. К опо рам счетчика предъявляются два основных требования: ми
нимальное трение и максимально |
возможная |
износоус |
тойчивость. |
состоит из |
резьбовой |
Н и ж н я я о п о р а (рис. 19) |
втулки 1, шарикодержателя 2 с завальцованным в него стальным шариком 3 диаметром 1 мм, камнедержателя 4
38
с завальцованным в нем корундовым сферическим подпят
ником |
5, |
пружины |
6, |
прижимающей |
шарикодержатель |
|||||||||
к уступу, имеющемуся внутри |
резьбовой |
втулки, пласт |
||||||||||||
массовой гайки 7 и металлической контргайки 8. |
||||||||||||||
Как видно из чертежа, |
сферический |
подшипник опи |
||||||||||||
рается |
сверху на стальной |
шарик, |
смазка (часовое масло) |
|||||||||||
между |
шариком |
и |
подшипником |
|
|
|
|
|
||||||
удерживается |
капиллярными |
си |
|
|
|
|
|
|||||||
лами. |
В процессе |
работы |
происхо |
|
|
|
|
|
||||||
дит истирание |
как |
шарика, так и |
|
|
|
|
|
|||||||
(в меньшей мере) корундового под |
|
|
|
|
|
|||||||||
пятника. |
Образовывающиеся |
при |
|
|
|
|
|
|||||||
этом продукты износа (крокус) |
|
|
|
|
|
|||||||||
увеличивают |
трение |
и |
ускоряют |
|
|
|
|
|
||||||
дальнейший износ опор. Для |
|
|
|
|
|
|||||||||
уменьшения этого явления сфери |
|
|
|
|
|
|||||||||
ческий подпятник |
|
расположен над |
|
|
|
|
|
|||||||
шариком, что обеспечивает выход |
|
|
|
|
|
|||||||||
продуктов износа из зоны тру |
|
|
|
|
|
|||||||||
щихся |
поверхностей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Указанное |
расположение под |
|
|
|
|
|
||||||||
пятника и шарика |
отличает опору |
|
|
|
|
|
||||||||
счетчиков ДбООм |
от |
опор, |
приме |
|
|
|
|
|
||||||
няемых в счетчиках, |
предназначен |
|
|
|
|
|
||||||||
ных для стационарной установки, |
Рис. |
19. |
Нижняя опора |
|||||||||||
а также |
ранее |
|
выпускавшихся |
|||||||||||
счетчиков Д600, в которых шарик |
счетчика |
типа ДбООм: |
||||||||||||
/ — втулка; |
2 — шарикодер* |
|||||||||||||
располагался |
сверху |
подпятника. |
жатель; |
3 — стальной ша |
||||||||||
Пружина 6 предохраняет шарик |
рик; |
4 — камнедержатель; |
||||||||||||
5 — подпятник |
корундовый; |
|||||||||||||
и подпятник от разрушения, кото |
6 — пружина; |
7 — пластмас |
||||||||||||
совая гайка; |
8 — металли |
|||||||||||||
рое может происходить при силь |
|
ческая контргайка |
||||||||||||
ных толчках и ударах. Вместе с |
|
|
вес |
подвижной |
||||||||||
тем пружина должна надежно удерживать |
части, передающийся нижней опоре, и поэтому должна прижимать шарикодержатель к уступу резьбовой втулки с силой, равной двух-, трехкратному весу подвижной си стемы.
Нижняя опора ввинчивается в резьбовое отверстие стой ки счетчика и закрепляется контргайкой 8. Ось подвижной системы своим коническим концом фиксируется в кониче ском отверстии камнедержателя. Для правильной работы опоры должна быть обеспечена строгая соосность всех ее элементов.