4.5. Контрольные вопросы

1. Что такое режим короткого замыкания?

2. Из каких составляющих складывается полное время отключения БВ?

3. Для чего в конструкции быстродействующего выключателя БВП-5 предназначен индуктивный шунт?

4. Отключится ли быстродействующий выключатель БВП-5 в случае превышения током его уставки в режиме рекуперативного торможения? Почему?

5. Срабатывание каких защитных аппаратов электровоза ВЛ10 приводит к отключению быстродействующего выключателя БВП-5 в режимах тяги и рекуперативного торможения?

Лабораторная работа 5

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ РЕЛЕ

ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: изучить назначение, конструкцию и принцип действия дифференциальных реле электровозов постоянного тока, управление ими; исследовать способы регулировки уставок данных аппаратов.

5.1. Общие сведения

На ЭПС постоянного тока возможны режимы короткого замыкания, не приводящие к срабатыванию быстродействующих выключателей. Это происходит вследствие того, что установившееся значение тока короткого замыкания меньше тока уставки БВ. В этом случае имеет место неполное короткое замыкание. Примером такого режима может служить короткое замыкание в одной из цепей тяговых двигателей электровоза, схематично показанное на рис. 5.1. Значение тока в обмотке возбуждения четвертого тягового двигателя снижается до нуля, приводя к быстрому размагничиванию его магнитной системы. Ток в цепи до точки А повышается, причем интенсивность его роста определяется снижением общей ЭДС двигателей вследствие выключения одного из них. Установившееся значение тока в цепи не достигнет значения тока уставки срабатывания БВ.

Рис. 5.1. Схема режима неполного короткого замыкания

в цепи тяговых двигателей электровоза

Для защиты от подобных явлений на электроподвижном составе используют специальные аппараты – дифференциальные реле (ДР). Действие этих аппаратов основано на сравнении тока на «входе» с током на «выходе» защищаемой цепи.

Все дифференциальные реле, применяемые на электровозах и электропоездах постоянного тока, имеют схожую конструкцию, аналогичный принцип действия и различаются значениями напряжения управления и тока уставки. В данной лабораторной работе рассматривается дифференциальное реле Д-4В, применяемое на части грузовых электровозов постоянного тока серий ВЛ10.

5.2. Конструкция и принцип действия дифференциального реле д-4в

Основные технические данные дифференциального реле Д-4В приведены в табл. 5.1.

Дифференциальное реле Д-4В (рис. 5.2) состоит из шихтованного магнитопровода 8, скрепленного двумя боковыми кронштейнами, катушки управления6, добавочного резистора7, якоря4и контактов5. В верхней частимагнитопровода на выступах боковых кронштейнов закреплена изоляционная панель 1. На один из выступающих пакетов магнитопровода надета катушка управления, на другом установлен якорь с отключающей пружиной2и подвижным контактом. К середине изоляционной панели прикреплена стойка с ограничительной планкой3. Между кронштейнами находится пакет магнитного шунта из электротехнической стали. К изоляционной панели присоединены добавочный резистор, неподвижный контакт и выводные зажимы. Сверху реле закрыто кожухом9.

Таблица 5.1

Технические данные дифференциальных реле

Параметр	Значение параметра
Номинальное напряжение силовой цепи, В	3000
Номинальное напряжение включающей катушки, В	50
Ток небаланса (уставка), А	100
Собственное время срабатывания, с	0,0065
Число контактов	1
Масса, кг	17

Рис. 5.2. Конструкция дифференциального реле Д-4В

Кабели начала и конца цепей, защищаемых дифференциальными реле, пропущены через окна магнитопроводов таким образом, чтобы ток в них протекал во встречных направлениях.

П

При возникновении в цепи тяговых двигателей короткого замыкания через окно магнитопровода реле начинает протекать ток небаланса, который представляет собой разность встречных токов в кабелях. Магнитный поток, создаваемый током небаланса, показан на рис. 5.3 штриховой линией. В рабочем зазоре амагнитные потоки от катушки управления и от тока небаланса направлены встречно.

Когда МДС от тока небаланса достигнет значения, при котором усилие результирующего магнитного потока

ри подаче питания на катушку управления дифференциальное реле включается и замыкает свой контакт в цепи питания удерживающей катушки быстродействующего выключателя (рис. 5.3). После включения БВ в цепь питания катушки управления ДР вводится добавочный резистор. Направление магнитного потока, создаваемого катушкой управления, показано на рис. 5.3 сплошной линией. При отсутствии короткого замыкания на участке, защищаемом дифференциальным реле, магнитный поток, создаваемый токами, протекающими по силовым кабелям, равен нулю.

в цепь удерживающей

катушки БВ

Рис. 5.3. Принцип действия

дифференциального реле

в рабочем зазоре станет меньше усилия отключающей пружины, якорь отпадает от магнитопровода. При этом контакты реле размыкаются и разрывают цепь питания удерживающей катушки БВ, который, выключаясь, разрывает ток короткого замыкания.

Добавочное сопротивление, вводимое в цепь управляющей катушки ДР после его включения, служит для предотвращения повторного включения реле в случае срабатывания. При этом создаваемого катушкой магнитного потока достаточно для удержания якоря в притянутом состоянии, но недостаточно для повторного включения в случае срабатывания. Повторное включение дифференциального реле возможно только при выведенном добавочном сопротивлении из цепи катушки управления, т. е. при повторном включении БВ.

Магнитный шунт (МШ) предназначен для предотвращения повторного включения ДР под действием магнитного потока от тока небаланса. Дело в том, что после отключения реле ток короткого замыкания еще некоторое время протекает по силовым кабелям. Магнитный поток от этого тока стремится снова притянуть якорь. При наличии магнитного шунта поток от тока небаланса в основном будет протекать по этому шунту, так как проводимость данного участка магнитной цепи значительно больше, чем проводимость рабочего воздушного зазора: а = (10 – 12) мм.

Регулирование уставки реле после ремонта производят на специальных стендах следующим образом: в рамку магнитопровода заводят провод, а на катушку подают напряжение. Якорь должен притягиваться при напряжении на катушке 50 В (без добавочного резистора) и должен надежно удерживаться при напряжении 40 В (с добавочным резистором). По проводу, заведенному в рамку, пропускают ток, равный току небаланса. Поскольку реле поляризованное, при испытаниях и монтаже следует строго придерживаться указанной полярности подсоединения. Якорь должен отпадать при токе небаланса, на который настроено реле. Ток уставки реле регулируют изменением натяжения отключающей пружины. Если якорь реле при прохождении тока по проводу не отпадает, нужно изменить полярность катушки реле.

Проверку регулировки реле на электровозе выполняют следующим образом. Перед испытанием необходимо убедиться в том, что размыкание контактов реле вручную вызывает отключение БВ. Для испытания необходимо искусственно создавать короткое замыкание перед тяговым двигателем, для чего между ножом отключателя двигателей и землей ставят перемычку. Затем проверяют полярность реле: при включенном БВ и заторможенном электровозе главную рукоятку контроллера машиниста устанавливают на 1-ю, 2-ю и 3-ю позиции. Если блокировка реле не размыкается и БВ не отключается, то изменяют полярность катушки реле. Уставку реле проверяют на 1-й позиции главной рукоятки контроллера машиниста при включенном БВ и заторможенном электровозе. Если контакты реле не размыкаются и БВ не выключаются, то увеличивают натяг отключающей пружины реле.