7.1. Общие сведения

Срабатывание главных выключателей на электровозах происходит в результате действия ряда независимых датчиков, контролирующих различные участки электрических цепей. К ним относятся блоки дифференциальных реле (БРД). Эти аппараты применяются на электровозах переменного тока со ступенчатым регулированием напряжения тяговых двигателей (ВЛ60К, ВЛ80К, ВЛ80Т, ВЛ80С) и предназначены для защиты выпрямительных установок (ВУ) от коротких замыканий.

Блок дифференциальных реле включается в цепь вторичной обмотки тягового трансформатора между равнопотенциальными точками двух выпрямительных установок (рис. 7.1).

При возникновении аварийного режима в выпрямительных установках БРД срабатывает, вызывая отключение главного выключателя.

Рис. 7.1. Схема включения БРД в силовую цепь электровоза

Отечественные магистральные электровозы переменного тока в настоящее время оснащены двумя модификациями блоков дифференциальных реле: БРД-204 (электровозы ВЛ60К, ВЛ80К) и БРД-356 (электровозы ВЛ80Т, ВЛ80С). Обе модификации имеют аналогичную конструкцию и отличаются друг от друга лишь подключением заземления к аппарату. Данная лабораторная работа посвящена изучению блока дифференциальных реле БРД-204.

7.2. Конструкция и принцип действия блока дифференциальных реле брд-204

Основные технические данные блока дифференциальных реле БРД-204 приведены в табл. 7.1.

Таблица7.1

Технические данные блока дифференциальных реле БРД-204

Параметр	Значение параметра
Номинальное напряжение силовой цепи, В	2500
Ток уставки, А	350
Время срабатывания, с, не более	0,016
Параметры контактов в цепи переменного тока: напряжение, В ток, А	380 10
Напряжение удерживающей катушки, В	50
Сопротивление удерживающей катушки, Ом	3,6
Время включения удерживающих катушек при напряжении 50 В без добавочных резисторов, с	39
Масса, кг	26

Блок БРД-204 (рис. 7.2) состоит из двух дифференциальных реле, собранных на общей панели 2, и силовой шины1с надетым на одну из ее ветвей индуктивным шунтом12.

Рис. 7.2. Конструкция блока дифференциальных реле БРД-356

Каждое реле состоит из шихтованного магнитопровода 7, удерживающей катушки9, якоря10и контактов11. Одним концом якорь, вращающийся на оси 8, производит переключение контактов реле, на другой его конец действует отключающая пружина5, усилие которой регулируется гайкой. Зазор между якорем и полюсом магнитопровода регулируют, изменяя положение шпильки4.

Оба реле закрыты прозрачными кожухами 3из полистирола, которые крепятся с помощью шпилек4. Силовая шина с индуктивным шунтом12присоединена к панели14. Индуктивный шунт представляет собой пакет шихтованной стали. Панель14с помощью дистанционных шпилек15прикреплена к верхней панели2, на которой размещены добавочные резисторы6, соединенные последовательно, и выводы электрической цепи аппарата.

Принцип действия БРД поясняет схема, приведенная на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Принципиальная схема блока дифференциальных реле:

1 – магнитопровод; 2 – токовая шина; 3 – индуктивный шунт; 4 – отключающая пружина; 5 – удерживающая катушка; 6 – якорь

Через окна двух магнитных систем 1клапанного типа пропущены навстречу друг другу два силовых витка – разветвления шины2, концы которой (А и Б) подключают к силовой цепи электровоза между равнопотенциальными точками выпрямительных установок. Омические сопротивления ветвей шины различаются незначительно, так как ветви имеют одинаковые длину и площадь сечения. Это необходимо для уменьшения тока естественного небаланса между ветвями. Вместе с тем ветвь, в которой находится индуктивный шунт, имеет бóльшее индуктивное сопротивление. При этом общий токI_общраспределяется по ветвям шины пропорционально их омическим и индуктивным сопротивлениям, поэтому в ветвях возникает разность токов (I=I₂–I₁), зависящая от скорости изменения тока и соотношения индуктивностей ветвей шины.

Силовые ветви шины пропущены в окна магнитных систем реле таким образом, чтобы магнитодвижущая сила, создаваемая разностью токов ΔI, в одном реле действовала бы в одну сторону, а в другом – в противоположную.

МДС удерживающей катушки (см. рис. 7.3, показана пунктирной линией) действует на участке якоря при обозначенном направлении силового тока у реле Iвстречно с МДС от разности токовI(показана непрерывной линией), а у релеII– согласно. При пробое плеча в выпрямительной установке со стороны вывода Б резко возрастает разность потенциалов между концами шины. Ток в направлении от точки А к точке Б увеличивается. В результате перераспределения тока по ветвям шины повышается значение разности токовI, что приводит к отключению релеI. В этом случае релеIIне срабатывает, поскольку на участке его якоря МДС от разности токовIдействует согласно с МДС удерживающей катушки. При пробое плеча в выпрямительной установке со стороны вывода А общий токI_общнаправлен от Б к А. Это вызывает срабатывание релеII. РелеIв этом случае не отключается.

Срабатывая, БРД производит переключения в цепях управления ГВ, вызывая ускоренное отключение последнего: контактами сработавшего реле размыкается цепь питания удерживающего электромагнита постоянного тока и замыкается цепь отключающего электромагнита переменного тока главного выключателя.

Включение блока дифференциальных реле происходит автоматически после включения главного выключателя. Реле включаются при подаче напряжения питания на последовательно соединенные удерживающие катушки. После включения БРД в цепь этих катушек вводится добавочный резистор R_д, увеличивающий чувствительность аппарата. При этом МДС удерживающих катушек достаточно лишь для удержания якоря в притянутом положении.

Существует два способа регулировки уставки БРД: грубая и точная. Грубую регулировку осуществляют путем изменения натяга отключающих пружин реле. Точная регулировка достигается с помощью изменения сопротивления добавочного резистора.