Быстродействующий выключатель электровоза постоянного тока вл10

Быстродействующий выключатель

Быстродействующий выключатель (БВ) — коммутационный аппарат, применяющийся в системах тягового электроснабжения, на электроподвижном составе и в электрооборудовании гальванических линий для защиты электрических цепей постоянного тока при коротких замыканиях и перегрузках, а также для оперативных отключений. БВ характеризуется отключающей способностью, выражающейся наибольшим значением тока короткого замыкания, который они надёжно отключают при наиболее неблагоприятных условиях.

Предыстория

Электровозы модели ВЛ8 к началу 1970-х годов перестали соответствовать постоянно растущим требованиям железнодорожной промышленности СССР. Они имели слабые двигатели (всего 525 кВт мощности), жесткое рессорное подвешивание, тяжелые тележки и слишком шумную кабину.

9 февраля 1960 году было утверждено техническое задание на проектировку нового электровоза. Проект разработали конструкторы специального КБ при Тбилисском электровозостроительном заводе. В конце 1960 года проект поступил на рассмотрение в МПС. Выпуск первой модели был приурочен к 40-летию установления социалистической власти в Грузии. Пришло время рассмотреть устройство электровоза ВЛ10.

Типы быстродействующих выключателей [ править ]

Выключатели БВП-3, БВП-5 (быстродействующий выключатель поляризованный), стоящие на советских грузовых электровозах (ВЛ8, ВЛ23, ВЛ10, ВЛ11 и др.) — БВ в классическом понимании, так как во включенном состоянии удерживаются только электромагнитными силами без участия механических деталей, что многократно ускоряет их отключение. Якорь БВ (подвижный контакт) приводится во включенное положение пневматическим цилиндром и удерживается низковольтной (50 вольт) удерживающей катушкой. На одном сердечнике с ней намотан размагничивающий виток, по которому протекает ток тяговых двигателей электровоза. Направления протекания тока в катушке и витке — противоположные, поэтому при повышении тягового тока сверх допустимого магнитный поток удерживающей катушки взаимоуничтожается потоком размагничивающего витка и якорь БВ отпадает.

Так как выключатель срабатывает лишь при одном направлении протекания силового тока, он называется поляризованным и не в состоянии сработать при коротком замыкании в режиме электроторможения, когда ток протекает в обратном направлении — из электровоза в контактную сеть. Поэтому для режима рекуперативного торможения в схему электровоза введены быстродействующие контакторы (БК), при коротком замыкании в режиме рекуперации разрывающие цепь возбуждения двигателей. В результате ток опрокидывается в моторный — и в этот момент отключается БВ.

ЯВ-1001 (ящик выключателей), стоящий на электровагонах метро типа 81-717/714 («номерных»), не является БВ в классическом понимании, но называется так по традиции. Он состоит из четырёх общепромышленных трёхфазных автоматов А3722П (660 В, 250 А), фазы которых соединены последовательно для надёжной работы при напряжении КС метрополитена (825 вольт), между собой автоматы в каждой паре также соединены последовательно. Первая пара автоматов включена в цепь тяговых двигателей №№1 и 3, вторая пара — в цепь ТЭД №№2 и 4. Включаются автоматы при помощи электромагнитных (на поздних сериях — пневматических) приводов, отключаются при подаче напряжения на катушки независимых расцепителей либо в аварийной ситуации под действием тока короткого замыкания.

Электромагнитный привод состоит из транзисторного инвертора, преобразующего постоянное напряжение цепей управления (75 вольт) в переменное частотой 400 Гц, вольтодобавочного трансформатора, повышающего напряжение, накопительного конденсатора и включающих электромагнитов. При нажатии на кнопку включения БВ инвертор начинает заряжать конденсатор, по достижении нужного напряжения конденсатор подключается к электромагниту и электромагнит включает автомат.

Чешские быстродействующие выключатели 4HC (электровозы ЧС1, ЧС3), 12HC (ЧС2, ЧС7) — также не истинные БВ, а автоматические выключатели защёлкивающего типа, включение их производится электромагнитным (4HC) или пневматическим (более мощный 12HC) приводом, отключение происходит либо при протекании по силовой отключающей катушке такого тока, который вызывает втягивание якоря, выбивающего защёлку из зацепления с храповиком, либо при обесточивании удерживающей катушки.

Для быстродействующих выключателей приняты следующие классификации:

По назначению

• линейные (фидерные);
• катодные;

По направленности действия

• поляризованные — срабатывают автоматически не только от силы тока, но и от его направления;
• неполяризованные — срабатывают только в зависимости от силы тока;

По способу достижения быстродействия

• с пружинным отключением;
• с пружинно-магнитным отключением;
• с электромагнитным отключением;

ВЛ10У

С 1976 года вместо модели ВЛ10 стали выпускать ее утяжеленную версию, к названию которой добавили индекс «У». За счет установки под полом кузова грузов нагрузка от колесной пары на рельсы возросла с 23 до 25 тс. Таким образом, колеса электровоза получили большую силу сцепления с рельсами, что позволило перевозить более тяжелые грузы. По механической части электровоз, равно как и его базовая версия, был унифицирован с моделями семейства ВЛ80. Что касается кузова, экипажной части, а также основного и пневматического оборудования, то они были унифицированы с базовым вариантом ВЛ10. Электровоз ВЛ10У сошел с конвейера в количестве 979 экземпляров. Локомотив был разработан Тбилисским заводом, но выпускался также на мощностях Новочеркасского завода. Стоит отметить, что данная модель до сих пор стоит в модельном ряду ТЭВЗ и производится под заказ. Последние два локомотива ВЛ10У были выпущены в 2005 году по заказу железной дороги Азербайджана.

Железнодорожный электротранспорт

Его контактная сеть имеет большую протяженность. Причем нередко по таким местам, где иных источников электрического тока нет. Поэтому по ней может течь не только постоянный, но и переменный ток, который передается на большие расстояния с меньшими потерями.

Номинальное напряжение контактной сети

На подстанции подается напряжение 220 или 110 кВ переменного тока, а если контактная сеть устаревшая, то 35 кВ. Для систем питания постоянным током оно преобразуется в 3,3 кВ, а для переменного в 27,5 кВ.

Для обеспечения нужд железнодорожной инфраструктуры (семафоры, стрелки, служебные помещения) в состав оборудования тяговой подстанции включается трансформаторная обмотка, с которой снимается напряжение 10 киловольт. Оно преобразуется до трехфазного линейного 380 вольт (система с глухозаземленной нейтралью), позволяющего переходить на бытовые 220 вольт 50 Гц.

Организационная структура контактной сети

На железнодорожном транспорте существуют следующие типы тяговых подстанций:

• Опорные. К ним подводится не менее четырех автономных линий электропередач. Они являются основными источниками электропитания для контактной сети. Если используется постоянный ток, то расстояние между ними не более 15 км. При переменном оно увеличивается до пятидесяти.
• Транзитные, питаются от двух независимых ЛЭП и включаются в разрыв между опорными подстанциями. Обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, а также непрерывность питания контактной сети в случае аварии на одном из участков.
• Отпаечные (тупиковые). Используются для обеспечения движения электропоездов по обособленным веткам. Отпаечные подстанции питаются от двух независимых ЛЭП.
• Стыковочные. Используются там, где происходит смена типа контактной сети. Они осуществляют гальваническую развязку между переменным и постоянным током.

Конструкция контактной сети

Трехфазные асинхронные двигатели на электротранспорте любого типа не используются по причине чрезмерного увеличения стоимости контактной сети, сложности токосъемников и невозможности их работы на высоких скоростях. Воздушный контактный провод всегда один и он фазный. Роль нулевого играет рельс, поэтому в пределах нескольких десятков метров от железнодорожного полотна регистрируются так называемые блуждающие токи.

На дальних перегонах, с целью уменьшения потерь, тяговая подстанция переменного тока выдает 50 кВ, это напряжение делится пополам (схема 25х2) между питающим и контактным проводом с помощью автотрансформатора, центральная точка которого замкнута на рельс. По контактной сети переменного тока можно пропускать и постоянный. Для этого используется стыковочная тяговая подстанция, осуществляющая переключение типа напряжения на определенном участке.

На электровозах переменного тока – ВЛ80, ВЛ85 – ставятся выпрямители и двигатели, способные работать на пульсирующем токе. Они рассчитаны на номинальное напряжение 25 киловольт – 2,5 киловольта теряются из-за высокого сопротивления цепи между контактным проводом и рельсом. Модели ВЛ10 и ВЛ11 работают на постоянном токе, а ВЛ82М имеет привод обоих типов.

Диод силовой ВЛ10

Диоды ВЛ10 — штыревые диоды, преобразовывают постоянный и переменный ток до 10А частотой до 2000Гц в цепях с напряжением 600В — 1200В.

Полярность диода следующая — медное основание диода является анодом, гибкий вывод — катодом.

Диоды собирают с охладителями при помощи резьбового соединения. Чтобы электрические потери были минимальными, а отвод тепла максимальным, при сборке следует обеспечивать необходимый закручивающий момент, так называемое усилие зажатия. Для лучшего отвода тепла диода при сборке используют теплопроводящую пасту КПТ-8, что не является обязательным условием монтажа.

Диоды могут изготавливаться для эксплуатации в умеренном, холодном и тропическом климате.

Применяются силовые диоды в качестве выпрямительных и размагничивающих диодов, для предотвращения пагубного воздействия коммутационных перенапряжений, в низковольтных выпрямителях сварочного и гальванического оборудования, в неуправляемых или полууправляемых выпрямительных мостах, а также в электрогенераторах промышленности и транспорта.

Подробные характеристики, расшифровка маркировки, полярность, габаритные размеры, предельные прямые вольт-амперные характеристики, рекомендуемые охладители к диодам указаны ниже.

Наша компания гарантирует качество и работу диодов в течение 2 лет с момента их приобретения. Это подкрепляется необходимыми документами по качеству.

При поставке диодов силовых при необходимости предоставляем паспорт качества и сертификат соответствия.

Окончательная цена на диоды ВЛ10 зависит от класса, количества, сроков поставки, производителя, страны происхождения и формы оплаты.

Подробные характеристики диодов ВЛ10:

Маркировка силовых диодов ВЛ10:

Полярность (цоколевка), размеры диода ВЛ10:

Предельные прямые вольт-амперные характеристики при температуре перехода Т_j = 25°С (1) и Т_j = Т_jm (2):

Таблица возможной замены диодов:

Диоды ВЛ10, ВЛ25, ВЛ50, ВЛ200, ВЛ320						Вариант замены
Тип		IF(AV) (TC)	Класс	Габариты*	Масса	Тип		IF(AV) (TC)	Класс	Габариты*	Масса
	ВЛ10	10А (100ºC)	12	120х14хМ8	45 г		ДЛ112-10	10А (150ºC)	16	29х11хМ5	6 г
	ВЛ25	25А (100ºC)	12	150х16хМ10	84 г		ДЛ112-25	25А (150ºC)	16	29х11хМ5	6 г
	ВЛ50	50А (100ºC)	12	175х15хМ20	190 г		ДЛ132-50	50А (150ºC)	16	49х14хМ8	27 г
	ВЛ200	200А (100ºC)	13	277х15хМ20	500 г		ДЛ161-200	200А (115ºC)	18	230х16хМ20	265 г
	ВЛ320	320А (100ºC)	12	282х20хМ30	1100 г		ДЛ171-320	320А (115ºC)	18	285х19хМ24	465 г

*Примечание: общая длина, мм × длина шпильки, мм × резьба.

Пример для заказа диодов ВЛ10: Диод ВЛ10-6, ВЛ10-10, ВЛ10-12 УХЛ2.