Устройство и ремонт быстродействующего выключателя БВП-5

 

УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ БВП-5

(Работа содержит 43 страницы, 7 рисунков, список литературы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

ИСТОРИЯ ОТЕЧКСТВЕННОГО ЭЛЕКТРОВОЗОСТРОЕНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1 НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И РАБОТА БВП-5

1.1 НАЗНАЧЕНИЕ БВП-5

1.2 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БВП-5

1.3 УСТРОЙСТВО БВП-5

1.4 ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ БВП-5

2 ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА БВП-5

2.1 СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ  И РЕМОНТА ЭЛЕКТРОВОЗОВ

2.2 ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ БВП-5

2.3 РАЗБОРКА БВП-5

2.4 РЕМОНТ ОСНОВНЫХ ЧАСТЕЙ

2.5 СБОРКА БВП-5

2.6 ИСПЫТАНИЯ И РЕГУЛИРОВКА БВП-5

2.7 ИНСТРУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ

3 ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ  ПРИ РЕМОНТЕ И ИСПЫТАНИИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

ИСТОРИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРОВОЗОСТРОЕНИЯ

 

ЭЛЕКТРОВОЗ - локомотив, приводимый в движение находящимися на нем тяговыми электродвигателями, которые получают электроэнергию   от   стационарного   источника   - энергосистемы через тяговые подстанции и тяговую сеть от контактного провода либо от собственных тяговых аккумуляторных батарей. Выпускаются также комбинированные контактно-аккумуляторные электровозы, которые могут работать как от контактной сети, так и от аккумуляторной батареи. Подавляющее большинство находящихся в эксплуатации электровозов магистральных ж. д. являются неавтономными, т. е. не могут работать без контактной сети. На путях промышленных предприятий часто используются автономные электровозы, не зависящие от контактной сети. Для обеспечения маневровых работ наиболее подходящими являются контактно-аккумуляторные электровозы, которые используются также широко для обслуживания горных выработок, где прокладка контактного провода затруднена или невозможна. Таким образом, эксплуатируемые электровозы могут быть классифицированы по назначению, степени автономности, роду тока в тяговой сети; в зависимости от области использования и конструкции имеют ряд различных направлений.

 

Первые электровозы появились на ж.-д.  транспорте в конце 19 в. как локомотивы, альтернативные паровозам. Развитие электротехники позволило создать мощные электродвигатели постоянного тока и двигатели переменного трехфазного тока. Были решены также проблемы генерирования электроэнергии и ее передачи по контактной сети. Идея реализации электрического локомотива с автономным или неавтономным питанием была высказана в первой половине 19 в., но первые практические результаты были получены в 1880 г. В России инженер Ф. А. Пироцкий установил электрический двигатель на пассажирском вагоне и провел первые опыты; в 1880 г. в Санкт-Петербурге был проложен для электровагона рельсовый путь. В том же году Э. В. Сименс в Германии и Т. А. Эдисон в США предложили свои конструкции. Новые локомотивы смогли заменить паровую тягу в специфических условиях эксплуатации ж. д.- в длинных тоннелях и на горных (перевальных) участках с большими уклонами. При этом проявились главные преимущества электровоза — отсутствие выбросов отработанных газов, возможность увеличения силы тяги путем форсировки тяговых электродвигателей на руководящем  уклоне,  реализация идеи  рекуперативного торможения с возвратом энергии в тяговую сеть. Впоследствии область рационального применения электровозов существенно расширилась: их стали использовать и на равнинных участках с интенсивным движением поездов, где решающее значение имел высокий кпд самого электровоза (до 88-91%) и всей системы электрической тяги (до 30% при питании преимущественно от тепловых электростанций и до 50-60% при питании от гидроэлектростанций ).

Первые электровозы на российских ж. д. появились в 1929-1930 гг. в связи с электрификацией Сурамского перевала на Закавказской железной дороге (линия Баку-Батуми). На линии эксплуатировались закупленные в Италии, США, и Германии 6-осные электровозы постоянного тока 3 кВ, получившие обозначение С (с индексом, соответствующим стране-изготовителю). В России было налажено производство электровозов на Коломенском заводе совместно с московским заводом «Динамо», который начал выпускать тяговые электродвигатели и электрооборудование. В 1932 г. был выпущен первый отечественный грузовой электровоз сети Сс, впоследствии - ВЛ19 (цифра 19 указывает осевую нагрузку в т на рельсы). Этот принцип сохранялся в обозначениях электровозов ВЛ22 и ВЛ23, позже перешли к указанию числа осей (постоянного тока ВЛ8), а затем добавили букву «О», которая обозначала род тока (электровозы, работающие на однофазном токе), соответственно 6-осные и 8-осные локомотивы ВЛ60, ВЛ80 (позднее буква трансформировалась в ноль).

Электровозы, имеющие обозначение ВЛ, были предназначены для грузового движения, хотя довольно часто используются и для тяги пассажирских поездов. Конструктивная скорость электровозов ВЛ обычно не превышает 110 км/ч. В 70-е гг. был реализован переход на более мощные 12-осные электровозы на базе двух 6-осных секций, в каждой из которых кузов опирался на три 2-осные тележки (постоянного тока ВЛ15 и переменного тока ВЛ85, ВЛ86). Однако одновременно получила распространение и концепция более гибкого типажного решения, когда выпускались 4-осные секции, из которых можно было формировать тяговые единицы из 2-4 секций (постоянного тока ВЛ11М, переменного тока ВЛ80С). По мере расширения электрификации ж. д. наряду с грузовыми электровозами начался выпуск скоростных электровозов, параметры которых были приспособлены для тяги пассажирских поездов. Первый пассажирский электровоз, получивший наименование ПБ (Политбюро), был выпущен Коломенским заводом в 1934 г. Электровоз имел 6 осей, групповой привод колесных пар. Небольшие партии грузовых электровозов ВЛ19, ВЛ22, ВЛ60 выпускались с измененным передаточным отношением от тяговых двигателей на колесные пары, что позволяло использовать их в пассажирских сообщениях (с дополнительной буквой П, например ВЛ60П).

В начале 90-х гг. произошло значительное снижение перевозочной работы, вследствие чего потребность в сверхмощных электровозах сократилась, имевшийся парк электровозов стал вполне достаточным для выполнения перевозок; выпуск новых электровозов сократился. Электровоз ВЛ85, имевший наиболее отработанную конструкцию, начали выпускать в односекционном исполнении (ВЛ65). Для возможности использования электровоза в пассажирском сообщении было применено опорно-рамное подвешивание тяговых двигателей, в результате чего конструктивная скорость повысилась до 140 км/ч. Было предусмотрено электрическое отопление пассажирского поезда от электровоза. Такой электровоз фактически относится к классу универсальных - грузопассажирских.

Основу эксплуатируемого парка пассажирских локомотивов составляют 6-осные электровозы ЧС2 и ЧС2Т постоянного тока, электровозы ЧС4 и ЧС4Т переменного тока, а также 8-осные электровозы ЧС6, ЧС7 и ЧС200 постоянного тока и с такой же ходовой частью электровозы ЧС8 переменного тока. С середины 90-х гг. на магистральных ж. д. эксплуатируются скоростные пассажирские электровозы (1994 г.), 8-осные односекционные электровозы ЭП200, конструктивную скорость которых предполагалось довести до 250 км/ч, и упрощенная модификация такого электровоза на конструктивную скорость 160 км/ч. В 2001 г. в связи с развитием скоростного движения выпуск электровозов на максимальные скорости 200-250 км/ч увеличился. Основные пассажиропотоки в высокоскоростном пассажирском сообщении реализованы моторвагонными электропоездами. В сер. 90-х гг. были изменены обозначения новых электровозов: в обозначение грузовых электровозов ввели букву Э (например, Э1, Э2, ЭЗ и т.д.), а для пассажирских и универсальных - буквы ЭП, в частности электровоз ВЛ65 получил обозначение ЭП1, электровоз, выполненный на базе его механической части, с возможностью питания от сети как постоянного, так и переменного тока, ЭП10.

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

    Заданием на письменную экзаменационную работу было предложено изучить назначение, конструкцию и принцип работы быстродействующего выключателя силовых цепей БВП-5, установленного на электровозе ВЛ-10. Я также должен детально описать технологию ремонта быстродействующего выключателя, его основные неисправности, разборку, ремонт основных узлов, сборку и испытание, инструмент и оборудование, применяемое  при ремонте этого электрического аппарата.

Очень важное значение имеет соблюдение правил техники безопасности, которые я также должен отразить в своей письменной работе..

Теоретическую работу я должен увязать с производственной практикой, ознакомиться, как выполняется ремонт быстродействующего выключателя БВП-5, и научиться самостоятельно выполнять технологические операции, соответствующие квалификации слесаря 3 разряда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО  И РАБОТА БВП-5

1.1 НАЗНАЧЕНИЕ БВП-5

 

Электрическое оборудование электровозов рассчитано на работу при определенных условиях (напряжении, режимах, нагрузки и т. д.). При этих условиях обеспечивается их надежная работа с поездами. Для поддержания оборудования в работоспособном состоянии выполняют необходимые осмотры и ремонты и ухаживают за ним в эксплуатации. Но даже при соблюдении всех этих условий в электрооборудовании могут появиться такие опасные режимы, которые, если их не устранить, приведут к повреждению оборудования. Наиболее опасными являются возникновения коротких замыканий в цепях, перенапряжения, перегрузки тяговых двигателей и вспомогательных машин.

При возникновении короткого замыкания по цепи протекает ток, в несколько раз превышающий допустимую величину. Если цепь своевременно не будет отключена, то машины или аппараты будут выведены из строя. Для разрыва силовых цепей тяговых двигателей электровоза при коротких замыканиях применяют быстродействующие выключатели. В том случае, когда возникает неполное короткое замыкание и ток не достигает уставки быстродействующего выключателя, срабатывает дифференциальное реле, воздействующее на быстродействующий выключатель, который и разрывает электрическую цепь.

В отличие от обычных автоматических выключателей быстродействующие выключатели очень быстро разрывают цепь при коротком замыкании, практически до достижения током установившегося значения.

При возникновении короткого замыкания в цепи, содержащей индуктивность (обмотки тяговых двигателей), ток I (рис. 1) возникает не мгновенно, а нарастает в течение некоторого времени — обычно долей секунды. Время t1 или t'1 требуется для достижения тока уставки, при котором автомат или быстродействующий выключатель начнет отключаться. Это время не зависит от аппарата, а определяется индуктивностью цепи.

 

 Время t2 или t'2 от достижения тока уставки до момента расхождения контактов называется собственным временем срабатывания выключателя. Это время зависит от конструкции выключателя. У обычного автомата это время t'2 составляет сотые доли секунды, а у быстродействующего выключателя t2 = 0,0015 - 0,003 с, т. е. значительно меньше, чем у автомата. В течение времени t3 или t'3 гасится дуга. Это время зависит от тока к. з. и мощности дугогасительной системы выключателя.

Общее время отключения тока у обычного автомата равно 0,25—0,5 с, а быстродействующего выключателя 0,01—0,05 с, т. е. в 10—25 раз меньше. За счет этого быстродействующий выключатель разрывает ток раньше, чем он достигнет установившегося значения. В этом случае облегчаются разрыв цепи и гашение дуги.

 

 

 

1.2 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БВП-5

 

Быстродействующий выключатель БВП-5 состоит из следующих основных узлов: корпуса, контактного устройства, включающего механизма, электромагнитного удерживающего устройства, дугогасительной системы и механизма блокировок. Общий вид выключателя (без дугогасительной камеры) показан на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Общий вид быстродействующего выключателя

 

Принцип работы поясняется схемой, изображенной на рисунке 2. Неподвижный контакт 16 через дугогасительную катушку 17 соединен с цепью   токоприемника. Подвижной контакт 15, укрепленный на контактном рычаге 14, соединен с цепью тяговых двигателей. Это соединение осуществлено следующим образом: рычаг 14 через гибкий шунт 3 связан с шиной, соединенной с параллельно включенными размагничивающими витками сердечника 19 и индуктивным шунтом 2. Рычаг 14 шарнирно связан со стальным якорем 13, который скреплен с якорным рычагом 12. Система якорного и контактного рычагов под действием двух выключающих пружин 11 находится в выключенном положении.

 

Рисунок 2 – Схема работы БВП-5

 

На магнитопроводе 18 находится удерживающая катушка 1. Во включенном положении быстродействующего выключателя магнитный поток, наведенный этой катушкой (на рисунке этот поток показан сплошными линиями со стрелками), держит якорь 13 в притянутом положении, противодействуя пружинам 11. Если выключить удерживающую катушку, то магнитный поток в магнитопроводе 18 будет уменьшаться и под действием пружин 11 подвижная система с контактом 15 перейдет в отключенное состояние. Следовательно, якорь удерживается в притянутом положении за счет электромагнитных сил удерживающей катушки. Через сердечник 19 замыкается часть магнитного потока, наводимого удерживающей катушкой. Размагничивающий виток включен в силовую цепь тяговых двигателей. Под действием тока силовой цепи размагничивающий виток наводит свой магнитный поток, замыкаемый с правой стороны через магнитопровод 18 и с левой стороны через якорь 13 (на рисунке этот поток показан штриховыми линиями). В правой части этот поток совпадает с магнитным потоком удерживающей катушки, а в зоне якоря направлен встречно и ослабляет его, размагничивая систему.

 При коротком замыкании в  силовой цепи ток увеличивается, магнитный поток, наводимый размагничивающим витком, возрастает, размагничивая, еще больше систему в зоне якоря. Магнитопровод в зоне якоря, якорь и сердечник размагничивающего витка шихтованные, они набраны из листов электротехнической стали для резкого снижения, времени изменения магнитного потока, от которого зависит время срабатывания быстродействующего выключателя. Остальная часть магнитопровода — сплошной стальной сердечник, в котором из-за задерживающего действия вихревых токов магнитный поток изменяется медленнее. Если магнитный поток в зоне якоря уменьшается настолько, что сила выключающих пружин 11 окажется больше магнитных сил, то якорь 13 будет оторван от магнитопровода 18, рычаги 12 и 14 повернутся против часовой стрелки и контакты 15 и 16 разорвут электрическую цепь.

Быстродействующий выключатель срабатывает за ничтожное время из-за резкого уменьшения магнитного потока в зоне якоря, применения сильных выключающих пружин, отсутствия промежуточных звеньев между электромагнитной системой и контактами и малой массы подвижных деталей.

Ускорению срабатывания способствует также индуктивный шунт 2, обладающий большой индуктивностью и малым омическим сопротивлением. Его включают параллельно размагничивающему витку. Когда по силовой цепи идет неизменный по значению ток, он разветвляется обратно пропорционально омическим сопротивлениям цепей. При возникновении короткого замыкания ток в цепи быстро увеличивается и наводит в размагничивающем витке и в шине индуктивного шунта э. д. с. самоиндукции, значение которой зависит от индуктивности цепи и степени изменения тока.