Защитная и отключающая аппаратура

Защитная и отключающая аппаратура агрегата служит для защиты генератора, цепей освещения и синхронизации от перегрузок и коротких замыканий, а также для включения и отключения силовой цепи, цепи управления и осветительной цепи.

В качестве защитной аппаратуры на агрегате использованы установочные автоматы А3114/1 и А3163, тепловое реле АПЛ-8.5 и предохранители ПК-45. В качестве отключающей аппаратуры использованы переключатели ПП-10/СП6, ПП-10/СП7, 88-К* и выключатель 87-К. В схеме электрооборудования дизеля использованы автомат защиты сети АЗС-30 и предохранитель с плавкой вставкой ПК-45, которые описаны в разделе «Электрооборудование дизеля».

* С 1961 г. вместо переклюнателя 88-К устанавливается переключатель ППН-45 с нейтральным положением.

Установочный автомат А3114/1 предназначен для включения и выключения нагрузки, а также для защиты генератора от коротких замыканий и перегрузок.

Автомат (рис. 80) состоит из следующих основных узлов: кожуха, коммутирующего устройства, дугогасительных камер, расцепителя максимального тока и механизма свободного расцепления.

Рис. 80. Установочный автомат А3114:

1 и 15 — шины медные; 2 и 14 — зажимы контактные; 3 — пластина биметаллическая; 4 — винт регулировочный; 5 — крышка; 6 — якорь; 7 — стержень; 8 -рычаг; 9 — рукоятка; 10 и 11 — рычаги; 12 — стенка дугогасительной камеры; 13 — пластина металлическая; 16 — основание; 17 — винт; 18 — контакты неподвижные; 19 — контакты подвижные; 20 — основы медные; 21, 28 и 29 — пружины; 23 — контактодержатель; 23 — валик стальной изолированный; 24 — гибкое соединение; 25 — отключающая рейка; 26 — сердечник; 27 — катушка.

Кожух автомата выполнен из пластмассы, что обеспечивает безопасность обслуживания и уменьшает влияние колебаний внешней температуры на работу автомата. Кожух состоит из основания 16, на котором непосредственно смонтированы все части автомата, и крышки 5, привинчиваемой к основанию. Контакты 18 и 19, примененные в автомате, изготовлены из специальных сплавов (серебро — графит для неподвижных и серебро — никель для подвижных контактов), получаемых методом металлокерамики. Эти контакты не свариваются и устойчиво работают без ухода.

Неподвижные контакты 18 укреплены на медных шинах 15, которые с другого конца имеют контактные зажимы 14. Подвижные контакты 19 укреплены на медных основах 20, которые в свою очередь укреплены на контактодержателях 22 и соединены с помощью гибких соединений 24 с шинами расцепителя, токовая цепь которого заканчивается также контактными зажимами 2.

Контактодержатели 22 соединены общим стальным изолированным валиком 23 и посредством механизма свободного расцепления связаны с рукояткой 9 автомата.

Дугогасительные камеры расположены над контактами каждого полюса и действуют по принципу дробления и деионизации дуги поперечными металлическими (стальными) пластинами 13, укрепленными в стенках 12 камеры, выполненных из фибры. Камеры съемные и удерживаются на месте крышкой 5 автомата. Расцепитель максимального тока расположен в нижней части автомата и состоит из двух элементов: теплового, срабатывающего с обратно зависимой от тока выдержкой времени при появлении в цепи перегрузки, и электромагнитного, срабатывающего мгновенно при токах короткого замыкания. Расцепители несменные и монтируются в основании кожуха автомата. Регулируемые места расцепителя максимального тока предохраняются от самоотвинчивания на заводе-изготовителе. Крышка автомата пломбируется. Тепловой расцепитель установлен на срабатывание при токе 46 А и отрегулирован так, что при 10% перегрузке генератора защита не срабатывает в течение 2 ч, но обязательно срабатывает не позже чем через час при 45% перегрузке.

Время остывания теплового элемента для получения возможности повторного включения автомата после срабатывания не превышает для данного автомата одной минуты.

Тепловой элемент расцепителя представляет собой биметаллическую пластину 3 с регулировочным винтом 4, укрепленным на свободном конце биметаллической пластины.

При возникновении перегрузки в какой-либо фазе биметаллическая пластина этой фазы, нагреваясь, прогибается и воздействует на отключающую рейку 25. Рейка поворачивается, освобождает из зацепления рычаг 8, после чего механизм свободного расцепления срабатывает и все полюсы автомата размыкаются одновременно. По мере остывания биметаллическая пластина возвращается в первоначальное поло1жемие.

Электромагнитный элемент расцепителя состоит из сердечника 26, якоря 6 со стержнем 7, катушки 27 и возвратной пружины 28.

При коротком замыкании сердечник 26 притянет якорь 6 со стержнем 7, который ударит по отключающей рейке 25. Далее процесс размыкания идет, как при перегрузке теплового элемента.

Уставка на ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя равна 400 а.

Следует учитывать, что практически автомат при коротком замыкании срабатывает не мгновенно. Время срабатывания защиты при коротком замыкании на конце кабеля марки КРПТ сечением 3X6 мм² длиной 100 м составляет:

— при трехфазном коротком замыкании около 16 сек;

— при двухфазном коротком замыкании около 13 сек.

При однофазном коротком замыкании на зажимах агрегата время срабатывания автомата составляет около 3 сек.

Механизм свободного расцепления (рис. 81), примененный в автомате, обеспечивает мгновенное замыкание и размыкание контактов, не зависящее от скорости движения рукоятки 9. Механизм сделан так, что по положению рукоятки можно определить, отключен автомат вручную или автоматически (через расцепитель максимального тока) или он включен.

При включенном положении автомата рукоятка 9 занимает крайнее верхнее положение в прорезе крышки, при отключении вручную — крайнее нижнее положение, а при автоматическом отключении — промежуточное положение.

Для включения автомата, отключенного автоматически, необходимо прежде всего взвести механизм. Для этого рукоятка 9 (рис. 81, а) переводится в крайнее нижнее положение (в сторону расцепителя). Рычаг 8 защелкивается и удерживается пластиной рейки 25 расцепителя, а точка А звена 10—11 «ломающихся» рычагов и рычага 8 фиксируется в определенном положении.

Рис. 81. Механизм свободного расцепления установочного автомата А3114:

а — механизм автомата в положении «взведено» или «отключено вручную»; б — механизм автомата в положении «отключено автоматически»; в — механизм автомата в положении «включено»; 8 — рычаг; 9 — рукоятка; 10 и 11 — рычаги; 22 — контактодержатели; 25 — пластина отключающей рейки; 29 — пружины.

При движении рукоятки вверх (в сторону контактов) увеличивается натяжение пружин 29 и перемещается их верхний конец, подсоединенный к рукоятке, о результате чего меняется направление силы, приложенной к «ломающимся» рычагам. При некотором положении рукоятки наступает момент, когда направление силы переходит на другую сторону средней линии «ломающихся» рычагов. В это время рычаги 10 и 11 выпрямляются и с большой скоростью толкают кантактодержатель. Происходит мгновенное замыкание контактов.

При обратном движении рукоятки (,в сторону расцепителя) направление усилия пружины переходит обратно на другую сторону средней линии «ломающихся» рычагов, рычаги 10 и 11 «ломаются» и контакты мгновенно размыкаются (рис. 81,6).

В случае когда автомат включен и срабатывает расцепитель, освобожденный им рычаг 8 поворачивается и точка А «ломающихся» рычагов меняет свое положение, рычаги 10 а 11 «ломаются» и автомат отключается.

Управление автоматом осуществляется следующим образом. Для отключения автомата необходимо передвинуть рукоятку в прорезе крышки вниз, в сторону метки ОТКЛ. Для включения, после того как автомат был отключен вручную, рукоятку нужно передвинуть вверх в сторону метки ВКЛ. Для включения после автоматического отключения (через расцепитель максимального тока) необходимо сначала передвинуть рукоятку в сторону метки ОТКЛ. (взвести механизм), а затем — в сторону метки ВКЛ.

Во всех случаях рукоятку нужно доводить до крайнего положения; недоведенная рукоятка возвратится в исходное положение, не приведя в действие механизм автомата. При недоведенной рукоятке автомат может и отключиться, но это иногда приводит к срыву зацепления при последующей попытке включить автомат.

Установочный автомат A3163 устанавливается в первых выпусках агрегата АД-10-Т/230 и предназначен для включения и выключения нагрузки, а также для защиты генератора от перегрузок.

Принцип работы и устройство установочного автомата А3163 аналогичны принципу устройства и работе автомата А3114/1. Основное отличие автомата А3163 от автомата А3114/1 заключается в том, что в автомате A3163 установлен только тепловой расцепитель на номинальный ток 40 а. Данный расцепитель отрегулирован так, что при 10% перегрузке генератора защита не срабатывает в течение 1 ч, но обязательно срабатывает не позже чем через час при 45% перегрузке.

Время срабатывания автомата при коротких замыканиях около 7 сек. Время остывания теплового элемента для получения, возможности повторного включения автомата после срабатывания не превышает для данного автомата 1 мин.

Тепловой элемент расцепителя представляет собой биметаллическую пластину 5 (рис. 82) с регулировочным винтам 5, укрепленным на свободном конце биметаллической пластины.

Рис. 82. Установочный автомат А3163:

1 и 15 — втулки металлические; 2 и 13 — винты; 3 — пластина биметаллическая; 4 — рейка отключающая; 5 — винт регулировочный; 6 — собачка; 7 — рычаг; 8 — пружина; 9 — рукоятка; 10 и 11 — рычаги; 12 — крышка; 14 — шины медные; 16 — стенка дугогасительной камеры; 17 — пластины металлические; 18 — контакты подвижные; 19 — контакты неподвижные; 20— контактодержатель; 21 — валик стальной изолированный; 22 — траверса изолированная; 23 — основание; 24 — соединение гибкое.

При возникновении в какой-либо фазе перегрузки биметаллическая пластина 3, нагреваясь, прогибается и ударяет винтом 5 по отключающей рейке 4. Рейка поворачивается, освобождает собачку 6 из зацепления с рычагом 7, после чего механизм свободного расцепления срабатывает и все полюсы автомата размыкаются одновременно. По мере остывания биметаллическая пластина возвращается в первоначальное положение.

Уставки расцепителя на ток и время срабатывания являются нерегулируемыми. Расцепитель калибруется и пломбируется на заводе-изготовителе во избежание случайных нарушений калибровки при эксплуатации.

Механизм свободного расцепления по принципу работы и устройству аналогичен описанному выше механизму в автомате А3114/1. Управление автоматом А3163 точно такое же, как автоматом A3114/1.

Тепловое реле АПЛ-8,5 (рис. 83) предназначено для защиты от перегрузки вторичной цепи трансформатора освещения.

Рис. 83. Продольный разрез теплового реле АПЛ-8,5:

1 — панель; 2 — шина медная; 3 — стойка контактная; 4 — кожух; 5 — винт специальный; 6 — пластина биметаллическая; 7— колонка; 8 и 10— гайки; 9 — контргайка; 11 — рессорка пружинная; 12 — пружинный усик; 13 — упор; 14 — колодка; 15 — контакт подвижный; 16 — контакт неподвижный; 17 — заклепка; 18 и 20 — отверстия для крепежных болтов; 19 и 21 — зажимы.

Номинальный ток реле 8,5 а при напряжении 12 в. Реле срабатывает при токе 10,2А и температуре окружающей среды +20°С после прогрева номинальным током 8,5А до установившегося теплового состояния в течение 5 мин, от холодного состояния — в течение 30 мин.

Время срабатывания от холодного состояния при 2,5-кратном номинальном токе и температуре окружающей среды +20°С составляет 3—10 сек. При температуре окружающей среды +50° С реле выдерживает, не отключаясь, продолжительный режим работы при токах, равных 0,8 номинального.

Весь механизм реле смонтирован на пластмассовой панели и закрыт пластмассовой крышкой.

Реагирующим элементом является биметаллическая пластина б, обтекаемая рабочим током. Она укреплена при помощи винта 5 на контактной стойке 3, которая в свою очередь укреплена на пластмассовой панели 1. Биметаллическая пластина 6 соединена с пружинным усиком 12 при помощи пружинной рессорки 11. Усик укреплен на упоре 13. К усику прикреплена колодка 14 с контактным мостиком, состоящим из подвижного контакта 15 и неподвижного контакта 16. Контактный мостик соединен с зажимами 19 и 21, служащими для включения реле в цель.

В реле имеется колонка 7, которая проходит через отверстие в биметаллической пластине. Гайка 10 и контргайка 9 служат для регулирования уставки тока.

Реле предохраняется от механических повреждений и пыли кожухом 4 из пластмассы, который крепится «а реле при помощи гайки 8. Главная цепь теплового реле с одним нормально замкнутым контактом включена последовательно в цепь освещения и синхронизации.

Реле работает следующим образом. При прохождении тока 8,5 а через реле биметаллическая пластина 6 нагревается и стремится изогнуться вниз, но этому движению препятствует усилие пружинной рессорки 11, удерживающей пластину в первоначальном положении. Если в цепи освещения и синхронизации возникает перегрузка (ток больше номинального 8,5 а), то температура биметаллической пластины увеличивается и развиваемое ею усилие превосходит усилие рессорки. После этого биметаллическая пластина резко перебрасывается вниз, а противоположный конец рессорки поднимается вверх и размыкает контакты. Ток в цепи освещения и синхронизации прерывается.

При остывании биметаллической пластины она возвращается в первоначальное положение автоматически и контакты реле замыкаются.

Регулируется и настраивается реле на требуемый номинальный ток заводом-изготовителем. Подрегулировка реле в процессе эксплуатации допускается в случае крайней необходимости и проводится согласно указаниям, данным в приложении 5.

Пакетные переключатели ПП-10/СП7 и ПП-10/СП6 служат для ручного переключения вольтметра и частотомера и для переключения режимов регулирования напряжения агрегата. На принципиальной электрической схеме (рис. 98) они обозначены B₇ и В9.

Пакетный переключатель (рис. 84) представляет собой собранную в виде нескольких слоев систему подвижных и неподвижных контактов. Контакты каждого слоя изолируются друг от друга карболитовыми шайбами 5. При вращении рукоятки 1 перемещаются подвижные контакты. Фиксированный поворот рукоятки возможен через каждые 90°.

Рис. 84. Общий вид переключателей:

а — ПП-10/СП7; б — ПП-101СП6;

1 — рукоятка; 2 — крышка; 3 и 8 — шпильки; 4 — ушко; 5 — карболитовые шайбы; 6 — стальное основание; 7 — неподвижные контакты.

Пакеты шайб вместе с подвижными и неподвижными контактами устанавливаются на стальное основание 6, закрываются металлической крышкой 2 и стягиваются шпильками 3 и 8.

В крышке 8 (рис. 85) переключателя находится переключающий механизм, осуществляющий мгновенное замыкание и размыкание контактов. С внутренней стороны в крышке имеются четыре фиксирующих выступа 9.

Рис 85. Пакетный переключатель в разобранном виде:

1 — винт; 2 и 5 —шайбы; 3 — рукоятка; 4 — гайка; 6 и 7 — ушки; 8 — крышка переключателя; 9 — фиксирующий выступ; 10 — спиральная пружина; 11 —фигурная шайба; 12 — ось; 13 — стальная пластина; 14 — плоская пружина; 15 — основание переключающего механизма; 16, 17, 18 и 21 — карболитовые шайбы; 19 — неподвижные контакты; 20 — подвижные контакты; 22 — квадратная ось; 23 — пакет шайб с неподвижными и подвижными контактами; 24 — изоляционная трубка; 25 — шпильки; 26 — стальное основание переключателя.

Через круглое отверстие крышки проходит ось 12 рукоятки 3 с закрепленной на ней отштампованной фигурной шайбой 11. Фигурная шайба имеет два выступа, расположенных по отношению к оси под некоторым углом. На утолщенной части оси, ниже фигурной шайбы, помещена цилиндрическая стальная пружина 10, упирающаяся своими концами во внутренние выступы фигурной шайбы.

Ниже пружины 10 находится стальная пластина 13, узкие края которой загнуты вверх в виде стоек. Эти стойки также расположены под углом по отношению к оси, входят в пространство между выступами фигурной шайбы и помещаются против концов пружины 10.

К стальной пластинке приклепана плоская пружина 14, края которой отогнуты вверх и разведены так, что между ними располагается фиксирующий выступ 9. Стальная пластина 13 и плоская пружина 14 жестко связаны с осью 22 переключателя.

При вращении рукоятки вращается ось 12, а вместе с ней и фигурная шайба 11 с выступами и пружиной 10. Один конец пружины закручивается выступом фигурной шайбы. Другой конец пружины в это время упирается в стойку стальной пластины 13 и стремится повернуть ее вместе с осью 22 переключателя. Но стальная пружина и ось переключателя с подвижными контактами 20 не могут повернуться, так как плоская пружина своим отогнутым концом упирается в фиксирующий выступ 9. Поэтому спиральная пружина 10 будет продолжать закручиваться до тех пор, пока выступ фигурной шайбы 11, вращаясь, не надавит сверху на поднятый конец плоской пружины 14 и не отпустит его ниже фиксирующего выступа 9.

Как только конец плоской пружины перестанет упираться в выступ, подвижная система переключателя под действием пружины 10, упирающейся в стойку стальной пластины, быстро повернется до следующего фиксируемого положения и замкнет соответствующие контакты, При каждом фиксируемом положении концы плоской пружины охватывают фиксирующий выступ.

Монтажные схемы включения пакетных переключателей ПП-10 приведены на рис. 86.

Рис. 86. Монтажные схемы включения пакетных переключателей ПП-10:

а — переключатель вольтметра и частотомера В₇; б — переключатель режимов работы B₉.

Выключатель 87-К и переключатель 88-К однополюсные, с перекидными рукоятками и контактами, которые сохраняют заданное положение (рис. 87 и 88).

Рис. 87. Общий вид выключателя 87-К:

1 — рукоятка; 2 —панель; 3 — корпус; 4 — основание изоляционное; 5 и 7 — винты; 6 — шинки токоподводящие.

Рис. 88. Общий вид переключателя 88-К:

1 — рукоятка; 2 — панель; 3 — корпус; 4 — основание изоляционное; 5 и 7 — винты; 6 — шинки токоподводящие.

На принципиальной электрической схеме (рис. 98) выключатель указателя уровня топлива обозначен В5, выключатель ламп синхроноскопа — В₆ и переключатель освещения — В_. Эти аппараты рассчитаны на номинальный ток 15 а и номинальное напряжение 28 в.

Устройство переключателя 88-К показано на рис. 89. На основании 6 укреплены токоподводящие шинки 7, 9 и 12, имеющие на одном конце винт для крепления наконечника провода, а на другом — неподвижные контакты 8, 10 и 11. Подвижный контакт 13 закреплен в стойке среднего неподвижного контакта 10. В корпусе 5 переключателя имеется отверстие; через него вставляется рукоятка 1, на наружном конце которой имеется конусная выточка, куда залит светящийся в темноте состав. Другой конец рукоятки имеет сферическую форму, и на нем есть цилиндрическая расточка, в которую вставлены стержень 14 и пружина 2, прижимающая стержень к подвижному контакту 13.

Рис. 89. Устройство переключателя 88-К:

1 — рукоятка; 2 — пружина; 3 и 16 — заклепки; 4 и 15 — отверстия для болтов крепления; 5 — корпус; 6 — основание; 7, 9 и 12 — шинки токоподводящие; 8, 10 и 11 — неподвижные контакты; 13 — подвижный контакт; 14 — стержень изоляционный; 17 — панель.

К корпусу переключателя Двумя заклепками 3 и 16 прикреплена панель 17, на которой имеются два отверстия 4 и 15 для болтов крепления переключателя и надписи, указывающие положение контактов.

Устройство выключателя 87-К аналогично устройству переключателя 88-К, за исключением того, что у выключателя 87-К отсутствует одна крайняя токоподводящая шинка с контактом.

С 1961 г на агрегатах вместо переключателя ламп освещения типа 88-К устанавливается переключатель типа ППН-45, устройство которого аналогично устройству переключателя 88-К.