Повреждения электрических аппаратов

Общие сведения. У высоковольтных аппаратов, предназначенных для переключения цепей тяговых двигателей и вспомогательных машин, а также у аппаратов защиты и имеющих подвижные детали наиболее характерны следующие неисправности: электри­ческие — подгар контактов и дугогасительных камер, пробой или перекрытие изоляции; механические — замедленное включение и отключение, поломка деталей, нарушение регулировки, обрыв гибких шунтов.

Подгар контактов. Как в высоковольтных, так и в низко­вольтных цепях подгар контактов происходит от слабого их взаим­ного нажатия, неправильного притирания, замедленного расхож­дения при выключении, ненормального действия дугогасительных устройств и цепей, когда аппараты размыкают цепь с большой индуктивностью под током, превышающим расчетное значение.

Обнаруживают подгар контактов во время наружного осмотра аппаратов (следы оплавления, «разъедание» контактных поверхно­стей), а также по чрезмерно большим выхлопам дуги из камер в мо­мент переключения цепей. При наружном осмотре аппаратуры заметна копоть на асбоцементных перегородках камер. Зачистка поверхности контактов не устраняет причину их подгара. Подгар контактов высоковольтных переключателей, не оборудованных дугогасительными устройствами (реверсор, тормозной переключатель), возникает редко. Причина неисправности — нарушение нормального контакта (ослабление нажатия) или неправильное действие бло­кировок в низковольтной цепи. У групповых переключателей кулачкового типа подгар может произойти из-за нарушения про­филя или положения кулачковых шайб на валу, а также повреж­дения пружин.

Подгар дугогасительных камер. Он возникает вследствие тех же причин, что и подгар контакта. Ненормальное гашение дуги обычно происходит в результате замыкания витков дугогасительных катушек, плохого прилегания полюсов камеры к сердечнику этой катушки, плохой очистки стенок камер при ремонте, слабого контакта дугогасительных рогов с другими токопроводящими деталями данного аппарата, недостаточного или замедленного расхождения контактов. У главного выключателя ВОВ-25-4 и контакторных элементов ЭКГ-8 ненормальное гашение дуги может произойти при снижении давления воздуха.

Если сгорела дугогасительная камера какого-либо аппарата, то ее сменяют или исключают из цепей весь аппарат; иногда (в зависимости от его назначения) аппарат можно принудительно включить на все время поездки, а иногда «обойти», соединив в определенном порядке подходящие к нему провода.

Пробой и перекрытие изоляции аппаратов. Как у тяговых двигателей, эти повреждения аппаратов происходят в результате старения изоляции, ее механического повреждения, загрязнения (запыления). Иногда изоляция перекрывается при сильной ионизации окружающего воздуха, возникающей в резуль-тате неоднократного срабатывания ап­паратов с нарушенным дугогашением, а также при перенапряжениях между отдельными участками цепей. Возмож­ны пробои стоек и изоляционных тяг индивидуальных электропневматиче­ских контактов, стоек реверсоров и тор­мозных переключателей. У пусковых резисторов иногда в зимнее время про­исходит пробой изоляционных шпилек и втулок подвесных изоляторов. В слу­чае повреждения изоляции аппарат обычно исключают из цепей. Иногда в месте пробоя прокладывают изо­ляцию.

Замедленное включение и выключение аппаратов. При электропневматическом приводе это может быть вызвано неисправ­ностью их вентилей или механическим заеданием подвиж­ных частей. Основные неисправности вентилей включающего типа, приводящие к замедленной работе аппарата, следующие: износ вертикального ствола по высоте, плохая притирка клапанов, по­падание под клапаны посторонних частиц.

Если невозбужденный вентиль «шипит», то причина неисправ­ности — попадание пыли, окалины или нарушение притирки у ниж­него клапана (рис. 84). Когда же «шипит» вентиль возбужденный, нарушена притирка верхнего клапана. Как правило, для устранения этих неисправностей достаточно несколько раз нажать на кнопку вентиля. Если это не дает желательных результатов, то у многих аппаратов, оборудованных вентилями включающего типа, искус­ственно закрепляют вентиль во включенном положении, для чего притягивают кнопку вентиля к корпусу липкой изоляционной лентой или подкладывают под крышку на якорь вентиля прокладку.

Замедленное включение аппарата может быть результатом повреждения уплотняющих манжет поршней цилиндров его при­вода, что обнаруживают обычно при нажатии на кнопку вентиля провода аппарата по характерному шипению. Для улучшения уплотнения обычно добавляют в цилиндр несколько капель смазки МВП, после чего нужно «расходить» поршень.

Замедленное отключение аппаратов может быть следствием ослабления или излома отключающих пружин и взаимного прива­ривания силовых контактов. У групповых переключателей с пневма­тическим приводом замедленное действие может быть следствием порчи вентилей и манжет привода (чаще в зимнее время), под­шипников и искривления кулачкового вала.

Если медленно поворачивается вал реверсора, главную рукоятку контроллера дольше выдерживают на 1-й позиции. При медленном повороте вала тормозного переключателя заблаговременно перехо­дят на другой режим работы (например, с тягового на тормозной).

Когда медленно поворачивается вал группового переключателя у электровоза постоянного тока, реже переключают двигатели с одного соединения на другое и выполняют переход по возмож­ности при малом токе. При обратном переходе с одного соединения на другое главную рукоятку контроллера резко переводят на рео­статные позиции низшего соединения двигателей и задерживают ее в таком положении до окончания поворота вала переключа­теля (пока стрелка амперметра перестанет колебаться). На оста­новке выясняют и устраняют причину неисправности.

На электровозах переменного тока при замедленном повороте вала главного контроллера ЭКГ срабатывает реле времени 204, защищая контакторные элементы от подгорания медленно разры­вающейся дугой, а также секции вторичной обмотки тягового трансформатора и переходные дроссели от перегрузок током. В морозы причиной медленной работы привода ЭКГ служит застывание смазки в картере редуктора привода, а после длительной эксплуатации привода без ремонта — износ его подвижных частей. В редких случаях причиной застревания ЭКГ на какой-либо позиции может быть приваривание силовых контактов.

У электромагнитных контакторов замедленное включение про­исходит при замыкании части витков включающей катушки, меха­ническом заедании подвижных частей или перекосе якоря. Нару­шение регулировки, как правило, является следствием механиче­ского повреждения — ослабления пружин, износа шарниров у под­вижных частей, изгиба деталей, заедания подвижных деталей контактора.

Повреждения быстродействующего выключателя. Наиболее серьезные повреждения быстродействующего выключателя возмож­ны в момент короткого замыкания в силовой цепи при сильной ионизации воздуха в дугогасительной камере и вокруг выключателя, а также при возникновении повышенной разности потенциалов между разрываемыми участками цепи (может достигать 10 000 В). Определим приближенно количество энергии, выделяющейся внутри БВ при срабатывании его в момент короткого замыкания силовой цепи. Если условно принять ток короткого замыкания равным 3000 А и напряжение между концами дуги 2000 В (учитывая падения напряжения в сети, рельсах и месте короткого замыкания), то в дуге, возникающей при размыкании контактов БВ.

Когда же дуга горит почему-либо дольше обычного (грязные стенки камеры, неправильная установка рогов или полюсов магнит­ной системы), количество выделенной в ней энергии значительно возрастает, что иногда приводит к пожару. Так, если дуга горит 10 с, то количество выделяющейся энергии увеличивается в 1000 раз и станет равным 16,6 кВт/ч, т. е. внутри камеры выделится столько же тепловой энергии, сколько за 27,7 ч горения электроплитки мощностью 600 Вт, а за каждую секунду — в 16 600 раз больше, чем в такой электроплитке.

При замедленном разрыве цепи у БВ сгорают силовые кон­такты, дугогасительные рога и прогорают стенки камеры. При очень быстром выключении цепи возникают значительные перенапряже­ния, что иногда приводит к пробою опорной шпильки рамы выклю­чателя или опорной гетинаксовой плиты дугогасительной системы.

В случае возникновения любого из указанных повреждений быстродействующий выключатель не пригоден к работе.

В эксплуатации электровозов возможны случаи отключений БВ при токах, меньших значениях у ставки, в результате неправильной регулировки аппарата, попадания посторонних предметов между пришабренными поверхностями якоря и полюсов магнитопровода, а также из-за излома шины индуктивного шунта или нарушения ее соединения с размагничивающим витком, т. е. при повышении переходного сопротивления в месте закрепления шины шунта. Отключение БВ в этих случаях не сопровождается срабатыванием реле перегрузки тяговых двигателей или дифференциального реле.

При отключении БВ без срабатывания дифференциального реле, прежде всего, проверяют состояние якоря и полюсов магнито­провода, крепление индуктивного шунта, состояние контактов диф­ференциального реле.

Возможны случаи, когда БВ не включается по следующим причинам: нарушена цепь питания удерживающей катушки или катушки вентиля Возврат, недостаточно давление воздуха в маги­страли управления, большой пропуск воздуха через уплотняющие кольца поршня пневматического привода, срыв воздушного рукава, попадание случайных предметов между якорем и полюсами магни­топровода.

Повреждения главного выключателя ВОВ-25-4. В высоковольт­ной части главного выключателя возможны следующие поврежде­ния: изгиб ножа поворотного разъединителя, приводящий к его подгоранию в месте соединения с неподвижным контактом или к полному незамыканию цепи, излом поворотного изолятора и изо­лятора дугогасительной камеры; повреждение включающей пру­жины в дугогасительной камере.

Возможность использования выключателя зависит от степени повреждения, что устанавливают только при снятом с контактной сети напряжения. В низковольтной части возможны нарушения цепи включающей катушки ГВ или повреждения самой катушки, повреж­дение электроблокировки автомата давления (в этих случаях ГВ включают вручную), нарушение цепи катушки удерживающего электромагнита.

Из механических повреждений привода возможны случаи заеда­ния поворотного вала и сердечников низковольтных электромагнитов.

Степень надежности работы главных выключателей довольно высока, что объясняется более легкими условиями гашения дуги при переменном токе, чем при постоянном, наличием страховоч­ного разрыва цепи поворотным разъединителем, сравнительно простой конструкцией главных контактов в месте разрыва дуги, возникающей при выключении тока короткого замыкания, а также наличием нелинейного резистора, шунтирующего цепь дуги между главными контактами.

Повреждения высоковольтных реле. Электровозы по­стоянного тока. Большая часть реле, подключенных к цепи тяговых двигателей, имеет многовитковые катушки из проволоки с малой площадью сечения (реле боксования, рекуперации, повы­шенного и низкого напряжения). Одно из характерных поврежде­ний этих реле — нарушение цепи проводов обмотки катушек. В таких случаях у реле низкого напряжения закорачивают контакты, а у реле рекуперации и повышенного напряжения контакты изолируют. Применять рекуперативное торможение после этого нельзя.

Таким же образом при необходимости изолируют и контакты реле боксования. Залипание якоря реле боксования иногда про­исходит не при повреждении реле, а является результататом не­правильного подбора сопротивлений «моста» или значительного расхождения характеристик двигателей, а также различия в диа­метрах колес колесных пар тех двух двигателей, якоря которых входят в «мост». В этом случае для прекращения подачи песка под колеса непрерывной струей необходимо перекрыть кран, отклю­чив клапан песочницы, а подачу песка при необходимости про­изводить с помощью механического привода. На лампу РБ после этого перестают обращать внимание (в ночное время ее стекло заклеивают).

Реле перегрузки тяговых двигателей имеют катушки из провода с большой площадью сечения. Обычно они из строя не выходят; чаще приходится сталкиваться с нарушением регулировки реле в результате износа подвижных частей. На электровозах ВЛ10, ВЛ10У при такой неисправности сигнал реле не учиты­вают, а руководствуются показаниями амперметров. Контакты этих реле, в цепи катушек вентилей контакторов ослабления воз­буждения, замыкают, а в цепи сигнальных ламп РП изолируют.

Нормальное действие дифференциального реле иногда нару­шается в результате перегорания или междувиткового замыкания низковольтной катушки, а также неисправности контакта. В любом случае контакты реле можно закоротить, а тяговые двигатели доста­точно надежно будут защищены быстродействующим выключа­телем. Однако, во время ведения поезда, особое внимание нужно обращать на показания сигнальной лампы реле перегрузки; при ее загорании немедленно выясняют причины, для чего переходят на параллельное соединение двигателей, так как на последователь­ном и последовательно-параллельном соединениях при коротком замыкании в одном из двигателей ток может не достигнуть значе­ния, на которое отрегулирован быстродействующий выключатель;

если ток не достигает у ставки БВ, то при длительном действии он может вызывать сильные повреждения двигателей или аппаратов.

При повреждении дифференциального реле вспомогательных цепей и закорачивании его блокировки защиту осуществляет предохранитель. Если повреждено реле контроля защиты, при опущенном токоприемнике восстанавливают цепь высоковольтной катушки защитного вентиля, замыкая провода, подходящие к ка­тушке РКЗ; при обслуживании электровоза необходимо строго выполнять требования правил техники безопасности.

При повреждении катушек, изломе контактов промежуточных реле во многих случаях допустимо замыкать их контакты при­нудительно, однако лучше постараться восстановить работоспо­собность реле. Контроль за работой данного узла электрических цепей следует усилить.

Повреждение реле перегрузки тяговых двигателей маловероятно, однако если оно все же произошло, то контакты реле приводят в положение, обеспечивающее нормальное действие цепей управ­ления; силовая цепь катушки должна допускать нормальное про­текание тока тягового двигателя, но если она повреждена настолько, что цепь восстановить невозможно, то двигатель отключают. Также поступают и при повреждениях блока дифференциальных реле, конечно, предварительно убедившись прозвонкой, что в сило­вой цепи тяговых двигателей (включая и цепь выпрямителей) повреждение отсутствует.

При неисправности тепловых реле вспомогательных машин по возможности не включают данную машину или соединяют силовые провода в обход поврежденного реле; защиту осуществ­ляют вторым реле данной машины, общим защитным аппаратом вспомогательных цепей. Следование электровоза допустимо только до ближайшего депо.

Повреждения контроллера. Они встречаются сравнительно редко; все же бывают случаи обледенения контактов, замыкания контакторных элементов друг с другом (вследствие выпадания валиков подвижных частей или обрыва гибких шунтов) и закли­нивания валов. Обледенение, контактов устраняют неоднократным поворотом соответствующей рукоятки или зачисткой стеклянным наждачным полотном, а предупреждают обледенение поддержанием

равномерной температуры в кабине. Замыкание контакторных элементов друг с другом обнаруживают по нарушению нормальной последовательности срабатывания аппаратов. В пути следования такую неисправность устраняют, устанавливая между элементами тонкую изоляционную перегородку из картона или текстолита.

В случае заклинивания одного из валов (рукояток) переходят на управление из другой кабины. В неисправном контроллере ставят изоляционные прокладки между контактами всех контактор­ных элементов (картонные полоски и т. п.).

Нарушение регулировки, т. е. несовпадение положения руко­ятки с положением вала, у контроллеров электровозов постоян­ного тока устраняют в депо, сдвигая зубчатый сектор привода основного вала по отношению к кулачковому упору регулировоч­ного устройства.