4. Групповой переключатель
Групповой переключатель состоит из ряда контакторных элементов, замыкающихся и размыкающихся кулачками, посаженными на вал, который приводится во вращение пневматическим механизмом.
Групповым переключателем производится переключение тяговых двигателей с одного соединения на другое. Иногда групповой переключатель используется также для переключений групп пусковых сопротивлений.
При переходе с одного соединения двигателей на другое очень важно, чтобы контакторы, производящие эти переключения, замыкались и размыкались в строгой последовательности. Групповой переключатель обеспечивает эту последовательность без усложнения схемы цепи управления (см. главу VIII).
На большинстве электровозов установлены групповые переключатели на три положения, соответствующие последовательному, последовательно-параллельному и параллельному соединению тяговых двигателей. На электровозах серии Н8, имеющих две половины кузова, для уменьшения количества высоковольтных кабелей между этими половинами установлено три групповых переключателя на два положения: один переключатель производит переключение двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение, а два других — с последовательно-параллельного на параллельное соединение. На электровозах серии ВЛ19, работающих на двух напряжениях, установлен групповой переключатель на четыре положения.
Групповой переключатель состоит из контакторных элементов, кулачкового вала для замыкания и размыкания этих контакторных элементов в определённой последовательности, электропневматического механизма и блокировочного барабана, вращающегося одновременно с кулачковым валом и замыкающего и размыкающего блокировочные контакты.
У групповых переключателей на три положения имеется 14, 15 или 18 контакторных элементов; у групповых переключателей на два положения 7 или 9 и у групповых переключателей на четыре положения—22. На фиг. 294 показан групповой переключатель типа ПКГ-305 электровоза серии ВЛ22М с рекуперативным торможением. Этот переключатель имеет 18 контакторных элементов типа КЭ-1 (фиг. 295 и 296).
Вся контактная часть и дугогасительное устройство элемента КЭ-1 такие же, как и у контактора типа ПК-301. Различие заключается лишь в изменённой конструкции рычага 2 подвижного контакта (см. фиг. 296). Рычаг посредством оси 1 шарнирно соединён с нижним кронштейном; на этом рычаге установлены держатель подвижного контакта и ролик 3, выполненный в виде шарикового подшипника.
При повороте вала выступ кулачка 6 нажимает на катящийся по его рабочей поверхности ролик 3 и заставляет весь рычаг, повернувшись вокруг оси /, прижать нижний подвижный контакт 9 к верхнему неподвижному 10. В процессе выключения при сбегании ролика 3 с выступа кулачка 6 подвижный контакт 9 отходит от неподвижного 10 под действием сжатой во время включения притирающей пружины 11 и веса подвижных частей. Кроме того, чтобы гарантировать своевременное отключение контактора, каждый кулачок имеет ролик 4, который во время выключения ударяет по хвостовику рычага 2. Такое устройство обеспечивает отключение контактора в случае заедания движущих частей или приваривания контактов.
Контакторный элемент крепится U-образными хомутами к угольникам, составляющим вместе с боковыми рамами остов группового переключателя.
Кулачковый вал 5 (см. фиг. 296 и 297) выполняется из профильной шестигранной стали и опрессовывается изоляцией на том отрезке длины, где насаживаются кулачки. Изоляция состоит из слюды и бумаги, склеенных бакелитовым лаком. На кулачковый вал насаживается необходимое количество кулачков 6 различной конфигурации. Кулачки представляют собой чугунные отливки, обработанные по соответствующим шаблонам.
Профиль кулачков определяется моментом включения и выключения отдельных контакторных элементов при изменениях схемы включения тяговых двигателей.
Кулачки изолируются друг от друга специальными изоляторами. Втулки кулачков имеют в соответствии с сечением вала также шестигранное отверстие. Соединение их с валом достигается при помощи зажимных болтов.
Пневматический механизм состоит из двух цилиндров, расположенных один над другим (фиг. 298).
В нижнем 19 и верхнем J?Для смазки поршни имеют два соединённых между собой отверстия, в одном из которых помещён войлок 18. В отверстие поршня смазка может быть залита лишь в том его положении, когда находится под отверстием в стенке цилиндра, т. е. когда поршень дойдёт до упора в салазки 14. Из открытого отверстия смазка через канал попадает в соседнее отверстие и впитывается в войлок 18, прижатый к стенкам цилиндра пружиной 12. Зубчатые рейки 13 и 15 верхнего и нижнего цилиндров сцеплены с шестерней, плотно насаженной на конец кулачкового .вала. Верхняя рейка для предотвращения поворота поршней перемещается в направляющих салазках 14.
блокировочного барабана; 40— шестерня пневматического привода
Поршни в верхнем цилиндре прикреплены к рейке, а в нижнем свободны.
Чтобы поршни нижнего цилиндра не могли повернуться и сохранялось всегда верхнее положение смазочного отверстия, они имеют приливы 16, в пазы которых входят штыри 17. Пневматический механизм крепится болтами, пропущенными через приливы 25, к раме переключателя.
Для управления действием механизма, приводящего во вращение кулачковый вал, на нём установлено четыре электромагнитных вентиля, из которых один выключающего и три включающего действия. Вентили смонтированы на специальном держателе, прикреплённом к раме, и соединены с цилиндрами трубопроводами.
Групповой переключатель имеет три положения кулачкового вала, соответствующие последовательному, последовательно-параллельному и параллельному включениям тяговых двигателей. Этим трём положениям кулачкового вала соответствуют три положения пневматического механизма (фиг. 2S9).
В первом положении катушки вентилей не возбуждены. Пространство А верхнего цилиндра сообщается через вентиль выключающего типа с источником сжатого воздуха. Пространство верхнего цилиндра D, а также оба пространства ВяС нижнего цилиндра сообщаются с атмосферой. Поршень верхнего цилиндра в этом случае займёт крайнее левое положение, дойдя до упора (это видно и на фиг. 298).
Кулачковый вал группового переключателя при этом включит контакторы, соединяющие все двигатели электровоза последовательно.
Во втором положении возбуждены катушки включающих вентилей нижнего цилиндра и выключающий вентиль. При этом пространство А сообщается
с атмосферой и сжатый воздух поступает с двух сторон в пространства ВяС, заставляя оба поршня переместиться к середине. Нижняя рейка пройдёт расстояние, составляющее около половины полного своего хода (83 мм из общего хода 202 мм), и повернёт шестерню, а следовательно, и кулачковый вал на угол 92°. Прохождение нижней рейкой расстояния точно 83 мм обеспечивается упорами, не позволяющими поршням передвигаться больше чем на эту величину. Рейка нижнего цилиндра имеет длину, равную расстоянию между упорами, и поэтому не мешает поршням дойти до последних.
При повороте кулачкового вала во второе положение двигатели электровоза в надлежащей последовательности переключаются на последовательно-параллельное соединение.
В третьем положении привода возбуждены вентили верхнего цилиндра.
В этом случае пространства А, В и С сообщаются с атмосферой, а пространство D — с источником сжатого воздуха, что заставляет перемещаться верхний поршень и рейку в крайнее правое положение. Рейка при своём движении повернёт шестерню и кулачковый вал в положение, соответствующее параллельному соединению двигателей, а левый поршень дойдёт до упора, который и остановит его дальнейшее движение.
Во избежание резкого поворота кулачкового вала вентиль выключающего типа снабжён регулировочным винтом в выходном отверстии, который позволяет уменьшить сечение выхода воздуха из камеры А. Этим обеспечивается замедленный переход с первого на второе положение, поскольку этот переход сопровождается выходом воздуха из камеры А. Для создания такой «воздушной подушки» при переходе со второго на третье положение возбуждаются все катушки вентилей, и так как выключающий вентиль имеет две катушки, включённые таким образом, что магнитный поток, создаваемый одной, уничтожается магнитным потоком другой, то при возбуждении обеих катушек выключающего вентиля последний работает так, как будто катушки не возбуждены (обесточены). При возбуждении катушек вентилей в обратной последовательности или при снятии напряжения с катушек вентилей, т. е. при прекращении возбуждения их вообще, кулачковый вал возвращается в первоначальное положе.
ние, соответствующее последовательному соединению тяговых двигателей. Блокировочный барабан имеет ряд контактов, замыкающих и размыкающих при его повороте определённые провода цепи управления, чем обеспечивается правильность работы схемы. Этот барабан представляет собой бакелитовый цилиндр диаметром 127 мм, на котором укреплены медные сегменты. Блокировочный барабан приводится во вращение от кулачкового вала посредством зубчатой передачи с отношением 1:1. Угол поворота блокировочного барабана равен 223°.
Кулачковый вал для уменьшения трения вращается на шариковых под-, шипниках. Кроме боковых подшипников, имеется ещё промежуточная опора,, укреплённая на средней раме. Блокировочный барабан имеет подшипники скользящего типа с бронзовыми вкладышами.
На фиг. 300 и 301 показаны положения подвижного контакта элемента типа КЭ-1 и развёртка кулачкового вала группового переключателя типа
ПКГ-305. Чёрным полосам на развёртке соответствуют положения вала, на которых данный контакторный элемент полностью замкнут (положение / на фиг. 300), белые концы у этих полос соответствуют углам поворота вала, в пределах которых происходит притирание (положение // на фиг. 300), толстые линии относятся к периоду сближения контактов и отсутствие полос и линий — к положению полного выключения контактов (положение /// на фиг. 300). Вертикальными линиями отмечены позиции, фиксируемые пневматическим приводом.
Контакторные элементы типа КЭ-1 рассчитаны на длительный ток 350 а и часовой ток 525 а при напряжении 3000—4000 в, нажатие рабочих контактов 16—20 кг; разрыв контактов от 24 до 27 мм; провал 11—14 мм; начальное нажатие контактов от 4,5 до 9,0 кг, конечное нажатие от 16 до 20 кг; нормальное давление воздуха, необходимое для работы группового переключателя, 3,8— 5 am; вес переключателя 568 кг (типа ПКГ-305); нажатие блокировочных контактов цепи управления 1—2,6 кг.
Время поворота кулачкового вала из первого положения во второе 3,5 сек., из второго в третье 2,1 сек 204
У группового переключателя электровозов серии О пневматический механизм помещён в средней части этого переключателя и имеет конструкцию, отличную от механизма, описанного выше.
Этот пневматический механизм состоит из цилиндра с тремя полостями А, Б и В, из которых первые две равного диаметра, а третья большего (фиг. 302). Под действием сжатого воздуха в камерах перемещаются поршни 4, 5 и 6; поршни 4 и 5 связаны между собой зубчатой рейкой 7, находящейся в зацеплении с шестерней 8, сидящей на валу с кулачками.
Сжатый воздух подводится в камеры через электромагнитные вентили 9, 10 и 11, из которых первые два включающего действия, т. е. подводят сжатый воздух из воздухопровода в цилиндры при возбуждении катушек этих вентилей, а третий выключающего действия, т. е. при возбуждении его катушки доступ сжатого воздуха в цилиндр прекращается и последний соединяется с атмосферой.
Вентиль 11 имеет сообщение с полостью .4. Вентили 9 и 10 имеют сообщение соответственно с полостями В и Б цилиндров пневматического механизма. Когда катушки вентилей обесточены, групповой переключатель должен занимать положение, соответствующее последовательному соединению тяговых двигателей. В этом случае сжатый воздух действует только на поршень 4 в полости А и если до этого переключатель не был в положении последовательного соединения, то под влиянием сжатого воздуха поршень 4 будет передвигать всю поршневую систему влево, вращая и кулачковый вал, пока поршень 5 не упрётся в болт 1 поршня 6, а тот в свою очередь в регулировочный болт 3 в крышке левого большого цилиндра. Этот болт фиксирует первое положение переключателя.
Для перевода группового переключателя из положения, соответствующего последовательному включению тяговых двигателей, в положение последовательно-параллельного включения, необходимо возбудить вентиль 9. При возбуждении этого вентиля воздух поступает в полость В. Оба поршня 6 и 4 оказываются под давлением сжатого воздуха, но так как диаметр поршня 6 больше диаметра поршня 4, то происходит смещение системы впрйво до тех пор, пока поршень 6 не упрётся в выступ цилиндра. В таком положении поршней и рейки 7 контакторы переключателя устанавливают последовательно-параллельную схему соединения тяговых двигателей. Чтобы перевести переключатель из последовательно-параллельного положения в параллельное, необходимо возбудить все три вентиля 9, 10м 11. В этом случае сжатый воздух поступает в камеры В и ? и выходит из камеры А. Давлением воздуха в камере В сдвигаются поршни 5 и 4 вместе с рейкой 7 в крайнее правое положение, фиксируемое регулировочным винтом 2, в который упирается при своём ходе поршень 4.
Групповой переключатель электровоза серии Си имеет два блокировочных барабана, расположенных на концах кулачкового вала.
На фиг. 303 показан пневматический привод группового переключателя на два положения. Этот привод управляется двумя вентилями: одним включающего типа и другим выключающего. При невозбуждённых вентилях сжатый воздух попадает через выключающий вентиль в левую полость цилиндра, а правая—через включающий вентиле сообщена с атмосферой; при возбуждении вентилей, наоборот, левая полость цилиндра сообщается с атмосферой, а правая — с источником сжатия воздуха и рейка передвигается в крайнее левое положение, поворачивая кулачковый вал.
На электровозах серии ВЛ19 на два напряжения применяются групповые переключатели на четыре положения.
Устройство привода такого переключателя показано на фиг. 304.
Оглавление Дальше:
7. Переключатель мотор-вентилятора
Вверх:
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА