Они предназначены для защиты электрооборудования электропоезда от перенапряжений, которые возникают в контактной сети при мощных атмосферных электрических разрядах. На крыше каждого моторного вагона установлены два разрядника. Кроме того, данные аппараты предохраняют оборудование от коммутационных перенапряжений при работе моторных и прицепных вагонов. Они могут достигать весьма опасных величин при отключениях токов короткого замыкания, отключений электрических цепей, переключениях контакторов и др.
На электропоездах ЭР2, ЭР2Т, ЭД2Т устанавливают униполярные вилитовые разрядники РМВУ-3,3 и РВКУ-3,3А01. Их работа основана на свойстве вилита — смеси карборунда, графита и глины — резко уменьшать свое сопротивление при увеличении приложенного напряжения.
Разрядник РМВУ-3,3 (рис.3.5) имеет фарфоровый корпус 3, внутри которого расположены два вилитовых диска 4, б, два искровых промежутка 11, дугогасительное устройство, монтажные детали и пружина 7. В нижней части корпуса 3 находятся дно 13 и основание 7, герметически связанное с корпусом заливочной массой 2. Вилитовые диски 4, 6 диаметром 130 мм покрыты с боковых сторон изоляционной обмазкой, предохраняющей аппарат от разрядов. Фетровые прокладки 5 препятствуют боковым перемещениям вилитовых дисков.
Рис. 3.5. Разрядник РМВУ-3,3 и его схема: 1 — основание; 2 — заливочная масса; 3 — фарфоровый кожух; 4, 6— вилитовые диски; 5 — фетровая прокладка; 7 — пружина; 8, 14 — кольцевые прокладки; 9 — контактный болт; 10, 12 — постоянные магниты; 11 — искровые униполярные промежутки; 13 — днище; 15 — предохранительный клапан; 16 — высокоомные резисторы
Дугогасительное устройство разрядника состоит из двух постоянных магнитов 10,12, расположенных между вилитовыми дисками и днищем 13. Искровые промежутки 11 зашунтированы высокоомными резисторами 16. Резиновые кольцевые прокладки 8.14 уплотняют корпус разрядника, так как в него не должна попадать влага (вилит гигроскопичен и в случае увлажнения теряет электрические свойства).
Разрядник срабатывает следующим образом. При резком повышении напряжения в контактной сети до 7,5…9 кВ сопротивление дисков 4 и уменьшается, искровые промежутки пробиваются, и волна перенапряжения уходит в «землю». Электрическая дуга в искровых промежутках под действием магнитного поля постоянных магнитов растягивается и гаснет. (Искровые промежутки расположены в нижней части корпуса, поэтому дуга выдувается в верхнюю полость камеры разрядника, для чего к контактному болту 9 подключается плюсовой кабель.)
После того как уровень перенапряжения снизится, напряжение в контактной сети восстановится до нормальной величины, сопротивление вилитовых дисков повышается до 140… 160 Ом, а ток спадает до 25… 30 А. В случаях срабатываний внутри разрядника резко поднимается давление. Поэтому в целях безопасности оба аппарата имеют металлическое ограждение. Чтобы предотвратить взрыв, в дне разрядника имеется предохранительное устройство — клапан 15. При обычной работе давление внутри корпуса невелико, а при давлении более 5 ат клапан срабатывает, и газы выходят в атмосферу.
Для контроля числа срабатываний разрядника имеется регистратор, который автоматически заменяет плавкие вставки, перегорающие при срабатывании разрядника. Регистратор включен в цепь разрядника, при его срабатывании через резистор протекает импульсный ток, пережигающий плавкую вставку регистратора. После этого под действием заводной пружины на место сгоревшей вставки устанавливается новая вставка. Регистратор имеет цифровой указатель и рассчитан на девять срабатываний аппарата.
Разрядник РВКУ. Данное устройство (рис. 3.6) состоит из фарфоровой крышки 5, внутри которой расположены все элементы разрядника — блок искровых промежутков 4, блок нелинейных резисторов 3, днище 1 с клапаном. Блок искровых промежутков имеет две дугогасительные камеры с крышками, на одной из которых укреплены кольцевые электроды. На наружной поверхности блоков находятся катушки, при протекании по ним тока создается магнитное поле. Для улучшения характеристики разрядника промежутки шунтированы конденсатором и резисторами. Чтобы защитить фарфор от термического воздействия, между элементами разрядника и фарфоровой крышкой установлена картонная прокладка 2. В днище разрядника имеется взрывопредохраняющее устройство из латунной диафрагмы толщиной 0,8 мм. Оно исключает повышение давления внутри корпуса при повреждениях разрядника. Аппарат герметизирован уплотнениями из озономорозостойкой резины. Он имеет зажимы для присоединения к токоведущим и заземляющим кабелям и регистратор срабатывания.
Рис. 3.6. Разрядник РВКУ-3,3А01 и его схема: 1 — днище с клапаном; 2 — картонная прокладка; 3 — блок нелинейных резисторов; 4 — искровой промежуток; 5 — фарфоровая крышка; 6 — резиновое уплотнительное кольцо; 7 — диафрагма
Принцип работы заключается в том, что при появлении опасного перенапряжения искровые промежутки пробиваются и протекающий через разрядник импульсный ток, вследствие нелинейности резисторов, не приводит к опасному д ля электрооборудования повышению напряжения. Возникшая электрическая дуга гасится в дугогасительных камерах. После гашения дуги разрядник снова готов к действию.
Технические данные разрядника РМВУ-3,3
Номинальное напряжение, кВ...................................................... Наибольшее допустимое напряжение, кВ............................................ Пробивное напряжение, кВ........................................................ 6,7...7,4 Ток утечки при напряжении 4000 В, мкА........................................... 80. ..120
Технические данные разрядника РВКУ
Номинальное напряжение, кВ...................................................... 4 Пробивное напряжение при частоте 50 Гц, кВ не менее........................................................................ 5,3 не более........................................................................ 6 Импульсное пробивное напряжение, кВ не менее........................................................................ 7,5 не более........................................................................ 8,5 Остаточное напряжение разрядника при импульсном токе с амплитудой 3000 А, кВ.... 7,5... 8,5 Масса разрядника, кг............................................................ 30
Индуктивно-емкостный фильтр. Во время работы электропоезда возникают сильные радиопомехи, вызываемые искрением токоприемников, коммутацией тяговых двигателей, вспомогательных машин, переключением контакторов и другой аппаратурой. Фильтр, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, снижает радиопомехи примерно в 10 раз.
Катушка индуктивности представляет собой высокочастотный дроссель без сердечника. Он включен в силовую схему между токоприемником и главным разъединителем, находится под напряжением контактной сети и вместе с конденсатором монтируется на крыше вагона.
На электропоездах ЭР2Т, ЭД2Т применяется дроссель 1ДР.050 (рис. 3.7). Катушка 1 не изолирована, она навита из алюминиевой шины с воздушным зазором 3 мм. Зазор образуют прокладки из паронита, он зафиксирован стеклолакотканью. Катушка зажата между двумя гетинаксовыми крестовинами 2, стянутыми шпильками 3. Нижняя крестовина прикреплена к двум армированным изоляторам 4, дроссель закреплен на опорных изоляторах. Через наконечник провода 5 и контактный зажим 6 к дросселю присоединяют внешнюю цепь.
Рис. 3.7. Дроссель 1ДР.050: 1 — катушка; 2 — гетинаксовая крестовина; 3 — шпилька; 4 — изолятор; 5 — наконечник провода; 6 — контактный зажим
Конденсаторный фильтр 1Ф.004, установленный вместе с дросселем на крыше вагона, помещен в закрытый металлический ящик. Высоковольтный герметичный бумажный конденсатор имеет емкость 1 мкФ и рассчитан на напряжение 6000 В. От зажима, установленного на рейке, через резиновые втулки в стенках ящика пропущены силовые провода, которые подходят к катушке индуктивности (дросселю) и главному разъединителю. К тому же зажиму присоединен один вывод от конденсатора, другой соединен с корпусом ящика (с «землей»).
Действие фильтра основано на свойстве конденсатора легко пропускать переменный ток и не пропускать постоянный. Катушка индуктивности, наоборот, не оказывает сопротивления постоянному току и является большим сопротивлением для переменного. Радиопомехи представляют собой высокочастотные пульсирующие токи, имеющие постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая (как и тяговые токи) свободно проходит через катушку индуктивности, переменная составляющая ответвляется в конденсатор и возвращается обратно к источнику, т.е. эти токи замыкаются в пределах электропоезда. Чем больше индуктивность катушки, тем больше ее сопротивление переменному току; чем выше емкость конденсатора, тем большая часть переменного тока будет протекать через него и лучше работать фильтр. Колебания напряжения в силовой схеме не передаются на выход схемы — электропоезд не создает помех для окружающего пространства, больших пульсаций напряжения в контактной сети не происходит.
Главный разъединитель ГР-1Б. При осмотре и ремонте тяговых двигателей и высоковольтной аппаратуры требуется обязательно заземлить силовую схему. Для этого служит главный разъединитель, который установлен в подвагонном ящике. Он представляет собой однополюсный переключатель ножевого типа с клиновидными контактами. Переключение производят вручную при обесточенной цепи (при опущенных токоприемниках).
Разъединитель имеет два положения: в верхнем цепь токоприемника соединена с силовой цепью тяговых двигателей и высоковольтными цепями вспомогательных машин и отопления, в нижнем положении силовая цепь заземлена. Через стенку подвагонного ящика проходит вал, связанный через изолятор с ножом разъединителя. С наружной стороны ящика на валу имеется головка, в которую вставляют реверсивную рукоятку (ее можно вставить и вынуть из головки только в фиксированных положениях ножа).
На стойке разъединителя размещены два последовательно соединенные резистора сопротивлением 51 кОм каждый. Через них разряжается конденсатор фильтра после заземления силовой цепи.
Технические данные разъединителя ГР-1Б
Номинальное напряжение, В.................................. 3000 Продолжительный ток, А..................................... 400 Число ножей................................................ 1 Размеры ножа............................................... 60х40 Число фиксированных положений.............................. 2
