БЛОК АППАРАТОВ ЭЛЕКТРОВОЗА

Полезная модель относится к блокам аппаратов железнодорожного транспортного средства, преимущественно к блокам аппаратов электроподвижного состава магистральных железных дорог.
Известны блоки аппаратов электровоза грузового постоянного тока 2ЭС6 (см. «Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями», Руководство по эксплуатации, 2ЭС6.00.000.000 РЭ, Часть 1, с. 16 и 17). Каждая секция электровоза имеет по три блока аппаратов, установленных в высоковольтных камерах. Два блока аппаратов имеют идентичную конструкцию и в основном предназначены для обеспечения управления и питания тяговых электродвигателей передней и задней тележек секции электровоза. Каждый из указанных блоков аппаратов оснащен следующими электрическими аппаратами: быстродействующим контактором, устройством управления быстродействующим контактором (УУБК) и балластным резистором, выполненным с керамическим корпусом. Эти аппараты предназначены для защиты тяговых электродвигателей электровоза в случае быстрого нарастания токов в силовой цепи. Быстрое нарастание токов в силовой цепи бывает в аварийных ситуациях, как в тяговом режиме, так и в режиме рекуперационного или электродинамического торможения. Быстродействующие контакторы работают вкупе с быстродействующим выключателем. Каждый контактор управляется своим устройством УУБК, которое отслеживает якорные токи тяговых электродвигателей своей тележки. При недопустимом значении скорости нарастания тока в цепи тяговых электродвигателей УУБК производит отключение своего быстродействующего контактора с последующим отключением быстродействующего выключателя. Для ограничения предельных значений токов аварийных режимов работы тяговых электродвигателей балластный резистор включен параллельно главным контактам быстродействующего контактора. Балластный резистор предназначен для поглощения энергии, представляющей опасность для тяговых электродвигателей. При протекании тока через балластный резистор в промежутке времени после размыкания быстродействующего контактора, но до размыкания быстродействующего выключателя, в случае нештатной задержки срабатывания быстродействующего выключателя, на балластном резисторе может выделиться большое количество теплоты, что может привести к образованию обгоревших частиц покрытия корпуса балластного резистора и даже, при чрезмерном перегреве, к разрушению керамического корпуса балластного резистора. При этом обгоревшие частицы покрытия и обломки корпуса резистора падают через каркас блока аппаратов на пол электровоза, загрязняют блок аппаратов и машинное отделение, могут повредить электрические жгуты и вызвать пожар.
Недостатком известных блоков аппаратов электровоза является то, что конструктивно не обеспечена локализация в безопасном месте раскаленных отходов, образующихся при разрушении балластного резистора в аварийных ситуациях работы тяговых электродвигателей.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является контактор, устойчивый к действию электрической дуги (см. патент RU на изобретение №2451359 "Контактор, устойчивый к воздействию электрической дуги", зарегистрированный 20.05.2012, заявка №2010107366/07 от 25.02.2010). Известный контактор является электромагнитным с дугогасительной камерой. Такие контакторы используются, например, при эксплуатации железной дороги для переключения нагрузок и для размыкания электрических цепей с большими токами, соответственно, с большими напряжениями. В процессе переключения, т.е. размыкания контактных мест, между неподвижным контактом и подвижным контактом образуется электрическая дуга. Вследствие образования электрической дуги продолжается протекание тока между контактами. Кроме того, вследствие образования электрической дуги выделяется много тепла, которое приводит к обгоранию контактов, и вследствие этого срок службы контактора может уменьшаться. Кроме того, вся область устройства, подвергаемая воздействию электрической дуги, испытывает очень сильную термическую нагрузку. Поэтому требуется быстрое гашение электрической дуги. Недостатком переключающих устройств высокого напряжения состоит в том, что при эксплуатации образуются посторонние частицы, которые могут повлиять на эксплуатационную надежность. Посторонние частицы, например, обгоревшие частицы имеют возможность попадания на контактные места устройств, что приводит к ухудшению токопроводимости. Конструкция данного контактора не допускает загрязнения контактных мест и обеспечивает длительный срок службы. Для этого возле дугогасительной камеры внутри контактора расположено улавливающее устройство для обгоревших частиц, образующихся в контакторе вследствие коммутационной электрической дуги. Если коммутационная электрическая дуга вытесняется в дугогасительную камеру, она образует там обгоревшие частицы. Эти обгоревшие частицы могут попадать на контактные места контактора, вследствие чего ухудшается замыкание контактов и тем самым токопроводимость. Это приводит к недопустимо высоким термическим нагрузкам контактных мест, которые в конечном итоге могут повредить контактор. Благодаря улавливающему устройству, расположенному между дугогасительной камерой и контактной перемычкой, падающие обгоревшие частицы улавливаются, так что они не могут попадать на контактные места. Тем самым предупреждаются загрязнения контактных мест и, таким образом, повреждения в контакторе. Улавливающее устройство выполнено в виде выступающей над контактными местами улавливающей ванны. Благодаря этому обеспечивается возможность надежного улавливания обгоревших частиц.
Недостатком известного контактора, устойчивого к действию электрической дуги, является внутреннее расположение улавливающей ванны для обгоревших частиц из-за расположения улавливающего устройства внутри электромагнитного контактора, что усложняет очистку контактора от обгоревших частиц.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение пожаробезопасности при возникновении аварийных режимов работы силовой цепи и простота обслуживания улавливающего устройства для обгоревших частиц и раскаленных осколков.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в известном блоке аппаратов электровоза, содержащем расположенные на каркасе блока аппаратов быстродействующий контактор, предназначенный для защиты тяговых электродвигателей электровоза в случаях быстрого нарастания токов силовой цепи, устройство управления быстродействующим контактором, балластный резистор для ограничения предельных значений токов в тяговых электродвигателях электровоза, каркас блока аппаратов оснащен улавливающим устройством для обгоревших частиц и раскаленных осколков балластного резистора, которые могут образоваться в случае возникновения аварийных режимов работы тяговых электродвигателей электровоза. Улавливающее устройство выполнено в виде сосуда коробчатой формы. При этом улавливающее устройство может быть выполнено с каркасом цельносварным или съемным.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - приведено аксонометрическое изображение блока аппаратов электровоза с ракурсом на его переднюю и правую боковую стороны;
на фиг. 2 - приведено аксонометрическое изображение блока аппаратов электровоза с ракурсом на его заднюю и левую боковую стороны;
на фиг. 3 - приведено изображение выносного элемента А на фиг. 1;
на фиг. 4 - изображена схема подключения балластного резистора к быстродействующему контактору.
В связи с тем, что графические изображения фиг. 1, 2, 3 и 4 заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.
Блок аппаратов состоит из каркаса 1, в котором размещены электрические аппараты 2, в том числе быстродействующий контактор 3, устройство управления быстродействующим контактором 4 и балластный резистор 5. Электрические аппараты 2 соединены между собой электрическими соединительными линиями 6, состоящими из электрических жгутов, кабелей и системы шинопроводов. Балластный резистор 5 выполнен с керамическим корпусом 7. Балластный резистор 5 на держателях 8 и 9 с помощью комплекта крепежных изделий 10 закреплен на основании 11. Балластный резистор 5 подключен параллельно силовым контактам быстродействующего контактора 3. На фиг. 4 дана схема подключения, где R5 - балластный резистор 5, а К41 - быстродействующий контактор 3. Основание 11, в свою очередь, с помощью изоляторов 12 и комплекта крепежных изделий 13 установлено на каркасе 1. Под балластным резистором 5 размещено улавливающее устройство 14, также закрепленное комплектом крепежных изделий 10. Улавливающее устройство 14 выполнено в виде съемного открытого сверху сосуда коробчатой формы. Улавливающее устройство 14 может быть выполнено с каркасом 1 цельносварным.
Пожаробезопасность при возникновении аварийных режимов работы силовой цепи и простота обслуживания улавливающего устройства для обгоревших частиц и раскаленных осколков обеспечивается следующим образом. В аварийных ситуациях, как в тяговом режиме, так и в режиме рекуперативного или электродинамического торможения при недопустимом значении скорости нарастания тока в цепи тяговых электродвигателей устройство управления быстродействующим контактором 4 производит отключение быстродействующего контактора 3 с последующим выключением быстродействующего выключателя электровоза. При протекании чрезмерного тока через балластный резистор 5 в промежуток времени после размыкания быстродействующего контактора 3, но до размыкания быстродействующего выключателя в случае внештатного срабатывания с задержкой быстродействующего выключателя керамический корпус 7 балластного резистора 5 может быстро перегреться, что может привести к образованию обгоревших частиц покрытия керамического корпуса 7 и даже к разрушению керамического корпуса 7 с образованием раскаленных осколков. При этом обгоревшие частицы и раскаленные осколки корпуса 7 балластного резистора 5 падают вниз в улавливающее устройство 14, предотвращая загрязнение обстановки, повреждения жгутов и кабелей и возникновения пожара в высоковольтной камере машинного отделения электровоза. Обслуживание улавливающего устройства 14 заключается в извлечении обгоревших частиц и остывших осколков с последующим переносом в емкость для мусора. Съемная конструкция облегчает опорожнение улавливающего устройства 14.
Полезная модель «Блок аппаратов электровоза» соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость», так как заявляемый блок аппаратов успешно испытан и внедрен на электровозах серии 2ЭС6, выпускаемых ООО «Уральские локомотивы» г. Верхняя Пышма Свердловской области.