СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И МАШИН

Полезная модель относится к системам вентиляции электрических аппаратов и машин, преимущественно к системам охлаждения пуско-тормозных и тормозных резисторов и тяговых двигателей электроподвижного состава магистральных железных дорог.
Известна система охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов (ПТР) (см. «Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями» Руководство по эксплуатации, 2ЭС6.00.000.000РЭ, часть 6, с.86-93). Известная система охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов представляет собой модуль, содержащий в своем составе корпус, входные и выходные управляемые жалюзи с приводами и блокировками, осевой мотор-вентилятор, два блока пуско-тормозных резисторов, переходник (диффузор) между мотор-вентилятором и вентилируемыми блоками пуско-тормозных резисторов.
Недостатком известной системы охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов является то, что контроль и управление электродвигателями вентиляторов охлаждения ПТР осуществляет микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУ и Д) автоматически в режимах тяги и электрического торможения только при наличии напряжения на пусковых резисторах, то есть контроль только одного параметра, а в случае выхода из строя мотор-вентиляторов или при токах более 300 А в цепях двигателя вентилятора система управления электровозом МПСУ и Д вырабатывает сигнал аварийного режима с выдачей информации на монитор пульта управления и запрета работы. При этом контроль напора воздуха в случае выхода из строя крыльчатки вентилятора, попадание посторонних предметов в воздушный тракт системы охлаждения, ведущим к недопустимому уменьшению напора воздуха, необходимого для эффективного охлаждения тормозных резисторов, не контролируется. Отсутствие контроля напора воздуха и принятия решения приводит к перегреву и выходу из строя охлаждаемых тяговых резисторов, что снижает безопасность движения электроподвижного состава. Управляемость входных и выходных жалюзи, контроль открытия и закрытия входных и выходных жалюзи посредством блокировок, установленных в приводах жалюзи, хотя и снижают вероятность попадания посторонних предметов, вышеуказанную проблему не решают, так как блокировки дают сигнал только о положении жалюзи - открыты они или закрыты. Если при запуске двигателей вентиляторов входные или (и) выходные жалюзи не открылись, система управления электровозом МПСУ и Д вырабатывает сигнал аварийного режима с выдачей информации на монитор пульта управления и запрета работы. Представляет большую опасность для данной системы охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов засасывание через продольные щели открытых входных жалюзи мелких птиц, веток деревьев, упавших на крышу, скатывающихся с крыши кусков льда, отколовшихся от наледи, образующейся на крыше в осенний, осенне-зимний, зимне-весенний и весенний сезоны в результате атмосферных осадков. Попав в воздушный тракт и разогнавшись в воздушном потоке, они могут нанести ощутимый урон как вентилятору, так и охлаждаемым электрическим аппаратам и машинам. Работающие электрические аппараты и машины, а также и сам вентилятор охлаждения являются источником интенсивных радиопомех, нарушающих или затрудняющих работу локомотивных радиостанций, а также нарушающих нормальную работу радио- и телевизионных приемников, расположенных вблизи полотна железной дороги. Снижают уровень радиопомех увеличением сопротивления токам высокой частоты. Для этого после токоприемника локомотива включают фильтр, состоящий из дросселя и конденсатора. Конденсатор соединяют одной обкладкой с дросселем, а другой - с кузовом электровоза, обеспечивая связь с землей. Токи высокой частоты, значительно сниженные вследствие большого индуктивного сопротивления дросселя, через конденсатор, обладающий малым емкостным сопротивлением, отводятся в землю. Дроссель и конденсатор образуют контур, который настраивают, подбирая индуктивное и емкостное сопротивления таким образом, чтобы в землю отводились гармонические составляющие тех частот, при которых помехи наибольшие. Но часть радиопомех вырывается из корпуса через продольные щели открытых жалюзи в виде электромагнитного поля, отрицательно воздействуя на радиосвязь самого локомотива, технологическую связь на станциях и депо и нарушая нормальную работу радио- и телевизионных приемников в районе железной дороги. В принципе продольные щели в некоторых режимах работы могут еще значительнее наносить урон окружающей среде, превращаясь в эффективные щелевые экраны.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является «Система вентиляции электрических аппаратов и машин и датчик-реле контроля потока воздуха для ее осуществления» патент №127174 RU, опубл. 20.04.2013, заявка 2012133717 от 06.08.2012 осуществленная на электровозе 2ЭС10.
Известная система вентиляции электрических аппаратов и машин выполнена в виде модуля и состоит из корпуса, в котором последовательно размещены входные жалюзи с приводом и блокировкой, мотор-вентилятор, переходник между вентилятором и вентилируемым электрическим аппаратом или машиной, электрический аппарат или машина и выходные жалюзи с приводом и блокировкой, составляющие совместно воздушный тракт системы вентиляции. В воздушном тракте расположен датчик-реле контроля потока воздуха или чувствительный элемент датчика-реле контроля потока воздуха, при этом датчик-реле контроля потока воздуха может располагаться или перед мотор-вентилятором, или в вентиляторе, или в переходнике между мотор-вентилятором и вентилируемым электрическим аппаратом или машиной, или в вентилируемом электрическом аппарате или машине, или после вентилируемого электрического аппарата или машины. Датчик-реле контроля потока воздуха следит за воздушным потоком и при недопустимом уменьшении напора потока воздуха своевременно подает сигнал оповещения системе управления электровозом МПСУ и Д, который в свою очередь вырабатывает сигнал аварийного режима с выдачей информации на монитор пульта управления и принятия ручного или автоматического решения по выведению из работы аварийного участка. Недопустимое снижение напора воздуха в воздушном тракте может быть из-за различных причин, в том числе и из-за попадания посторонних предметов в воздушный тракт. Предметы могут быть по природе мягкими, например, ветошь, тряпки и твердыми, например, ветки деревьев, упавшие на крышу, или куски льда, отколовшиеся от наледи, образующейся от атмосферных осадков в осенний, осенне-зимний, зимне-весенний и весенний сезоны.
Недостатком известной системы охлаждения модулей пуско-тормозных резисторов является то, что, несмотря на систему блокировок и наличие датчика-реле контроля потока воздуха, не обеспечивается полная безопасность от воздействия посторонних предметов на систему охлаждения из-за наличия относительно широких продолговатых щелей в открытом положении жалюзи. Через эти щели могут попасть сломанные ветки деревьев, мелкие птицы, куски льда, забытая ветошь или тряпки на крыше. Попав в воздушный тракт, эти предметы разгоняются в воздушном потоке и оказывают ударное действие на мотор-вентилятор и электрический аппарат или машину. Ударное действие более выражено для твердых предметов. Эти предметы также могут вызвать возгорание в системе охлаждения и как результат выход из строя компонентов системы или даже самой системы. Электрические аппараты и машины, в том числе и мотор-вентилятор, во время работы являются источником интенсивных радиопомех, нарушающих или затрудняющих работу локомотивных радиостанций, технологической радиосвязи на станциях и депо и нарушающих нормальную работу радио- и телевизионных приемников вблизи железной дороги. Наличие помехоподавляющего устройства в электрической системе локомотива в виде индуктивно-емкостного фильтра до конца не решает проблему подавления радиопомех. Хотя корпус системы охлаждения является своеобразным электромагнитным экраном, со стороны открытых жалюзи во время работы происходит излучение электромагнитного поля от работающей системы охлаждения, создающее радиопомехи снаружи как локомотиву, так и расположенным вблизи железной дороги объектам. При этом продолговатые щели могут при некоторых режимах работы системы охлаждения выступать в роли щелевых антенн, значительно обостряя ситуацию.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности, безопасности систем вентиляции электрических машин и аппаратов, преимущественно систем принудительного охлаждения пуско-тормозных и тормозных резисторов и тяговых двигателей электроподвижного состава магистральных железных дорог при следовании электровоза на реостатных позициях управления в режиме тяги и в режиме электродинамического торможения за счет введения в воздушный тракт защитной сетки с заземлением на корпус. Техническим результатом, также является снижение уровня радиопомех, создаваемых работающими электрическими аппаратами и машинами и затрат на ремонт аппаратов от уменьшения вероятности попадания посторонних предметов в воздушный тракт системы вентиляции.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе вентиляции электрических аппаратов и машин, содержащей корпус, входные и выходные жалюзи с приводами и блокировками, вентилятор, переходник между вентилятором и вентилируемым электрическим аппаратом или машиной, составляющими совместно с вентилируемым электрическим аппаратом или машиной воздушный тракт, в котором размещен датчик-реле контроля потока воздуха, на входных и выходных жалюзи снаружи и (или) внутри корпуса размещены защитные сетки, оснащенные заземлением на корпус. При этом сетка может быть выполнена или из проволок, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и сваренных в местах пересечения, или из проволоки с переплетением во взаимно-перпендикулярных направлениях, из проволок с волнообразной формой по длине, или из просечно-вытяжной сетки, или из арматурной сетки. Сетка для установки на жалюзи выполнена с рамкой по контуру и оснащена заземлением на корпус с помощью гибкого шунта.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 - изображена система вентиляции электрических машин и аппаратов.
На фиг.2 - изображен вид А на фиг.1.
На фиг.3 - изображена выноска Б на фиг.1.
В связи с тем, что графическое изображение фигур заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.
Система вентиляции электрических аппаратов и машин для ее осуществления размещены в корпусе 1 и содержит в своем составе входные 2 и выходные 3 жалюзи с приводами 4.1, 4.2 и блокировками 5.1, 5.2, мотор-вентилятор 6, переходник 7 между мотор-вентилятором 6 и вентилируемым электрическим аппаратом или машиной 8, составляющими совместно с вентилируемыми электрическим аппаратом или машиной 8 воздушный тракт 9, датчик-реле воздушного потока 10, размещенное в воздушном тракте 9 и закрепленного на кронштейне 11. Защитная сетка 12 имеет рамку 13 по контуру и расположена в воздушном тракте 9 на входном 2 и выходном 3 жалюзи снаружи или (и) внутри корпуса 1. На корпусе 1 и рамке 13 расположены проушины 14.1 и 14.2, соответственно. Проушины 14.1 и 14.2 электрически соединены между собой с помощью болтовых соединений 15.1 и 15.2 и гибких шунтов 16. Сетка 12 состоит из отдельных проволочек 17 и 18, расположенных во взаимно перпендикулярных направлениях и образующих квадратные ячейки 19. Сетка 12 может быть просечно-вытяжной. Для эффективного ослабления электромагнитного поля вне корпуса 1 шаг сетки должен быть как можно меньше четверти длины волны, но при этом не должно быть значительного снижения аэродинамических характеристик системы вентиляции. На российских локомотивах применяют радиостанции двух диапазонов: (2,13-2,15) МГц и (151-156) МГц. Поэтому, зная, что скорость распространения электромагнитного поля равна произведению длины волны на частоту, легко определить максимальный шаг сетки. Шага сетки в (10-50) мм вполне достаточно для эффективного экранирования системы вентиляции электрических аппаратов и машин совместно с мотор-вентилятором.
Заявленную полезную модель (фиг.1-фиг.3) осуществляют следующим образом: в корпусе 1 размещают мотор-вентилятор 6, вентилируемый электрический аппарат или машину 8, мотор-вентилятор 6 и вентилируемый электрический аппарат или машину 8 соединяют переходником 7. Далее устанавливают входные 2 и выходные 3 жалюзи с приводами 4.1, 4.2 и блокировками 5.1, 5.2, при этом внутри корпуса 1 на входные 2 и выходные жалюзи 3 устанавливают рамкой 13 сетки 12. При этом сетка 12 может быть выполнена или из проволок 17 и 18, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и сваренных в местах пересечения, или из проволоки с переплетением во взаимно-перпендикулярных направлениях, или из проволок с волнообразной формой по длине, или из просечно-вытяжной сетки, или из арматурной сетки. Применение волнообразной проволоки дает дополнительный эффект, снижающий за счет податливости проволоки термические напряжения в защитной сетке, расположенной на выходном жалюзи 3. Далее сетка заземляется на корпус 1 посредством проушин 14.1 и 14.2, гибких шунтов 16 и болтовых соединений. Шаг сетки 12 выполняют в (10-30) мм, что значительно снижает вероятность попадания в систему вентиляции электрических аппаратов и машин посторонних предметов и эффективно защищает локомотив, технологическую радиосвязь и приемники радио и телевизионного вещания от радиопомех, создаваемых системой вентиляции электрических аппаратов и машин. Даже при попадании большого куска льда на защитную сетку 12 он будет раздроблен на мелкие кусочки, которые уже не представляют угрозы для системы вентиляции.