Электрооборудование подвижного состава. Электротехнические устройства. Контроль выключателей постоян

Электрооборудование подвижного состава. Электротехнические устройства. Контроль выключателей постоянного тока.

Введение
Электротехнические устройства являются ключевыми компонентами систем управления, защиты и питания подвижного состава железнодорожного транспорта (поезда, электровозы, электропоезда, моторвагонный подвижной состав). Среди них выключатели постоянного тока занимают особое место, выполняя функции коммутации силовых цепей, защиты оборудования от перегрузок и токов короткого замыкания. Надежная и безотказная работа этих аппаратов критически важна для безопасности движения и эксплуатационной готовности подвижного состава. Регулярный контроль их технического состояния – неотъемлемая часть планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания.

1. Объекты испытаний
Объектами контроля и испытаний в рамках данной темы являются различные типы выключателей постоянного тока, применяемые в цепях подвижного состава:

1. Линейные контакторы (главные выключатели): Выключатели, предназначенные для коммутации главных силовых цепей тяговых двигателей, цепей питания вспомогательных машин (компрессоры, вентиляторы) и других высоковольтных нагрузок постоянного тока.
2. Быстродействующие выключатели (БВ): Аппараты защиты, автоматически отключающие цепь при возникновении токов короткого замыкания или недопустимых перегрузок в силовых цепях постоянного тока. Отличаются чрезвычайно малым временем срабатывания.
3. Реверсоры: Специализированные выключатели, предназначенные для изменения направления вращения тяговых электродвигателей путем переключения полярности напряжения на их якорях или обмотках возбуждения.
4. Выключатели управления: Аппараты, коммутирующие цепи управления, возбуждения машин постоянного тока, цепи освещения и другие вторичные цепи постоянного тока (часто более низкого напряжения). Могут быть ручными или электромагнитными.
5. Контактные группы реле и других аппаратов: Хотя и не являющиеся самостоятельными выключателями, их контактные системы подвергаются аналогичным воздействиям и требуют контроля тех же основных параметров.

2. Область испытаний
Контроль выключателей постоянного тока охватывает проверку их ключевых характеристик и свойств, определяющих работоспособность и безопасность:

1. Состояние контактной системы:
   • Сопротивление контактов в замкнутом состоянии: Основной параметр, влияющий на нагрев и потери энергии в аппарате. Превышение нормы указывает на подгорание, загрязнение или ослабление контактного нажатия.
   • Износ контактов: Проверка толщины или массы контактного материала для определения остаточного ресурса.
   • Качество контактной поверхности: Визуальный и инструментальный контроль на предмет оплавлений, глубокого подгара, эрозии, трещин, загрязнений.
   • Контактное нажатие: Измерение силы, с которой замкнутые контакты прижимаются друг к другу. Недостаточное нажатие приводит к росту сопротивления и перегреву.
2. Состояние дугогасительной системы:
   • Целостность и чистота камер и решеток: Визуальный контроль на предмет повреждений, загрязнений металлическими брызгами или нагаром, снижающих эффективность гашения дуги.
   • Износ дугогасящих элементов.
3. Механические характеристики и износостойкость:
   • Ход контактов (общий, провал): Контроль соответствия паспортным данным.
   • Время включения и отключения: Особенно критично для быстродействующих выключателей.
   • Срабатывание механизма свободного расцепления (для БВ и некоторых контакторов).
   • Легкость хода механизма, отсутствие заеданий, люфтов.
   • Износ шарнирных соединений, втулок, валов.
4. Электрическая прочность изоляции:
   • Сопротивление изоляции: Между токоведущими частями разных полюсов, между токоведущими частями и корпусом ("землей"), между разомкнутыми контактами.
   • Испытательное напряжение промышленной частоты: Проверка способности изоляции выдерживать повышенное напряжение без пробоя (между частями, указанными выше).
5. Параметры приводного механизма (для электромагнитных выключателей):
   • Сопротивление катушек управления и удержания.
   • Напряжение (ток) срабатывания (включения) и отпускания (отключения).
   • Напряжение (ток) надежного удержания якоря.
6. Работоспособность в номинальном и перегрузочных режимах: Проверка способности коммутировать номинальный ток и выдерживать токи перегрузки без повреждений (часто имитируется на испытательных стендах).
7. Термостойкость (косвенно): Контроль нагрева контактов и токоведущих частей при протекании номинального тока в течение заданного времени.

3. Методы испытаний
Контроль осуществляется с использованием следующих методов:

1. Визуально-измерительный контроль (ВИК):
   • Осмотр общего состояния аппарата, корпуса, крышек.
   • Проверка состояния контактных поверхностей, дугогасителей, механических частей, пружин, шплинтов.
   • Измерение износа контактов щупами, микрометрами.
   • Проверка маркировки, крепежа, отсутствия видимых повреждений изоляции.
2. Электрические измерения:
   • Измерение сопротивления контактов: Выполняется микромметром или миллиомметром по методу падения напряжения на постоянном токе (4-х зажимное подключение) при номинальном контактном нажатии.
   • Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на стандартные напряжения (500В, 1000В, 2500В – в зависимости от номинального напряжения аппарата).
   • Испытание электрической прочности изоляции: Специальной установкой, подающей переменное напряжение промышленной частоты (50 Гц) с плавным подъемом и выдержкой в течение нормированного времени.
   • Измерение сопротивления катушек: Обычным омметром.
   • Проверка напряжений (токов) срабатывания/отпускания: Используется регулируемый источник постоянного напряжения (тока) и контрольно-измерительная аппаратура (вольтметры, амперметры). Напряжение плавно повышается до срабатывания/отпускания.
3. Механические измерения:
   • Измерение контактного нажатия: Специальными динамометрами (механическими или электронными).
   • Измерение ходов контактов (общего, провала): С помощью индикаторов часового типа (индикаторных головок) или оптических измерителей хода.
   • Измерение временных параметров (вкл/выкл): Электронными миллисекундомерами, запоминающими осциллографами с датчиками положения или тока.
4. Функциональные проверки:
   • Ручное оперирование: Проверка легкости хода механизма.
   • Электрическое оперирование: Подача напряжения на катушки управления для проверки четкости включения и отключения.
   • Проверка работы на испытательных стендах: Имитация рабочих режимов (коммутация номинальных токов, отключение токов КЗ для БВ) с регистрацией параметров (ток, напряжение, время, температура).

4. Испытательное оборудование
Для проведения контроля применяется специализированное оборудование:

1. Стенды для проверки механических характеристик: Позволяют фиксировать выключатель и с помощью рычажных или пневматических систем измерять контактное нажатие, ходы контактов, усилие на рукоятке.
2. Стенды для проверки электрических характеристик и функциональных параметров:
   • Низковольтные стенды: Для проверки катушек управления, напряжений срабатывания/отпускания, сопротивления изоляции.
   • Высоковольтные стенды: Для испытаний электрической прочности изоляции.
   • Силовые стенды: Позволяют пропускать через выключатель значительные постоянные токи (до номинальных и перегрузочных значений) для проверки нагрева контактов и коммутационной способности в рабочих режимах. Оснащены мощными выпрямителями, нагрузочными реостатами или индуктивностями, измерительными шунтами, системами регистрации тока и напряжения.
   • Стенды для проверки быстродействующих выключателей: Специализированные комплексы, способные генерировать высокие токи КЗ (десятки кА) на короткое время для проверки времени отключения и состояния БВ после срабатывания. Включают мощные конденсаторные батареи и сложные системы управления.
3. Переносные измерительные приборы:
   • Микроомметры / Миллиомметры: Для точного измерения низких сопротивлений контактов.
   • Мегаомметры (мегомметры): Для измерения сопротивления изоляции.
   • Установки испытания повышенным напряжением (АИН): Переносные или стационарные.
   • Мультиметры (тестеры): Для измерения сопротивления катушек, напряжений, токов управления.
   • Токовые клещи: Для измерения токов в цепях.
   • Термометры / Термопары / Пирометры: Для контроля температуры нагрева.
   • Электронные секундомеры / Миллисекундомеры / Осциллографы: Для измерения времени срабатывания.
   • Индикаторы часового типа (ИЧТ): Для измерения ходов.
   • Динамометры: Для измерения контактного нажатия.

Заключение
Систематический и квалифицированный контроль выключателей постоянного тока подвижного состава, проводимый с использованием современных методов и испытательного оборудования, является гарантией их надежной и безопасной работы. Комплексный подход, охватывающий проверку как электрических, так и механических параметров, позволяет своевременно выявлять дефекты, прогнозировать ресурс, предотвращать отказы и, как следствие, обеспечивать высокий уровень эксплуатационной надежности всего электрооборудования поезда. Особое внимание уделяется быстродействующим выключателям и главным контакторам, отказ которых может привести к тяжелым последствиям. Результаты испытаний строго регламентируются технической документацией на конкретные типы выключателей и общими отраслевыми стандартами.