Глава 10 Измерительные приборы электропоездов переменного тока (1985 год)

Глава 10 Измерительные приборы электропоездов переменного тока (1985 год)

52. Амперметры и вольтметры

Измерение токов тягового двигателя, стабилизатора напряжения, заряда и разряда аккумуляторной батареи производят амперметрами. Ток тягового двигателя измеряют килоамперметром Э-377 электромагнитной системы, который подключают через трансформатор тока ТПОЛ-10 с коэффициентом трансформации 1000/5.

Приборы электромагнитной системы могут быть использованы для измерения как постоянного, так и переменного тока и состоят из неподвижной катушки 1 (рис. 218), обмотка которой выполнена из медного провода, и стального сердечника 3, укрепленного эксцентрично на одной оси с указательной стрелкой. На той же оси укреплены пластинка магнитного успокоителя 2 и спиральная пружина 4, служащая для создания противодействующего момента.

Измеряемый ток, проходя по катушке, создает магнитное поле, которое намагничивает сердечник 3. Намагниченный сердечник под действием сил поля втягивается внутрь катушки 1, вызывая поворот подвижной части прибора на угол, зависящий от величины тока.

Таким образом, определенному току соответствует определенный угол поворота указательной стрелки, при котором вращающий момент уравновешивается противодействующим моментом пружины 4.

Шкала приборов неравномерная — сжата при малых значениях тока и растянута в зоне больших токов, но специальные конструкционные особенности приборов позволяют избегать большой неравномерности. Приборы электромагнитной системы получили широкое распространение в промышленности, в том числе и на электроустановках подвижного состава.

Рис. 218. Устройство электромагнитного прибора

Рис. 219. Принципиальная схема прибора магнитоэлектрической системы

Амперметр Э-377 однопредельный вибро- и тряскопрочный, специально приспособленный для подвижного состава. Прибор рассчитан для эксплуатации при температуре воздуха от —40 до +50 °С, относительной влажности до (95±3)%. Класс точности 1,5 с номинальной частотой 50 Гц. Время успокоения подвижной части прибора не более 4 с.

Измерение токов стабилизатора напряжения, заряда и разряда аккумуляторной батареи производится приборами типа М-4200 магнитоэлектрической системы класса точности 1,5.

Подсоединение амперметров в электрическую цепь производится при помощи шунта 75 ШС на 75 мВ.

Основные технические данные шунтов:

Допускаемые отклонения сопротивлений калиброванных шунтов от номинальных значений не должны превышать ±5%. Шунт должен выдерживать в течение 2 ч ток, равный 1,2 номинального.

Приборы магнитоэлектрической системы действуют по принципу взаимодействия проводника с током в магнитном поле. Сила, создаваемая магнитным полем при взаимодействии проводника с током,

F = ВlI, (46)

где В — индукция магнитного поля;

l — длина проводника;

I — ток, протекающий по проводнику.

При постоянной индукции магнитного поля, создаваемой постоянным магнитом, и постоянной длине проводников катушки сила поворота подвижной части прибора зависит только от величины тока, протекающего по катушке.

Магнитная цепь измерительного механизма прибора магнитоэлектрической системы состоит из постоянного магнита 1 (рис. 219) с полюсными наконечниками. Между ними расположен стальной цилиндр 2. В воздушном зазоре магнитной цепи возникает радиально направленное магнитное поле. В этом зазоре располагается прямоугольная катушка (рамка) 3. Она смонтирована на двух полуосях, на одной из которых закреплена стрелка 5. Ток к подвижной катушке подводится через две спиральные пружины 4.

Проходящий по катушке ток, взаимодействуя с постоянным магнитным полем, создает пару сил, образующих вращающий момент. Катушка, поворачиваясь на угол, зависящий от величины тока, уравновешивается противодействующим моментом, создаваемым пружинами 4. Чем больше ток в катушке прибора, тем больше вращающий момент и тем больше угол поворота подвижной части. По углу поворота подвижной части определяют величину тока и градуируют шкалу.

Амперметр 4200 — щитовой, брызгозащищенный, вибро- и тряскопрочный, рассчитан для эксплуатации в подвижных электроустановках при температуре среды от —50 до +60 °С с относительной влажностью до (95+3) %. Устанавливаются приборы с пределами измерения в цепи стабилизатора напряжения от 0 до 100 А и в цепи батареи — 50 — 0 — 50 А.

Вольтметр 4200 для измерения напряжения аккумуляторной батареи с вмонтированным внутри прибора добавочным резистором включается непосредственно в цепь и имеет предел измерения от 0 до 250 В.

Измерение напряжения в контактной сети производится вольтметром переменного тока Д-151. Вольтметр щитовой, ферродинамической системы, в корпусе брызгозащищенного исполнения, устанавливается на пульте управления электропоездом и подключается к обмотке трансформатора напряжением 220 В.

Основные технические данные вольтметра Д-151:

Предел измерения...... 30 кВ

Цена деления........ 1000 В

Основная погрешность не превышает......... ±1,5%

Изменение показаний вследствие изменения температуры ±10 °С, не более....... ±0,8%

Испытательное напряжение......... 1 1 кВ

Сопротивление изоляции при температуре ±20 °С и влажности до 80%.......... 120 МОм

Приборы ферродинамической системы основаны на взаимодействии двух катушек, обтекаемых электрическим током. Для усиления магнитного поля неподвижную катушку размещают на полюсах ферромагнитного сердечника. Подвижная катушка поворачивается так же, как и в приборах магнитоэлектрической системы, в воздушном зазоре между полюсами и неподвижным цилиндрическим сердечником. При такой конструкции приборы защищены от влияния внешних магнитных полей при увеличенном магнитном потоке, создаваемом катушкой и увеличенным вращающим моментом подвижной части. Приборы ферродингми-ческой системы устойчиво работают в условиях тряски и вибрации, поэтому нашли широкое применение на подвижном составе.

53. Счетчик электрической энергии

Назначение. Счетчик электронный однофазный типа Ф440, трансформаторного включения, предназначен для учета расхода активной энергии в тяговом режиме на электровозах и электропоездах переменного тока.

Счетчик подключается через измерительные трансформаторы напряжения и тока к однофазной сети переменного тока.

Устройство и принцип работы. Структурная схема счетчика приведена на рис. 220. Основой построения счетчика является преобразование измеряемой энергии во время-импульсный код с последующим интегрированием и запоминанием числа импульсов. Число импульсов соответствует измеряемой активной электроэнергии.

Используемый метод носит название метода двойной модуляции, метода ШИМ-АИМ (широтно-импульсная модуляция — амплитудно-импульсная модуляция).

В состав счетчика входят следующие устройства:

входное, множительное, преобразователь «напряжение (ток) — частота» (ПНЧ), выходное, привод с суммирующим механизмом, блок питания.

Входное устройство предназначено для ввода тока и напряжения в множительное устройство. Множительное устройство предназначено для перемножения мгновенных значений тока и напряжения. В состав множительного устройства входят широтно-импульсный модулятор (ШИМ), амплитудно-импульсный модулятор (АИМ).

Рис. 220. Структурная схема электронного счетчика Ф440

Рис. 221. Скоростемер СЛ-2М

Преобразователь «напряжение (ток) —частота» (ПНЧ), интегрируя выходной сигнал множительного устройства, преобразует его из непрерывного (аналогового) в дискретный (цифровой). Частота повторения дискретного сигнала

пропорциональна интегралу выходного сигнала множительного устройства.

Выходное устройство согласует выходной сигнал преобразователя «напряжение (ток) — частота» (ПНЧ) с приводом. Приводе суммирующим механизмом

предназначен для интегрирования и запоминания числа импульсов, поступающих с выходного устройства. Число, фиксируемое суммирующим механизмом, соответствует активной энергии, потребленной нагрузкой.

Блок питания предназначен для питания блоков счетчика стабилизированными напряжениями ±12,6 и ±9,0 В.

54. Скоростемер
Каждый пост управления электропоездом переменного тока оборудуют регистрирующим скорость движения скоростемером.

Локомотивный скоростемер CЛ-2M с контактно-регистрирующим устройством предназначен для непрерывного измерения и показаний: скорости движения электропоезда, пройденного пути и суточного времени с одновременной записью на диаграммной ленте, давления в тормозном цилиндре, показаний красного, желтого с красным и желтого огней AJ1CH и положения автостопа.

Скоростемер состоит из ряда самостоятельных конструктивных узлов: измерителя скорости, счетчика километров, регистратора направления движения, регистрирующего механизма, часов, регистратора давления воздуха в сети, контактного устройства.

Механизм скоростемера собран в чугунном корпусе 3 (рис. 221), который закрывается передней стенкой 4. Измеритель скорости, работающий по принципу определения средней угловой скорости приводного вала за каждую истекшую секунду, предназначен для показания скорости с помощью шкалы 14 и стрелки 11, регистрации скорости с помощью регистрирующего механизма 8.

Регистрирующий механизм, закрытый крышкой 7 с замком 6, включает в себя лентопротяжный механизм, который приводится во вращение от приводного вала 2, и устройства для записи показаний огней локомотивного светофора. В левом верхнем углу крышки имеется застекленное окно 5 сигнальной лампы максимально допустимой скорости движения.

Регистратор тормозного давления 1 предназначен для регистрации изменения давления в тормозном цилиндре. Через застекленное окно передней стенки видны циферблат часов и их стрелки 10 и циферблат счетчика километров 12. Для завода часов и перевода стрелок служит ключ 9. В нижней части к корпусу присоединена приставка с контактными группами и штепсельный разъем 13. Для подвода воздуха от тормозного цилиндра в нижней части регистратора давления имеется специальный штуцер 15.

Основные технические данные скоростемера:

Допускаемая погрешность показаний скорости с учетом колебания стрелки....... ±4 км/ч

Цена деления шкалы указателя скорости........ 5 км/ч

Емкость счетного механизма......... 999 999 км

Допускаемая погрешность хода часов в сутки........ ±3 мин

Продолжительность хода часов от полного завода пружины .......30 ч

Напряжение срабатывания электромагнитов.......... 32—37 В

Прибор показывает и регистрирует скорость от 5 до 150 км/ч и обеспечивает нормальную работу в условиях запыленной окружающей среды при колебаниях температуры окружающего воздуха от —20 до +50 °С. Скоростемер приводится в действие от первой колесной пары головного вагона через механический привод. В настоящее время промышленностью выпускаются и устанавливаются на электропоездах переменного тока скоростемеры ЗСЛ-2М.

содержание .. 44 45 46 47 ..