Групповой электропневматический контактор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

р 43593

Класс 201, 25

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ группового электропневматического контактсра.

К патенту Л. Н. Решетова, заявленному 21 мая 1933 года (спр. о перв. № 129049).

О выдаче патента опубликовано 30 июня 1935 года.

-;Действие патента распространяется на 15 лет от 30 июня 1935 года. (197) Изобретение касается группового электропневматического контактора, применяемого, главным образом, в области управления электрическими поездами и состоящего из кулачкового валика или валиков, приводящих в действие контакты.

Хорошее гашение вольтовых дуг в контакторах требует быстрого движения кулачкового вала, а последнее неизменно связано с большой кинетической энергией, которую вал должен получить во время этого движения.

Сообщение этой энергии потребует мощного привода, если ее создать во время движения кулачкового вала; поэтому в предлагаемом контакторе применено запасание этой энергии комбинированным способом в в виде кинетической энер>ии вращающихся частей и потенциоиальной энергии пружин или грузов.

Конструкция предлагаемого контакта изображена на чертеже, где фиг. 1 изображает механическую передачу от пневматического двигателя к кулачковому валику; фиг. 2 — лриспоспособление для осуществления механической связи между валиком и пружинами или грузами; фиг. 3 — пневматический двигатель; фиг. 4 — один из клапанов для управления этим двигателем; фиг. 5 — схему главной электрической цепи (т. е. цепи тяговых двигателей); фиг. 6 — схему цепи управления.

Кулачковый вал О (фиг. 1) контактора получает движение от вала А с помощью мальтийского механизма через посредство вала В и зубчатой передачи.

На валу А расположен рычаг с грузом G, назначение которого двоякое: во-первых, запасать работу, в виде своей кинетической энергии, в начале движения вала А при повороте его иа угол и отдавать эту энергию кулачковому валу, во-вторых, после поворота кулачкового вала пр|лводить ведущий палец вала А в нижнее положение; для последней ц:ли он может быть заменен пружиной.

В мальтийском кресте введены вырезы b, а в диске около пальца а вырез соответствен: и

1 уменьшен. Этим достигается точное фиксирование положения креста, исключается возможность заклинивания диска о крест и исключаются удары пальца а о крест в начале его движения.

Применение мальтийского механизма обеспечивает надежное фиксирование положения кулач-! ко..ого вала и абсолютную невозможность проскока контактором сразу двух положений.

Работа контактора проходит следуюшим образом. В иачале движения вала А он ускоряется во время поворота на угол я, запасая кинетическую энергию в грузе G и других расположен! иых на нем частях. При дальнейшем повороте ои увлекает мальтийский крест, приводя в движение и кулачковый вал. При этом большая часть его кинетической энергии отдается кулачковому валу. Благодаря исключительно благоприятному закону ускорений, даваемому мальтийским механизмом, передача происходит плавно и без ударов. При дальнейшем движении мальтийский крест (а с иим и кулачковый вал) постепенно замедляется и останавливается, возвращая свою кинетическую энергию вала А.

При дальнейшем повороте вала A иа угол он тормозится сжатым воздухом и плавно останавливается.

Для достижения еше большей скорости кулачкового вала работа, потребная для сообщения ему этой скорости, запасается еще пружинами.

Для этого ыа валу В посажен кулачок, изобра>кенный на фиг. 2 в положении, соответствующем остановке кулачкового вала. По этому кулачку катятся ролики, нажимаемые сильными пружинами. В первый период движения кулачкозого вала эти пружины с помощью роликов и кулачка ускоряют вал, отдавая ему свою энергию. Во второй период движения, гаоборот, они поглощают

=.íåðïïî от кулачкового вала и замедляют его, т. е. движение вала по своему закону приближается к свободному колебанию его под влиянием пружины.

Выступы кулачка снабжены небольшими углублениями, очерченными радиусом, несколько ббльшим радиуса ролика, предназначенными не для остановки механизма, так как последнее очень надежно достигается мальтийским крестом, а лишь для того, чтобы уменьшить трение диска на валу А о мальтийский крест. Поэтому эти углубления могут отсутствовать. Профиль кулачка должен быть выбран так, чтобы была обеспеч.на безударная работа роликов на нем. Для этого его необходимо оч-.ртить по линии экввдистантной логарифмической спирали, округляя внутренние углы радиусом, ббльшим радиуса ролика.

Внешние углы могут быть закруглены произвольным радиусом (относительно этих закруглений см. стаи.ю автора в „Вестнике инженеров" эа 1932 r. >ч 1).

Йля вращения вала А служит пневматический коловратный двигатель (фиг. 3). Такие дви атели применяются в»акуумиых насосах и гидравлических коробках скоростей.

Подачей сжатого воздуха выправляют обычные электромагниты М и N; электромагнит N снабжен вспомогательной обмоткой, предназначенной для удержания якоря во время пер.ключения главной обмотки из одной электрической цепи в другую. Вспомогательная обмотка может быть выполнена коротко замкнутой и питаться током, индуктированным экстра-током размыкания главной обмотки.

Если в обоих электромагнитах М и Х нет тока, то М сообщает левую полость с трубопроводом сжатого воздуха, а Х вЂ” правую полость с атмосферой. Давлением этого воздуха контактор поворачивается выключенное положение и в нем и удерживается, При возбуждении электромагнита N правая полость сообщается с трубопроводом сжатого воздуха, но этого еше недостаточно для движ ния контактора, TBK как и левая полость сообщена с этим трубопроводом.

При возбуждении электромагнита М, который управляется ускорительным реле, воздух из левой полости выпускается. Привод приходит в движение и поворачивает кулачковый вал на одно деление.

Ток в электромагните М прерывается реле ускорения или блокировочным барабаном контактора. Благодаря этому сжатый воздух через обратный клапан P наполнит левую полость и, следовательно, давления в обеих полостях сравняются.

Привод будет продолжать двигаться по инерции, выталкивая сжатый воздух из левой полости в трубопровод. Клапан P при этом закроется и воздух будет проходить только через узкое отверстие, регулируемое клапаном р (последний может быть заменен отверстием в клапане Р), За счет того, что торможение происходит сжатым воздухом, оно будет гораздо более сильным, чем в обычных пневматических катарактах, приближаясь цо своим свойствам к торможению гидравлическом . Плавность торможения при этом однако буллит гораздо выше.

Когда реле ускорения снова замкнет цепь элект„,омагнита М, контактор совершенно таким же образом повернется на следук>щее положение и т. д. Выключение контактора (движение в îáратную сторону) происходит совершенно таким же образом, с той лишь разницей, что при этом оба электромагнита М и N находятсч без тока.

Остановка контактора и торможение происходят при возбуждении электромагнита N.

Так как п., и полном выключении тяговых двигателей выключается и ток управления, то для остановки контактора в крайнем выключенном положении необходимо механически передвинуть клапан электромагнита Ж в положение, соотвстствуюшее впуску сжатого воздуха. Это достигается с помощью кулачка, сидящего на кулачковом валу и рычаге. Это приспособление на фиг. 3 показано буквой Х.

В тех случаях, когда контактор включается на полное параллельное соединение двигателей с ослаблением поля после кратко»ременного выключения тока, когда скорость поезда не успела понизиться, а также нрн выключении, ему прнходитсч проходить срзз восемнадцать положений.

fàv как при эго:,1 скорость привода при каждом повороте будет возрастать, то затормозить его и последнем положении оудет затруднительно.

Поэтому необходимо после первого поворота вала А (фиг, 1) дроссе, ировать поступающий возтух, чтобы не яр исходило дальнейшего повьпш.ния скорости этого вала.

Устройство, предназначенное для этого, показано на фиг. 4. Воздух из трубопровода поступает к клапану Q через клапан R снабженный

i ру>киной, стремящейся его открыть. Закрытие клапана производится давлением кулачка, сидящего на валу А (фиг. 1), на ролик. Это закрытие происходит после окончания поворота вала А на уг-л J до прихода ведущего пальца мальтийского креста в нижнее положение (на фиг. 4 механизм изображен в псложении окончания поворота кулачкового вала). При этом зак,.ь>тии давление за клапаном R падает и этот клапан остается прижатым давлением воздуха к с»оему седлу.

Воздух к клапану Q поступает только через клапан r, котор» м он и дросселируется, так что дальнейшее повышение скорости прекращается.

Если по орот происходит толко на одно положение, то закрытие клапана Я помогает торможению, К следующему движению контактора клапан R будет уже открыт своей пружиной, так как да»ления сравниваются через клапан г.

Для дросселирования воздуха прн включении контактора необходима установка такого же устройства перед клапаном Р с той лишь разницей, что закрытие соответствующего клапана будет происходить в другое время, чем клапана Л.

Удержание клапана R прижатым к седлу может быть произведено собачкой, отпускаемой электромагнитом, включаемым реле ускорения пои е"о действии.

С: ема глаьыой цепи предлагаемого контзктора дана па фиг. 5. Она представляет обычную последовательно-параллельнуго схему управления двигателями постоянного тона с пер ходом по способу моста.

Все 18 контакторов приводятся в действие от кулачкового вала; совершенно отсутствутот линейные контакторы и переключатели шунти",oüêè .поля, что сильно упрощает и удешевляет vooрудоваыие у правления.

11редлагаемый контакта р позволяет выключить ток с паралдельыого соединения с .слзбтенным полем ые только, вращением назад, ыо и сразу вращением вперед. 11ри этом сперва включшотся все реостаты, чем ток сильно ослабляется, а потом разрывается ток в десяти местах (четыр. контактора последовательно), что вместе с очень быстрым движением кулачкового вала дает хорошее гашение вольтовых дуг.

При переходе от параллельного к последовательному соединению ток разрывается в четырех местах (контакторы В.„, Вд, Gt, G>)> а при выключении с последовательного соединения— в пяти местах (см. таблицу замыкания контакторов). 11ри выключении тока участвуют и контакторы ослабления паля Р, Fä, F3, Fz, благодаря чему прп малом общем количестве контакторов получае,"ся болыпое число мест разрыва тока, Для повышения безопасиост>и на случай отказа группового контактора вследствие засорения трубопроводов или отсутстгия сжатого воздуха, или попадания инорадггего тела в сле:ty введен аварийпый выключатель АВ, обеспечивающий надежное выключение тока.

Он представляет собой электропнзвматический иидивидуальный контактор без искрагасителя.

Гlараллельно ему через сопротивление включен плавкий предохранитель, рассчитанный так, чтобы он плавился током нагрузки. При замкнутом аварийном выключателе почти весь ток нагрузки идет через него и потому предохранитель не плавится, При авариях аварийный выключатель размыкается, весь ток проходит через предохранитель, плавит его и разрывается, г>ллгодаря такому устройству аварийного выключателя ему ие приходится размыкаться под напряжением и поэтому »Н получается очень простым и дешевым.

Д . льнейшее выключение авар; йного выключ lтеля возможно только при замененном предохранителе, так как в противном случае включению помешает н,левое реле НР, которое остаыется без тока.

Схема цепи управления дана на фиг. 6. Работает она следующим образом. При постановке главного контроллера (мастер-контроллера) на первое (маневровое) положеыие ток от положительного полюса через выклгочатель управле .ия и кнопку безопасности поступает v. контроллер, где разветвляется: во-первых, так идет к реве:сивному барабану контроллера и, смотря по е о положению, в провод 11 или 12, в соответствующую катушку реверсера и к отрицательному полюсу.

Реверсер перекидывается, замыкается его блокировоч ый контакт и ток поступает к контакту d блокировочного барабана коитактора, оттудт через контакт f в главную катушку iV контактора .и через контакты нулевого реле и реле перегрузки к минусу. Из контакта d то" кроме того, пойдет в контакт С, катушку аварийного выключателя, контакты нулевого реле и реле перегрузки и t: миыус, Аварийный выключатель зам, нется и замкнет свой блокировочный контакт АВ, благодаря которому останется все время замкнутым. Друг о11 путь тока: oT контра. лера в провод 1 (маневровый), контакт гг, контакт 6 и оттуда ч рез вспомогательную катушку реле ускорения РУ, электромагнит М контактора> блокировочны= контакты нулевого реле неге.рузки к минусу. Оба электромагыита М и N контроллера будут возбуждены и оы придет в движение. При переходе иэ нулевого ь первое положение хонтактора пазомквется цепь электромагнита М в коньакте 9 и дальнейше= движение поекратится. Кооме того катушка электромаг. ита Ф переключится из провода раве.,сера и маневровый. 1тоб.» ttptt ее переключ=ниях н отпал якорь, вклгочаегся контактом е вспомогательнач катушка (только иа время переключения).

Если контроллер стоит па последоват льном или одном из дальнейших положений, ток через провод 2, контакт i, контакт /г подойдет к контакту реле ускорения Ру; и если последнее отпало, то в катvtllt 1 электромагнита М и т. д.

Коытактор перейдет из и рвого ьо второе пол»жение, замыкая одну секцию пусковых реостатов. При этом катушка элеьт, ott ttttита Х переключится из мане рового провода 1 в последовательный 2.

Во время дг>ваке»ия контактора замыкается ток через каитакт 6 в электромагнит М, чем обеспечивается движение коитактора ыа одно деление, несмотря на то, что разрываются контакты реле ускорения. Дальнейшее дьижеыые контактора чер;з t.ce последовательны" положения будет происходить таким же порядком при отпадениях якоря реле ускорения. Б последнем (косьма.л) положении реле ускорения из последовательного провода переключится в параллельный 3 с помощью контактов /г, i и /г и дальнейшее движение конта ктора произойдет только тогда, когда к конгакту А будет подведеы ток.

Это возможно только тогда, когда коытраллер стоит в соответствующем положении и когда работают все тягоьйе двигатели, так как ток к конгакту А подводится чеоез блокировочвые контакты выключат "лей МОг 2 и ОМ34 двигаI телей.

;.ри переходе с последовательного на папаллельное соедииение катушка электроматора hf переключается из провода 2 в провод 3. 1 аким же об азам осуществляется переход на шунтированное поле и на вг>гключеыпе.

Чт»бы н перегрузить двигателей преждевременным переходом ьа ослабление поля, в реле ускорения устроена размагиичиваюшая катушка, ко-.арзя пи.ается --оком, через реостат для регулирования ус: орения, - з маневрового провода через контакт b. Эта катушка выключа тся в переход:ых положениях контактора, обеспечивая надежное притяжение якоря реле ускорения.

Реле ускорения рассчитано так, чтобы при управл.нии пусковым реоетатом якорь его отпадал при желаемой силе главного тока при включенной размагничиваюшей катушке.

В последнем параллельном соединении размагничивающая катушка выключается и поэтому реле ускорения отпадает и переводит контактор на ослабление поля только при сильном понижении тока в цепи дьигателей. Этим исключается возможность з.:оупотребления ослабленным полем при трогании, на подьемах и т. д. со стороны машиниста.

Выключение движением вперед контактора происходит при подведений тока к контакту m по проводу 8.

Это достигается или поворотом контроллера в пятое поло>кение (для чего контроллер устраивается с вращением ручки кругом) или контактами нулевого реле или реле перегрузки, соединяющими провод 8 с маневровым проводом 1; так как эти реле одновременно другими контактами выключают катушки электромагнитов М и Я и, следовательно, могут вызвать движение KQHтактора назад, то в сх ме предусмотрено специальное реле СР, Это реле питается током, идущим через провод 4 ослабления поля и через провод 8, и своими контактами соединяет конец катушек электромагнитов М и N с минусом помимо контактов нулевого реле и реле перегрузки. Соединение это осуществляется только в положении параллельного соединения с ослабленным полем.

Примененная схема переключения обмотки электромагнита N в провод дан;oro соединения позволяет осуществить переход в обратном направлении — с параллельного соединения на последовательное и манеьровое. ь1тобы выяснить, как это происходит, можно проследить переход с параллельного соединения ослаблением поля на последо>ательноэ. Для этого >.лавный контроллер переводят из первого положения во второе.

Этим выключаетсч ток в пооводах 3 и 4.

Электромагниты М и N останутся без тока и контактор придет в движение в сгорону выключения. Это движение будет происходить д > ьосьмого поло>кения иосаедоьатеаьцого соечинения, в котором ток из IlpoBoäà 2 через контакты г и у попадает в катушку электромагнита Х, возбудит ее и движение прекратится.

Таким же образом осуществлгиотся любые движения коптактора в об,>атнем направлении.

Работа контактира ири ручном пуске с помощью байпасной катушки происходит так же, как обычно.

По мнению автора предлагаемый контактор обладает следующими преимушествами: 1) простота и дешевизна вследствие отсутстьия чинейного контактора и переключателя шу пировки поля: 2) абсолютная невозможность проскока контактором сразу двух положений, что является очень опасным для двигателей; 3) прочность н надежность вследствие плавного движения и отсутствия ударов и большая скорость переключения; 4) хорошее гашение вольтовых дуг вследствие больших с; оростеи и большого числа мест разрыва тока; 5) возможность перехода с быстрого хода (параллельное соединение, ослабление поля) на тихий (последовательное и маневровое соединение) без выключения тока, благодаря чему нагрузка становится более равномерной и улучшается использование подстанций и проводов;

6) безусловно надежное ьыключение тока даже ври повреждении контактора благодаря применению аварийного выключателя, переносящего раз рыв тока в плавкий предохранитель; 7) иевог мож ность злоупотреблений ослабленным нолем со стороны машиниста, благодаря чему возможно широкое применение ослабления поля, чем достигается уменьшение потерь в реостатах,. повышение скорости движения и улучшение исиользоьания подьижного состава; S) уменьц ение, более чем вдвое числа переключений отдельных. контакторов благодаря выключению тока „ьижением контактора вперед и возможности ос;ществлять без выключения тока переход с быстрого хода на медленный; поэтому сильно возрастает долговечность контактора; 9) оольшие ускорения ири тро;анин и хорошее исиодьзование тяговых двигателей благодаря переходу по способу моста; 10) большая экономия с aroro воздуха по следующим причинам: а) ьо время стоянки или езды поезда воздух может просачиваться только через один сальник малого диаметра, а не через два больших поршня обычного контактора; 6) для переключения на одно деление eûïóñëàåòñÿ только небольшое количество сжатого воздуха, а не весь воздух из цилиндра, рассчитанно;о на поворот нз все поло>кения.

Предмет патента.

1. Групповой электропневматичесьий контактор, в котором контакты приводятся в действие поворотным кулачковым ьалиьом или валиками, отличающийся тем, что для поворзчиваиия валяла или валиков применен и коловрзтцый, например, ппевматическии двигатель с целью,. во-первых, автоматического астапова приводного мзх низма и контактора после перехода с одного поло>кения на другое, и во-вторых, применения передачи с накапливающими энер ию движения частями. 2. Форма выполнения конта ктора по и. 1, отличающаяся тем, что трубы, подводящие сжа>ый воздух к электромагнитным клапанам, управляющим впуском и выпуском воздуха из двигателя, снао>кены обратными клапанами Р и Q и обходными для иосаедних:лаианами р и q, с цель>о пневматического торможения кулачкоього валика

3. Форма выполнения контактора по ии. 1 и 2, отличающаяся тем, что кулачковый валик снабжен кулачком L, взаимодействующим с включающим клапаном и служащим для открытия его в нулевом (выключенном) положении валика, с цель>о остановки последнего.

4. Форма выполнения контактора ио пи. 1 — 3, отличающаяся тем, что в трубе, подводящей воздух к включающему клапану, располо>коны клапан В> управляемый кулачком или т. и., закрепленным на оси двигателя, и обходнои клапан г с целью торможения двигателя при каждом его обороте путем дросселирования этими клапанами поступающего в двигатель сжатог> воздуха.

5. При контакторе по п. 4 применение собачки для клапана R, удерживающей егс в закрытом состоянии и управляемой реле ускореHHB чер 3 посредство электромагнита. б. При контакторе по пп. 1 — 5 применение мальтийского креста, служащего в качестве промежуточного элемента передачи от дви. ателя к кулачковому валику и снабженного вырезами, ( расположенными в средних частях кромок креста, фиксирующих почожение последнего, каковые вырезы предназначены для уменьшения размеров выреза в диске, несущем ведущий палец а.

7. При коитакторе по пп. 1 — 6 применение в качестве пружин, воздействующих через посредство передаточного механизма на кулачковый валик, пружин, так соразмереиных, чтобы они служили для передачи накопленной ими энергии валику в период ускорения последнего и - дзя поглощения энергии движения в период замедления валика.

8. При контакторе по пп. 1 — 7 применение управляемого на расстоянии (например, электропневматического) контактора АВ, служащего для размыкавия цепи, шуитируюшей плавкий предохранитель в цепи тяговых двигателей, рассчитанный на плавлеиие рабочим током последних.

9. При контакторе по пп. 1 — 8 применение вспомогательной катушки электромагнита N, управляющего включаюшим клапаном, с целью удержания якоря при переключениях главной катушки в ту или иную цепь.

10. При контакторе по пп. 1-9 применение размагничиваюшей обмотки в реле ускорения РУ, управляемой блокировочиым барабаном контактора и выключаемой перед переключением последнего на положения ослабленного возбуждения тяговых двигателей и на переходных положениях.

11. При контакторе по пп. 1 — 10 применение вспомогательного реле СР, служащего для осуществления поворота контактора из последнего положения в положение выключения тяговых двигателей в том же направлении, в каком контактор поворачивался нри включении этих двигателей, с целью выключения последних через посредство реле перегрузки или нулевого.

12. При контакторе по пп. 1 — 11 применение в ием кулачков, служащих для включения катушки электромагнита iV включающего клапана в цепь, соответствуюшую занятому положению (маневровому, последовательному и т. д.).

13. При контакторе по пп. 1 — 12 применение в качестве главного контроллера такого контроллера, который может совершать полный оборот.

Фиг2