Защита электрооборудования вагонов от перенапряжений

Защита электрооборудования вагонов от

коммутационных перенапряжений

При резких изменениях тока в цепях устройств электрооборудования (рис. 97, а), обладающих большой индуктивностью LH (обмотки генераторов, электродвигателей и др.), возникает значительная э.д.с. самоиндукции eL = — Lndi/dt. При отключениях таких устройств или разрывах их цепи аппаратами токовой защиты в аварийных режимах э. д. с. самоиндукции направлена согласно с приложенным к нему напряжением U источника электрической энергии. В результате в момент t1, начала отключения на отдельных участках системы электроснабжения, например на нагрузке R'н, возникают большие перенапряжения U макс = U + eL (рис. 97, б), которые называются коммутационными перенапряжениями. Длительность воздействия коммутаци- онного перенапряжения на элементы электрооборудования зависит от свойств и продолжительности горения электрической дуги между контактами коммутационного аппарата К, осуществляющего отключение тока i. Значительные и длительные коммутационные перенапряжения могут привести к пробою изоляции отдельных электрических устройств или выходу из строя ламп накаливания в цепях освещения. Для предотвращения коммутационных перенапряжений элементы электрической цепи, обладающие большой индуктивностью, шунтир

Другим способом предотвращения коммутационных перенапряжений, возникающих в аварийных режимах в результате индуктирования э. д. с. самоиндукции еL В обмотке якоря ОЯ генератора, является подключение параллельно нагрузке Rн с помощью тиристора V2 (по сигналу датчика напряжения Д) низкоомного добавочного резистора R1 (рис. 98, б). Включение резистора R1 приводит к уменьшению возникающего перенапряжения в отношении r2/r1 где r1 и r2 — сопротивления контура, по которому протекает ток i переходного процесса без добавочного резистора R1 и при его включении. В первом случае r1 = Rя+Rн, а во втором r2 = Rя + Rн R1 ÷ Rн + R1, т. е. из-за малого сопротивления резистора Rx становится значительно меньше, чем r1.

В схеме защиты от коммутационных напряжений, применяемой в системе ЭВ-10 (рис. 99, а), используют два рассмотренных выше способа.

Выпрямитель В1, к которому подключена обмотка якоря Я1, шунтируется последовательно соединенными диодом V1 и аккумуляторной батареей АБ. В установившемся режиме диод V1 не проводит ток, так как зарядное напряжение UАБ на аккумуляторной батарее, равное сумме напряжений U1 + U2 на выходах выпрямителей В1 и В2, больше, чем U1, и к диоду V1 приложено отрицательное напряжение. При отключении части нагрузки Rи возникает перенапряжение. Однако оно ограничено зарядным напряжением UАБ аккумуляторной батареи. Как только перенапряжение превысит UАБ, диод V1 начинает проводить ток и потенциалы точек a и d становятся практически равными. При этом энергия, запасенная в индуктивности обмотки якоря Я1, передается в аккумуляторную батарею. Следовательно, перенапряжение не может превысить UАБ .

В некоторых аварийных ситуациях, связанных, с обрывом цепи, шунтирующей основную обмотку якоря Я1 генератора, подключенную

Рис. 97. Схема возникновения комму- Рис. 98. Схема защиты электрических тациопных перенапряжении и графи- цепей от коммутационных перена-

ки изменения тока и напряжения при пряжений отключении цепи

к выпрямителю В1 (например, при перегорании плавкой вставки предохранителя Пр), диод V1 перестает выполнять свои защитные функции. В этих случаях длительность коммутационных перенапряжений ограничивается с помощью быстродействующей тиристорной защиты. Тири- стор защиты V2 подключен через низкоомный резистор R1 параллельно выходу основного выпрямителя В1. Управление тиристором V2 осуществляется от блока управления БУ, который контролирует напряжение на нагрузке Rн.

При возникновении перенапряжения, превышающего напряжение UАБ аккумуляторной батареи, по команде от блока БУ через несколько десятков микросекунд включается тиристор V2, который подключает параллельно цепям нагрузки резистор R1, при этом резко уменьшается возникающее перенапряжение. После включения тиристора V2 нагрузка автоматически отключается от основного выпрямителя В1. Для этой цели используется реле Р1, катушка которого замыкается накоротко тиристором V2. При отключении реле Р1 его контакты отключают цепи питания катушек контактора К1 и реле Р2. Контактор К1 отключает нагрузку Rн от генератора, а реле Р2 разрывает цепь питания обмотки возбуждения генератора (на рис. 99, а не показана), вследствие чего уменьшается напряжение на выходе основного выпрямителя В1.

Для улучшения условий работы контактора К1 и исключения дополнительных коммутационных перенапряжений контактор К1 отключается с выдержкой времени по отношению к моменту отключения реле Р2, для чего