Повреждения в электрических цепях и способы их отыскания

Возможны следующие виды неисправностей электрических цепей— короткие замыкания (к. з.) и обрывы.

Короткое замыкание. Под ним понимают соединение между собой «плюсовых» и «минусовых» проводников тока (проводов двух и более фаз сети переменного тока) помимо потребителя электрической энергии. К. з. возможны как в высоковольтных, так и в низковольтных цепях. Возникает к. з. как при непосредственном касании открытых (неизолированных) частей проводников, так и в результате повреждения их изоляции из-за пробоя ее вглубь или перекрытия электрической дугой по изоляционной поверхности. Возможно возникновение неполного к. з., когда в цепи к. з. оказывается включенной часть резистора или других потребителей.

Возникновение к. з. возможно вследствие плохого состояния изоляции токоведущих частей, их загрязнения, попадания посторонних металлических предметов (гаечные ключи, напильники, остатки проводов и т. п.) на токоведущие части, обрыва отдельных оголенных токоведущих частей (например, гибкого шунта), перенапряжения (атмосферные или коммутационные, т. е. вызываемые нарушениями принятой последовательности переключения цепей). У коллекторных электрических машин к. з. могут возникать вследствие нарушения коммутации, в том числе и при сильном боксовании колесных пар. К. з. внутри аккумуляторной батареи может возникнуть как из-за плохого состояния резиновых чехлов элементов, так и из-за избытка и подтекания электролита при перезаряде. Частным случаем, приводящим к к. з., можно считать потерю полупроводниковыми выпрямителями запирающих свойств.

Последствия к. з. Во всех случаях протекания большого тока тепловое действие тока приводит к повреждению (выжиганию) деталей в месте возникновения к. з., а также повышенному нагреву их изоляции на всем участке, по которому такой ток протекал. В последующем возможно к. з. в другом месте этой цепи, особенно при повышенной влажности атмосферного воздуха. Наиболее серьезное возможное последствие к. з. — пожар.

Способы устранения короткого замыкания, Наиболее просто исключить поврежденный элемент цепи — тяговый двигатель, вспомогательную машину, отдельный аппарат, а в критическом случае и целую секцию электровоза. Однако в ряде случаев последствия к. з. можно уменьшить, сохраняя достаточную работоспособность электровоза, создав электрическую цепь в обход поврежденного участка или поставив (подложив) новую временную изоляцию взамен поврежденной, убрав с места к. з. посторонний предмет и т. п. Методы выявления места к. з. рассматриваются ниже.

Обрыв цепи. Причинами обрывов электрической цепи могут быть: механические повреждения (сильное натяжение или крутой перегиб провода, кабеля, шины, слабое закрепление их конца, частые колебания, например, межкузовных проводов), отгорание провода или выпаивание его из наконечника, сильное окисление контактов или попадание постороннего изолирующего предмета между ними. У аккумуляторной батареи обрыв цепи возникает при изломе перемычек или окисления контактов, вытекании электролита из элементов.

Перегорание предохранителя также можно считать обрывом цепи независимо от причины, его вызвавшей. Обрыв цепи возникает также при несрабатывании привода какого-либо аппарата, как вследствие снижения напряжения цепи управления, так и в случае механического повреждения, а также из-за снижения давления воздуха.

Последствия обрывов цепи носят иной характер, чем к. з., однако все-таки достаточно серьезны: не поднимается токоприемник, не включаются аппараты защиты цепей, не собираются цепи тяговых двигателей или вспомогательных машин. Во всех этих случаях поезд стоит, что приводит к сбою в движении поездов и косвенно создает угрозу безопасности их движения.

Способы устранения обрывов. В высоковольтных цепях с большими токами восстановление оборванного участка, как правило, затруднительно из-за большой площади сечения проводов (шин, шунтов), поэтому чаще всего такой участок или отключают целиком или «обходят» за счет существующих параллельных цепей без каких-либо сложных переключений; лишь при наличии на электровозе переходных скоб, перемычек можно такой участок частично или полностью восстановить. Если обрыв вызван не замыканием контактов аппарата из-за неисправности его привода, их во многих случаях можно замкнуть принудительно.

При обрыве (нарушении) низковольтной цепи в зависимости от вида повреждения поступают различно; иногда достаточно только пошевелить и зачистить окислившийся или подгоревший контакт, в других случаях следует поставить перемычку, шунтируя оборванный участок. Если оборван или выпаян наконечник провода, то конец провода защищают и присоединяют к зажиму взамен снятого наконечника. Устанавливаемая перемычка должна иметь изоляцию по всей длине, за исключением ее концов, жилы которых перед присоединением должны быть тщательно скручены и зачищены. Площадь сечения токоведущей части перемычки должна соответствовать площади сечения провода, цепь которого нарушена. Если перемычка длинная, то ее следует закрепить в нескольких местах от колебаний и возможного касания как высоковольтных цепей, так и заземленных деталей.

Способы выявления повреждений электрической цепи. Многие нарушения цепей и неисправности аппаратов машинист или его помощник обнаруживают без каких-либо специальных приборов. При знании цепей и конструкции аппаратов и достаточной внимательности большинство неполадок быстро выявляют, наблюдая за измерительными приборами, сигнальными лампами и аппаратурой, размещенными в кабине. В более сложных случаях прозванивают цепи контрольной лампой или вольтметром, а в условиях депо и пунктах оборота — омметром.

Метод сопоставления признаков. Для быстрого отыскания неисправности очень важно уметь сопоставить различные возникающие признаки, что возможно при прочных знаниях и повседневном систематическом изучении цепей и аппаратов. Сопоставление признаков — этот метод отыскания неисправностей ценен тем, что в условиях эксплуатации использование иных методов требует значительного времени, остановки электровоза и опускания токоприемника. Следовательно, возможность их применения обычно весьма ограничена.

К основным признакам, учитываемым и сопоставляемым при отыскании неисправностей, относят следующие: значение тока, фиксируемое по амперметру до и после появления неисправности; значение напряжения в сети и на двигателях; колебания стрелок приборов; положение рукояток контроллера и кнопок управления; скорость движения; показания сигнальных ламп; значение давления в пневматических магистралях; отключение аппаратов; внешние признаки (искрение, дым, запахи, изменение характера шума); напряжение на батарее или генераторах и др.

Поскольку описать все возможные неисправности электрических цепей на электровозах всех серий не представляется возможным, разобраны лишь наиболее характерные случаи обнаружения и устранения неисправностей наиболее ответственных аппаратов и электрических машин и методы полного или частичного восстановления работоспособности электровоза.

Рассмотрим подробнее указанные выше признаки нарушения нормальной работы электрических цепей сначала в общем виде.

Сопоставление признаков коротких замыканий в различных точках силовой ц е п и. Внешними признаками короткого замыкания считают срабатывание защиты, изменение показаний приборов и сигнальных ламп, изменение режима работы электрических машин, появление искрения, запахов и т. п. По сочетанию этих признаков можно приблизительно установить место короткого замыкания, не используя какие-либо приборы. Во время сопоставления этих признаков машинист продолжает вести поезд (по инерции), выбирая место, наиболее удобное для остановки и последующего взятия поезда с места, а если возможно, то и до ближайшей станции. При движении по подъему целесообразнее после трехкратного выключения ГВ сразу же остановить поезд и, соблюдая правила безопасности, закрепив состав, набрав воздух повышенного давления в резервуарах управления, приступить к отысканию места повреждения.

Сопоставление признаков п р и обрыве ц е п и рассмотрим на нескольких примерах.

Пример 1. На электровозах ВЛ80^К, ВЛ80^Т при постановке главной рукоятки контроллера в положение РП тяговый режим осуществляется на одной секции; горит лампа ТД, сигнализируя о не включении линейных контакторов этой секции.

Если лампа ТР не горит, а при включении кнопки Низкая температура масла в кузове действие цепей становится нормальным, то явно нарушен контакт в цепи проводов Н5 — Н6 в блок-контакте контактора 133; сам этот контактор включен, о чем сигнализирует погасание лампы ТР в момент включения кнопки Вентилятор 1. На электровозе ВЛ80^С действие цепей в подобном случае такое же, но контакты контактора 133 в проводах Н5 — Н6 при нажатии кнопки Низкая температура масла будет шунтироваться не кнопкой, а контактами реле 247. Если лампа МН не горит, то действие масляных насосов следует считать нормальным.

Пример 2. На электровозе переменного тока в режиме тяги выключился ГВ, загорелись лампы ГВ, РЗ, РП, одна из ламп ВУ. После восстановления защиты и повторного сбора цепей вновь отключился ГВ и загорелись те же сигнальные лампы; после очередного включения цепей тяговых двигателей защита более не срабатывает, указанные лампы не загораются, но на одной из первых позиций ЭКГ загорается лампа РБ.

В этом случае можно предполагать отгорание кабелей (перемычек) в цепи дополнительных полюсов и якоря одного из тяговых двигателей; вначале произошло к. з., а затем кабели отгорели без касания токопроводящими жилами заземленных частей. Сила тяги электровоза уменьшится, но больше защита может и не срабатывать — цепь двигателя оборвана. В случае же сгорания кабеля в цепи главных полюсов (перемычка между катушками полюсов, кабели у реверсора) по «цепи» якорь—дополнительные полюсы—компенсационная обмотка—постоянный резистор 1PO (2PO и т. д.) потечет большой ток — произойдет отключение РП, ГВ.

Во всех этих случаях двигатель с оборванной цепью (отгоревшим кабелем) следует отключить ножом ОД.

Пример 3 На электровозах ЧС4 обнаружение неисправностей облегчено наличием специального блока, блока обнаружения неисправностей (БОН), представляющим собой изоляционную текстолитовую панель с медными пронумерованными выводами, которые делят низковольтную электрическую цепь на участки и обозначаются по схеме кружками с цифрами. БОН размещен в шкафу рядом с первой кабиной электровоза. Два зажима (плюсовый и минусовый) служат для подсоединения гибких проводников.

На панели имеются две сигнальные лампы: верхняя соединена с отрицательным зажимом (левым), нижняя — с положительным зажимом (правым) и через АЗВ 395 с проводом 823 (рис. 44).

Рис. 44 Схема низковольтных цепей электровоза ЧС4

Для отыскания места обрыва необходимо один конец провода соединить с левым отрицательным зажимом, а другим концом касаться проводов БОН, последовательно начиная со стороны подачи напряжения.

Если при прикосновении к данному выводу загорается верхняя лампочка, значит, весь участок цепи до данного вывода находится под напряжением.

Когда же при касании провода к очередному выводу БОН лампа не горит, обрыв следует искать на участке цепи, ограниченном данной и предшествующей точками.

Для быстрого определения неисправностей в электрических цепях управления, на электровозе ЧС8 установлена проверочно-универсальная машина ПУМ-«Шкода» типа КS-11, которая дает возможность проверки шести цепей:

1-я цепь – проверка исправности цепи на реле безопасности 380, обозначенная

в схеме «К1»

2-я цепь – проверка исправности цепи включения главного выключателя,

обозначенная в схеме «К2»

3-я цепь – проверка исправности цепи управления «Ход» (включения линейных

контакторов), обозначенная в схеме «К3»

4-я цепь – проверка исправности цепи управления электрическим тормозом,

обозначенная в схеме «К4»

5-я цепь – проверка исправности цепи управления «Набор позиций»,

обозначенная в схеме «К5»

6-я цепь - проверка исправности цепи управления «Сброс позиций»,

обозначенная в схеме «К6»

Питание ПУМа производится напряжением цепей управления как из проверяемой цепи, так и через собственное АЗВ. Главный переключатель (вал) 560 имеет семь положений. Выбор проверяемой цепи производится вращением вала по часовой стрелке. Выбранная цепь подсоединяется к ПУМу посредством одного из кулачковых переключателей 561 присоединения на передней панели. Пакетник ставится из нулевого (вертикального) положения, в положение 1 «включено» (горизонтальное).

Контакты 9-10 и 1-2 главного вала 560 включены в провод 461(462) цепи включения ГВ. Контакты кулачковых переключателей присоединения 561 S1 - S7 включены в провод 462 на управление токоприемниками. Следовательно, при пользовании ПУМ подъем токоприемников и включение ГВ с пульта управления невозможны.

Выбор цепи контроля. Локомотивная бригада выбирает требуемую цепь контроля при помощи главного вала 560, который устанавливается в одно из шести положений. При этом загорается сигнальная лампа Л1 - Л6, согласно выбранной цепи. После этого переключатель присоединения 561 S1 - S6 выбранной цепи ставится в положение «1», чем подключается проверяемая цепь к ПУМу. Где цепь исправна, загораются сигнальные лампы зеленого цвета, далее лампы не горят. Переключателем обходят данное место в схеме с загоранием сигнальной лампы красного цвета и если затем загораются лампы зеленого цвета и аппарат включается, красная лампа показывает место обрыва в электрической цепи.

Для правильной работы ПУМ при проверке цепей необходимо, чтобы на электровозе было достаточное давление воздуха в цепях управления электропневматическими приборами. При контроле цепей (кроме цепи проверки реле 380) необходимо на пульте управления в любой кабине переключатель 368(369) поставить в положение «Управление». Для проверки цепей «К3 и К4» кроме того реверсивную рукоятку поставить в положение движения «Вперед» или «Назад» и зарядить тормозную магистраль сжатым воздухом, а «К5 и К6» включить ЭПК автостопа.

Особые случаи неисправностей электрических цепей. Помимо явных обрывов и коротких замыканий в цепях, рассмотрим случаи, сходные по последствиям с ними, но несколько отличающиеся по причинам.

Соединение проводов друг с другом. Нарушение изоляции проводов приводит к соединению их токопроводящих жил. Чаще всего такие повреждения возникают в местах перегибов проводов, местах подсоединения их к аппаратам, возможно также взаимное касание наконечников соседних проводов у зажимов на рейках зажимов, оборванных шунтов, например, у контакторных элементов контроллера.

В высоковольтной цепи подобная неисправность обычно приво­дит к серьезным повреждениям, подобным тем, какие возникают при коротком замыкании. В низковольтных цепях соединение проводов обнаруживают по несвоевременному срабатыванию того или иного аппарата. Важно установить, какие провода соединились — питающие (плюсовые) или отводящие, заземляющие (минусовые).

Так, включение кнопки Кн1 (рис. 45) ведет к возбуждению катушек 1 и 2, хотя нормально катушка 2 возбуждаться не должна. По включению аппарата, связанного с катушкой 2, судят о замыкании питающих проводов. Если место замыкания обнаружить затруднительно, то в зависимости от назначения аппарата 2 его либо включают постоянно, либо отключают или же, отключив катушку от неисправной цепи, подводят к ней питание от третьей цепи (рис. 45, а), замыкаемой контактом К.. В случае, указанном на рис. 45, б, плавкая вставка предохранителя Пр1 обычно не перегорает, так как увеличение тока при параллельном подключении второй катушки невелико.

Возможно замыкание минусовых проводов, не вызывающее каких-либо отклонений от нормального режима (рис. 46, а). Иногда может произойти замыкание проводов, приводящее к возбуждению, например, катушки (рис. 46, б) при включении кнопки Кн1 даже в случае разомкнутого положения блок-контакта БК. Обнаружить такое взаимное соединение проводов трудно, поэтому часто к катушке присоединяют проводник (рис. 46, в) и одновременно отсоединяют концы проводника, имеющего замыкание, от зажимов аппаратов, к которым он подключен. Если место соединения проводов обнаружено, то, чтобы их изолировать друг от друга, подкладывают резину, сухой картон и т. п.

Рис. 45 Замыкание проводов Рис. 46 Замыкание проводов

низковольтной цепи до потребителя низковольтной цепи за потребителем

Пример. Если на электровозе ВЛ80^с главная рукоятка контроллера установлена в положение ФП и провод Э10 получит постороннее питание, то включится реле 265, а поскольку реле 266 включено (см. провод Э11), то катушка контактора 208 получит постоянное питание и серводвигатель СМ введет главные контроллеры в режим непрерывного набора позиций, так же как и при автоматическом пуске, сила тяги электровоза начнет быстро нарастать; при езде резервом опасно возрастает скорость, при движении с поездом начнется боксование, сработает РП и ГВ отключит все цепи.

Замыкание проводов Э10 и Э11 возможно как на рейках зажимов, например, 602 в какой-либо кабине, так и при соединении каких-либо деталей (шунтов, валиков) контакторных элементов 54 — 56 или 56 — 58 в контроллере головной кабины.

Как видно из примера, взаимное соединение проводов цепи управления иногда не менее опасно, чем короткое замыкание.

Пониженное напряжение низковольтного источника электроэнергии (генератора или батареи). Оно приводит к отключению (или не включению) вначале отдельных, а затем и всех аппаратов с электромагнитным приводом, т. е. к разбору цепей; все такие приводы рассчитаны на наименьшее напряжение 35 В (радиостанция на 40—50 В).

О пониженном напряжении основного источника тока узнают по показаниям вольтметра цепи управления и загоранию сигнальной лампы РОТ или ЗБ (на электровозах с ТРПШ), а в ночное время и по снижению накала ламп освещения и прожектора.

Пониженное давление воздуха. В пневматической цепи управления пониженное давление приводит к отключению (или не включению) вначале отдельных, а затем и всех аппаратов с пневматическим приводом. Такие неполадки происходят при неправильном переключении кран в магистрали управления перед отправлением с поездом. Их обнаруживают по разбору цепей на первом перегоне, а иногда тут же на станции. Наиболее серьезное последствие этого — сгорание контактов одного или нескольких контакторов, так как по мере снижения давления воздуха контакты контакторов медленно расходятся под током. Сильное снижение давления приводит также к опусканию токоприемника во время движения.

На электровозах переменного тока снижение давления воздуха может вызвать порчу контактов и камер дугогашения контакторов А, Б, В, Г ЭКГ из-за плохого выдувания дуги. Понижение давления в магистрали вследствие порчи пневмати-ческого редуктора (ЗПК) маловероятно, но если он все же не пропускает воздух, то в отдельных случаях бывает достаточно постучать по его корпусу молотком.

Заклинивание валов якорей (роторов) электрических машин. Такая неисправность приводит к значительному увеличению в них тока и срабатыванию защитных реле (перегрузки, тепловых) или сгоранию вставки предохранителя. Следует отметить, что увеличение тока может не вызывать срабатывания таких защитных аппаратов, как дифференциальные реле или реле

заземления, поскольку в начале процесса изоляция проводов еще не перегрета и замыкания на корпус не возникает. Неоднократное срабатывание РП, ТРТ, сгорание предохранителя требует обратить внимание на характер работы электрической машины, защищаемой данным аппаратом.

У тяговых двигателей заклинивание якоря (колесной пары, зубчатой передачи) при большой скорости приводит к круговому огню по поверхности коллектора и перебросу дуги на остов, поэтому дополнительно срабатывают реле ДР и БВ на электровозе постоянного тока и РЗ и ГВ на электровозах переменного тока. Однако при малой скорости движения на электровозах постоянного тока срабатывания ДР и БВ не происходит, что дезориентирует машиниста, и он после неоднократного срабатывания защиты на высокой скорости переходит на движение с понижением ее. В результате на бандажах колес возможно появление выбоин, изоляция тягового двигателя будет пересушена, возможно повреждение колес.

Таким образом, если якорь (ротор) любой машины не вращается или частота вращения явно ниже нормы (на слух), электрическую цепь двигателя следует отключить, колесную пару на станции вывесить.

Дата добавления: 2014-11-16