Электромагнитные контакторы трамвая Tatra T3SU

    а - SG-11; б - SA-781; в - SA-263, SC-11; г - SA-261; д - SE-12.

    В цепях тяговых двигателей, вспомогательных машин и перевода стрелок для замыкания и размыкания цепей применяют электромагнитные контакторы SA-781, для включения цепей индуктивного шунта - контакторы SC-12, для цепей колодочного и рельсового тормозов SA-261 и SA-263, для цепей отопления - SA-263 и SE-11, для отключения демпферных реостатов R1 и R2 - SG-11. Конструкции рассматриваемых контакторов аналогичны друг другу, но они имеют различные технические данные и особенности в зависимости от параметров цепей, в которые они включены. Каждый электромагнитный контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительную систему, электромагнитный механизм и систему блок-контактов.
    Контактная система состои из: якоря 3 с контактом 6, неподвижного контакта 9 и отключающей (возвратной) пружины 16. Дугогасительная система, как правило, включает в себя дугогасительную катушку 13 с магнитными полюсами 11 или постоянный магнит 17, дугогасительную камеру 8 и дугогасительные рога 7, 10. В электромагнитный механизм входят: включающая (подъемная) катушка 14, сердечник 1 и магнитопровод 15.
    Основными элементами системы вспомогательных блок-контактов, предназначенных для согласования работы контактора с другими аппаратами цепи, являются: изоляционное основание, подвижной и неподвижный контакты, притирающие пружины. В зависимости от назначения блок-контакты могут быть размыкающими и замыкающими.
    Принцип действия электромагнитного контактора заключается в следующем. При подаче напряжения на катушку 14 электромагнита притягивается якорь 3 с цкрепленным на нем подвижным контактом 6, который снабжен притирающей пружиной 4 и может перемещаться под ее воздействием по неподвижному контакту. Процесс перекатывания подвижного контакта по неподвижному называют притиранием. Притирание контактов друг к другу обеспечивает надежный электрический контакт. При прекращении питания включающей катушки под воздействием отключающей пружины и собственного веса якорь размыкает главную цепь. При этом дугогасительная система обеспечивает быстрое гашение возникшей электрической дуги в аппарате, благодаря чему обеспечивается малый износ контактов.
    Детали контакторов SA-781, SG-11, SE-11, SA-261 и SA-263 смонтированы на основании 12 из изоляционного материала - текстолита. В средней части основания 12 винтами крепят магнитопровод 15 с сердечником 1 и включающей катушкой 14. Якорь 3 опирается призмой в основание магнитопровода, фиксируется упором и удерживается в отключенном состоянии пружиной 16, другой конец которой крепится к магнитопроводу 15. На верхней части якоря 3 крепят подвижный контакт 6. Неподвижный контакт 9 вместе с дугогасительной катушкой 13 (контакторы SG-11 и SA-781) или с постоянным магнитом 17 (контакторы SA-263, SE-11, SC-12) и магнитными полюсами 11 крепят к основанию в верхней части.
    У контактора типа SA-781 дугогасительная камера 8, имеющая цилиндрические штифты-упоры, установлена на двух пружинах-кронштейнах и зажата между магнитными полюсами. У контакторов типов SC, SE дугогасительная камера 8 вместе с магнитом 17 прикреплена к зажиму неподвижного контакта 9. Подвижной и неподвижный контакты 6 и 9 имеют искрогасительные рога 7, 10. Подвижные контакты снабжены притирающей пружиной 4.
    Контакты у контакторов SA-781, SC-12 и SG-11 выполнены из медного уголкового проката размером 25*16*7,2 мм. Контакторы SA-261, SA-263и SE-11 имеют серебряные контакты 7*7*2 мм. На якорях контакторов со стороны сердечника магнитопровода закреплена тонкая латунная диамагнитная прокладка, а на якорях контакторов SA-781 и SC-11 така латунная пластина имеется и с наружной стороны для исключения случаев залипания за счет остаточного магнетизма.
    Дугогасительные камеры контакторов сборные, изготовлены из двух асбоцементных пластин, соединенных винтами. Для обеспечения прочности камеры контакторов SA-781 и SC-11 снабжены гетинаксовыми пластинами.
    При включенном контакторе в силовой цепи цепь тока от входного зажима замыкается через дугогасительную катушку (контакторы SA-781, SG-11), неподвижный и подвижной контакты, гибкий шунт и выходной зажим. В зависимости от назначения контактора в нижней части монтируют необходимое число вспомогательных блок-контактов 2, включенных в цепи управления. Блок-контакты снабжены притирающими пружинами и имеют держатели. Сами контакты выполнены из серебра.
    Все электромагнитные контакторы и реле компонуют в контакторные панели (рамы), размещенные сбоку вагона под кузовом или в средней части вагона.

    Контакторная панель представляет собой раму 1 из уголков, на которую болтами крепят основания контакторов 2. Панели устанавливают на изоляторах в специальных ящиках, оклеенных с внутренней стороны асбестом или тонким текстолитом. Ящики панелей закрыты крышками со специальными запорами-барашками.
    Вагоны Т-3 выпусков 1963-1965 гг. имеют запоры ящиков панелей пружинного типа.
    Как показал опыт эксплуатации, применяемые запоры как барашкового, так и пружинного типов, являются ненадежными. Пружинные запоры часто теряют свою упругость, а барашковые - неудобны в эксплуатации и отламываются.
    Ящики имеют вентиляционные патрубки, соединенные воздуховодами двигатель-генератора и ускорителя. Большое значение для надежной работы контакторов имеет состояние вентиляционных каналов и патрубков. Чтобы уменьшить ионизацию воздушного пространства в ящиках и таким образом устранить коррозию металлических деталей контакторов, необходимо регулярно прочищать от грязи наполнитель вентиляционного патрубка для сообщения ящика с атмосферой.
    На вагонах выпусков с 1971 г. для надежной работы контакторов и ликвидации случаев попадания воды из салона на аппаратуру и электропроводку ящики сверху защищаются стальным листом.

    Линейный контактор служит для включения и выключения силовой цепи вагона при его пуске и переходе на выбег. Кроме того, при работе трамвайного вагона на линии возникают случаи, когда требуется очень быстрое, автоматическое отключение электрических цепей вагона от контактной сети. Такими случаями бывает возникшее короткое замыкание в цепи тягового двигателя при пробое изоляции в различных аппаратах и тяговых двигателях. Поскольку при таком отключении обычно приходится разрывать электрическую дугу большой мощности, то это также осуществляется специально рассчитанным линейным контаткором, сблокированным с реле максимального тока. На вагонах "Татра" применяются линейные контакторы SB-791 и SL-11. Их конструкция обеспечивает быстрое, в течение 0,05-0,07 с, отключение при коротких замыканиях. За это время ток короткого замыкания не успевает достигать наибольшего значения и это в значительной мере предохраняет силовую цепь вагона от разрушения током короткого замыкания.

    Диаграмма тока короткого замыкания при выключении линейного контактора.

    При возникновении короткого замыкания ток в цепи увеличивается не мгновенно, а постепенно, благодаря наличию индуктивности устройств тяговых подстанций, машин и аппаратов трамвайного вагона. При достижении определенной величины тока максимальное реле приходит в действие (время t1), но это действие не мгновенно выключает линейный контактор, так как необходимо время на движение и включение контактов максимального реле и на движение контактов и гашение дуги в дугогасительной камере (время t2 и время t3).
    Если время выключения контактора (t2+t3) мало, то он успеет разорвать цепь, не допуская нарастания тока короткого замыкания до установившейся (наибольшей) величины. Если время выключения контактора велико, то он не успевает ограничить нарастание тока до предельного значения в цепи будет протекать чрезмерно большой ток, способный вызвать значительные разрушения аппаратов, а в некоторых случаях может привести к загоранию вагона.
    Линейный контактор смонтирован вместе с реле максимального тока на общем основании и при помощи изоляторов прикреплен к раме кузова. Он расположен с правой стороны вагона в средней части за первой тележкой. От попадания воды и грязи он защищен плотно закрываемым металлическим кожухом с резиновыми уплотнениями.
    К основанию 1 прикреплено ярмо магнитопровода 2, на сердечнике которого расположена низковольтная обмотка катушки электромагнита 3. На якоре 10 расположен главный подвижной контакт 14. Главный неподвижный контакт 15 укреплен на стойке и соединен электрически с дугогасительной катушкой 16, к которой подходит провод 18 от токоприемника. Соединение подвижного контакта 14 с неподвижным 15 происходит внутри дугогасительной камеры 17. Якорь оттягивают две выключающие пружины 12. Для притирания главных контактов имеется притирающая пружина 13. Для включения и отключения низковольнтых цепей имеются низковольтные вспомогательные контакты 9. Для того, чтобы ток не проходил по шарнирам, во избежание их приваривания, имеется гибкий шунт 11.
    На общем сердечнике расположены две обмотки - токовая 5 и удерживающая 4. Токовая служит для прохождения тока силовой цепи от линейного контактора к выводном проводу 18, а удерживающая является низковольтной. Якорь 7 реле максимального тока при своем притяжении к сердечнику возедйствует на низковольтные контакты 6.
    Регулировочная пружина 8 имеет регулировку, с помощью которой можно отрегулировать величину тока срабатывания реле. Величина тока уставки равна 750А. Когда водитель нажимает на пусковую педаль вагона, включается низковольтная цепь, подающая ток напряжением 24В на обмотку 3. Сердечник контактора намагничивается и притягивает якорь 10. При этом главные контакты 14 и 15 соединяются. Тогда ток высокого напряжения, подводимой по проводу 18, от токоприемника пройдет через витки дугогасительной обмотки 16 на неподвижный главный контакт 15, на соединенный с ним подвижной контакт 14, через гибкий шунт 11 на токовую обмотку реле максимального тока 5 и к выводному проводу.
    При включении контактов происходит их "притирание". Когда водитель отпускает пусковую педаль в нулевое положение, низковольтная цепь, подающая ток на обмотку 3, отключается. Сердечник размагничивается, и якорь 10 контактора под действием силы тяжести и с помощью выключающих пружин 12 отпадает, благодаря чему главные контакты 14 и 15 разъединяются. При этом между главными контактами возникает электрическая дуга, которая гасится дугогасительным устройством. Подача тока высокого напряжения к тяговым двигателям прекращается.
    Кроме того, выключение линейного контактора может произойти без участия водителя под действием реле максимального тока в том случае, когда ток силовой цепи возрастет до 750А и выше. При включенном линейном контаткоре по токовой обмотке 5 реле максимального тока проходит ток силовой цепи. Если величина тока силовой цепи меньше 750А, то сила притяжения якоря 7 недостаточна, чтобы преодолеть усилие пружины 8. При прохождении тока свыше 750А магнитный поток токовой обмотки 5 реле увеличит силу притяжения якоря 7 настолько, что последний преодолеет усилие пружины 8. Якорь 7 притянется к сердечнику и приведет в действие низковольтные контакты 6. Одна пара этих контактов отключит питание обмотки катушки 3 линейного контактора 5. Линейный контактор выключится. Другая пара контактов 6 включит цепь удерживающей обмотки 4 реле максимального тока - это предотвращает повторное включение линейного контактора.
    Для включения линейного контактора после срабатывания реле максимального тока следует отпустить в нулевое положение пусковую педаль и нажать кнопку "Максимальное реле" на пульте водителя. При этом разрывается цепь питания удерживающей обмотки 4 реле максимального тока и аппарат подготовляется к следующему пуску.
    Конструкция линейного контактора SB-791 и его работа аналогичны описанному выше контактору SL-11.
    Главные контакты и дугогасительное устройство контактора SL-11 обладают более мощной разрывной способностью. Кроме того, другой монтаж реле максимального тока и расположение дугогасительной катушки позволили сократить значительно время срабатывания линейного контактора.