Статья обновлена 06.02.2022 — добавлена 3-фазная дифзащита генераторов
Оглавление цикла «Труженик электродвигатель»
...Шёл дождь. Машинист разгонял длинный угольный «семитысячник» — нужно было успеть к пробе тормозов. Прогрохотав по мосту через Большой Кинель, дал сериес-параллель и сейчас готовился выбрать параллель — пустить двигатели галопом. Спешить нельзя — колёса сейчас резали водяную плёнку и худо-бедно цеплялись за рельсы , но если дать шпоры — поскользнутся на ней.
— Тридцать первый — проба пятьдесят — шестьдесят — напомнил помощник, серьёзный дядя — бывший бригадир пути, пробившийся на электровоз.
Вот скорость сорок, пора... Нажав кнопку, машинист рванул тугое «весло» — рукоятку контроллера — на 28-ю позицию, в ответ в глубине кузова полыхнул яркой вспышкой линейник, амперметры провалились и удвоили показания. Теперь большим пальцем, по одному щелчку, добавляем... 29... 30... 31... 32...
БАХ!!! За спиной словно взорвалась граната, пульт озлобился красными лампами, а ускорение как рукой сняло — поезд клюнул носом. Сработал БВ-1 — силовой быстродействующий выключатель . Медлить нельзя — проба тормозов не в установленном месте равна её отсутствию!
Рукоятку толчком ладони на нулевую позицию, секундное нажатие кнопки «БВ-1», смотрим погасание красных ламп... Лампы погасли, набираемся снова, но «параллель» пока нельзя — локомотив надышался влагой и где-то не держит изоляция. Наберём нужные 50 км/ч и так, хоть и с натяжкой — а потом, глядишь, изоляция и подсохнет, перестанет бить...
А в каком-то километре от места пробы тормозов, в 3-этажном доме, возрастная женщина учительского вида перебирала коробки. Они недавно въехали в этот дом, незадорого купленный с голыми стенами, да потихоньку строились. Что-то сами, для тяжёлых работ нанимали бригаду, а проводку и водопровод прокладывал сын-электрик. Сейчас он как раз спустился и зажёг люстру. Вернее, включил, но она не зажглась. При этом плафоны над столом, входящие в другую группу, горели.
— Почему тут свет пропал?
— Не знаю...
Заподозрив неладное, сын заглянул в стоящий за углом электрощит. ВДТ, защищающий эту сторону дома, был выбит. Интересно... Пойдём по линии... Так и есть — в углу, где стояли коробки, была содрана обмотка с провода, выведенного под установку розетки.
— Ты тут лазила сейчас?
— Да, мясорубку искала.
— Поздравляю, ты проверила селективность УЗО! Забыла, что тут провод? Как зацепила-то? — этот вопрос был риторическим.
ВДТ — выключатель дифференциального тока, по устаревшей терминологии — УЗО, устройство защитного отключения. И БВ электровоза тоже вырубился по команде от дифференциального реле. У этих аппаратов похожая конструкция и одно назначение — следить, не пошёл ли ток «налево». Как они это делают?
Ток ходит по замкнутой цепи: сколько вышло из источника по первому проводу — столько вернётся по другому, хоть он постоянный, хоть переменный. Правда, для электроснабжения наших домов применена сеть с глухозаземлённой нейтралью (зачем — отдельный вопрос) — «второй провод» заземлён на подстанции, и есть где-то пробьёт изоляцию первого провода, то часть тока вернётся на подстанцию не по второму проводу, а через землю.
То же самое будет, если за фазу возьмётся человек, имеющий контакт с землёй — часть тока пойдёт через него. А мускулы , в том числе и главный, качающий живительную влагу, сокращаются по электрическим командам, и сетевой ток станет для них ложной командой — рука намертво схватится за повреждённый провод, а мотор перестанет нормально стучать. Исход понятен. А за фазу можно взяться и против воли — например, один человек поставил ножку стула на провод, пробил изоляцию, а второй решил взять провод и переложить в другое место...
У тела, равно как и у опорной поверхности есть определённое сопротивление — например, сырая земля и тем более металлический пол ток проводят хорошо, дерево (которое всегда хоть чуть, но сырое) — похуже, а резиновый коврик и вовсе может не проводить, если чистый.
В зависимости от суммы этих сопротивлений и от напряжения через тело течёт определённый ток. 10 — 15 мА — неотпускающий ток ("рука намертво схватится"), ток в 0,025 А останавливает дыхание, а 100 миллиампер считаются cмepte/\ьными. Естественно, никакой обычный автомат защиты этого не почует — люстра из 10-ваттных лампочек ест больше, порядка 0,2 А, что говорить о каком-нибудь электрочайнике, жрущем ампер 8?
О действии тока на организм, системе автоматизма сердца и бытовой электробезопасности в целом — отдельная статья:
Автоматы защищают от короткого замыкания между проводами, от перегрузки — например, автомат С16 немедленно выстрелит при токе больше 50 А, с задержкой выключится примерно от 25 А (это зависит много от чего — от качества автомата, температуры воздуха и др.)
Поэтому нашим сердцам нужен другой защитник, который учует разницу между токами «туда» и «назад». Такой же защитник нужен и локомотиву — ток утечки в несколько десятков ампер (при потреблении электровоза в несколько тысяч ампер) и сам по себе может что-нибудь поджечь из-за разогрева частей, не предназначенных проводить ток, и «расшатает зуб» — усугубит пробой изоляции вплоть до короткого замыкания.
Поэтому понижение изоляции нужно рубить на корню, для чего в схеме есть несколько дифференциальных реле. Схему ВЛ10 мы уже рассматривали в статье ТЭД-5, там дифреле было под номером 52, а сейчас глянем схему знаменитого ЧС7 — для начала в общем, дифреле выделены цветом:
Здесь несколько диференциальных #реле — на каждой секции свои 015, 086, 087, 201, каждое защищает свой участок. Например, 201 защищает вспомогательные цепи — двигатели вентиляторов охлаждения, пневматических компрессоров, печей отопления кабин управления. Вот это реле и его зона ответственности:
У реле две обмотки, по которым течёт ток «туда» (плюсовой) и «назад» (минусовой). Включены они так, что магнитные потоки обмоток бодаются друг с другом, и если токи равны — то итоговый поток равен нулю, якорь реле не притягивается, а стоит себе, оттянутый пружиной. Но если где-то понизится сопротивление изоляции и по минусу вернётся не весь ток, ушедший в схему по плюсу, то плюсовая обмотка пересилит минусовую и притянет якорь.
В итоге выстрелит быстродействующий выключатель БВ 021 и выпадет «флажок» (блинкер) «201» на блоке сигнализации 802. Машинист увидит на пульте «упавший» указатель БВ, а в тамбуре за кабиной может посмотреть по блоку 802, от чего конкретно БВ отключился.
Реле 015 точно так же защищает силовую цепь (тяговые двигатели с реостатом — см. статью ТЭД-5), а вот реле 086, 087, от которых выпадает блинкер «843, 844» — они хоть и дифференциальные, но срабатывают не от токов утечки. Они срабатывают при обрыве цепей вентиляторов обдува реостата — чтобы защитить реостат от работы без охлаждения.
Этот же блинкер выпадает при обрыве проволочек, которые расплавляются при перегреве реостата — защита от перегрева. ЧС7 — электровоз весьма хитроумный, но надёжно работающий уже четвёртое десятилетие. А что современная, выпускающаяся уже пятнадцать лет «Синара» 2ЭС6?
Дифреле заменены электроникой? Как бы не так, особо важная защита должна выполняться простой как «калаш»! Вон оно, под именем КА1, всё так же стережёт расход с приходом:
Сигнализация как одна из важнейших выведена в главный кадр дисплея:
Как и на «семаке» с «десяткой», на «Синаре» два дифреле — силовых и вспомогательных цепей, РДЗ-068ЭТ и РДЗ-068-01ЭТ. У первого через окно магнитопровода пропущены толстые силовые кабели, у второго на магнитопроводе сидит пара катушек — ток в разы меньше:
Даже старый надёжный #трамвай ЧКД Татра Т-3 — и у того есть дифференциальное реле, MDR. Как и всё на этом чешском вагоне, включено оно необычно — сравнивает не входной ток с выходным, а токи параллельных цепей:
Дифзащита есть и на двоюродных братьях Татр — электровозах ЧС4, ЧС4Т, ЧС8, разобранных нами в 13-й статье. Помните, сколько даже на упрощённой схеме осталось безымянных элементов? Рассекретим ещё два — 008 и 009:
Здесь дифференциальное реле выполнено «распределённым» — в роли двух его обмоток выступают два трансформатора тока, 008 и 009, и они «бодаются» не магнитными полями, а электродвижущими силами (ЭДС). Пока из тр-ра выходит столько же, сколько вошло — ЭДС одинаковы, тока через реле защиты 009 нет.
Но как только ток, вошедший в транс, пошёл мимо «земляного» вывода 009 — ЭДС 008 становится больше ЭДС 009, через реле 009 начинает течь ток, что вызывает его срабатывание и отключение главного выключателя электровоза. А 008 — реле защиты трансформатора от перегрузки, через него ток течёт всё время, пока тр-р работает, оно срабатывает при превышении тока.
А есть ли дифзащита на самолёте? О, ещё как! Ею защищены генераторы. Вот часть защиты, стоящая внутри генератора — блок трансформаторов тока БТТ-3:
Сам генератор описан в статье ТЭД-19, а ответная к БТТ-3 часть называется БТТ-40 и стоит в распредкоробке, конкретно на Ту-154 — в панелях генераторов в конце салона:
В каждом БТТ установлены три трансформатора тока — по числу фаз:
Оба трансформатора каждой фазы соединены встречно. Пока в панель приходит столько же, сколько выработал генератор — всё хорошо, тр-ры тока друг друга перебодать не могут. Если ток пошёл где-то налево — равенство нарушается, через чувствительное реле протекает ток и генератор отключается. Так как БТТ-3 стоит со стороны нуля — защищена ещё и сама обмотка генератора.
А бывают 3-фазные ВДТ для дома, для семьи, для гаража? Бывают:
Как видите, номинальная нагрузка (In, Иннокентий Николай, если что) — 40 ампер, ток срабатывания (Иннокентий дельта Николай) — 0,03 А или 30 мА. Очень добрый аппарат, сработает чуть выше неотпускающего тока.
Понижение изоляции опасно и там, где цепь с землёй не соединена — сюда относятся и силовая цепь электровозов переменного тока, и тепловозы, но там утечки обнаруживаются иначе. Как — об этом в следующих статьях, в этой было рассказано главное — как с помощью электромагнитных «аптекарских весов» защитить свою жизнь от невидимой опасности и как тот же принцип работает на электротранспорте.
Сейчас ВДТ в новых домах положены по стандарту, но если у вас его ещё нет — поставьте, он стоит не таких космических денег. У электромеханического (не электронного) чувствительность меньше, но она всё равно перекрывает опасный порог, а работает оно надёжнее. И не слушайте тех, кто рассказывает сказки, словно без заземления ВДТ работает неправильно — он как раз и нужен в тех случаях, когда не помогло или отсутствует заземление.
На одном из скоропомощных каналов (не помню, на каком, у меня в общем оглавлении есть перечень медканалов — можно полистать) был рассказан печальный случай, как родители вызвали 03 к 6-летнему ребёнку, который потянул в кровать сотовый на зарядке. Прошло 2 часа, поэтому прибывшей бригаде осталось лишь законстатировать...
Сохранить семейное счастье мог именно ВДТ... И случаев таких не счесть по всему миру. Достаточно рваной изоляции USB-шнура (сплошь и рядом) и пробитой изоляции в заряднике (на глаз определить невозможно) — и всё...
Живите безопасно и изучайте матчасть! До встречи!
Оглавление цикла «Труженик электродвигатель»
Оглавление цикла «Тушкины потроха»