铁道机车专业教学湖南铁道左继红09课件

铁道机车专业教学资源库湖南铁道职业技术学院主讲：左继红《电力机车电器》第三章继电器继电器的工作原理（继电特性）继电特性是指继电器的输入量与输出量之间的特定关系，即输入－输出特性。

输入量用x表示，输出量用y表示。图6－2（a）为具有常开接点继电器的继电特性。当输入量x从零增加时，在x<xdz的过程中，继电器不动作，输出量y=0。当输入量达到x=xdz时，继电器立即动作，输出量由0突然跃变到ymax。继续增加输入量x到xe（额定输入量或正常工作值），继电器保持该状态不变，输出量仍为ymax。当输入量x从xe减少时，在x>xsf的过程中，继电器仍然保持该状态不变，输出量还是ymax，只有当输入量减少到x＝xsf时，继电器才释放，输出量由ymax跃变到0。继续减小输入量，输出量仍然为0。对应的xdz称为继电器的动作值，xsf称为继电器的释放值。三、继电器的特点

继电器一般不直接控制主电路或辅助电路，而是通过接触器或主电路及辅助电路中的其它电器对主电路及辅助电路进行控制的。与接触器相比较，继电器具有以下特点：（1）继电器触头容量小，采用点接触形式，没有灭弧装置，体积和重量也比较小。（2）继电器的灵敏度要求极高，输入、输出量应易于调节。（3）继电器能反应多种信号（如各种电量、速度、压力等），其用途很广，外形多样化。（4）继电器不能用来开断主电路及大容量的控制电路。四、继电器的分类《电力机车电器》第三章继电器§3-2电磁继电器

电磁式继电器可分为电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器和信号继电器等。①电压继电器是指当继电器线圈两端电压达到规定值时动作的继电器，其吸引线圈与电路并联，故线圈直径较细，匝数较多，主要作控制用。

②电流继电器是指当继电器线圈流过的电流达到规定值时动作的继电器，其吸引线圈与电路串联，故线圈直径较粗，匝数较少，多作过载或短路保护之用。

③中间继电器是指用来增加控制电路数目或将信号放大的继电器，它实际上也属于电压继电器。

④时间继电器是指从接受信号至触头动作具有一定的延时，该延时又符合其准确度要求的继电器。⑤信号继电器主要在电力系统的保护中用于指示线路故障，其测量机构既可以是并联电磁铁，也可以为串联电磁铁，而执行机构可以有信号牌及一对或多对触头，也可以只有信号牌而没有触头。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器

中间继电器在电力机车上用于控制各种控制电器的吸引线圈，以使信号放大，或用一个信号同时控制几个电器。在SS3B型电力机车上采用JZ15－44Z型中间继电器。在SS9型电力机车上，被LCU逻辑控制单元（无节点控制方式）和DKL逻辑控制单元取代。一、中间继电器1、中间继电器在电力机车上的作用型号意义：J-继电器Z-中间15-设计序号44-4常开，4常闭Z-直流控制《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器JZ15－44Z型中间继电器，主要由吸引线圈1、磁轭2、铁心3、衔铁4、反力弹簧8、触头组6等部件组成。直动螺管式电磁铁布置在继电器的中央，双断点桥式银点触头位于磁轭2的两旁。2、中间继电器结构组成《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器

参看中间继电器动画3、中间继电器工作原理二、接地继电器1、接地继电器作用SS3B型电力机车采用TJJ2-18/21型接地继电器，用于主电路接地保护。当发生接地故障时1ZJDJ或2ZJDJ接地继电器动作吸合，接通导线使主断路器跳闸，同时通过其联锁触头接通彩色液晶显示器“主接地1”或“主接地2”信号。2、接地继电器结构组成（图）型号意义：T-铁路机车用J-继电器J-接地2-设计序号18-动作电压整定值2-常开触头数1-常闭触头数TJJ2－18/21型电磁式继电器由控制装置、恢复装置和机械联锁装置三部分组成。控制装置和恢复装置都有各自独立的磁系统，两者间通过钩子和扭簧组成的机械联锁装置联系。继电器组装在由酚醛玻璃纤维压制成的底板上，外面装有防尘的有机玻璃透明外罩。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器3、接地继电器动作原理①控制装置控制装置由磁系统、反力弹簧和触头系统组成。磁系统为拍合式直流并联电磁铁，铁心由方钢制成，其上带有吸引线圈2，衔铁4为4mm厚的钢板。触头系统为双断点桥式结构，包括一对常开主触头6，一对常闭主触头5和一对常开联锁触头10组成。主触头6和5由衔铁4控制，联锁触头10由指示杆9带动。接地继电器工作原理分三种情况：正常、故障、恢复。①正常工作情况在正常工作时，主电路接地继电器的吸引线圈两端的电压小于动作值（18V），控制电磁铁产生的电磁吸力小于反力，衔铁4处于打开位置。同时，指示杆9被勾子8勾住，其涂红漆的顶部被压在透明外罩内，常开联锁触头l0处于打开位。②恢复装置恢复装置主要由指示杆9、指示杆显示动作弹簧13及恢复指示杆的螺管式电磁铁等组成。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器

当电力机车主电路出现接地故障，控制电磁铁吸引线圈2的电压达到其动作值18V时，衔铁4在电磁吸力的作用下吸合动作，带动主触头5、6切换有关电路，使主断路器分闸线圈得电跳闸，切断电力机车总电源，达到限制故障范围，保护主电路的作用。与此同时，衔铁4压迫勾子8的尾部，迫使勾子克服扭簧7的作用顺时针旋转，指示杆9脱扣，并使其涂红漆部分在指示杆显示动作弹簧13的作用下跳出透明外罩，显示动作信号，这是一种机械信号；同时，常开联锁触头10也随之闭合，在司机台上显示接地的电信号。②故障情况③恢复情况

当主电路接地故障消除时，衔铁4在反力弹簧3的作用下恢复原位，但指示杆9发出的机械信号仍保持，常开联锁触头10仍处于闭合状态，故司机台上的电信号也仍然保持。故障处理完毕，如机车需要继续投入运行，司机可按“合主断”扳键开关，给恢复线圈12短时通电，将指示杆吸入罩内，并重新被钩子8压住，使机械信号消失；联锁触头10随之断开，司机台上的电信号也随之消失。这样，继电器就为下一次工作作好了准备。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器4、接地保护原理（图）SS3B型电力机车主电路接地保护采用两套接地系统，分别接在各转向架独立供电电路主整流桥1ZGZ（2ZGZ）的中点。接地保护系统由接地继电器1ZJDJ（2ZJDJ）、并联的分路电阻1FLR（2FLR）、串联的限流电阻1XLR（2XLR）组成。再经110V控制电源正极至负极后接地，这是一套有源保护系统，除网侧电路以外，主电路中任何一点接地，接地电位与110V电压叠加构成接地继电器动作电压。接地继电器线圈通过接地点形成电流回路后动作，使主断路器跳闸。

《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器三、时间继电器1、时间继电器作用

在SS系列电力机车上采用JT3系列直流电磁式继电器作为控制电路中的时间控制环节元件，主要作衔铁延时释放用。型号意义为：J-继电器T-通用3-设计序号2、时间继电器结构组成（图）TJ3系列时间继电器由底座、阻尼套筒、U字型铁心、反力弹簧、反力调节螺母、板状衔铁、非磁性垫片、触头组、极靴、吸引线圈等组成。①极靴：使衔铁和铁心之间气隙磁通分布均匀。②非磁性垫片：安装在衔铁内侧与铁心相接触处，此垫片使衔铁闭合时与铁心间保持一定的距离，即衔铁与铁心间有一定数值的磁阻，以防止衔铁在闭合状态下，当吸引线圈断电时，剩磁将衔铁“粘住”，引起继电器不能正常释放而造成事故。③阻尼套筒：时间继电器的延时作用是依靠套装在磁轭上的阻尼套简来保证的。材料一般为铜或铝。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器3、时间继电器延时原理

时间继电器是利用线圈断电时，由于磁通的变化在阻尼套筒中产生感应电流，此感应电流产生的磁通与原磁通方向相同，阻碍了原磁通的衰减，从而使衔铁延缓释放来达到继电器延时动作的目的的。

继电器吸引线圈通电时，线圈中有稳定的电流流过，在铁心和衔铁内建立起稳定的磁通，其方向如图所示，此时，阻尼铜套内无感应电流。当吸引线圈断电时，由于工作磁通发生变化，在阻尼套中产生感应电势，阻尼铜套为一个单匝的短路线圈，根据楞次定律（感应磁通总是阻碍原磁通的变化）产生如图所示方向的电流。显然铜套电流产生的磁通是要阻碍原磁通的变化的，即与主磁通方向相同，以阻碍主磁通的下降，从而使磁路中的主磁通缓慢衰减，直到它产生的吸力小于反力，衔铁才释放，于是就得到了需要的延时。这就是电磁式时间继电器延时释放的原理。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-1直流继电器4、时间继电器延时时间的调节方法延时时间的调节分粗调、微调两种。①粗调通过更换阻尼套筒来实现。阻尼套筒有1S、3S、5S等级，5s级的时间继电器一般采用大截面铜套以降低电阻值，3s级的时间继电器则用铝套或小截面铜套以增加电阻值。

②微调微调又有2种方法：调节反力弹簧、调节非磁性垫片。

调节反力弹簧：在保持非磁性垫片的厚度不变的前提下，反力弹簧拧得越紧，反作用力就越大，延时时间就越短；反之则反作用力越小，延时时间越长。

调节非磁性垫片：在保持反力弹簧不变的前提下，非磁性垫片越厚，磁路的气隙和磁阻就越大，相同磁势下产生的电磁吸力就越小，衔铁就越容易释放，故延时时间相应缩短；反之则延时时间相应延长。但非磁性垫片不能太薄或取消。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-2交流继电器

在SS系列电力机车上采用JL14－20J系列交流继电器作为主电路原边过流保护和辅助电路过流保护。

型号意义：J-继电器L-电流14-设计序号2-常开联锁触头数0-常闭联锁触头数J-交流控制一、原边过流继电器1、原边过流继电器在电力机车上的作用

原边过电流继电器采用JL14－20J/5型交流电流继电器，接在高压交流电流互感器的副边，作牵引变压器原边过电流保护。其额定电流为5A(原边300A)，动作电流整定值为l0A（原边600A）。2、原边过流继电器结构JL14－20J/5型交流电流继电器由磁轭、反力弹簧、衔铁、非磁性垫片、极靴、触头组、铁心、吸引线圈等组成。

改变非磁性垫片的厚度，可调节继电器的释放电流值；改变反力弹簧的压力，可调节继电器动作电流的整定值。《电力机车电器》第三章继电器§3-2-2交流继电器二、辅助过流继电器

辅助电路过电流保护选用JL14－20J/1200型交流电流继电器，额定电流为1200A，直接接在辅助电路中（即电磁系统的吸引线圈就是辅助电路的母线），作辅助电路过电流保护，其动作电流的整定值为2800A±10％（SS9型机车为2800A±5％）。

当辅助电路工作正常时，母线1中通过的电流小于动作值，衔铁6在反力弹簧7的作用下处于打开状态。若辅助电路出现过载或短路故障，衔铁6即在电磁吸力的作用下吸合，带动触头组8中的联锁触头作相应的分合转换。《电力机车电器》第三章继电器§3-3机械式继电器SS系列电力机车使用的机械式继电器有风道（风速）继电器、风压继电器和油流继电器三种。

风道继电器安装在牵引电动机、硅整流装置柜、制动电阻柜的通风系统的风道里，用来反映通风系统的工作状态是否正常，以确保通风系统有足够的风量。目前采用的风道继电器有TJV1－7/10型、TY5型、TJY5A型三种。一、TJV1－7/10型风速继电器TJV1－7/10型风速继电器用在SS1、SS3、SS3B和SS6型电力机车上，动作整定值为7m/s。型号意义：

T-铁路机车用J-继电器V-速度1-设计序号7-动作值1-常开触头数0-常闭触头数。TJV1－7/10型风速继电器，测量机构是在风力作用下绕轴转动的叶片装置，执行机构是由LW－11型微动开关担任的触头。§3-3-2风道继电器§3-3机械式继电器TJV1－7/10型风速继电器由底座、微动开关、挡块、风叶、转轴、盖、反力弹簧、传动板、传动块、扭簧、拨杆、滚轮、弹性传动件、微动开关按钮等组成。①TJV1－7/10型风速继电器结构

当通风系统的工作正常时，风量足够，风叶4在风压力作用下转动，传动块9随着传动，并通过扭簧10拨动传动板8，使其克服反力弹簧7的作用而向下运动，滚轮12受压后带动弹性传动件13移动，触动微动开关按钮14，使其常开联锁触头闭合，接通相关控制电路，通风系统正常工作。

②TJV1－7/10型风速继电器工作原理

当通风系统发生故障时，风量很小或为零，风叶4即在扭簧10和反力弹簧7的作用下恢复到原位，传动板8不再受到传动组件的压迫，弹性传动件13释放微动开关按钮14，使其常开联锁触头断开，切断相应的控制电路。《电力机车电器》第三章继电器§3-3机械式继电器SS4改型、SS8型和SS9型电力机车的牵引风机和制动风机的风道里安装的是TJY5A型风道继电器，SS8型电力机车的硅整流风机的风道内装的是TJY5型风道继电器。均属静压式风道继电器，用于监视电力机车上通风设备的工作情况，有效的保护发热设备。

二、TJY5和TJY5A型风道继电器

测量机构是膜片，执行机构是一对常开联锁触头

。盖板、壳体、常开动触头、盖、常开静触头、塑料体、出线环、反力弹簧、塑料座、模式铝片型号意义为：T-铁路机车用J-继电器Y-风压5-设计序号①TJY5和TJY5A型风道继电器结构

TJY5及TJY5A型风道继电器的内部结构基本相同，只是工作原理有些不同。TJY5A为正风压型，TJY5为负风压型。§3-3机械式继电器②TJY5A型风道继电器工作原理

牵引电动机和制动电阻柜是依靠牵引风机或制动风机吹入的压缩空气将热量带走来进行冷却的。TJY5A型风道继电器的风压取自牵引、制动风机风道，为正压力。当风机启动后，各风道内产生的静压值为294Pa时，膜片10动作，带动动触头3克服反力弹簧8的作用，使常开触头闭合，接通相应的控制电路正常工作；当通风系统发生故障，风道内无风压或风压低于294Pa时，动触头在反力弹簧及膜片作用下恢复到原位，常开触头打开，从而切断相应的控制电路。《电力机车电器》第三章继电器§3-3-2风压继电器SS系列电力机车上采用TJY3－1.5/11型和TJY3－4.5/11型风压继电器。

TJY3－1.5/11型风压继电器在SS系列电力机车上用作电阻制动和空气制动间的安全联锁。在电阻制动工况下，若电阻制动力不足需要补充空气制动力时，要绝对防止机车轮周制动力过大，造成车轮被抱死产生滑行。当司机操作空气制动补充制动缸压力达到150kPa时，被视为补充制动力过大，风压继电器动作，自动切除电阻制动的励磁电源，解除电阻制动。只有当制动缸压力下降返回到100kPa时，继电器恢复，方可再次投入电阻制动。

一、TJY3－1.5/11型风压继电器1、作用

型号意义：T-铁路机车用J-继电器Y-压力3-设计序号1.5-动作风压值（150kPa）1-常开数1-常闭数《电力机车电器》第三章继电器§3-3-2风压继电器1、TJY3－1.5/11型风压继电器结构

型号意义：T-铁路机车用J-继电器Y-压力3-设计序号1.5-动作风压值（150kPa）1-常开数1-常闭数§3-3-2风压继电器二、TJY3－4.5/11型风压继电器该继电器的结构与TJY3－1.5/11基本相同，只是动作值不同（450kPa）。TJY3A－4.5/11型风压继电器用作主断路器气路保护，避免在过低气压下动作主断路器。当主断路器储风缸压力超过450kPa时，该压力继电器动作，触头闭合，接通主断路器分、合闸电路，主断路器方能分、合闸。如果无此保护，主断路器就有可能在过低气压下动作，造成不能可靠分、合闸，烧坏主断路器线圈，或者在过低气压下合闸后不能保证可靠分闸的危险，甚至更大的故障。§3-3-3油流继电器

油流继电器是电力机车牵引变压器的附件，用来监视变压器循环系统的工作情况，当油流停止或不正常时，给司机发出警告信号。SS4型机车采用TJV2/11型油流继电器。

继电器的动作原理是：当油流正常循环时，油流推动叶片3克服扭簧4的扭力而转动，使常闭联锁触头（叶片3和接线柱9）断开，司机台上无电信号显示；当油流停滞时，叶片在扭簧作用下返回，同接线柱9接触，电信号电路经接线柱9、叶片3、扭簧4和接线柱10而接通，司机台上显示相应的电信号，表示油流不正常。

型号意义：T-铁路机车用J-继电器V-速度2-设计序号1-常开数1-常闭数§3-4电子继电器

在SS系列电力机车上，除了使用电磁式时间继电器外，还装有电子式时间继电器。在SS3B型电力机车上安装了2个TJS型电子式时间继电器，一个用于自动停车信号装置的延时，整定值为7s，另一个用于动力制动与空气制动配合时的延时，整定值为27s