《电力机车电器》

1、电力机车电器,电力机车电器- 绪论,本章主要内容：,1、课程简介,2、电器的定义,3、电器的分类,4、电力机车电器的分类,5、电力机车电器的工作条件及特点,本章重点内容：,1、电器的定义,2、电力机车电器的分类,电力机车电器- 绪论,一、课程简介,本课程是电力机车专业的一门专业课。内容包括两大方面：,1、学习有关的电器基本理论知识,包括电接触、传动装置、电弧的产生、电弧的熄灭、灭弧装置、电器的发热和散热等。,2、学习电力机车使用的各种电器的基本结构、工作原理、技术参数,包括接触器、继电器、主型电器、其它电器等。,电力机车电器- 绪论,二、电器的定义,电器是一种能够根据外界信号的要求，手动或自动

2、接通、断开电路，以实现电路的开关、控制、转换、保护、检测、调节的电工器械。通俗的说就是能控制电的器械。,三、电器的分类,电器根据不同的分类方法能分成多种。,电力机车电器- 绪论,四、电力机车电器的分类,电力机车电器根据电压等级分类分为高压电器、低压电器。,1、根据电压等级分,高压电器包括受电弓、主断路器、高压连接器、电空接触器、两位置转换开关、高压电流互感器、高压电压互感器、平波电抗器、避雷器等。,低压电器包括电磁接触器、继电器、司机控制器、搬健开关等。,2、根据电器所接入的电路分,主电路电器使用在电力机车主电路中的电器。包括受电弓、主断路器、高压连接器、电空接触器等。,辅助电路电器使用在电力

3、机车辅助电路中的电器。包括三相电磁接触器、自动开关、刀开关等。,控制电路电器使用在电力机车控制电路中的电器。包括司机控制器、继电器、搬健开关等。,电力机车电器- 绪论,3、根据用途分,控制电器用于对电力机车上的牵引设备进行切换、调节的电器。如司机控制器、继电器、搬健开关、接触器等。,保护电器用于保护电力机车上的电气设备不受过电压、过电流损害的电器。如避雷器、自动开关、熔断器、接地继电器、过载继电器、风压继电器、油流继电器等。,检测电器用于与其它电器配合，检测电力机车各电路电压、电流、机车运行速度等的电器。如电压互感器、电流互感器、速度传感器等。,受流电器使电力机车从接触网获取电流的电器。如受电

4、弓。,电力机车电器- 绪论,五、电力机车电器的特点,由于电力机车电器安装在运行的机车上，安装空间有限和运行环境的变 化，使得电力机车电器与其它工业电器又有所不同。有如下特点：,1、强烈的机械震动和冲击。,2、运行环境污染严重。,3、温度和湿度变化很大。,4、电器的安装空间受限。,5、电力机车主电路电流变化范围大，要求电器有很高的电稳定性和热稳定,6、电力机车电器在机车运行时操作频繁。,从上述特点可知，电力机车的工作条件和运行环境十分恶劣，因而要求电力机车电器有很高的可靠性，才能保证铁路运输的安全和正常进行。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,本章主要内容：,1、电接触的基本形式,2、触头

5、的接触电阻、振动、磨损以及改善方法,3、电磁传动、电空传动基本原理,4、电弧的产生和熄灭方法,5、电器的发热和散热,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-1 电接触的基本知识,一、电接触的定义及分类,电接触定义,1、固定接触,两个导体用螺栓、铆钉等紧固件连接起来，在工作过程中接触面不发生相互分离和相对移动的连接，称为固定接触。,两个导电零件通过机械连接的方式互相接触，以实现导电的现象称为电接触。,电接触分类,电接触按工作方式分类可分为固定接触、滑动接触、滚动接触、可分合接触。,2、滑动或滚动接触,在工作过程中，一个接触面沿另一个接触面滑动或滚动，但不分断电路的接触方式称为滑动或滚动接触。

6、如电机、滑线电阻等。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-1 电接触的基本知识,3、可分合接触（触头）,在工作过程中，两个接触面既可分开又可以闭合的接触方式，称为可分合接触。,可分合接触是本课程讨论的重点，后面将要学习的大量电器都属于可分合接触。,有关触头的几个基本知识点, 触头总是成对出现，一个是静触头，一个是动触头。, 根据触头在电路中功能的不同，可分为主触头、联锁触头。, 触头可分为常开触头、常闭触头,常开触头在电路无电情况下处于断开的触头。,常闭触头在电路无电情况下处于闭合状态的触头。, 常开、常闭触头在电路中的表示方法,上开下闭，左开右闭,（1）触头的接触形式,触头的接触形式

7、包括点、线、面三种。, 点接触,点接触是指一个很小的面积内的若干个点接触的触头。一般用于20A以下的小电流电路。, 线接触,线接触是指两个导体沿着线或较窄面积接触的触头接触方式。线接触一般用于几十至几百安电流的中等容量电器。, 面接触,面接触是指两个导体沿着较大面积接触的触头。面接触用于大电流电器。,（2）触头的主要参数,触头的主要参数包括触头开距、触头超程、触头初压力、触头终压力。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识, 触头开距s,触头处于断开位置时，动、静触头之间的最小距离，称为触头开距。, 触头超程r,触头超程是指电器触头完全闭合后，若将动（静

8、）触头移开，静（动）触头在触头弹簧作用下继续前移的距离。, 触头初压力F0,触头初压力是指动触头刚好与静触头接触，动静触头之间的相互作用力。,触头开距是触头的一个重要参数，用于保证触头分断电路时可靠熄灭电弧，并保证有足够的安全绝缘距离。,触头超程用于保证触头在允许的磨损范围内仍能可靠地接触。,触头初压力由触头弹簧保证，用于降低触头闭合过程中的弹跳。, 触头终压力Fz,触头终压力是指动静触头闭合终了时，每个触头上的压力。,触头终压力由触头弹簧保证，用于接触面积，降低接触电阻。,（3）触头的工作情况,触头有闭合状态、闭合过程、断开状态、断开过程4种工作情况。, 闭合状态：要考虑的主要问题是发热（接

9、触电阻引起）, 闭合过程：要考虑的主要问题是机械振动、触头磨损、触头熔焊。, 断开状态：要考虑的主要问题是开距大小（保证熄弧和绝缘）,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识, 断开过程：要考虑的主要问题是灭弧、触头电磨损,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,二、触头的接触电阻,1、接触电阻的产生,产生接触电阻的原因有两方面： 由于接触面不平迫使电流线收缩；由于接触表面存在导电性很差的薄膜。,由于电流线收缩而产生的附加电阻称为收缩电阻，用Rs表示；由于接触表面薄膜而产生的附加电阻称为膜电阻，用Rb表示。接触电阻用Rj表示,Rj=Rs+Rb,2、影响接触电阻的因素, 接触压力：增大接触压力可减

10、小接触电阻。, 温度：温度变化会使金属电阻率、材料的硬度发生变化，从而引起接触电阻变化。, 化学腐蚀：暴露在空气中的金属接触面都会发生氧化作用，产生的化合物影响接触电阻。, 电化学腐蚀：触头间存在电位差，空气湿度大时会发生电解作用，使得接触电阻增大。, 接触表面粗糙度：粗糙度越大，接触点越少，电流线收缩越严重，接触电阻越大。, 触头材料：材料电阻系数大，接触电阻大；材料硬度小，接触电阻小。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,二、触头的接触电阻,3、减小接触电阻的方法, 增加接触点数目：可通过精加工接触面、增大接触压力实现。, 选用合适的触头材料：选择电阻系数小、不易氧化的材料。, 使触头

11、有研磨过程：可擦去氧化膜。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,三、触头的振动和熔焊,触头的振动发生于闭合过程中，触头在闭合过程中会发生一系列的碰撞，此现象就称为机械振动。触头间距离与时间关系如图1-5.,触头的熔焊也是发生于触头闭合过程中，动、静触头之间，在机械振动和电动排斥力的作用下发生断续的分合，由此产生电弧，在电弧高温作用下引起触头熔接，称为熔焊。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,四、触头的磨损,磨损磨耗和损坏,磨损包括机械磨损、化学磨损、电磨损。,机械磨损摩擦和碰撞所致。表现为触头表面的压皱、裂痕、变形。,化学磨损腐蚀性气体、水蒸气对触头材料的侵蚀所致。表现为非导电膜被,

12、碰撞和触头压力剥落而产生的损耗。,电磨损触头分合过程中产生金属液桥、电弧、火花等现象，引起金属转移、 喷溅和汽化，使触头材料损耗和变形。,上述三种磨损中主要是电磨损，机械磨损和化学磨损一般很小。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置,有触点电器一般由感测部分、执行部分组成。感测部分是传动装置，执行部分是触头。传动装置接收外界信号并作出反应，使执行部分动作，输出相应指令实现控制的目的。,电力机车上的电器传动装置主要采用电磁传动、电空传动两种。,一、电磁传动装置,电磁传动装置实质上就是一个电磁铁，接收外界电能转换为机械能，带动触头动作，使其闭合或断开。,电磁铁由吸引线圈、

13、静铁心（铁心）、动铁心（衔铁）、铁轭、空气隙等组成。,1、电磁铁分类,（1）按线圈电流种类分：分为直流电磁铁、交流电磁铁,直流电磁铁线圈中通以直流电，线圈中产生的磁通是恒定的。,交流电磁铁线圈中通以交流电，线圈中产生的磁通是交变的。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置,（2）按磁路形式和衔铁运动方式分, U型拍合式,铁心制成U字形，而衔铁的一端绕棱角或转轴做拍合运动。图（a）所示的电磁铁为衔铁绕棱角运动的U形拍合式，这种形式的电磁铁广泛用于直流电磁式电器（如直流接触器和直流继电器）中。图（b）所示的电磁铁为衔铁绕转轴转动的U形拍合式。这种形式的电磁铁广泛用于交流电磁

14、式电器中。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置, E型拍合式和E型直动式,铁心和衔铁都制成E字形，并且都用电工钢片叠成，线圈套装在中间铁心柱上。 E形拍合式如图（c）所示，E形直动式如图（d）所示，这两种形式的电磁铁都用于交流电磁式电器中。E形拍合式广泛用于60A及以上的交流接触器中。E形直动式广泛用于40A以下的交流接触器和交流电压继电器、中间继电器及时间继电器中。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置, 空心螺管式,空心螺管式电磁铁只有空心线圈和圆柱衔铁，没有铁心，衔铁在空心线圈中做直线运动，如图（c）所示。这种电磁铁主要用于交流电流继

15、电器和供电系统用的时间继电器中。, 装甲螺管式, 回转式,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置,（3）按线圈接入电路分, 串联电磁铁,电磁铁的线圈串接于电路中。串联电磁铁的衔铁动作与否取决线圈中电流的大小，但衔铁的动作并不影响线圈中电流的变化。串联电磁铁的线圈称为电流线圈，具有这种电磁铁的电器都属于电流型电器。为了不影响电路中负载的端电压和电流，要求线圈内阻小，所以，串联电磁铁的线圈导线截面积较粗，线圈匝数较少。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置, 并联电磁铁,电磁铁的线圈并接于电路中,如图所示。并联电磁铁的衔铁动作与否取决于线圈两端电压

16、的大小。并联电磁铁的线圈又称为电压线圈，具有这种电磁铁的电器都属于电压型电器。直流并联电磁铁的衔铁动作不会引起线圈中电流的变化，但对于交流并联电滋铁衔铁动作会引起线圈阻抗的变化，从而引起线圈中电流的变化。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置,2、电磁铁工作原理,当线圈3未通电时，衔铁1在反力弹簧7作用下处于打开位置。衔铁1与极靴2之间保持一个较大的气隙。 当线圈通电后，在导磁体中产生磁通，根据磁力线流入端为S极，流出端为N极的规定，在衔铁与极靴相对的端面具有相反的极性。由于异性磁极相吸，于是在铁心和衔铁间产生电磁吸力。当电磁吸力大于反力弹簧的反作用力时，衔铁被吸向铁

17、心，直到与极靴接触为止。这个过程称为衔铁的吸合过程。 当线圈中的电流减小或中断时，铁心中的磁通就变小，吸力也随之减小，当电磁吸力小于反力弹簧的反作用力时衔铁就在反力弹簧作用下返回至打开位置，这个过程称为衔铁的释放过程。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置,二、电空传动装置,电空传动装置，在电力机车上主要用于主电路电器中。例如：受电弓、主断路器、电空接触器、两位置转换开关等。,电空传动装置按其结构形式分类，分为气缸式、薄膜式两大类。,1、气缸式传动装置,气缸式传动装置可分为单活塞、双活塞两种。一般由气缸、活塞、电空阀组成。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-

18、2 电器的传动装置,（1）单活塞式,如图所示为单活塞压缩空气驱动装置，气缸内压缩空气的进入和排出是由电空阀控制的。当电空阀得电时，打开了风源与传动气缸的通路，压缩空气由进气孔6进人气缸1内，推动活寨2克服弹簧4的弹力向右移动，活塞2带动活塞杆3移动，以操纵电器触头的开断或闭合。当电空阀失电时，关闭风源至气缸的通路，打开气缸至大气的通路，气缸内的压缩空气排向大气，则活塞2在弹簧4的作用下向左移动，恢复原位。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置,（2）双活塞式,如图所示为双活塞压缩空气驱动装置示意图。与活寒杆3相连的两个活塞均由压缩空气驱动。压缩空气由电空阀控制，它有两

19、个工作位置。当左边气口开通与气源的通路时，右边气口则开通与大气的通路，压缩空气从气口1进人气缸，活塞被推向右侧，活塞杆3带动曲柄7使转鼓8逆时针转过一个角度，带动触头开闭转换。传动装置处在第一个工作位置。反之，若右气口开通与气源的通路，则左气口开通大气的通路，工作过程相反，传动装置处在第二个下作位置。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-2 电器的传动装置,当电空阀得电时，压缩空气进入气缸内，作用在弹性薄膜2上的压力增大到大于右侧弹簧4等反作用力时，推动弹性薄膜2，推动活塞杆3右移，驱动电器触头闭合或断开。,2、薄膜传动装置,当电空阀失电时，气缸内的压缩空气排出，在弹簧4等反力作用下，

20、使活塞杆3复原，驱动电器触头动作。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-3 电弧的产生和灭弧,触头分断瞬间，由于间隙很小，电路电压几乎全部加在触头之间，在触头间形成很强的电场，阴极中的自由电子会逸出到间隙中，并向阳极加速运动。前进中的自由电子中途碰撞气体中性粒子，使其分裂为电子和正离子，电子在向阳极运动过程中又碰撞其他粒子这就是碰撞电离。 经碰撞电离后产生的正离子向阴极运动，撞击阴极表面并使其温度逐渐升高，当温度达到一定值时，部分电子将从阴极表面逸出再次参与碰撞电离。 此时，触头间隙内产生弧光并使温度进一步上升，当弧温达到 8000-10000K以后，触头间的中性粒子以很高的速度作不规

21、则的运动并相互剧烈碰撞，也产生电离。这就是由于高温作用而使中性粒子碰撞产生的热电离。 上述几种电离的结果，在触头间出现大量的离子流，这就是电弧。,一、电弧的产生过程,电弧发生于触头的断开过程中。,电弧的表现形式：温度极高、发出强光、能够导电的气体，是一种带电的离子流。,电弧产生的物理过程：,电弧产生的条件：触头处于大气中，分断电压超过10V，电流超过80mA。,电弧的危害：烧伤触头，降低寿命和可靠性；分断时间延长，严重时容易引发火灾。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-3 电弧的产生和灭弧,二、灭弧方法,熄灭电弧的方法有：拉长电弧、降低温度、将长弧分割为断弧、将电弧置于特殊介质中、增

22、大电弧周围介质压力。,1、拉长电弧,（1）机械力拉长,刀开关闸刀的拉开就是将电弧沿轴向拉长而熄灭的。电焊过程中将焊钳提高等。,（2）电动力拉长,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-3 电弧的产生和灭弧,（3）磁吹灭弧,当需要更大电动力来拉长电弧时，可以使电弧处于一个专门设计的磁场中。 用于产生吹弧磁场的线圈称为吹弧线圈。线圈可串联、并联在电路中。 串联在电路中的吹弧线圈，电流方向改变，磁场力方向不变。即磁吹方向不随电流的方向改变而改变。吹弧能力与弧电流成正比。 并联在电路中的吹弧线圈，与串联相反。即吹弧能力与弧电流无关，电流方向改变磁场力相应改变，磁吹方向随电流方向改变而改变。,电力机

23、车电器 第一章 电器理论基础知识,1-3 电弧的产生和灭弧,2、灭弧罩,灭弧罩是让电弧与固体介质相接触，降低电弧温度，从而加速电弧熄灭的比较常用的装置。 其结构单元为“缝，灭弧罩壁与壁之问构成的间隙称作“缝”。 “缝”可分为单缝、多缝、宽缝、窄缝、横缝、纵缝。 宽缝：缝的宽度大于电弧直径。 窄缝：缝的宽度小于电弧直径。 横缝：缝的轴线和电弧轴线相垂直 纵缝：缝的轴线和电弧轴线相平行,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,（1）纵缝灭弧罩,图1-14为纵向窄缝灭弧罩。当电弧受力被拉入窄缝后，电弧与缝壁能紧密接触。在继续受力情况下，电弧在移动过程中能不断改变与缝壁接触的部位，因而冷却效果好，对熄

24、弧有利。 图1-15为纵向宽缝灭弧罩。在宽缝中又设置了若干绝缘隔板，这样就形成了纵向多缝。电弧进入灭弧罩后，被隔板分成两个直径比原来小的电弧，并和缝壁接触而冷却，冷却效果加强，熄弧性能提高。 图1-16为纵向曲缝灭弧罩，又称迷宫式。它的缝壁制成凹凸相间的齿状，上下齿相互错开。同时，在电弧进入处齿长较短，越往深处，齿长越长，当电弧受外力作用由下向上进入灭弧罩的过程中。它不仅与缝壁接触面积越来越大，而且长度也越来越长，这就加强了冷却作用，具有很强的灭弧能力。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,（2）横缝灭弧罩,图1-17为横向绝缘栅片式灭弧罩。当电弧受力进入灭弧罩后，受到绝缘栅片阻挡，电弧在

25、外力作用下发生弯曲，从而拉长了电弧，并加强了冷却。 设磁通方向为垂直向里，电弧AB、BC段和CD段所受的电动力都使电弧压向绝缘栅片顶部，而DE段所受的电动力使电弧拉长，CD段和EF段相互作用产生斥力。这样一些力的作用使电弧拉长并与缝壁接触而增大而且紧密，所以能得到比较好的灭弧效果。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,3、油冷灭弧装置,油冷灭弧是将电弧置于液体介质（如变压器油）中，电弧将油汽化、分解而形成油气。油气中主要成分是氢，在油中以气泡的形式包围电弧。氢气具有很高的导热系数，这就使电弧的热量容易散发。另外，由于存在着温度差，所以气泡产生运动，又进一步加强了电弧的冷却。,4、气吹灭弧装

26、置,气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。压缩空气沿电弧径向吹入，然后通过动触头的喷口、 内孔向大气排出，电弧的弧根能很快被吹离触头表面，因而触头接触表面不易烧损。因为压缩空气的压力与电弧本身无关，所以使用气吹灭弧时要注意熄灭小电流电弧时容易引起过电压。由于气吹灭弧的灭弧能力较强，故一般应用在高压电器中，例如电力机车的上断路器,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,5、横向金属栅片灭弧,横向金属栅片灭弧是利用短弧灭弧原理。主要用于交流电器。用磁性材料的金属片（铁）置于电弧中，将电弧分成若干短弧，利用交流电弧的近阴极效应（电流过零瞬间，介质强度突然出现升高的现象）来达到熄灭电弧的目的。,电力机车

27、电器 第一章 电器理论基础知识,1-4 电器的发热和散热,一、电器的发热,发热原因损耗（电阻损耗、磁滞与涡流损耗、介质损耗）, 电阻损耗,1、电器发热的原因,电阻损耗是由于电流通过导电材料（导体、线圈）而产生。电阻损耗转变为热能。一般情况下 部分散发到周围介质中，一部分使电器的温度升高。短路时几乎全部转换为电器的温升。, 磁滞和涡流损耗,交流电磁铁才会有磁滞和涡流损耗。 磁滞：铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种 现象叫磁滞。磁滞现象引起的能量损耗，称为磁滞损耗。 涡流：线圈电流交变产生交变磁通，产生感应电势和感应电流，在导体内形成的电流闭合回 路称为涡流

28、。由涡流现象引起的损耗称为涡流损耗。, 介质损耗,绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在内部引起的能量损耗。称为介质损耗。,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-4 电器的发热和散热,2、电器的温升,温升电器温度升高后，电器实际温度与周围环境温度只差。,温度对电器的影响：电器的温度过高，使金属材料的机械强度下降，绝缘材科的绝缘强度 会受到破坏。若电器温度过低，各种材料没有得到充分利用，经济性能差、体积大、质量重。,电器工作时，只要电器温度高于周围介质及接触零件的温度，就会向周围介质散热，所以电器的发热和散热同时存在于电器的发热过程中。 当电器产生的热量与散失的热量相平

29、衡时，电器的温升维持不变，称为热稳定状态，此时，电器的温升称为稳定温升。 电器的散热以传导、对流与辐射3种基木方式进行。 热传导的方向是由较热部分传播，或由发热体向与它接触的物体传播。热传导是固体传热的主要方式，它也可在气体和液体中进行。 对流是通过流体（液体与气体）的运动而传递热址。 热辐射是发热体的热量以电磁波形式传播能量的过程。热辐射可穿越真空和气体而传 播，但不能透过固体和液体物质。,发热温度极限值保证电器的机械强度、导电、导磁性以及介质的绝缘性不受危害的极限 温度值。,允许温升发热极性温度环境极限温度40 ,二、电器的散热,电力机车电器 第一章 电器理论基础知识,1-4 电器的发热和

30、散热,电器的工作制可分为长期工作制、间断长期工作制(8小时）、短时工作制及间断工作制（反复短时工作制）。 电器的长期工作制是指电器通电后连续工作到发热稳定。其特点是电器损耗所产生的热 量全部散发到周围介质中，此时温升达到稳定值。 间断长期工作制，也属于长期工作制。在电器规定的工作时间内温升早已达到稳定值，但超过8h之后必须断开电源。 电器的短时工作制，是指电器通电时间很短，温升未达到稳定值就停止下作，并且下一次工作要等到电器冷却到周围介质温度。 电器的间断工作制，是指电器在通电和断电周期循环下的工作过程。通电时间内温度未达 到稳定值，断电后又不能冷却到周围介质温度。多次重复通电后，电器可能达到

31、稳定温升。,三、电器的工作制,电力机车电器 第二章 接触器,2-1 接触器概述,接触器在电力机车上主要用在主电路和辅助电路中，在主电路中用于控制牵引电动机支路的投入或切除，电阻制动时控制励磁回路的通断。在辅助电路中用于控制辅助机组的启动或停止。控制对象包括劈相机、压缩机电动机、牵引通风机、制动通风机、变压器通风机、变压器油泵、劈相机启动电阻等。 接触器区别于断路器和继电器的地方在于通断电路的容量的大小，一般用于中等容量电路的控制。与其他开关电器相比，它具有动作频繁，通断电流较大，可以实现一定距离的控制等特点。,接触器一般由以下几部分组成： 1、触头装置 一般接触器均带有主触头和联锁触头。主触头

32、用以直接控制相应电路的通断；联锁触头用以控制其他电器、信号或电气联锁等。 2、传动装置 传动装里是用来驱使触头闭合和断开的装置，电力机车上采用电空传动和电磁传动两种方法。,一、接触器组成,电力机车电器 第二章 接触器,3、灭弧装置 灭弧装置用来及时熄灭主触头断开瞬间产生的电弧，加快切断电路并保护触头。 4、安装固定装置,二、接触器分类,1、按传动方式分 一般可分为电磁接触器和电空接触器两种。电磁接触器采用的是电磁传动装置。电空接 触器采用的是电空传动装置。 2、按主触头通断电流的性质分 可分为交流接触器和直疏接触器。电力机车上无论是交流接触器还是直流接触器线圈 一般采用直流控制。 3、按线圈接

33、入电路方式分 可分为串联接触器和并联接触器。一般用并联接触器。 4、按主触头所处的环境分 可分为空气式和真空式两种。目前真空接触器已在新型的电力机车上应用。 5、按主触头的数量分 可分为单极接触器和多极接触器。,电力机车电器 第二章 接触器,三、接触器基本参数,1、额定电压 指主触头持续工作制下的工作电压，在此电压之内，主触头可以长期持续工作。 2、额定电流 指主触头持续工作制下的工作电流。在此电流范围之内，主触头可以长期待续工作。 3、切换能力 指触头在规定条件下能够可靠接通和切断负载的能力。在此电流值下通断负载时，不应发生 触头熔焊、有害电弧和过分的电磨损等现象。 4、动作值和释放值 动作

34、值指接触器吸合时所需的电压或电流值。释放值指接触器吸合后，逐渐降低电压或电流 值，当减小到某一值时，接触器不能维持吸合而断开。对电空接触器主要是指动作电压（及 气压值）。 5、操作频率 操作频率指接触器在每小时内允许操作的次数。接触器的操作频率越高，每小时开闭的次数就越多，触头及灭弧室的工作任务也就越重，则对接触器的要求就越高。操作频率一般采用每小时150,300,600,1 200次的规定，可根据实际情况进行选用。,电力机车电器 第二章 接触器,6、机械寿命和电气寿命 机械寿命指的是接触器在无负载情况下，零部件不发生机械损坏的极限动作次数；电气寿 命指的是接触器在规定的操作条件下，零部件不发

35、生电气损坏（如烧损、过热等）的极限动 作次数。 7、动作时间和释放时间 动作时间是指接触器从通电瞬间时起到接触器完全闭合所需要的时间； 释放时间（又称开断时间）是指从线圈断电瞬间起到接触器触头完全打开所需要的时间。,2-2 电磁接触器,电磁接触器分为直流电磁接触器（主触头通断直流）和交流电磁接触器（主触头通断交流）。,一、CZT-20B型直流电磁接触器 CZT-20B型直流电磁接触器用于SS4、SS6B、SS8型电力机车的控制电路中，控制机车前照灯的开或关。,电力机车电器 第二章 接触器,二、交流电磁接触器 交流电磁接触器型号很多，本节重点讨论6C系列交流电磁接触器，包括6C180型、6C11

36、0型。,型号含义：6-设计序号 C-接触器 180、110-触头额定电流（A）,1、作用,6C系列电磁接触器用于SS4、SS7、SS8型电力机车辅助电路中，控制辅助机组的启动或停止。包括劈相机接触器、劈相机启动电阻接触器、压缩机电动机接触器、牵引通风机接触器、制动通风机接触器、变压器通风机接触器、变压器油泵接触器。,2、结构,6C180型、6C110型接触器结构基本相同，只是触头的额定电流不同。,主触头采用常开直动式桥式双断点，动触头为船形结构。磁系统为E型直动式，控制线圈由启动线圈和保持线圈组成，电路中串有桥式整流器，线圈可输入交、直流控制。采用高强度耐弧塑料制成的灭弧罩，罩内设有割弧栅片。

37、,电力机车电器 第二章 接触器,3、动作原理,电磁接触器的工作原理实质上就是电磁铁工作原理，线圈无电时，在反力弹簧作用下衔铁处于释放状态，动、静触头之间处于分断状态。当线圈通电时，在电磁力作用下衔铁吸合，带动动触头与静触头闭合。 对于6C系列电磁接触器，由于线圈由启动线圈和保持线圈组成，刚通电时启动线圈和保持线圈同时工作，当接触器吸合后启动线圈断开（靠自身常闭），后来接触器的闭合状态由保持线圈来保持。,电力机车电器 第二章 接触器,2-3 电空接触器,一、型号意义 T-铁路机车用 C-接触器 K-空气控制 7-设计序号 600-主触头额定电流（A） 1500-开断电压（V）,电空接触器的分断能

38、力较大，主要用在电力机车主电路中，用于控制牵引电动机支路、磁场削弱电阻、电阻制动时的励磁回路。SS系列电力机车大多采用TCK7系列电空接触器，有TCK7-600/1500型、 TCK7B-600/1500型、 TCK7C-600/1500型三种。,二、作用及使用情况 一台6轴机车使用了19个电空接触器。, TCK7-600/1500: 共用了6个，控制6台牵引电动机支路，称为线路接触器。, TCK7B-600/1500: 共用了12个，控制3级磁场削弱电路，称为磁场削弱接触器。直流电动机转速公式为：n=（U-IR）/C1，电力机车有2种调速方式，一是调节牵引电动机端电压，二是削弱电动机主磁通，

39、实际运用中先是使用调压调速，当电压达到极限值1550V后，若还想提高速度，通过削弱磁通实现。分、 3级削弱。,电力机车电器 第二章 接触器,2-3 电空接触器,TCK7C-600/1500: 共用了1个，控制电阻制动时的6台电机串联的励磁回路。称为励磁接触器。,三、结构 TCK7系列电空接触器结构基本相同，只是TCK7B-600/1500不分断强负载而不带灭弧罩和吹弧线圈。 以TCK7-600/1500为例，主要由传动装置、触头装置、灭弧装置组成。 1、传动装置 由传动气缸、电空阀、绝缘杆组成。电空阀为2位3通闭式电空阀。 2、触头装置 由主触头、联锁触头组成。主触头为L形，线接触；联锁触头为

40、2常开、2常闭的桥式双断点。 3、灭弧装置 由灭弧罩、灭弧角、灭弧线圈及铁心等组成。,电力机车电器 第二章 接触器,2-3 电空接触器,四、工作原理 当电空阀得电时压缩空气经电空阀进入气缸下方，推动活塞克服复原弹簧的反力使活塞杆、绝缘杆上移，动静触头闭合，联锁触头相应动作。 当电空阀失电时，气缸内的压缩空气经电空阀排向大气，在复原弹簧的作用下，使活塞杆、绝缘杆下移，带动主触头打开。（avi）,电力机车电器 第二章 接触器,2-4 真空接触器,真空接触器是指其主触头是在真空室中分断，真空有利于电弧的熄灭。该种接触器具有接通和分断能力大，电气和机械寿命长等特点，适用于重任务条件下供重要场合使用。

41、在SS系列电力机车上采用了EVS630/1-110DC、 EVS700/1-110DC型真空接触器。EVS-真空 630、700-额定工作电流（A） 1-单极 110DC-110V直流控制电源,一、作用,EVS630/1-110 DC型，用于SS4改型、 SS9型电力机车主电路中用来接通或断开功率因数补偿装置。 EVS700/1-110 DC型在SS8型电力机车的列车供电电路中，实现机车向列车供电的控制。,二、结构,EVS630/1-110DC型真空接触器由机座、真空开关管、连接卡圈、下连接板、软连接、上连接板、电磁驱动机构、辅助开关、联轴节等组成。,电力机车电器 第三章 继电器,3-1 继电

42、器概述,一、继电器的定义及组成,1、继电器定义,继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热、力）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。或者说，是根据某一输入量来控制执行机构的电器。根据外界输入的一定信号来控制电路中的电流的“通”与“断”。 继电器也可认为是传递讯号的电器。在电力机车控制电路中，继电器具有控制、保护或转换信号的作用。,2、继电器组成,继电器由测量机构和执行机构两部分组成。,测量机构是用于接收输入量，并将其转换成继电器工作所必须的物理量。执行机构是反应继电器输出的装置，作用于被继电器控制的相关电路中。,输入量可能是电压、电流、功率等电量，也可能是液体或气体的静压力、动压

43、力或热、光、声和机械力等非电量。其输出量则可能是触头动作，或者是电参数的变化等。,电力机车电器 第三章 继电器,以上图所示的电磁式继电器为例来说明继电器的组成。它的测量机构由一拍合式电磁铁担任，执行机构就是一对常开联锁触头。当输入量达到其动作值时，该电磁铁将输入量转变为衔铁的吸合动作，并带动常开联锁触头由原来的断开状态转变成闭合状态，从而接通被其控制的相关电路，得到一个输出电压。反之，当输入量达到其释放值时，电磁铁将输入量转变为街铁的释放动作，并带动触头由闭合状态转变成断开状态。,电力机车电器 第三章 继电器,二、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，

44、即输入输出特性。,输入量用x 表示，输出量用y 表示。图62（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 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。,电力机车电器 第三章 继电器,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

45、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。 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。 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

46、少，多作过载或短路保护之用。 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。 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。 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JZ1544Z型中间继电器。在SS9型电力机车上

47、，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,JZ1544Z 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

48、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,TJJ218/21 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

49、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,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。,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

50、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。,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

51、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。, 故障情况, 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

52、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

53、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。, 极靴：使衔铁和铁心之间气隙磁通分布均匀。,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。, 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

54、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，

55、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。,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。,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

56、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JL1420J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JL1420J/5 型交流电

57、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,JL1420J/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JL1420J/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

58、线），作辅助电路过电流保护，其动作电流的整定值为2800A10（SS9型机车为2800A5）。,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TJV17/10型、TY5型、TJY5A型三种。,一、TJV17/10型风速继电器,TJV17/10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。,TJV17/10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LW11型微动开关担任的触头。,3-3-2 风道继电器,电力机车电器 第三章 继电器,3-3 机械式继电器,T