第十八章 主型电器Word格式.docx
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降弓位保持力………………………………………………………………80N
三、基本结构及主要部件的作用
TSG3－630／25型单臂受电弓由底架、铰链机构、弓头部分、传动机构、控制机构等组成，其基本结构如图18—1所示，现分述如下。
（一）底架
底架由纵梁2和横梁12组成，用矩形钢管、钢板压形件及部分铸钢件焊接成“T”字形的基座，并通过3个绝缘子安装在机车车顶盖上。
它是整个受电弓受流运动部件的安装基座，应具有足够的机械强度和耐受一定电压的电气性能。
纵梁2上组焊有推杆支座3，此外，底架上还装有两组升弓弹簧8，一套铁链机构和一付阻尼器14等部件。
升弓弹簧由外圈和内圈两组弹簧套装而成，其一端与纵梁相连，另一端与下臂杆的底部相连。
阻尼器用于有效地吸收机车高速运行时产生的冲击和振动，保证滑板与接触导线良好的接触，其一端与下臂杆铰链，另一端与推杆支座铰链。
（二）铰链机构
铰链机构由下臂杆5、推杆16、中间铰链座17、平衡杆18、上部框架15等部件组成，是实现弓头升降运动的机构。
其中，下臂杆、推杆、平衡杆、上部框架由无缝钢管组悍而成，通过铰链座铰链，各铰链处都装有滚动轴承，并采用金属软编织线进行短接，防止电流对轴承的电蚀。
图18—1TSG3-630/25型单臂受电弓结构示意图
1—绝缘子;
2—纵梁;
3—推杆支座;
4—调整螺栓;
5—下臂杆;
6—弧形调整板;
7—挂绳;
8—升弓弹簧;
9—弓头;
10—弹簧盒;
11—升弓弹簧调整杆;
12—横梁;
13—转轴;
14—阻尼器;
15—上部框架;
16—推杆;
17—中间绞链座;
18—平衡杆;
19—转臂;
20—U形连杆;
21—传动绝缘子;
22—传动气缸;
23—缓冲阀.
下臂杆5由两根钢管焊接成“T”字形构件，横向管两端装有两个转轴，纵向管的前部装有升弓弹簧支架和升弓弹簧8。
升弓弹簧的连接钢丝绳与弧形调整板6的背部紧贴，以此保证当受电弓在工作高度范围内升弓弹簧的拉力发生变化时，能产生足够的升弓转矩，维持弓头的静态接触压力基本不变。
调整调节螺栓4，可以改变弧形调整板6的倾角，也就改变了压力特性的摆动趋向。
平衡杆的作用是保证弓头部分的滑板面在受电弓整个工作高度范围内始终保持水平状态。
上部框架15由5根钢管焊接成1个构架，保证了上框架有较强的横向刚度和较小的质量。
其一端与弓头上弹簧盒10的铰链用螺栓连接，另一端借助于压板用螺栓装在中间铰链座17上。
（三）弓头部分
弓头部分由滑板框架、羊角、滑板、弹簧盒、固体润滑剂等组成，如图18-1（c）所示。
滑板框架用钢板压制后镀锌而成，羊角为铸铝件。
羊角与滑板框架组装，连接成整个弓头外形。
在滑板框架上装有两排粉末冶金滑板和两排固体润滑剂。
滑板是直接与接触导线接触受流的部件，它是受电弓故障率较高的部件之一，最常见的故障是磨耗到限和拉槽。
目前采用的滑板有碳滑板、钢滑板、铝包碳滑板、粉末冶金滑板等。
其中，碳滑板较软，滑板自身磨耗较大，需经常更换，适用于钢接触导线；
钢滑板较硬，对接触网磨耗较大，适用于钢铝接触导线；
粉末冶金滑板的主要成分是铁、铜和润滑油，它有较好的自润滑性和一定的机械强度，电阻率也较小，与接触网导线接触受流性能良好，既能同时适用于钢接触导线和钢铝接触导线，又有助于减少因滑板损坏而造成的刮弓事故，是目前较为理想的滑板材料。
SS8型电力机车上采用的TSG3－630／25型单臂受电弓使用的就量粉末冶金滑板，其原始厚度为10mm，磨损至3mm时到限。
弹簧盒使弓头与铰链机构进行弹性连接，保证机车运行时，弓头能随着接触网导线高度和驰度的变化而上下动作，以改善受流特性。
（四）传动机构
传动机构由传动气缸22、传动绝缘子21、U形连杆20、转臂19等组成。
传动绝缘子21连接在传动气缸22与U形连杆20之间对形连杆与转臂连接，转臂再与下臂杆转轴连接在一起。
这种安装方式保证了受电弓高、低压之间的电绝缘，并能方便地传递和控制升、降弓作用力矩。
传动气缸的结构如图18－2所示，它由缸体1、活塞2、降弓弹簧3、进气口4、防尘套5等组成。
气缸体与水平面成15°
仰角，安装在车顶上，如图18－l所示。
（五）控制机构
TSG3－630／25型受电弓的控制机构由缓冲阀和升弓电空阀组成，安装在机车内部，以便在机车内部调整升、降弓时间。
缓冲间实际上是一个流量控制阀，它借助改变通流管路的截面大小来调节气
图18－2传动风缸
1—缸体；
2—活塞；
3—降弓弹簧；
4—进气口；
5—防尘套。
流量，满足受电弓升、降弓过程先快后慢的动作要求，减小对接触网和车顶的冲击和振动，避免降弓时的拉弧现象。
它由快排阀和节流问两部分组成，如图18—3所示，主要包括阀体4、快排问活塞3、快排阀反力弹簧5、快排阀调节螺钉6、节流阀调节螺钉7、暗道8和9等部件。
缓冲阀的进气口10与升弓电空阀下方的进气口相连，压缩空气经缓冲阀阀体内的小孔，通过不同截面的暗道，分别送人节流间和快排阀。
缓冲阀的排气口1与受电弓传动风缸的进风口（图18—2中的4）相连。
图18—3缓冲阀结构示意图
1—缓冲阀排气口；
2—快排阀快排口；
3—快排阀活塞；
4—阀体；
5—快排阀反力弹簧；
6—快排阀调节螺钉；
7—节流阀调节螺钉；
8、9暗道；
10—进气口；
11—电空阀。
图18—4的（a）、（b）、（c）图分别表示了受电弓升弓、快速降弓、缓慢降弓的动作原理示意图。
升弓过程是压缩空气压缩降弓弹簧的过程，节流阀口的大小，直接控制着压缩空气进人传动风缸的快慢。
当节流阀口调好后，升弓初始后，降弓弹簧的压力最小，克服该力所需要的气压较小，节流网口的进出气压差最大，此时传动气缸中活塞的移动较快，升弓迅速；
随着弓头的逐渐上升，降弓弹簧的压力逐渐增大，克服该力所需要的气压也逐渐增大，因此，节流阀口的气压差逐渐减小，进人风缸的气流逐渐减慢，升弓的速度也逐渐减慢。
这就实现了受电弓升弓时先快后慢的动作要求，减小了对接触网的冲击和振动。
图18—4缓冲阀动作原理示意图
（a）升弓过程；
（b）快速降弓过程；
（c）缓慢降弓过程。
降弓时，电空阀失电，传动风缸内的压缩空气经节流阀、电空间排向大气。
降弓初始，传动风缸内气压较大，作用于快排阀上方的力大于快排阀下方弹簧所产生的力，快排阀阀口打开，传动风缸内的压缩空气通过快排问阀口大量排向大气，使受电弓弓头迅速脱离接触网。
随着传动风缸内气压的逐渐下降，在快排阀内弹簧作用下，快排阀阀口关闭，气缸内的残余气体从节流阀口徐徐排出，受电弓下降的速度减慢。
这就保证了弓头迅速脱离接触网后变成缓慢下降，避免了
现象，不会对受电弓底架和车顶产生有害冲击。
缓冲阀的阀体上有两个成锥形的调节螺钉，如图18－3所示，上面的是降弓时间调节螺钉，下面的是升弓时间调节螺钉。
顺时针旋转升弓时间调节螺钉时，节流阀阀口进风量减小，升弓时间延长；
反之测升弓时间缩短。
同理，可以调整降弓时间。
四、动作原理
升弓时，司机按下受电弓按键开关，升弓电空间得电，压缩空气经缓冲阀的节流阀进人传动风缸，推动活塞克服降弓弹簧的作用力，带动传动绝缘子和U形连杆右移，解除了对下臂杆的约束力，升弓弹簧拉动下臂杆和推杆顺时针转动，推杆推动铰链座和上部框架逆时针旋转，带动受电弓弓头升起。
降弓时，司机恢复受电弓按键开关，受电弓电空阀失电，传动风缸内的压缩空气经快排阀、电空阀排向大气，在降弓弹簧的作用下，活塞带动U形连杆左移，当U形连杆与下臂杆转轴接触后，迫使转轴向下移动，强制下臂杆做道时针转动，最终使弓头下降到落弓位。
五、静特性
在静止状态下，受电弓滑板在工作高度范围内对接触网导线的压力称为受电弓的静态接触压力。
该值的大小直接影响受电弓受流的质量。
静态接触压力偏小，则接触电阻增大，功率损耗增加，机车运行时易产生离线和电初，从而导致接触导线和滑板的电磨损增加；
压力偏大，则机械磨损增加，甚至造成滑板局部拉槽进而造成接触导线弹跳拉弧，以致刮弓。
因此，要求受电弓在其工作高度范围内有一个较为合适的、基本不变的接触压力，这个接触压力由受电弓机械结构和各部分参数决定。
适当的静态接触压力可以使受电弓与接触网导线正常接触，减少离线，克服风和高速气流及轮轨传来的机械振动的影响，保证良好的受流特性。
受电弓的静态接触压力与工作高度之间的关系称为受电弓的静特性，它可以用受电弓的静态特性曲线来表示，如图18—5所示。
由图18—5可以看出以下3点：
1．在工作高度范围内，受电弓的静态接触压力变化不大。
这是因为产生接触压力的升弓弹簧在升弓高度变化时变形不大和弧形调整板的作用所致。
2．受电弓上升过程与下降过程的静态特性曲线不重合。
其原因是受电弓活动关节存在着摩擦力。
由于该摩擦力始终与运动方向相反，因此，在升、降弓过程的静特性曲线之间的接触压力差约为两倍的摩擦力。
当接触网导线向下倾斜而要求弓头滑板跟随下降时，该摩擦力使接触压力增加；
同理，当接触网导线向上倾斜而要求弓头滑板跟随上升时，该摩擦力使接触压力减小。
所以，为了减小摩擦力，在受电弓的各铰接部分均装有滚动轴承。
图18—5受电弓的静态特性曲线
1—正常压力的静态特性曲线；
2—弧形调整板倾角小时的静态特性曲线；
3—弧形调整板倾角大时的静态特性曲线；
a—受电弓上升的静态特性曲线；
b—受电弓下降时的静态特性曲线。
3．调整弧形调整板的倾角，可以改变受电弓静态接触压力的大小。
倾角减小，静态特性曲线的下端左移，反之则右移。
六、维护与调整
（一）维护
使用前，应检查所有的紧固件状态是否良好；
软编织导线是否完整，断股严重的应及时更换；
绝缘于是否清洁，有无裂痕；
弓头滑板是否平整，连接是否圆滑，已磨耗到限的滑板和润滑剂应及时更换。
（二）调整
1.静态接触压力的调整
一般调整时，在受电弓弓头上加挂一90N的重物，正常情况下，弓头在任意工作高度上应能停留。
若弓头在工作高度的上限段不能停留，则调整升弓弹簧调节螺钉；
若弓头在工作高度的下限段不能停留，则调整调整螺栓4，改变弧形调整板的倾角。
精细调整时，须在专用的实验台上进行。
2升、降弓时间的调整
升、降弓时间是指在额定工作气压下！
以落弓位滑板的顶部为参考点，受电弓由0mm升到1800mm或由1800mm降到0mm所需要的时间。
一般先调整节流阀调节螺钉，初步调整升弓时间；
再调整快排问调节螺钉，改变快排阀弹簧的压缩量，从而调整快排的时间长短，改变降弓时间。
这种调试过程要反复进行多次，相互兼顾，以便满足受电弓的升、降弓时间和先快后慢的动作要求。
3．弓头的调整
受电弓弓头的调整包括弓头平衡的调整和弹簧盒的调整。
检查弓头在工作范围内任一高度的前后摆动量，若不为水平对称，则应调整平衡杆，通过改变平衡杆的长度，保持弓头滑板面的水平。
弓头弹簧盒内装有弹簧盒杆和弓头弹簧。
弹簧盒杆应上下活动自如，无阻滞现象，否则应对弓头进行详细的检查，找出影响盒杆运动的原因。
因为弓头受到来自于接触网上硬点的冲击，常伴随有弓头的变形，所以此项调整较为复杂。
若为盒杆内弹簧的原因，则应更换弹簧。
第二节高压连接器
一、概述
高压连接器的主要功能是在两节机车进行连挂时，自动连接两节机车车顶的25kV高压电路。
它安装在每节车尾部的车顶上，依靠机车连挂车构的力量，与车构同时对接，分离时也随机车的车钩脱开而自动分离。
SS4改型电力机车采用的是TLG1-400／25型高压连接器。
二、主要技术多数
额定电压……………………………………………………………………25kV
额定电流…………………………………………………………………400A
接触电阻阻值（连接状态）…………………………………………≤650μΩ
导电杆中心线至车顶高…………………………………………………586mm
导电杆上下摆动角……………………………………………………≮8°
30′
导电杆左右摆动角………………………………………………………≮34°
导电杆最大回程………………………………………………………≮240mm
导电杆最小回程（α=34°
时）………………………………………≮210mm
三、基本结构及主要部件的作用
单台TLG1－400／25型高压连接器的外形如图18—6所示，它主要由机械传动机构和电气连接机构两部分组成。
图18—6TLG1-400/25型高压连接器外形图
1—支架绝缘子；
2—导电极；
3—软连接线；
4—半环；
5—导向羊角件；
6—喇叭形头部；
7—导电杆；
8—橡胶波纹管；
9—挡板；
10—十子轴支架；
11—止动器；
12—球面止挡；
13—支承缸体；
14—伸张弹簧。
（一）机械传动机构
高压连接器的机械传动机构由伸张弹簧14、橡胶波纹管8、十字轴支承装置10、止动器11、球面止挡12、支承缸体13及支持绝缘子1等组成。
支持绝缘子1将连接器的主体固定在车顶，并与车顶电气隔离。
支承缸体安装在支持绝缘子1上，井由缸体定位销定位。
伸张弹簧14安装在橡胶波纹管8内。
当连接器头部不受压缩力时，连接器处于最大伸张状态，为对接作好准备；
对接时，两台连接器相互压缩，当压缩到一定量时，连接器头部的半环与叉形连接机构动作，相互扣紧，连接过程完成。
当两台连接器之间的距离随机车变化时，两台连接器的伸张弹簧保证其头部的电气连接机构一直处于扣紧状态，导电半环与叉形件的接触压力保持不变，因而具有优良的导电性能。
TLGI型高压连接器允许的运动距离是16mm。
十字轴支承体包括十字接头安装和十字轴支承装置。
十字接头安装由十字接头和轴套组成，如图18—7所示。
十字接头1通过3个沉头螺钉3与轴套2固定连接。
轴套由黄铜管加工而成，开有一长方形键槽孔。
图18—7十字接头安装
1—十字接头；
2—轴套；
3—沉头螺钉。
十字轴支承装置如图18—8所示。
在单节机车运行时，单台连接器处于自由状态，其连接电杆伸出机车端墙，处于悬臂状。
为了保证在此状态下运行的稳定性，设有十字轴支承装置和止动杆。
十字轴支承装置用于使处于自由状态的单台连接器处于平衡状态，止动器11用于保证伸张弹簧14有一定的初始压力。
止动器下部的止动杆与球面止挡形成一对自复位机构，当连接器头部作上下左右摆
动时，自复位机构能使连接器回到中心位置，保持在车顶的稳定位置。
图18—8十字轴支承装置
1—板簧；
2—轴承；
3—左右十字头支承座；
4—蜗卷簧；
5—止动板；
6—十字头安装；
7—调整螺钉；
8—密封圈；
9—缸体。
考虑到机车在弯道、坡道和轮缘磨耗等状态下对接和运行的可靠性，要求压连接器具有较宽的上下、左右导向和偏摆裕度。
高压连接器头部的上下摆动控制由图18—8中的板簧1及蜗卷簧4来平衡。
板簧用螺钉固定在转动板上，再将左右十字头承座体用3个螺钉固定在转动板的内侧，起支承十字接头安装的作用。
蜗卷簧由弹簧钢带绕制而成，套装在十字头安装横向轴两端，再装于左右十字头支承座内。
静止时，板簧力及头部重力形成的力矩与蜗卷簧的力短相等，从而使导电杆保持水平。
当因外力的作用使头部上下摆动时，由蜗卷簧及板簧的作用使之回到静止平衡状态。
由于蜗卷簧的张力可以由调整螺钉7进行调整，因而可以容易地使连接器在静止时使导电杆达到水平状态。
此外，在不同轮箍磨耗情况的机车对接时，可预先调整连接器的安装高度，使前后两台连接器基本处于同一水平面上。
图18—8上十字轴支承装置的缸体上的刻度便是作高度调整用的。
连接器头部的左右摆动由支承缸体中的弹簧控制。
支承缸体由缸体和转轴安装等组成，如图18－9所示。
轴承安装5由转轴19、轴承座、上传动块8、扭簧18、下传动块16和轴承10等组成。
转轴19由轴与钢板焊接后加工而成，轴承10套于转轴上。
扭簧18由弹簧钢丝右旋绕制，套于转轴上。
扭簧上端用上传动块8与开口销12扭住，下端用下传动块16与开口销12扭住。
转轴安装完毕后，装人缸体3内，在转轴上装人轴承10后，用螺栓9将盖板11固定在缸体上。
缸体中的这对扭簧通过其定位螺钉的调整，使连接器处于对中状态。
当连接器头部左右摆动时，可在扭簧的作用下自动回位。
图18—9支承缸体
1—球面止挡；
2、7、9—螺栓；
3—缸体；
4、15—密封胶；
5—轴承安装；
6—套环；
8—上传动块；
10—轴承；
11—盖板；
12—开口销；
13—调整垫；
14—垫圈；
16—下传动块；
17—定位销；
18—扭簧；
19—转轴；
（二）电气连接部分
电气连接部分既决定了喇叭型头部的摆动方向，又起导通电流的作用。
它由图18—6中的喇叭形头部6、导电杆7、盖板装配等组成。
喇叭形头部的主体由轻质铸铝合金制成。
在喇叭形头部上装有羊角5、半环4及叉形件。
羊角5在水平及垂直方向都具有较宽的导向范围，当两台高压连接器对接时，即使水平位置或垂直位置存在误差，也可以保证良好的自动导向对接性能。
此特性保证机车在最小曲率半径125m及前后两节车轮箍磨耗（单边）差不大于30mm时，高压连接器能可靠地进行摘挂。
导电杆如图18—6所示。
它轴向穿过十字接头安装孔，再通过导电杆上的键槽与十字接头的轴套上的长方形键槽孔配合，组装成一整体。
这就有效地控制了高压连接器的退程范围，起到了导通电流、机械连接、滑动和限位的作用。
盖板装配主要由盖板1、又形件（动触头）2、半圆环（静触头）7和拉簧18等组成，如图18—10所示。
盖板二为薄形铸铝合金板，在其上面装有叉形件2（动触头）、半圆环7（静触头）和拉簧18。
盖板紧固在喇叭型头部上，喇叭形头部、双连线13再与顶杆紧固连接成整体。
上述3种部件是高压连接器中难度大而结构复杂的薄壁形铸铝合金组件。
图18—10盖板装配
1—盖板；
2—叉形件；
3、12—销；
4—环；
5、9、14、15、20—螺栓；
6、10、16—垫圈；
7—半圆环；
8—双金属片；
11—卡箍；
13—双连线；
17—套环；
18—拉簧；
19—罩。
高压连接器的叉形件（动触头）和半圆环（静触头）为铜质镀银材料，采用线接触方式，具有工作可靠、接触电阻小和散热较好的优点。
连接动作时，两台高压连接器的叉形件插人彼此的半圆环中，同时由叉形件上的拉簧提供接触压
力。
四、动作原理
在两节车需要连挂，作重联运行时，依靠两节车车钩挂接时的牵引力，使两个连接器慢慢靠近，在羊角的导向作用下，使各自的导电半圆环（静触头）准确地插人对方的叉形件（动触头）中，接通两节车一次侧高压电路。
同时叉形件上的拉力弹簧紧紧地把半环扣住，由于两台连接器的相对位移由张力弹簧、复位弹簧来吸收调整，因而能保持叉形件与半圆环的接触压力恒定不变、从而能够保证较好的电气性能。
当两节车分离时，依靠两节车分离时的牵引力可自动分离，井断开两节车的一次侧高压电路，拉簧复原。
五、高压连接器接合状态下的电流路径
从图18—6上可以看出，高压连接器接合状态下的电流路径为：
从一节车的高压回路到导电极2，经软连接线3，到导电杆7，然后通过喇叭形头部内的软连线、半环、叉形件，到另一台连接器的叉形件、半环、导电杆母线等，再到另一节车的车顶母线。
六、高压连接器的主要特点
1.高压连接器自身不带操动机构，其连接与分离时的操作力均来源于机车车钩连挂或分离时的牵引力，随机车车钩的连接或分离同时完成，不必单独操作、非常方便。
2.在连接状态下，触头的接触压力只与触头弹簧有关，不受机车运行状态的影响，故触头的接触压力基本上恒定不变，避免了触头的磨耗和电蚀。
3.导电触头为叉环结构，是典型的线接触方式，工作状态稳定可靠，接触电阻小，散热性能好。
4.连接器不带灭弧装置，因而必须在无电状态下进行连接或分离操作。
5.高压连接器必须成对使用。
从产品的通用性和互换性上来考虑。
每台高压连接器的结构完全相同，具有良好的互换性，没有前后之分。
为了满足不同的运行要求，可以任意组合。
第三节主断路器
主断路器连接在受电弓与主变压器原边绕组之间，安装在机车车顶中部，它是电力机车电源的总开关和机车的总保护电器。
当主断路器闭合时，机车通过受电弓从接触网导线上获得电源，投人工作；
若机车主电路和辅助电路发生短路、过载、接地等故障时，故障信号通过相关控制电路使主断路器自动开断，切断机车总电源，防止故障范围扩大。
主断路器属于高压断路器的一种，按其灭弧介质可分为油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器和真空断路器等。
目前，在SS1型、SS3A型、SS3B型等电力机车上采用的是TDZ1－200/25[T—铁路机车用；
D—断路器Z一主；
1一设计序号；
200一额定分断容量（MV·
A）；
25—额定电压（kV）]型空气断路器；
在SS4型、SS4改型、SG型、SS7c型、SS7D型及SS8型等电力机车上采用的是TDZ1A－10／25［T—铁路机车；
D—断路器；
Z—主；
1A—设计序号；
10
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