电力机车电器检查与维护教材.docx
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电力机车电器检查与维护教材
第五章接触器
本章主要介绍电力机车上常用的几种接触器的类型、作用、型号、结构、工作原理、特
点和主要技术参数，并简要介绍接触器的选用和维修方法。
学习目标与要求：
（1）熟悉各接触器的功能及作用
（2）掌握电空接触器、电磁接触器的结构
（3）掌握各接触器的工作原理和工作特点
（4）了解电力机车常用接触器的技术参数
课程案例：
目前，在韶山系列电力机车的主电路内，广泛采用电空式接触器。
TCKl－400／1500型
电空接触器如图5-1（a）所示。
TCKl型电空接触器在韶山系列电力机车上，用于接通或分断与牵引电动机励磁绕组并联的磁场削弱电阻电路实现磁削调速。
图5-1（b）为SS4G型电
力机车磁场削弱电路原理图。
图5－1（a）TCKl－400／1500型电空接触器
图5－1（b）SS4G型电力机车主电路原理图（部分）
第一节概述
一、接触器的用途和基本特点
接触器在工业控制中应用非常广泛。
是用来接通或切断带有负载的主电路或大容量控制电路的自动切换电器。
在电力机车上用于频繁地接通或切断正常工作情况的主电路和辅助电路。
与其它开关电器相比，它的特点是：
1．动作次数频繁，每小时开闭次数可达150～1500次；
2．能通、断较大电流。
一般情况只开断正常额定电流，而不能开断短路或故障电流；3．可以实现一定距离的控制。
二、接触器的组成
接触吕的结构种类很多，但对于任何一种接触器来说，一般均由以下几部分组成：
1．传动装置
包括驱使触头闭合的装置和开断触头的弹簧机构以及缓冲装置。
用来可靠地驱使触头按规定要求动作，完成接触器本身的职能。
2．触头装置由主触头和联锁触头两部分。
主触头由动、静主触头和触头弹簧支持件等组成。
它是接触器的执行部分，用于直接实现电路的通、断。
主触头接通和分断的是主电路，额定电流比较大，通常为数安到数百安，甚至可能高达数千安。
联锁触头（又称辅助触头），通常由两对以上常开联锁触头和两对以上常闭联锁触头组成。
用于控制其它电器、信号或电气联锁等。
它接通和分断的是控制电路，额定电流只有5～10A。
常开联锁触头指的是接触器的吸引线圈失电时处于断开状态的触头；与此相反，常闭联锁触头指的是接触器吸引线圈失电时处于闭合状态的触头。
联锁触头与主触头是联动的，在接触顺序上要求主触头闭合前常开联锁触头应提前闭合，常闭联锁触头应滞后分断；主触头分断时常开联锁触头应同时或提前分断，常闭联锁触头应同时或稍滞后闭合。
联锁触头与灭弧系统通常在产品上要分开安装，以防电弧弧焰的危害。
3．灭弧装置
灭弧系统一般与主触头配合使用，主要用于熄灭触头开断电路时产生的电弧，减少电弧对触头的破坏作用，保证触头可靠地工作。
根据电流的性质、灭弧方法和原理，可以制成各种灭弧装置。
4．支架和固定装置
属于非工作部分，用于合理的安装和布置电器各部件，使接触器构成一个整体。
支架和固定装置应有足够的机械强度，并能对内部部件起到保护作用，保证接触器达到一定的寿命。
三、接触器的分类
接触器的用途很广，种类繁多，一般有以下几种分类方法：
1．按传动方式分主要有电磁接触器和电空接触器之分。
电磁接触器采用电磁传动装置，电空接触器采用电空传动装置。
电磁接触器一般应用于机车的辅助电路中，电空接触器应用于主电路中。
2．按通断电流的种类分
有交流接触器和直流接触器之分。
这里指的是主触头通、断电流的种类，它与传动方式无关，如主触头通、断的是交流电，则不管它是采用的是直流电磁机构传动、交流电磁机构传动还是电空传动，都称交流接触器。
3．按主触头所处的介质分
可分为空气式接触器、真空式接触器和油浸式接触器。
空气式接触器的主触头敞在大气中，采用的是一般的、常用的灭弧装置。
而真空式接触器的主触头却密封在真空装置中，它利用的是真空灭弧原理，具有很高的切换能力。
4．按接触器同一传动机构所传动的主触头数目分可分为单极接触器和多极接触器。
单极接触器只有一对主触头，多极接触器有两对以上的主触头，它们分别用于控制单相和多相电路。
四、接触器的基本要求
根据接触器的用途和工作特点，对接触器有以下几种主要的基本要求：
1．切换能力
又称开闭能力、通断能力，是指接触器的主触头在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。
在此电流值下接通和分断负载时，不应发生熔焊、飞弧和过分磨损等现象。
保证接触器能在较坏的条件下可靠地工作。
接触器的主触头虽然不要求开断短路电流，但它还是有可能在大于额定电流的情况下接通或切断负载电路的，此时触头可能引起严重烧损，甚至发生熔焊等故障。
因此，必须规定接触器在一定的条件下接通和切断高于额定电流和电压的具体指标，也就是说必须规定它的切换能力。
2．动作值和释放值
指接触器的动作电压（或电流、气压等）和释放电压（或电流、气压等）。
电磁式接触器的动作电压应不低于80%倍线圈额定电压；释放电压要有较低的上限值（不高于70%倍线
圈额定电压）和较高的下限值（交流接触器不低于20%倍线圈额定电压，直流接触器不低于
5%倍线圈额定电压）。
3．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，对交流接触器来说，线圈受到的冲击电流及衔铁铁心受到的冲击次数也就越多。
操作频率直接影响到接触器的电气寿命和灭弧室的工作条件，对于交流接触器还影响到线圈的温升，所以，这是一个重要的技术指标。
目前，常用的接触器操作频率有每小时150次、300次、600次和1200次等几种规格。
4．机械寿命和电气寿命
机械寿命指的是接触器在无负载操作下无零部件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经（带负载操作），且无零部件损坏的极限动作次数。
由于接触器的操作频率较高，为了保证一定的使用年限，应有较长的机械寿命和电气寿命。
目前，接触器的机械寿命一般可达数百万次以至一千万次以上，而电气寿命则按不同的使用类别和不同的机械寿命级别有一定的百分比，一般为机械寿命的5%～20%。
5．动作时间、释放时间
动作时间（又称闭合时间）是指从电磁铁吸引线圈通电瞬时起到衔铁完全吸合所需要的时间；释放时间（又称开断时间）是指从电磁铁吸引线圈断电瞬时起到衔铁完全打开所需要的时间。
为了对有关电路能准确可靠的进行控制，对接触器的动作时间也有一定的要求，如：
直流接触器的闭合时间一般为0.04～0.11s，开断时间为0.07～0.12s，交流接触器的闭合时间一般为0.05～0.1s，而开断时间为0.1～0.4s。
接触器除应满足以上基本参数的要求外，电磁接触器还应满足在85%额定控制电压下能保证接触器正常工作。
另外在选择接触器时还应考虑工作制的要求。
第二节电磁式接触器
电磁接触器采用的是电磁传动装置，通常又分为直流、交流、交直流三种类型。
一、直流电磁接触器
（一）CZ5－22－10／22型直流接触器
1．型号含义
C一接触器；
Z一直流；
5一设计序号；
22一派生代号；
10／22一分子第一位和第二位分别表示常开和常闭主触头数，分母第一、二位分别表示常开和常闭联锁触头数。
2．作用该型接触器是用来控制调压开关伺服电动机电源和机车前照灯。
3．组成
该型接触器主要由触头装置、灭弧装置和传动装置等组成。
该型接触器结构如图5－2。
图5－2CZ5－22－10/22型接触器结构简图
1－灭弧罩；2－吹弧线圈；3－主静触头；4－主动触头；5－触头弹簧；6－吸引线圈；7－衔铁；
8－软连接；9－反力弹簧；10－绝缘基座；11－动联锁触头；12－静联锁触头；13－磁轭。
触头装置：
是由单相主触头和2常开和2常闭联锁触头组成。
静主触头为铜质T形结构，与弧角一起装在支架上；动主触头为铜质指形结构，直接装于衔铁上。
动联锁触头为指形结构，亦装于衔铁上，静联锁触头为半球形，装于螺杆上，为提高触头寿命，在联锁触头的紫铜块上镶有耐弧材料一银氧化镉片。
另外，动主、辅触头上都有触头弹簧，防止触头闭合时产生有害振动。
灭弧装置：
是由带有灭弧罩的磁吹灭弧装置完成的，只设在主触头上。
磁吹线圈与主触头串联，当主触头在打开过程中产生电弧时，电弧受到磁吹线圈产生的电场力而被拉向灭弧罩，使电弧变长变冷而熄灭。
传动装置：
是由直流拍合式电磁铁组成的，为了改善吸力特性，静铁心端面装有极靴，改变反力弹簧和工作气隙，可改变其动作值。
为了防止剩磁将衔铁粘住，在衔铁的磁极端面处装有0.1～0.2mm厚的紫铜片，亦称非磁性垫片。
在铁心的磁极端面处一般还加装了极靴，以使直流接触器的吸力特性平坦，减少吸合时的冲击。
4．工作原理
其工作原理类同电磁铁的工作原理。
当吸引线圈未通电时，衔铁在反力弹簧作用下打开，使常开触头打开，常闭触头闭合；当吸引线圈得电时，铁心与衔铁间产生的吸力将衔铁吸合，使常开触头闭合，常闭触头打开。
（二）CZT－20型直流接触器
1．型号
CZT－20B型
C－接触器；
Z－直流；
T－铁路用；
20－负载级别（A）；B－主接点构成：
二常开，一常闭；无B：
二常开。
2．作用该型接触器现用在SS4型和SS8型电力机车的控制电路中。
也可用于辅助电路中。
3．组成该型接触器主要由触头装置、传动装置和灭弧装置等组成。
触头装置：
由二常开一常闭的主触头和二常开二常闭的联锁触头组成，联锁触头的通断电流为5A，主触头可通断额定
电压DC440V的直流电路，主触头端子有“＋”“－”极性，要按标志接线。
传动装置：
为一直动式直流电磁铁。
灭弧装置：
采用灭弧罩和磁吹装置。
灭弧室不能装反，不要拆除灭弧室内的磁铁。
4．工作原理其工作原理类同电磁铁工作原理，当吸引线圈得电时，衔铁吸合，带动常开触头闭合，常闭触头打开，当吸引线圈失电时，衔铁在反力弹簧作用下打开并带动常闭触头闭合，常开触头打开，常开主触头上的电弧被灭弧装置熄灭。
二、交流接触器
（一）CJ20系列三相交流接触器1．型号及含义
CJ20－100ZCJ20－160ZC－接触器；
J－交流；
20－设计序号；
100（160）－主触头额定电流（A）；Z－直流控制。
2．作用
在SS4型（1～158号）和SS6型机车辅助电路中，用来接通和断开三相异步电动机或起动电阻（起动电容）等电路。
3．结构
CJ20系列三相交流接触器的结构形式为直动式，立体布置、双断点、开启式，并采用压铸铝底座，增强耐弧塑料底板和高强度陶瓷灭弧罩组成三段式结构，使接触器结构紧凑，便于检修和更换线圈。
主要由触头装置、传动装置和灭弧装置等组成，如图5－3。
图5－3CJ20型交流接触器结构简图
1－主动触头；2－主静触头；3－灭弧栅片；4－压缩弹簧；5－衔铁；
6－静铁心；7－线圈；8－绝缘支架；9、11－缓冲件；10－缓冲硅橡胶管；
12－灭弧室；13－联锁触头；14－反力弹簧；15、16－弧角；17－分磁环。
辅助触头安置在主触
160A及以下等级
触头装置：
主触头中的动触桥为船形结构，因而具有较高的强度和较大的热容量。
160A以下选用黄铜拉伸触桥。
静触头选用型材并配以铁质引弧角使之既具有形状的稳定型又便于电弧的外运动，其材料选用具有较好的抗熔焊性能和耐电磨损的性能。
头两侧，采用无色透明聚碳酯做成封闭式结构，确保防尘，使接触可靠，为二常开，二常闭。
没有转轴，气隙置于静铁
还
传动装置：
采用具有双线的U形铁心磁系统，衔铁为直动式，心底部中间位置，因而释放可靠。
磁系统的缓冲装置采用新型的耐高温吸振材料硅橡胶。
选用了耐磨性能好的聚胺酯橡胶做停挡。
灭弧装置：
采用高强度陶瓷纵缝灭弧罩。
4．动作原理
类似于电磁铁的工作原理，不再详述。
5．参数
CJ20系列电磁铁接触器的主要技术参数见表5－1：
表5－1CJ20系列电磁接触器主要技术参数
型号
CJ20-100
CJ20-160
额定工作电压（V）
380
380
额定工作电流（A）
100
160
主触头
开距（mm）
6
6.6
超程（mm）
2.5±0.5
3±0.6
初压力（N）
15.7±1.6
24.5±2.5
终压力（N）
19.6±2
29.4±3
辅助触头
额定发热电流（A）
10
10
额定工作电流（A）
0.55
0.55
开距（mm）
4.5
4.5
超程（mm）
常开
3±1
3±1
常闭
3±0.5
3±0.5
初压力（N）
1.13±0.12
1.13±0.12
终压力（N）
2.06±0.2l
2.06±0.21
控制线圈
线径（mm）
0.41
0.55
匝数
1500
1000
20℃阻值（Ω）
29.0
15.3
6．特点其参数、特性出厂时已调好，一般可直接使用，不必调整。
（二）3TB系列三相交流接触器
1．型号及含义
3TB5217－OBF4型、3TB4817－OBF4型
3TB－3TB系列；
48－级别代号；17－辅助触头规格与数量（17代表二常开二常闭）；OB－直流操作（OA表示交流操作）；F4－线圈电压与频率代号（F4为直流110V）。
2．作用
曾用在SS4G型机车的辅助电路中，用来接通和断开三相异步电动机等电气设备。
3．结构
如图5－4所示，3TB系列接触器采用体积小，重量轻的双断点直动式结构，3TB48、3TB52接触器均采用单U形双绕组磁系统。
图5－43TB52型交流接触器结构简图
1－底座；2－线圈；3－弹簧；4－静触头；5－灭弧室；6－灭弧片；7－导板；
8－指示件；9－触桥；10－触头支持件；11－弹簧；12－衔铁；13－磁轭。
触头装置：
采用接触电阻稳定、抗熔焊、耐磨的银氧化镉、银氧化锡及镍等材料，触头支持件与底板均用特别的耐热耐弧的塑料制成。
辅助触头安装在基座两侧，为二常开二常闭。
传动装置：
采用单U形双绕组直流磁系统，线圈按长期工作制设计，寿命长、无噪音、无冲击电流。
在U形磁系统磁轭中部有一不变气隙，可保证衔铁可靠释放。
灭弧装置：
灭弧室中装有桥形灭弧导板，两旁各有带齿形的缺口栅片，使电弧能快速拉
出熄灭。
接触器采用机械强度高，导热性能好的铝合金基座。
4．工作原理类似电磁铁工作原理。
5．参数见表5－2。
表5－23TB系列电磁接触器主要技术参数
型号
3TB4817
3TB5217
额定工作电压（V）
380
380
额定工作电流（A）
75
170
主触头
开距（mm）
7.1±1.3
9.3±1.35
超程（mm）
2.6±0.4
3.2±0.35
辅助触头
额定发热电流（A）
10
10
额定工作电压（V）
110
110
额定工作电流（A）
DCl
3.2
8
DCll
1.8
2.4
辅助触头
开距（mm）超程（mm）
常开
5.4±2.4
9.4±2.1
4.9±1.5
3.1±1
常闭
6.2±1.9
7.2±3.2
4.1±1
5.3±2.2
控制线圈
线径（mm）
0.25
0.38
匝数
2×7839
2×5560
20℃阻值（Ω）
618－683
300
（3）6C系列交流接触器1．型号及含义6C180型、6C110型6－序号；C－接触器；180、110－主触头额定电流（A）。
2．作用
在SS4、SS7、SS8型电力机车的辅助电路中，控制辅助电机等设备。
图5－56C系列三相接触器外形及线圈组件示意图
1－底座；2－静触头；3－桥式整流器；4－接线柱；5－动触头；6－辅助触头；7－灭弧罩。
3．结构
两种型号的结构基本相同，其外形及结构如图5－5所示。
触头装置：
主触头采用常开直动式桥式双断点。
传动装置：
磁系统为单E型直动式，具有较陡的吸力特性，控制线圈由起动线圈和保持线圈并联组成，并串加一个桥式整流器，使控制电源为交、直流两用，整流器输入、输出端都加有压敏电阻进行过电压保护。
控制线圈通电后，起动线圈和保持线圈同时工作，在接触器快吸合时，起动线圈断开，只有保持线圈工作。
起动线圈的分断由接触器自身一常闭联锁触头完成。
灭弧装置：
灭弧罩采用高强度耐弧塑料制成，罩内设有割弧栅片。
6C180接触器的灭弧室与触头支持件之间设有机械联锁装置，当灭弧罩取下后，其联锁装置会将触头支持件销住，此时即使有人操作，触头系统也不会动作，能可靠保证维修人员的安全。
在控制线圈引线边有一红色指示器，指示接触器的闭合或断开。
4．动作原理类似电磁铁的工作原理。
5．特点
6C180型交流接触器具有操作频率高，主触头压力大，抗熔焊性好，耐电弧等优点，应用较多。
在许多电力机车上，原用的3TB系列、6C110型都改用6C180型。
6C系列接触器结构为模块化设计，配件通用性大，便于维护及更换。
6．参数
见表5－3。
表5－36C110、6C180型交流接触器主要技术参数表
型号
6C110
6C180
主触头
额定绝缘电压（V）
1000
1000
运行电流频限（Hz）
25～400
25～400
运行电流
Jd（A）
160
260
AC3（415F）（A）
110
180
接通能力（均方根值）
1100
1800
分断能力（≤440V）
1300
1800
辅助触头
型号
6CA21R
约定发热电流Ith（A）
15
额定绝缘电压（V）
660
运行电流（A）
16.5（DV24V），15（DCll0V）
控制线圈
型号
6CCl80／415
控制电源
交流或直流
额定电压（V）
110
电阻
闭合（Ω）
46
吸持（Ω）
1240
机械寿命（百万次）
10
10
电器寿命（百万次）
1.2
1.2
最大操作频率（次/h）
2400
2400
第三节电空接触器
在电力机车上，因为有现成的压缩空气源，同时，由于电空传动的电器具有体积小，重量轻，传动力大等优点，所以，在电力机车的主电路内，广泛采用电空式接触器。
图5－6为电空接触器的工作原理示意图。
电空接触器一般由触头装置、灭弧装置、传动装置组成。
当电空阀线圈得电时，其控制的压缩空气进入传动气缸，推动活塞，压缩开断弹簧而向上运动，使动静触头闭合。
当电空阀线圈失电时，其控制的压缩空气排向大气，在开断弹簧的作用下，推动活塞带动活塞杆和动触头下移，动静触头打开，同时灭弧。
在主触头动作的同时，联锁触头也相应动作。
1－缓冲弹簧；2－静主触头；3－动主触头；4－绝缘块及活塞杆；
5－开断弹簧；6－缸体；7－电空阀；8－活塞。
一、TCKl－400／1500型电空接触器
1．型号及含义
TCK1－400/1500
T－铁路用；
C－接触器；
K－压缩空气控制；
1－设计序号；
400－主触头额定电流（A）；
1500－开断电压（V）。
2．作用
在SS4型和SSl型电力机车上，为电力机车进行磁场削弱设计的，用于接通或分断与牵引电动机励磁绕组并联的磁场削弱电阻电路。
图5－7TCK1－400/1500型电空接触器
1－支柱；2－静触头座；3－静主触头；4－连接片；5－绝缘块；6－动主触头；7－绝缘杆；
8－动主触头桥；9－弹簧；10－铭牌；11－联锁触头；12－联锁板；13－气缸座；
14－铜套；15－反力弹簧；16－活塞；17－皮碗；18－气缸盖；19－管接头。
3．结构
如图5－7所示，由于磁场削弱电阻上的电压降很低，且又是电阻性负载，主触头在分合过程中不产生电弧，故不带灭弧装置。
主要由触头装置和传动装置组成。
触头装置：
主触头为直动桥式双断点，触头表面成120°夹角，其材质为紫铜，其上焊有银片，且
动静触头之间为面接触，有较好的导电性能。
触头的分合属上下直动式，结构比较简单，维修也比较方便。
联锁触头采用通用件，为一行程开关。
传动装置：
采用的是薄膜传动装置，它主要由气缸，活塞，皮碗和复原弹簧等组成，本身不带电空阀，由四个外接电空阀控制。
4．动作原理
当外接电空阀线圈得电时，压缩空气通过管接头进入传动气缸，鼓动皮碗推动活塞克服复原弹簧的反作用力，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，气缸内的压缩空气通过管接头及电空阀排向大气，在复原弹簧作用下，使活塞杆、绝缘杆下移，带动主触头打开。
二、TCK7－600／1500型电空接触器
韶山型电力机车上采用了TCK7、TCK7B、TCK7C及TCK7D型电空接触器，为系列产品，其结构大同小异，仅个别零件略有增减而已。
现以TCK7－600／1500型电空接触器为例来介绍。
1．型号及含义
TCK7－600/1500，含义同TCKl型电空接触器。
2．作用该型接触器主要控制机车主电路的有关励磁电流回路和牵引电机回路。
3．结构
其结构如图5－8所示。
图5－8TCK7－600/1500型电空接触器结构
1－灭弧罩；2－挂钩；3－静触头弧角；4－静触头；5－磁吹线圈；6－安装杆；7－软连接；8－杠杆出线座；9－杠杆支架；10－绝缘杆；11－传动气缸；12－联锁板；13－联锁触头；14－联锁支架；15－灭弧室支板；16－动触头弹簧；17－动触头弧角；18－动触头座；19－动触头；20－右侧板；21－电空阀；22－左侧板。
主要由触头装置、灭弧装置和传动装置等组成。
触头装置：
主要由主触头和联锁触头组成，主触头为L形，采用线接触形式。
它以紫铜触头为基座，表面镶有银碳化钨粉末冶金触片，保证触头具有较好的抗熔焊、耐电弧、耐机械磨损和电磨损性能，很好的导电、导热性能及较高的负载能力。
该型接触器采用TKl型盒式桥式双断点触头，材质为纯银，二常开二常闭。
灭弧装置：
主要由灭弧罩（短弧灭弧和长弧灭弧原理）、灭弧角（由2mm厚黄铜板压制成）、磁吹线圈及磁吹铁心等组成。
灭弧罩由13块П型石棉水泥制成的
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