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1、继电器( 接触器) 触头常见故障原因 分析及处理方法 刘 兴 全 ? ?摘要: 介绍继电器触头的构造及材料, 分析继电器触头常见故障及原因并给出可行的解决方 法。 关键词: 继电器? 接触器? 触头? 故障原因 ?处理方法 ? ? 刘兴全, 沈阳铁路局, 110001 辽宁省沈阳市 收稿日期: 1998 -09 -04 1? 概述 ? ? 担负着铁路运输牵引的内燃机车、 电力机车及 供给铁路运输生产供电的供电系统中, 大量使用继 电器( 接触器) 。它的种类多、 用途广、 功能全, 既适 用于近距离、 又适用于远距离的接通与断开; 它既 适用交、 直流控制电路, 也可用于作传递信息的中 间元件
2、, 当输入量达到预先整定和需要动作值时, 继电器即动作, 和原来输出量相反, 而发出指令。 铁路内燃、 电力机车及供电系统中, 按使用范 围分保护、 控制、 信号继电器; 按用途分电流、 电压、 中间、 时间、 温度、 热、 同步、 光照等继电器, 重合闸 装置及各种用途的接触器。控制线圈可分交流和 直流继电器( 接触器) 。因用途广泛, 使用中易发生 故障, 故如何分析常见故障原因, 进行处理, 对于保 证供电安全生产极为重要。 2? 继电器触头的构造及材料 ? ?继电器( 接触器) 的触头包括静触头和动触头 及其它部件。其触头做成双断点桥形和单断点簧 片式两种, 各种接触对、 触点形状,
3、有圆锥面对平 面、 圆锥面对平面滚动、 球面对平面、 球面对锥突网 纹状面、 球面对平面滚动等等, 它直接构成继电器 ( 接触器) 的输出。 继电器触点的材料, 过去多用纯银制造, 由于 工业不断发展, 新材料不断产生, 加工工艺不断改 变, 现采用银镍、 银镁及带银层的复合材料等, 用银 基合金材料制成的触头, 它具有接触电阻小, 在接 触过程中产生的气化物也有很好的导电性, 在使用 过程中还会还原银, 它不需很大的接触压力, 就能 保证触点间具有良好的导电性能。 3? 继电器触头常见故障 3?1? 触头接触不紧密、 不牢固 ? ? 继电器( 接触器) 因长时间使用, 触头表面不洁 净、 氧
4、化及电弧烧蚀造成缺陷, 凹凸及毛刺等, 使 动、 静触头接触不牢, 不密贴, 电阻增大, 出现触头 温度升高, 接触面变成点接触, 发展到严重时不导 通。 3?2? 继电器接触点分不开、 吸不严、 粘连 ? ? 这类故障是因触头熔焊所致, 多数原因为安装 不妥、 负荷过重、 操作过于频繁等使用不当。 3?3? 分断、 吸合时燃弧导致触头磨损 ? ? 继电器在分断或吸合时, 因燃弧导致触头磨 损, 火花大、 燃弧长, 触头磨损过快。 3?4? 触桥变形造成接触不良 ? ?继电器( 接触器) 发生故障时, 因触头变形、 弹 簧参数发生变化, 弹性连片变形及其附件原因。 4? 继电器(接触器)触头故
5、障原因 ? ? 触头故障表现为不接通及不断开, 也就是接触 1999 年4 月 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?内燃机车 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第 4期( 总第 302 期) 不良与分断不良。继电器( 接触器) 在长期使用过 程中, 其触头由开始的间发性故障逐渐发展到极限 状况, 进而完全丧失其应有的功能转变。 导致触头故障原因取决于触头的表面情况, 机 械性能, 材料种类及化学稳定性与使用环境等各方 面。 触头寿命的极限通常以触头开合不失误的次 数来表示, 其影响就是触头间接触电阻的大小,
6、当 其值超过某规定值时, 影响电路正常工作, 产生接 触不良现象, 另一点, 因工作中的热效应会使触头 金属达到高温发生熔化, 其中部分气化或冲击飞溅 形成电磨损, 都可能使触头相互粘连以致分不开。 4?1? 接触电阻 ? ?当两导体进行机械接触, 而有电流通过时, 其 两接触面会产生大小不同的接触电阻。接触电阻 分为膜电阻和收缩电阻。 ( 1) 膜电阻: 继电器( 接触器) 触头表面往往有 一层气体吸附薄膜, 同时因氧化或硫化等作用也易 生成程度不同的非金属薄膜, 他们是在空气中氧、 氮、 硫等物质的污染作用下逐渐形成的, 且电阻率 很高, 如在轻负荷小电流情况下, 有绝缘性很高的 膜电阻。
7、 ( 2) 收缩电阻: 由于加工精度有限, 触头间的 接触并非绝对平面状态, 其实际接触面积均小于触 头的固有面积, 而是由若干凸起部分间在相互接 触, 电流只能沿窄小接触点集中、 收缩, 电流密度增 高, 电阻加大, 此为收缩电阻。 4?2? 触头电磨损 ? ?影响继电器( 接触器) 触头电磨损的大小主要 是负荷电流及燃弧时间, 触头材料的机械强度与熔 点以及触头的操作频率, 继电器在工作时, 受电弧 放电而产生的高温作用, 使触头金属由固态变液 态, 直到气态, 金属蒸气扩散后附在附近零件上, 触 头在分断过程中, 液态金属因接触碰撞、 挤压而不 断地四下飞溅, 使原先形状、 厚度不断地发
8、生改变 与减薄, 分断时产生电弧, 温度可达触头材料的熔 点。高温下, 电弧又不能很快熄灭, 如是感性负荷, 放电时间更长, 电磨损更严重。在电弧产生过程及 液桥被拉开瞬间, 触头间隙充满金属蒸气, 游离电 位低于空气, 并形成很强的电场, 金属电场在高温 强电场作用下游离而发出电子, 在强电场推动下撞 击中性分子, 便产生了崩溃式的游离过程, 使气隙 中产生了正、 负离子, 并造成气体导电, 空间形成电 弧、 离子, 电子同时随电场扩散, 并远离触头间隙, 由于不断反复作用, 逐渐因电磨损而造成间隙的不 断扩大。 4?3? 触头机械磨损 ? ? 继电器( 接触器) 触头机械磨损, 主要产生在
9、触 头间有滑动摩擦的情况或由于振动而引起碰撞变 形, 机械磨损量的大小和触头间压力及滑动距离成 正比, 而与不变度成反比。 4?4? 触头的化学磨损 ? ? 继电器( 接触器) 的化学磨损, 源于周围环境介 质中腐蚀性气体对触头的侵蚀, 不仅使触头表面被 覆上有害的绝缘膜, 而且促使金属材料加速磨蚀, 所以继电器如工作在有盐雾、 碱、 酸等环境场合中, 宜选用密封型、 有隔离罩的, 同时采取适当的防范 措施。 4?5? 触头液桥的产生 ? ? 继电器( 接触器) 触头在不断通断过程中, 随着 间隙的改变, 压力和实际接触面积也在改变, 接触 电阻与电流密度增大, 在热效应作用下, 导致局部 温
10、度升高, 可达上千度以上, 再加线路中电压、 电 流、 电感等因素作用, 不断产生电弧, 促使触头材料 达到熔点以致沸点, 相互熔接, 蒸发飞溅, 使实际接 触中的各点形成液滴, 在两触头被拉开的瞬间, 变 成微细液桥。当线路上的电压全部作用在小液桥 间, 因高电场的存在而产生放电, 使熔液随火花飞 溅, 触头表面形成凸凹, 严重时产生粘连, 实际表 明, 在直流电路中阳极触头总是形成凹坑, 阴极反 之; 在交流电路中, 凸包多在动触头上, 且在触头中 心部位。 5? 继电器(接触器)触头故障处理方法 ? ?( 1) 对触头接触不良、 不牢固, 检查时发现这 类故障, 千万不要用砂纸磨, 可将
11、触头表面用小挫 轻轻挫去毛刺, 然后可用绵纱沾酒精或四氯化碳溶 液擦掉脏物, 处理后检查触头及有关参数, 达到标 准, 再投入运行。 ( 2) 对于继电器触头粘连情况, 首先应外观检 查继电器( 接触器) 是否安装在易振动、 多冲击的地 方, 若是, 就应更换地方或者加固, 采取相应的防护 36? ? ? ?内燃机车1999 年 措施。然后再使用继电器最低动作电压( 电流) 检 查是否可靠吸合、 分断, 触头压力是否过低, 若是, 则应进行适当调整, 若不是, 则应根据负载容量核 实继电器的各项承载能力, 如负荷过大, 一是调整 负载容量, 二是更换容量较大的继电器。 ( 3) 燃弧导致触头磨
12、损, 可采取必要的灭弧措 施, 尤其是具有电感负载的电路中, 为减少触头磨 损, 可采用吸收电路, 触头断口上并联电阻、 电容 的方法, 这样在触头断开瞬间, 电容器储存电感负 荷的磁能, 使供给触头电弧的能量减少, 加快熄 弧, 再闭合时电阻会限制电容对触头的放电电流, 避免烧损。如负载既有感性负载, 也有电阻负载, 这可采用两端并联措施, 断开时将能量消耗在并 联回路中。 (4) 触桥变形造成的接触不良, 也占相当比 例, 这些机械故障, 在调试中, 就应进行处理, 然后 再查触头的接触情况, 看是否达到要求。 6? 结论 ? ?通过实践证明, 对继电器( 接触器) 触头故障 原因的分析及
13、采取的相应措施, 在应用上取得了 很好的效果, 无论在内燃机车及供电系统中, 对继 电器( 接触器) 触头故障的处理, 不但大大减少了 机车途中故障, 也保证了安全可靠供电, 而且保证 了继电保护的可靠性。 继电器( 接触器) 在电气回路中到处可见, 上 述分析故障产生的主要原因及采用的处理办法, 具有普遍性和通用性, 易操作又经济, 而且实用。 ZQDR- 410 型牵引电动机磁极软连线的研制 金永祥 ?张永虹 ?丁炳辰 ? ? 摘要: ZQDR- 410 型牵引电动机磁极连线 C1、 C2、 H2 断裂是牵引电机主要故障之一。磁极连 线断裂原因是连线受冲击振动、 应力集中、 疲劳破坏所致。
14、为此, 提出了采用多层薄铜皮迭层、 铆 接成型的软连线的改进措施, 并介绍软连线试验、 验收结论和推广运用前景。 关键词: 牵引电动机? 磁极 ?连线断裂 ?故障? 研制 1? 前言 ? ?东风4型内燃机车在我国铁路客货运输中占据 重要地位, 减少该机车的机破、 临修, 一则保证客、 货 列车安全正点, 二则可提高铁路运输的经济效益。 ZQDR- 410 型电机在机车正常运行过程中, 因线路 冲击振动、 齿轮啮合不良, 电机本身机械强度不够等 原因, 造成电机磁极连线断裂, 导致机破发生, 特别 ? ? 金永祥、丁炳辰, 上海铁路局科研所, 200071 上海市 张永虹, 上海机务段, 200
15、071 上海市 收稿日期: 1998 -09 -21, 修回日期: 1999 -02 -01 是提速牵引以后, 电机转速升高, 振动冲击造成的影 响更大。采用硬线的牵引电机磁极连线 C1、 C2、 H2 断裂成为困扰机务系统的一大惯性故障, 为确保牵 引机车运行安全可靠, 延长电机使用寿命, 降低落修 率, 我们决定研制改进磁极连线, 1996 年经上海铁 路局科委批准正式立题研究。 2? 磁极连线断裂原因分析 ? ? 东风4型内燃机车牵引电机近年来故障呈上升 趋势, 其中定子的故障率占 50% 以上, 而磁极连线 又占定子故障率的 25% 以上( 表 1) 。1996年度上海 铁路局牵引电机落修统计表明, 磁极连线故障为电 1999 年4 月 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?内燃机车 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?第 4期( 总第 302 期)