第4章低壓電器《城軌控制電源設(shè)備維護(hù)》教學(xué)課件

《城軌控制電源設(shè)備維護(hù)》?精品課件合集城軌控制電源設(shè)備維護(hù)第一章信號設(shè)備的供電概況第二章變壓器第三章交流穩(wěn)壓器第四章低壓電器第五章電機(jī)第六章開關(guān)電源第七章UPS和蓄電池第八章電磁式信號電源屏系統(tǒng)第九章

信號智能電源屏第十章通信電源系統(tǒng)概述第四章低壓電器第一節(jié)電氣開關(guān)交流接觸器交流電源轉(zhuǎn)換接觸器第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)開關(guān)按鈕萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)第三節(jié)斷路器第一節(jié)電氣開關(guān)電氣開關(guān)具有對各種電路實(shí)現(xiàn)控制和保護(hù)的作用。電氣開關(guān)的種類很多，可分為自動(dòng)開關(guān)和非自動(dòng)開關(guān)。自動(dòng)開關(guān)是按控制信號或某電量的變化而自動(dòng)動(dòng)作的，如交流接觸器、斷路器等。非自動(dòng)開關(guān)是通過手動(dòng)操縱而動(dòng)作的，如開關(guān)、按鈕等。電氣開關(guān)按它們的職能可分為控制電器和保護(hù)電器。交流接觸器、組合開關(guān)和按鈕等用來組成控制電路，稱為控制電器。斷路器用來保護(hù)電源設(shè)備，稱為保護(hù)電器。

第一節(jié)電氣開關(guān)一、交流接觸器（一）交流接觸器簡介接觸器是常用的電氣開關(guān)，它廣泛應(yīng)用于供電系統(tǒng)中，既可以接通和斷開電路，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。絕大多數(shù)接觸器都是電磁式的。根據(jù)所控制的負(fù)載不同，可分為直流接觸器和交流接觸器。信號電源設(shè)備中使用的是空氣自冷式的交流接觸器。交流接觸器在按鈕、開關(guān)或繼電器控制下接通和切斷帶負(fù)載的主電路或大容量的控制電路，由于控制大電流電路，所以其接點(diǎn)都裝有滅弧裝置。交流接觸器由靜鐵芯（軛鐵）、動(dòng)鐵芯（銜鐵）、線圈、觸頭、釋放彈簧、滅弧罩、支架與底座等部分組成。交流接觸器的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。第一節(jié)電氣開關(guān)靜鐵頭支架帶動(dòng)動(dòng)觸頭移動(dòng)，于是動(dòng)、靜觸頭接觸，控制接通電路。線圈斷電，電磁吸引力消失，彈簧的反向作用力使銜鐵恢復(fù)原位，斷開電路。為減小渦流損耗，交流接觸器的鐵芯用電工硅鋼片疊成，在片間涂以絕緣漆。給交流接觸器的線圈通上交流電后，靜鐵芯對動(dòng)鐵芯就會產(chǎn)生電磁力，在電磁吸引力的作用下，帶動(dòng)動(dòng)鐵芯向靜鐵芯方向吸合，主觸頭和常開的輔助觸頭閉合，常閉的輔助觸頭斷開。由于交流接觸器產(chǎn)生的電磁力的方向不變，但其大小是在零和最大值間作周期性變化的，在交流電的一個(gè)周期內(nèi)兩次為零，因此銜鐵將發(fā)生兩次分離和返回。這樣銜鐵將會出現(xiàn)顫動(dòng)現(xiàn)象。第一節(jié)電氣開關(guān)交流接觸器線圈中的電流與鐵芯間的氣隙有密切關(guān)系。氣隙越大，磁阻越大，線圈中的電流也越大。所以在剛通電時(shí)線圈中的電流很大，可達(dá)到正常值的幾倍到幾十倍。隨著銜鐵的移動(dòng)，氣隙不斷縮小，電流逐漸減至正常值。圖4.1交流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖如果銜鐵被卡住吸不動(dòng)，往往會造成線圈過電流而燒毀。過于頻繁的動(dòng)作也會使線圈多次受到大電流沖擊而造成損壞，使用時(shí)務(wù)必注意。

接觸器有兩種觸頭，一種是帶滅弧裝置的加強(qiáng)接點(diǎn)，稱為主觸頭，一個(gè)交流接觸器共三組主觸頭，常開狀態(tài)；另一種是普通接點(diǎn)，稱為輔助觸頭，輔助觸頭分常開觸頭和常閉觸頭兩種，每種各兩組。第一節(jié)電氣開關(guān)

主觸頭一般用來通斷電流很大（可達(dá)幾十安培甚至幾百安培）的主電路，因此主觸頭必須做得較大，觸頭間的開口大，壓力也大。主觸頭斷開時(shí)，其間產(chǎn)生電弧，會燒壞觸頭，并使切斷時(shí)間拉長。因此用來斷開較大電流的接觸器，必須裝有使電弧迅速熄滅的裝置，常用的是滅弧柵。滅弧柵是一排鋼片，嵌裝在陶土或石棉水泥罩內(nèi)，罩在主觸頭上，如圖4.2所示。圖4.2滅弧柵主觸頭斷開時(shí)，利用電磁互相作用原理，因柵片中磁阻小而將電弧拉入柵片分割成許多小段，每段短弧產(chǎn)生一定的壓降，使總的電弧壓降增大，電源電壓就不能維持電弧繼續(xù)燃燒而使電弧熄滅。為保證滅弧以保護(hù)觸頭，使用時(shí)不許打開滅弧罩。觸頭均采用雙斷點(diǎn)式。主觸頭用銅嵌銀片或銅嵌氧化鎘制成，要求導(dǎo)電好，散熱快，接觸電阻小，不致在滅弧過程中熔接以及不產(chǎn)生氧化膜而增加接觸電阻。底座一般用塑料壓制，大容量接觸器的底座也有采用鋁合金等的。接線端子采用瓦形彈簧墊圈，不同線徑的單根或雙根導(dǎo)線均可插入。第一節(jié)電氣開關(guān)或

接觸器的圖形符號如圖4.3所示。在供電系統(tǒng)的電路圖中，接觸器的狀態(tài)均為無電狀態(tài)。在無電時(shí)閉合的觸頭稱為常閉觸頭，勵(lì)磁后閉合的觸頭稱為常開觸頭。3TF型交流接觸器的主觸頭用L1-T1、L2-T2、L3-T3表示，都是常開觸頭。常閉輔助觸頭用11-13表示，常開輔助觸頭用21-22表示。線圈用A1-A2表示。（a）主觸頭

（c）常開（b）常閉輔助觸頭（d）線圈圖4.3交流接觸器的圖形符號第一節(jié)電氣開關(guān)（二）交流接觸器的檢查和維護(hù)交流接觸器應(yīng)用廣泛，又易發(fā)生故障，故應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)，必須作定期檢查，檢查內(nèi)容有：（1）檢查觸頭壓力是否符合有關(guān)規(guī)定。（2）檢查觸頭位置是否正確，不應(yīng)歪扭，須保持接觸面積有三分之二以上緊密接觸。（3）檢查觸頭的磨損、燒傷程度，嚴(yán)重者需更換。（5）檢查主觸頭是否同時(shí)閉合和斷開。（6）檢查接觸器在額定電壓的85%以上時(shí)是否可靠吸合。（7）檢查軛鐵、銜鐵接觸面的接觸情況，接觸不良者應(yīng)磨平。但鐵芯中心柱上要留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以防止斷電后因剩磁而使接觸器不能釋放。（8）檢查滅弧罩是否完好。（9）檢查運(yùn)動(dòng)部分是否靈活。（10）檢查各部件是否清潔。第一節(jié)電氣開關(guān)（三）交流接觸器的常見故障及其分析（1）觸頭過熱：一般是由于接觸電阻增大而引起的。造成接觸電阻增大的原因很多，如彈簧變形或燒損使觸頭壓力不足；觸頭表面氧化或有雜質(zhì)；觸頭磨損太甚；觸頭支架等運(yùn)動(dòng)部分變形；短路環(huán)斷裂使鐵芯吸合不牢等。（2）觸頭燒毛甚至熔化：彈簧損壞使觸頭壓力減小造成閉合時(shí)燒毛；滅弧罩損壞造成分?jǐn)酂耐钩霾糠?，可用?xì)銼銼平，但切勿銼得太多。（3）噪聲過大：正常情況下銜鐵會發(fā)出均勻輕微的工作聲。如果發(fā)出很大的嗡嗡聲，則可能是由于鐵芯端面接觸不良，短路環(huán)斷裂，電壓過低，運(yùn)動(dòng)部分發(fā)生卡阻。（4）線圈過熱或燒毀：電壓過高或線圈受潮；動(dòng)作過于頻繁，鐵芯端面有灰塵、油垢等雜質(zhì)。（5）銜鐵不動(dòng)作：線圈損壞；線圈的勵(lì)磁電路斷路；控制按鈕或接點(diǎn)上有污垢或損壞；運(yùn)動(dòng)部分卡阻；電壓過低等。通電后不動(dòng)作，應(yīng)立即切除電源，以免燒毀線圈。（6）斷電后不釋放銜鐵：運(yùn)動(dòng)部分卡阻；鐵芯端面被黃油等粘住；磁路中氣隙過?。昏F芯剩磁過大等。第一節(jié)電氣開關(guān)二、交流電源轉(zhuǎn)換接觸器

JHJ-40型交流電源轉(zhuǎn)換接觸器是一種新型大功率繼電器型接觸器，它克服了交流接觸器所存在的彈簧疲勞后失去平衡、易發(fā)生卡阻、工作不可靠且噪聲大等嚴(yán)重缺陷，具有動(dòng)作靈活、無卡阻、工作電壓范圍寬等特點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了插接化，便于更換，完全可以取代交流接觸器，用于控制兩路電源的轉(zhuǎn)換。JHJ-40型交流電源轉(zhuǎn)換接觸器主要由磁路系統(tǒng)、觸頭、插接件三部分組成，如圖4.4所示。為了動(dòng)作靈活，消除運(yùn)動(dòng)卡阻現(xiàn)象，JHJ-40型交流電源轉(zhuǎn)換接觸器采用了轉(zhuǎn)動(dòng)

形拍合式結(jié)構(gòu)，其動(dòng)作類似于電磁繼電器。圖4.4交流電源轉(zhuǎn)換接觸器結(jié)構(gòu)第一節(jié)電氣開關(guān)在動(dòng)觸頭上加了彈簧和彈片，以保證動(dòng)觸頭壓力調(diào)整的一致性。觸頭為面面接觸方式，采用抗熔焊、耐電弧、耐磨損的銀氧化鎘合金材料，觸頭固定采用焊接工藝。主觸頭容量大，拉弧現(xiàn)象較嚴(yán)重，必須采取滅弧措施。滅弧方式為多縱縫滅弧室，使電弧在空氣中被分割而消弧。選用的滅弧材料耐電弧、阻燃性能好。主觸頭為三組常開觸頭，額定值為交流50

Hz、380

V、40

A。輔助觸頭兩組，額定值為交流50

Hz、220

V、1

A。線圈額定電壓為50

Hz、220

V，波動(dòng)范圍為176～253

V，吸起時(shí)間小于0.03

s，釋放時(shí)間小于0.05

s。插接件為對中性較好的針孔插接方式，其零件結(jié)構(gòu)簡單，具有雙向接觸連接功能，接觸電阻小，可靠性高。第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)一、開關(guān)開關(guān)有組合開關(guān)和閘刀開關(guān)。閘刀開關(guān)已經(jīng)被隔離器所代替。組合開關(guān)是手動(dòng)開關(guān)的一種，為左右旋轉(zhuǎn)操作。將靜接點(diǎn)裝在膠木盒內(nèi)，使開關(guān)向立體發(fā)展而減小面積。組合開關(guān)能根據(jù)電路的不同要求組成各種不同接法的開關(guān)，在供電設(shè)備中應(yīng)用廣泛。HZ10系列組合開關(guān)是目前的代表性產(chǎn)品，適用于交流50

Hz/380

V及以下、直流220

V及以下的配電設(shè)備，用來通斷電路、換接電源。它由數(shù)層動(dòng)、靜接點(diǎn)分別裝于絕緣件內(nèi)，動(dòng)接點(diǎn)固定在附有手柄的轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而變更其通斷位置。它采用了扭簧儲能，使開關(guān)能快速閉合和分?jǐn)啵@樣接點(diǎn)轉(zhuǎn)換的速度就與手柄的旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)，從而提高了它的電氣性能。

第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)系列組合開關(guān)有單極、雙極和三極三種，額定電流為10～100

A。它具有體積小、安裝方便、維修簡便等優(yōu)點(diǎn)。組合開關(guān)的型號表示法及意義如圖4.5所示。組合開關(guān)通常為單投的，即只有一個(gè)接通位置。而閘刀開關(guān)則既有單投的，又有雙投的，但一般只有二極和三極的。圖4.5組合開關(guān)的型號表示法第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)手動(dòng)開關(guān)的圖形符號如圖4.6所示。其中（a）、（b）為單極單投組合開關(guān)；（c）為二極雙投閘刀開關(guān)；（d）為三極雙投閘刀開關(guān)。（a）常閉接點(diǎn)（b）常開接點(diǎn)（c）二極雙投開關(guān)（d）三極雙投開關(guān)圖4.6手動(dòng)開關(guān)的圖形符號第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)二、按鈕按鈕也是一種手動(dòng)的電氣開關(guān)，用來操縱其他電器。LA18系列按鈕是代表性的產(chǎn)品，具有外形小巧、造型美觀、規(guī)格齊全、生產(chǎn)簡單等優(yōu)點(diǎn)。它采用積木式兩面拼接的裝配基座，接點(diǎn)數(shù)量可按需要拼接，一般有兩組常開接點(diǎn)和兩組常閉接點(diǎn)，接點(diǎn)通斷電路的能力較強(qiáng)。按鈕可做成多種形式以滿足不同的需要。信號電源設(shè)備中僅采用掀鈕式（用手掀壓操作）。為便于辨認(rèn)，有紅、綠等色。按鈕的圖形符號如圖4.7所示，其型號表示法及意義如圖4.8所示。（a）常閉接點(diǎn)（b）常開接點(diǎn)圖4.7按鈕的圖形符號圖4.8按鈕的型號表示法及意義第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)三、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用于控制電路的換接及電流、電壓的換接測量等，由于用途廣泛，故稱為萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。它具有觸頭擋數(shù)多、選用方便、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)采用疊裝式結(jié)構(gòu)，由接觸系統(tǒng)、轉(zhuǎn)軸、手柄、齒輪嚙合機(jī)構(gòu)等部件組成，用螺柱組裝為整體。每個(gè)觸頭盒內(nèi)有四個(gè)定觸頭和四個(gè)號牌（表示定觸頭編號）。動(dòng)觸頭由轉(zhuǎn)軸上的凸輪操作，三位式每換一擋轉(zhuǎn)動(dòng)90

，四位式每換一擋轉(zhuǎn)動(dòng)45

。因而萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種在同一轉(zhuǎn)軸上具有多種接點(diǎn)組的開關(guān)，它是多段式電器，每段均可控制單獨(dú)回路。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有多種類型，信號電源設(shè)備中采用的是LW2-8788型，其型號表示法及意義如圖4.9所示，圖形符號如圖4.10所示。轉(zhuǎn)動(dòng)接觸片共有14種形式，電源屏中用到4、5、7、8號四種。第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)

圖4.9萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的型號表示法及意義圖4.10LW2-8788型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)作為電流表轉(zhuǎn)換開關(guān)的接線圖第二節(jié)手動(dòng)開關(guān)

表4.1所示為萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)接觸片型式及原始位置，表4.2為LW2-8788型萬能開關(guān)手柄與接點(diǎn)相對應(yīng)的位置關(guān)系圖。（見課文P55—P56表）

選用接觸片型式時(shí)必須考慮電路的要求，例如電流測量的換接，因電流互感器副邊不許開路，必須先接通后一回路再斷開原電路，為此應(yīng)采用能同時(shí)接通三個(gè)靜觸頭再斷開一個(gè)觸頭的7號或8號接觸片。大站電源屏中采用LW2-8788型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)來測量各種交流電源的輸出電流，接線如圖4.10所示，扳至各位置的電流徑路見表4.3。有的電源屏采用LW8型和3LB型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。位置X（信號點(diǎn)燈）G（軌道電路）D（道岔表示）0—2—3—8—d—6—8—d—14—10—11—12—6—8—dX—2—4—

—d—6—12—10—13—14—16—d—14—16—d

G—2—1—d

—6—5—7—

—d

—14—10—9—2—1—dD—2—9—11—12—6—5—8—d—6—5—8—d—6—5—7—

—d表4.3各測量位置的電流徑路第三節(jié)斷路器由于螺旋式熔斷器和閘刀開關(guān)存在可靠性差、易損壞、熔芯更換不便、動(dòng)作不可靠以及閘刀開關(guān)帶載操作時(shí)易出現(xiàn)拉弧等缺點(diǎn)，因此供電系統(tǒng)中應(yīng)用了斷路器。液壓電磁式斷路器是引進(jìn)產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)和工作原理與通用的空氣開關(guān)完全不同，具有不受環(huán)境溫度變化影響、工作穩(wěn)定可靠、壽命長及維修量小等特點(diǎn)，特別適用于對可靠性要求很高的信號電源屏。斷路器結(jié)構(gòu)如圖4.11所示。其主要部分是具有過載、短路保護(hù)功能的脫扣器。脫扣器的主要部件是一個(gè)外面繞有線圈的密封金屬筒，筒內(nèi)裝有一些起阻尼作用的液壓油、一根彈簧和一個(gè)鐵芯。線圈的一端接移動(dòng)觸頭，另一端接負(fù)載終端，固定觸頭接輸入終端。其他部件還有銜鐵、極靴及與通斷機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)的人工操作手柄。斷路器通過輸入終端和負(fù)載終端串接在被保護(hù)電路中。輸入終端和負(fù)載終端均是接線端子，前者接電源側(cè)，后者接負(fù)載側(cè)。當(dāng)流過斷路器的電流不大于其額定電流時(shí)，鐵芯受到的電磁吸引力不能克服彈簧彈力，銜鐵不動(dòng)，移動(dòng)觸頭和固定觸頭接通，如圖4.12（a）所示。第三節(jié)斷路器圖4.11斷路器結(jié)構(gòu)（a）（b）（c）（d）圖4.12斷路器的工作原理第三節(jié)斷路器過載時(shí)，流過線圈的電流大于斷路器的額定電流，線圈對鐵芯產(chǎn)生的吸引力足以克服彈簧彈力，即吸引鐵芯朝極靴方向移動(dòng)，如圖4.12（b）所示。在鐵芯移動(dòng)時(shí)，液壓油的阻尼作用可調(diào)節(jié)鐵芯的移動(dòng)速度，產(chǎn)生延遲時(shí)間，該時(shí)間與電流的大小成反比。如果過載時(shí)間很短，鐵芯尚未到達(dá)極靴過載電流即消除，鐵芯就會在彈簧彈力作用下返回原位置。如果過載持續(xù)存在，則鐵芯繼續(xù)移動(dòng)，經(jīng)一定的延遲時(shí)間被極靴吸住，使斷路器脫扣，移動(dòng)觸頭和固定觸頭不接通，如圖4.12（c）所示。此時(shí)斷路器斷電，鐵芯靠彈簧彈力返回原位置。負(fù)載短路時(shí)，流過線圈的電流很大，其產(chǎn)生的吸引力足以使銜鐵不等鐵芯移動(dòng)就立即被吸引到極靴而脫扣，分?jǐn)嚯娏?，如圖4.12（d）所示。斷路器的脫扣點(diǎn)不受環(huán)境溫度影響，脫扣后可立即再閉合，無需冷卻時(shí)間。但脫扣后其不能自動(dòng)恢復(fù)使用，此時(shí)須人工扳動(dòng)手柄使之復(fù)位。第三節(jié)斷路器滅弧柵為消滅觸頭分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的電弧用，是一組與弧柱成直角配置的U形鋼質(zhì)柵片。分?jǐn)嚯娐窌r(shí)觸頭斷開，所產(chǎn)生的電弧由于電磁互相作用被拉入柵片間，被分割成一系列短弧而被拉斷。HY-MAG液壓電磁式斷路器規(guī)格很多，有SA、SH、SF、SX等系列，適用于信號電源屏的小型斷路器是SA和SF系列。SF系列的額定分?jǐn)嗄芰κ?

kA，最大額定電流是50

A，脫扣時(shí)間短，體積小，成本低。SA系列的額定分?jǐn)嗄芰κ?

kA，最大額定電流是100

A，脫扣時(shí)間較長，體積大，成本高。因此，信號電源屏中基本上采用SA系列，只有在工作電流大和要求脫扣