大連快軌車輛接觸器和繼電器故障分析與改造

1、現(xiàn)代城市軌道交通 4/2009MODERN U RBAN TRANSIT設(shè) 備 檢 修吸引線圈反作用彈簧觸頭彈簧觸頭支架靜觸頭動觸頭輔助觸頭滅弧室銜鐵 外殼鐵芯 圖 1空氣式交流接觸器結(jié)構(gòu)圖鄒湘楠摘要:對大連快軌3號線車輛的部分接觸器和繼電器頻繁發(fā)生故障的情況進行了分析, 并且對相關(guān)接觸器和繼電器的改造作了詳細的論述。 關(guān)鍵詞:接觸器;繼電器;故障;分析;改造鄒湘楠:大連現(xiàn)代軌道交通有限公司,工程師,大連116021大連快軌 3號線車輛運營幾年 來,一部分接觸器和繼電器可靠性 差, 故障率較高, 直接影響了車輛的 整體性能,大大增加了車輛全壽命 周期成本,給公司和車輛段都帶來 了較大的損失。

2、所以, 接觸器和繼電器的改造工作尤為重要, 十分緊迫。 1接觸器和繼電器故障原因分析1. 1接觸器和繼電器的基本原理 和構(gòu)造接觸器是在外界輸入信號下能 夠自動地接通或斷開帶有負載 (如電 動機 的主電路的自動控制電器, 它 是利用電磁力來使開關(guān)打開或閉合的 電器。適用于頻繁操作(高達 1500次/h 、 遠距離控制強電流電路并具 有低壓釋放的保護性能, 要求其工作 可靠、壽命長(機械壽命達 2000萬 次, 電壽命達 200萬次 等。 接觸器 分為交流接觸器和直流接觸器。 空氣 式交流接觸器結(jié)構(gòu)如圖 1所示。繼電器一般用來接通和斷開控制電路。 繼電器的種類很多, 按作用 原理分為:電磁式、 感

3、應(yīng)式、 電動式、 電子式和機械式等。 由于電磁式繼電 器具有工作可靠、 結(jié)構(gòu)簡單、 制造方 便、 壽命長等一系列優(yōu)點, 故在快軌 車上得到廣泛應(yīng)用。 電磁式繼電器又 有直流和交流之分, 它們的主要結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器基本相同。1.2接觸器和繼電器故障現(xiàn)象在大連快軌3號線車輛中, 使用 的接觸器和繼電器主要有:控制蓄 電池向車輛提供DC110V 電源的直流接觸器 ;控 制空壓機、 電暖器、 照明 等的交流接觸器; 控制回 路使用的中間繼電器; 控 制司機警惕裝置、 保證車 輛安全的時間繼電器。在車輛運營過程中, 部分接觸器和繼電器發(fā) 生的故障現(xiàn)象有 :線 圈斷電后, 觸點不釋放或 延時釋放 ;

4、線圈過熱或燒損;觸頭熔焊;短時間觸頭過度磨損。1.3接觸器和繼電器故障原因分析從這些接觸器和繼電器發(fā)生故 障的現(xiàn)象來看, 按照以往的經(jīng)驗, 可 以找到故障的直接原因, 如表1所示。 對故障的進一步分析如下。(1接觸器和繼電器的觸點材 料達不到要求。當繼電器開關(guān)直流 負載電路時,一組觸點一側(cè)的觸點 熔蝕后揮發(fā) (飛濺 到另一側(cè)觸點上 面,從而形成接觸點的一側(cè)觸點表 面為凹狀,而另一側(cè)觸點表面為凸 狀, 這個現(xiàn)象叫做觸點轉(zhuǎn)移。 觸點轉(zhuǎn) 移程度隨著觸點開閉頻次的增加而 加劇, 尤其在開斷直流感性負載時,大連快軌車輛接觸器和 繼電器故障分析與改造設(shè) 備 檢 修 大連快軌車輛接觸器和繼電器故障分析與改造

5、 鄒湘楠由于產(chǎn)生過電壓, 這時, 可產(chǎn)生幾安 培甚至更大的的浪涌電流,從而使 觸點處產(chǎn)生弧光放電或火花。 因而,需要接觸器或繼電器的 觸點采用 AgW、AgCu 等材料,以 減少這一轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的出現(xiàn)程度。如 果觸點材料達不到要求,就很容易 發(fā)生觸頭熔焊故障,并且導(dǎo)致觸點 不釋放或延時釋放。(2接觸器和繼電器的觸點接 觸不良, 性能達不到要求。 對于交流 接觸器而言, 其在切斷電機、 螺線管 等電感性負荷時,觸點兩端常常會 出現(xiàn)數(shù)百乃至數(shù)千伏電壓,這會使 觸點壽命顯著變短。 另外, 電感負荷 產(chǎn)生的1A以上的電流, 可導(dǎo)致火花 放電,這個放電會使空氣中有機物 發(fā)生分解, 觸點碳化 (氧化或碳化 發(fā)

6、黑,將導(dǎo)致觸點接觸不良。 (3為防止出現(xiàn)空氣場擊穿現(xiàn) 象,接觸器和繼電器上都加裝有抑 制器,它采用了一種非線性特性極 好的壓敏電阻, 在正常情況下, 抑制 器處于極高的電阻狀態(tài),漏流幾乎 為零, 保證電源系統(tǒng)正常供電。 當電 源系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓時,抑制器則立 即在納秒級的時間內(nèi)迅速導(dǎo)通,將 過電壓的幅值限制在繼電器或接觸 器的安全工作范圍內(nèi)。同時把過電 壓的能量釋放掉。 隨后, 抑制器又迅速地變?yōu)楦咦锠顟B(tài),因而不影響電源系統(tǒng)的正常供電。 原大連快軌3號線車輛上抑制器模塊通過卡槽安裝在繼電器的前部面板上,抑制器與繼電器后部線圈間的連線需繞行繼電器半周。很明顯,這種設(shè)置不合理。 首先, 抑制器模塊在

7、繼電器的前部面板上,這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致繼電器長度增加,對電氣柜的空間要求也同時增加; 其次, 抑制器模塊的卡槽安裝不牢固,當人們開關(guān)電氣柜門或車輛振動時,很可能將突出的抑制器模塊刮落或振落,導(dǎo)致抑制器模塊只靠2根電線懸在空中, 很易發(fā)生抑制器與線圈間連接不良或斷開的現(xiàn)象; 另外, 抑制器與線圈的連線過長, 易發(fā)生故障, 也影響電氣柜整體的整潔美觀。 圖2所示外置抑制器的繼電器安裝圖。(4接觸器和繼電器的殼體密 封不嚴, 線圈和鐵芯處有灰塵, 導(dǎo)致 觸點不釋放或延時釋放。(5個別接觸器和繼電器存在 質(zhì)量問題。2接觸器和繼電器的改造 2.1改造原則由于車輛在線路上運行,改造 工作既不能影響正常運營,又要

8、達 到迅速解決故障、 提高性能的目的, 所以, 必須遵循3個原則:保證改造 后性能顯著提高;改造要依據(jù)原設(shè) 計方案, 用最小的改動達到目的; 改 造要盡量便捷、速度快、用時短。 2.2改造的范圍為了能夠徹底解決接觸器和繼 電器故障頻繁發(fā)生的現(xiàn)象,提高大 連快軌3號線車輛的整體性能, 最終 確定,不僅對發(fā)生故障的接觸器和 繼電器進行改造,同時對在車輛正 常運行中動作頻繁且關(guān)系到車輛安 全的接觸器和繼電器進行改造。改 造的范圍包括以下幾個方面。 (1常用制動、 緊急制動、 停放 制動回路中的制動指令繼電器 (SBR1、 SBR2、SBR3110V 5A 、緊急制 動指令繼電器(SBR0110V 5

9、A 、 緊急制動繼電器 (EmBSRR 110V5A、 EmBAPR 110V 5A 、 (EmBSR 110V 5A 、 停車制動繼電器 (PaBRR 和 PaBPSR110V 5A 、 制動缸切除 繼電器 (B14R110V 5A 、總風缸 壓力繼電器(MRPSR 110V 5A 、 空壓機接觸器(CMC 380V 20A 。 (2司機警惕裝置回路中的警 惕裝置延時繼電器(D M T R 3s 、 5s、30s110V 。(3車門安全回路中的左門繼 電器(LDR 110V 5A 、右門繼電表 1接觸器和繼電器故障的直接原因 MODERN URBAN TRANSIT4/2009現(xiàn)代城市軌道交

10、通設(shè) 備 檢 修 大連快軌車輛接觸器和繼電器故障分析與改造 鄒湘楠器(RDR 110V 5A 、門鎖緊繼電器(DLR1、DLR2110V 5A 。(4客室設(shè)備回路中的客室加熱器接觸器(P E H C 1、P E H C 2380V 30A 、 客室照明接觸器 (PLC220V 5A,帶一對直流主觸點 。2.3接觸器和繼電器的選用根據(jù)原接觸器和繼電器的故障原因,考慮到其在電氣柜中的具體工作環(huán)境, 結(jié)合電氣回路的要求, 我 們選用了額定電流大、觸點靈敏可 靠、 壽命長, 耐候性好、 耐振動能力 強的新型接觸器和繼電器產(chǎn)品,其 特點如下。(1 寬電壓范圍:DC110V 中間 繼電器的電壓范圍為 77

11、143V。 (2 按照實際需要選用具有不 同常開、常閉觸點數(shù)量的繼電器接 觸器, 如 2-2(即具有 2個常開觸點 和兩個常閉觸點 、 3-1(即具有3個 常開觸點和 1個常閉觸點 。 (3 內(nèi)置抑制器 (圖3 , 安全可 靠,結(jié)構(gòu)簡單。(4安裝要求簡單, 可傾斜安裝。(5繼電器散熱效果好, 繼電器 最小安裝間隙為 5mm。(6使用“O”形接線端子接線,避免因車輛運行振動造成虛接。2.4具體改造方法我們通過臨時通知的方式,做好方案, 備好材料和工具, 在車輛段現(xiàn)場進行改造。根據(jù)接觸器和繼電器安裝的不同結(jié)構(gòu),主要采取以下兩種方法。(1對于新舊電器件安裝孔相同的情況, 可以直接替換, 再重新配線即

12、可。(2對于新舊電器件安裝孔不同的情況,采取配安裝板重新安裝的方法。由于原繼電器用螺釘安裝在電器柜框架上, 所以, 改造時, 首先將導(dǎo)軌安裝到安裝板上;然后借 用原電器件安裝孔,將安裝板固定 在電氣柜上;最后將新電器件卡裝 在導(dǎo)軌上, 重新配線即可。 這樣, 就 非常簡便且快捷地解決了新電器件 的安裝問題。3結(jié)論按照以上的方案,我們對相關(guān) 車輛進行了接觸器和繼電器的改造。 由于準備充分, 改造一次成功。 經(jīng)過 此次改造工作,車輛接觸器和繼電 器的故障率顯著下降,整體性能明 顯提高, 車輛運行穩(wěn)定可靠, 徹底解 決了原有的問題 ;同時,我們也積 累了寶貴的經(jīng)驗,對后續(xù)車輛的設(shè) 計和接觸器、繼電器

13、的選型有了深 遠的影響。參考文獻1鄧星鐘. 機電傳動控制. 第3版. 武漢:華 中 科 技 大 學 出 版 社 , 2006.收稿日期 2009-04-16(上 接 第 28頁 切 削 數(shù) 據(jù) 的 處 理 等 。數(shù)控不落輪車輪車床具有加工 對象的適應(yīng)性強 (多種曲線 、 加工 速度快、 加工精度高、 可靠性高、 生 產(chǎn)效率高、 操作者勞動強度低、 經(jīng)濟 效益好、 便于生產(chǎn)管理等優(yōu)點; 同時 也有一次投資成本高、加工中的調(diào) 整相對復(fù)雜、 維修難度大等缺點。 目 前數(shù)控系統(tǒng)正朝運行高速化、加工 高精化、 功能復(fù)合化、 控制智能化、 體系開放化、 驅(qū)動并聯(lián)化、 交互網(wǎng)絡(luò) 化趨勢發(fā)展。 4結(jié)束語近年來,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,軌道交通運行的安全性越來越引起人們的關(guān)注,對機車車輛各個部分的性能、質(zhì)量也提出了更高的要求。車輪作為機車車輛重要的運動和承載部件,其質(zhì)量優(yōu)劣對保證運行安全起著至關(guān)重要的作用,輪對修復(fù)工藝及裝備也不斷地引用新工藝、 新設(shè)備。 杭州地鐵 1號線將采用輪