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1、E-6-11E-6-11 主斷路器一、主斷路器的作用主斷路器連接在受電弓和主變壓原邊繞組之間,安裝在機(jī)車車頂中部。在機(jī)車中起雙重作用,既是機(jī)車電源總開關(guān),又是機(jī)車總保護(hù)電器。當(dāng)主斷路器閉合時(shí),機(jī)車通過(guò)受電弓從接觸網(wǎng)導(dǎo)線上獲得電源,投入工作。若機(jī)車主電路和輔助電路發(fā)生短路、接地、過(guò)載及零壓等故障時(shí),均通過(guò)主斷路器自動(dòng)切斷機(jī)車總電源,起著保護(hù)作用。主斷路器屬于高壓斷路器的一種。高壓斷路器按其滅弧介質(zhì)可分為油斷路器、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器等。目前在交流電力機(jī)車上使用主斷路器有兩種,一種是壓縮空氣斷路器,另一種是真空斷路器。在 SSSS.SSSS3型 40004000 系、SS3B
2、型電力機(jī)車上使用 TDZ1TDZ1 型空氣斷路器,而在 SSSS4型、SQB型和SSB型電力機(jī)車上使用 TDZ1ATDZ1A 型空氣斷路器。高壓空氣斷路器與油斷路器相比具有滅弧性能好、動(dòng)作時(shí)間快、防爆、使用安全可靠、重量比較輕,而且適用于溫度變化較大的工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造工藝要求較高,操作時(shí)聲音大。二、TDZ1-200/25TDZ1-200/25 型空氣斷路器(一)TDZ1-200/25TDZ1-200/25 型主斷路器的結(jié)構(gòu)和主要部件的作用222圖 E-6-11-1TDZ1-200/25E-6-11-1TDZ1-200/25 型空氣斷路器1-滅弧室;2-非線性電阻瓷瓶;3-
3、非線性電阻片;4-干燥劑,5-彈簧;6-隔離開關(guān);7-轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶;8-控制軸;9-傳動(dòng)杠桿;10-氣管;11-合閘閥桿;12-啟動(dòng)閥;13-分閘閥桿;14-主閥活塞;15-延時(shí)閥;16-閥門;17-氣管;18-主閥;19-塞門;20-支持瓷瓶;21-儲(chǔ)氣缸;22-傳動(dòng)氣缸。TDZl-200/25TDZl-200/25 型主斷路器的結(jié)構(gòu)如圖 E-6-11-1E-6-11-1 所示,所有部件分上下兩部分安裝在鑄鋁制成的底板上。底板安裝在機(jī)車頂蓋上,用密封圈使底板同頂蓋間密封。露在車頂上的為高壓部分,主要有滅弧室、非線性電阻、支持瓷瓶、隔離開關(guān)和轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶等部件;裝在底板下部的為低壓部分,主要有儲(chǔ)氣缸、
4、主閥、延時(shí)閥、傳動(dòng)氣缸、啟動(dòng)閥、分閘電磁鐵、合閘電磁鐵、輔助開關(guān)和定位機(jī)構(gòu)等部件。1 1.高壓部分滅弧室的結(jié)構(gòu)如圖 E-6-11-2E-6-11-2 所示,滅弧室的主體是空心瓷瓶,它的一端有氣道接頭,并通過(guò)支持瓷瓶與空氣系統(tǒng)相連;另一端裝有法蘭盤,以此將高壓電源引入主斷路器。滅弧室內(nèi)裝有靜主觸頭和動(dòng)主觸頭。靜主觸頭固裝在觸頭桿的一端,其頭部為球狀并鑲有耐電弧的鋁塊,以提高耐弧性能,靜主觸頭桿的另一端固裝在氣道接頭上,并與隔離開關(guān)的靜觸頭相連,其接觸面有溝梢,以利于靜主觸頭桿可靠接觸。動(dòng)主觸頭為管狀,工作端的管壁作成弧形成一“噴口”,以利于靜主觸頭球面的良好接觸及產(chǎn)生良好的吹弧作用。動(dòng)主觸頭的尾
5、端與一圓環(huán)形彈簧座相貼。彈簧座接有張力較大的壓縮彈簧。彈簧的另一端通過(guò)圓筒固定在法蘭盤上。此彈簧一方面使動(dòng)、靜主觸頭間具有一定的接觸壓力,另外還能使動(dòng)靜主觸頭開斷后能自行恢復(fù)閉合狀態(tài)。在動(dòng)主觸頭的外面套有與它既有相對(duì)滑動(dòng)也有良好電接觸的導(dǎo)電管。導(dǎo)電管是由銅管銃成多瓣形,彈性地套裝在動(dòng)主觸頭上的,具尾端固定在法蘭盤上,因此從法蘭盤引入的高壓電源通過(guò)導(dǎo)電管傳至動(dòng)主觸頭。緩沖墊是用來(lái)緩和動(dòng)主觸頭開斷時(shí)彈簧對(duì)圓筒的撞擊。網(wǎng)罩在動(dòng)主觸頭開斷過(guò)程中起消音作用,而外罩可防止外界臟物沾污主觸頭,其下部有一排氣孔。圖 E-6-11-2E-6-11-2 滅弧室1-網(wǎng)罩;2-外罩;3-擋圈;4-緩沖墊,5-彈簧;6
6、-彈簧座;7-法蘭盤;8-固定圈;9-接觸管;10-彈簧;11-滅弧室瓷瓶;12-動(dòng)觸頭;13-靜觸頭;14-靜觸頭桿;15-風(fēng)道接頭;16-套筒;17-隔離開關(guān)靜觸頭。在平時(shí),動(dòng)主觸頭借彈簧的壓力壓在靜主觸頭上。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入滅弧室 A A腔時(shí),氣壓使動(dòng)主觸頭克服彈簧之彈力向左移動(dòng),靜主觸頭間產(chǎn)生的電弧由進(jìn)入動(dòng)主觸頭“噴口”內(nèi)的壓縮空氣強(qiáng)迫熄滅。 廢氣通過(guò)網(wǎng)罩由外罩下方孔排入大氣。非線性電阻的結(jié)構(gòu)如圖 E-6-11-1E-6-11-1 所示,由 1010 片非線性電阻片串聯(lián)而成的非線性電阻并聯(lián)在動(dòng)、靜主觸頭兩端,用以防止主斷路器分閘時(shí)的過(guò)電壓。這種電阻采用碳化硅和結(jié)合劑燒結(jié)而成,并置于空心瓷
7、瓶腔中,內(nèi)裝有干燥劑。右端裝有彈簧,保證電阻之間以及與外部連接之間的接觸壓力,減小接觸電阻。主斷路器分閘時(shí),動(dòng)、靜主觸頭間產(chǎn)生電弧,在熄弧過(guò)程中觸頭間的電壓將急劇增加。當(dāng)電壓增加到一定值時(shí),非線性電阻值迅速下降,主觸頭上的電弧電流迅速轉(zhuǎn)移到非線性電阻上,既可防止產(chǎn)生過(guò)電壓,又有利于主觸頭上的電弧熄滅,減少觸頭電磨損。隨著非線性電阻兩端電壓的降低,其阻值又迅速增大,以減小殘余電流,利于隔離開關(guān)分閘。隔離開關(guān)是主觸頭滅弧之后用來(lái)隔離主電路的,它裝在轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶上,轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶經(jīng)操縱軸與傳動(dòng)裝置連接。當(dāng)操縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可使隔離開關(guān)產(chǎn)生分閘或合閘動(dòng)作。隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖 E-6-11-3E-6-11-3 所示,由
8、動(dòng)觸指、彈簧裝置、隔離開關(guān)閘刀、法蘭盤、銅滾珠、連接件及彈簧裝置組成。它的靜觸頭如圖 E-6-11-1E-6-11-1 中的 2121 所示。隔離開關(guān)閘刀一端套裝動(dòng)觸指,并用螺釘緊固,在動(dòng)觸指磨耗到限時(shí),可拆下更換或反面繼續(xù)使用。在閘刀上還裝有彈簧裝置,以保證觸頭間具有足夠的接觸壓力。閘刀另一端緊固在法蘭盤上,法蘭盤是轉(zhuǎn)動(dòng)的,而安裝引出線連接件是不動(dòng)的,它們之間通過(guò)銅滾球連接并導(dǎo)電,相互間還通過(guò)法蘭盤中的彈簧裝置保持一定的接觸壓力。法蘭盤用螺栓緊固在轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶上。1-隔離開關(guān)閘刀;2-法蘭盤;3-彈簧裝置;4-鋼球;5-連接件;6-彈簧裝置;7-觸指。2 2.低壓部分圖 E-6-11-4TDZ1
9、E-6-11-4TDZ1 型啟動(dòng)閥圖1-閥體;2-閥桿;3-密封圈;4-螺母;5-彈簧;6-延時(shí)閥。啟動(dòng)閥是主斷路器分?jǐn)鄷r(shí)使主閥動(dòng)作,合閘時(shí)使傳動(dòng)氣缸動(dòng)作的裝置,TDZ1TDZ1 型主斷路器啟動(dòng)閥如圖 E-6-11-4E-6-11-4 所示,由分閘閥和合閘閥兩部分組成。左邊閥桿為分?jǐn)嚅y桿,右邊閥桿為閉合閥桿,均由相應(yīng)的電磁鐵來(lái)操縱。在電磁鐵未撞擊閥桿時(shí),閥門在彈簧和壓縮空氣作用下關(guān)閉著,E E 和 D D 腔都充滿來(lái)自儲(chǔ)風(fēng)缸的壓縮空氣,E E 腔和主閥相通。當(dāng)分閘電磁鐵撞塊撞擊分?jǐn)嚅y桿并向上移動(dòng)時(shí),閥門打開,E E 腔內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)閥門和排氣孔向大氣排出,由于壓縮空氣從儲(chǔ)風(fēng)缸進(jìn)入 E E 腔的
10、管徑只有 2mm,2mm,而排氣孔徑為 8mm,8mm,因此進(jìn)風(fēng)慢排風(fēng)快,E E 腔氣壓驟減導(dǎo)致主閥動(dòng)作使主觸頭分?jǐn)?。?dāng)合閘電磁鐵撞塊撞擊閉合閥桿并向上移動(dòng)時(shí),閥門打開,D D 腔壓縮空氣經(jīng)閥門從 F F 腔進(jìn)入傳動(dòng)氣缸,使隔離開頭閉合。F F 腔內(nèi)有直徑為 2mm2mm 的排氣孔,進(jìn)入 D D 腔的壓縮空氣管徑為 8mm,8mm,所以 F F 腔仍能保持相當(dāng)高的氣壓使傳動(dòng)氣缸動(dòng)作。主閥屬于差動(dòng)閥,在主斷路器中起著供氣閥的作用,TDZ1TDZ1 型主閥如圖 E-6-11-5E-6-11-5 所示,主要由閥體、閥門、閥塊止擋、彈簧、閥桿和活塞等組成。閥門通過(guò)閥桿和活塞等組成一體,利用閥門和活塞間
11、的壓力差來(lái)開啟與關(guān)閉氣道。正常情況下,閥桿兩端都受到壓縮空氣的作用,由于活塞的直徑大于閥門的直徑,再加上彈簧力的作用,使閥桿向左有個(gè)合成力,該力使閥門緊閉。主斷路器進(jìn)行分?jǐn)鄷r(shí),啟動(dòng)閥 E E 腔向大氣迅速排氣降壓,活塞作用到閥桿的力迅速減小,閥桿的合成力指向右側(cè),使閥門打開,儲(chǔ)風(fēng)缸的壓縮空氣迅速經(jīng)主閥、支持瓷瓶進(jìn)入滅弧室進(jìn)行分?jǐn)鄤?dòng)作。圖 E-6-11-5E-6-11-5 差動(dòng)式主閥1-主閥體;2-密封圈;3-襯套;4-閥門;5-彈簧,6-閥桿,7-活塞。延時(shí)閥如圖 E-6-11-6E-6-11-6 所示。在分?jǐn)噙^(guò)程中,儲(chǔ)風(fēng)缸的壓縮空氣通過(guò)主閥進(jìn)入滅弧室,也進(jìn)入延時(shí)閥,經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)控制后,再進(jìn)
12、入傳動(dòng)氣缸裝置,使隔離開關(guān)分閘動(dòng)作。延時(shí)功能由延時(shí)閥實(shí)現(xiàn)。從主閥來(lái)的壓縮空氣,經(jīng)延時(shí)閥閥蓋上的進(jìn)氣管路、閥體上的通道、調(diào)節(jié)螺釘與閥座通孔之間的間隙進(jìn)入到膜片下部的閥體空腔內(nèi)。因?yàn)楣苈方孛嫘?,風(fēng)阻大,膜片下部的氣壓上升得較慢,經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后,膜片下部氣壓所產(chǎn)生的推力足以推動(dòng)閥桿,打開閥門,這時(shí)大量壓縮空氣通過(guò)閥口進(jìn)入傳動(dòng)氣缸裝置。延時(shí)長(zhǎng)短可以用調(diào)節(jié)螺釘改變氣路風(fēng)阻大小來(lái)改變。圖 E-6-11-6E-6-11-6 延時(shí)閥l-閥座;2-密封環(huán);3-膜片;4-閥桿;5-閥體;6-閥;7-彈簧;8-閥蓋;9-調(diào)節(jié)螺釘。傳動(dòng)氣缸結(jié)構(gòu)如圖-6-11-7-6-11-7 所示。左邊氣缸體和主活塞是驅(qū)動(dòng)隔離開關(guān)分
13、閘和合閘的動(dòng)力部件, 緩沖氣缸體和緩沖活塞是在活塞行程將結(jié)束時(shí)起緩沖作用,減緩隔離開關(guān)動(dòng)作過(guò)程中的沖擊。在分?jǐn)噙^(guò)程中,主活塞左側(cè)和緩沖活塞右側(cè)進(jìn)入壓縮空氣。主活塞向右運(yùn)動(dòng)碰到套筒時(shí),使套筒隨之右移,迫使緩沖活塞右移,緩沖活塞右側(cè)的壓縮空氣的壓縮和釋放,就起緩沖作用。同理,在合閘過(guò)程中主活塞右側(cè)和緩沖活塞左側(cè)進(jìn)入壓縮空氣,隨著主活塞向左運(yùn)動(dòng),連桿銷碰到套筒繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng),迫使緩沖活塞左移,緩沖活塞左側(cè)的壓縮空氣的壓縮和釋放,同樣起到緩沖的作用。分合閘電磁鐵為螺管直動(dòng)式結(jié)構(gòu)。當(dāng)電磁鐵線圈接到信號(hào)后,銜鐵被吸入線圈,帶動(dòng)撞塊去撞擊相應(yīng)的閥桿使啟動(dòng)閥動(dòng)作。當(dāng)電磁鐵線圈接到信號(hào)使線圈斷電時(shí),在彈簧的作用下
14、銜鐵又恢復(fù)到原來(lái)的位置。輔助開關(guān)由萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)改裝而成的,是控制分、合閘電磁鐵線圈通電或斷電的低壓聯(lián)鎖裝置,它通過(guò)不完全齒輪與操縱軸齒輪嚙合。隔離開關(guān)的分、合閘對(duì)應(yīng)它的兩個(gè)工作位置,根據(jù)控制電路的需要,用了 6 6 個(gè)聯(lián)鎖觸頭,其中 1 1 個(gè)常開和 1 1 個(gè)常閉觸頭分別串人分閘和合閘電磁鐵線圈電路里。在主斷路器動(dòng)作完成后立即切斷相應(yīng)的電磁鐵線圈電路,以防線圈通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而燒毀,并為下次動(dòng)作作準(zhǔn)備。它的引出線通過(guò)插座與插銷同有關(guān)控制電路相連接。圖 E-6-11-7E-6-11-7 傳動(dòng)氣缸1-套筒;2-主活塞;3-桿;4-氣缸體;5-隔板;6-緩沖氣缸體;7-緩沖活塞;8-套筒;9-連桿銷定
15、位機(jī)構(gòu)如圖 E-6-11-1E-6-11-1 所示,它利用彈簧隨隔離開關(guān)分、合閘具有兩個(gè)作用方向的力,使隔離開關(guān)移到分閘或合閘位置后不得自行變位,以防誤動(dòng)作。(二)主斷路器分、合閘動(dòng)作原理主斷路器在正常工作時(shí),機(jī)車總風(fēng)缸的壓縮空氣進(jìn)入主斷路器的儲(chǔ)氣缸并達(dá)到額定值,儲(chǔ)氣缸的壓縮空氣分別進(jìn)入啟動(dòng)閥的 E E 腔與 D D 腔。由于 E E 腔與主閥 C C腔相通,所以此時(shí)主閥閥門關(guān)閉,只有微量的壓縮空氣通過(guò)通風(fēng)塞門進(jìn)入滅弧室,以保持外部空氣不得侵入。1 1 .主斷路器的分閘動(dòng)作原理當(dāng)分閘信號(hào)通過(guò)輔助開關(guān)的常開聯(lián)鎖觸頭(主斷路器在合閘下該聯(lián)鎖觸頭閉合的)送到分閘電磁鐵的線圈,分閘電磁鐵動(dòng)作而鐵心上的
16、撞塊撞擊啟動(dòng)閥的分閘閥桿時(shí),閥口打開。于是主閥 C C 腔和分閘閥 E E 腔內(nèi)的壓縮空氣迅速通過(guò)排氣孔排向大氣,C C 腔內(nèi)壓力驟減,主閥活塞兩邊產(chǎn)生很大壓力差,活塞右移動(dòng)作,閥門打開,大量壓縮空氣經(jīng)主閥閥口進(jìn)入支持瓷瓶 B B 腔至滅弧室 A A 腔,迅速將動(dòng)主觸頭推至開斷狀態(tài)。進(jìn)入動(dòng)主觸頭“噴口”的壓縮空氣將電弧迅速熄滅。與此同時(shí),壓縮空氣也進(jìn)入延時(shí)閥經(jīng)延時(shí)后,再進(jìn)入傳動(dòng)氣缸使其動(dòng)作。通過(guò)連桿、操縱軸等機(jī)構(gòu)帶動(dòng)瓷瓶轉(zhuǎn)動(dòng),隔離開關(guān)閘刀分閘并通過(guò)彈簧定位裝置使隔離閘刀保持于分閘位,同時(shí)也帶動(dòng)輔助開關(guān)動(dòng)作。由于輔助開關(guān)動(dòng)作,切斷了分閘電磁鐵線圈電源,在彈簧作用下分閘電磁鐵復(fù)位。分閘閥閥桿在彈簧及壓縮空
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