任務6　常用電器控制開關使用方法學習

【活動場景】

在車輛段鐵道車輛供電檢修車間，或在學校有鐵道客車供電裝置的試驗室進行，并按教學內容的要求準備常用電器控制開關、電工測量工具和儀表，并準備相應的測量材料。

【任務要求】

1.掌握鐵道車輛供電系統的常用電器控制開關的基本工作原理和特點。

2.會使用鐵道車輛電源技術上常用電器控制開關，并能進行基本技術參數測量和故障診斷。

【知識準備】

在鐵道車輛空調客車和發電車電器系統中，不同種類的電器元件連接在一起構成了不同的控制回路。不同的控制回路，分別承擔著不同對象的控制和調節。組成這些控制回路的常用元件有：組合開關、自動空氣開關（斷路器）、交流接觸器、繼電器、熔斷器等，本次任務我們將對這些車輛上常用的電器控制開關進行學習，主要學習其原理、結構及使用方法。

1.組合開關

如圖1-27和圖1-28所示分別是在鐵道車輛空調客車和發電車上使用的組合開關的實物圖，這些組合開關常用來切斷或導通電源，或讓電氣設備選擇不同工況的進行工作，比如鐵道車輛空調客車中的空調冷卻風機的高、低速控制和發電機輸出電壓檢測等。

車輛電氣裝置中使用的組合開關的種類很多，有單極、雙極、三極、四極和多極等幾種。組合開關的常見故障有：接觸不良、內部短路、內部斷路、機械卡死等。

在單元式空調機組的控制電路中，常用到多極組合開關，如25型客車KLC40-1T1型空調機組中用于工況選擇的組合開關SA1，有12條通路。手動與自動控制的組合開關SA3，有6條通路。

2.按鈕和位置開關

（1）按鈕

如圖1-29和圖1-30所示為車輛電氣裝置中常用的一般按鈕和絕緣測試按鈕，這些按鈕主要是用來下達指令、接通或斷開控制電路，從而控制電動機或其他電器設備。按下按鈕時，上面一對靜觸點（稱動斷觸點）則被斷開，以切斷某一條控制電路；下面一對原先斷開的靜觸點（稱動合觸點）被動觸點接通，從而接通另一條控制電路。松開按鈕時，在復位彈簧的作用下，動觸點恢復常位。按鈕觸點的額定電流一般為5A。

（2）位置開關（也稱之為行程開關）

如圖1-31所示是位置開關的外形圖，在鐵道車輛制造、檢修生產過程中，常常需要控制生產機械的某些運動部件，運動部件在達到某一位置時進行電路的開關，能完成這種作用的開關稱為位置開關。比如在鐵道車輛小型柴油發電的獨立供電系統中，當單車柴油機冷卻風扇的傳動皮帶斷裂時，皮帶保護裝置將觸動位置開關，使柴油機停機，避免柴油機因冷卻不良而發生損壞?？照{發電車的上燃油箱的油位控制，也采用的是位置開關（俗稱液位繼電器或浮子開關）。位置開關的作用、結構與按鈕開關相似。

3.自動開關

如圖1-32和圖1-33所示自動開關又稱自動空氣斷路器。它可以在有載情況下通、切斷工作電流，同時還可以對電路實施短路、過載、欠壓、過流保護。如鐵道車輛空調發電車供電主開關1QF、3QF、2QF1、2QF2，聯絡開關4QF，空調控制柜中的1Q、2Q、3Q、4Q等，都屬于自動開關，電路圖可參閱教材相關內容的電路圖。所以自動開關在單車30kW供電系統和集中供電式空調客車上（包括動車組）被廣泛運用。

自動開關的結構形式很多，目前比較通用的有框架式和塑料外殼式。從極數上分有單極、雙極、三極和四極等形式。按合閘操作的方式分有直接手動操作、杠桿操作、電磁鐵操作和電動機操作等多種形式。

如圖1-34所示是在鐵道車輛空調發電車上常用的框架式自動開關。

自動空氣開關在選擇時的主要參數有：工作電壓和工作電流等。

自動空氣開關的常見故障有：觸頭燒損、機械失靈、保護電路及保護元件損壞等。

4.漏電自動保護開關

漏電自動保護開關是由普通自動開關加零序互感器和漏電脫扣器組成。除能起到一般自動開關的作用外，還能在線路、設備出現漏電或人身觸電時，迅速自動斷開電源，以確保人身和設備安全。如圖1-35和圖1-36所示分別為鐵道空調客車中常用的漏電自動開關和檢測車輛的車體是否漏電的檢測器。

5.接觸器

如圖1-37所示是鐵道車輛上常用的交流接觸器，接觸器是一種控制電器，主要用于頻繁接通、分斷的交、直流主電路。使用接觸器可以對主電路進行遠距離控制，在空調柴油發電車電器系統中，其主要控制對象為電動機、電加熱器等。

接觸器有交流接觸器和直流接觸器兩類，主觸點控制交流用電器的即為交流接觸器，主觸點控制直流用電器的即為直流接觸器，其工作原理和基本結構大致相似。

交流接觸器主要由三個部分組成：電磁系統、觸點系統和滅弧裝置。其中電磁系統接受控制信號，觸點系統是執行部件。在接受控制信號后，通過觸點的閉合和斷開來接通或分斷電路。滅弧裝置的作用是：主觸點在斷開電路時，熄滅觸點間的電弧。

觸點系統分主觸點和輔助觸點兩類；主觸點為動合觸點，用以通斷主電路；輔助觸點分動斷和動合兩種，用來通斷控制電路。

交流接觸器的主要技術參數有：額定電壓、額定電流、控制電壓等。在選用時，要注意使用環境與參數相匹配。

交流接觸器的常見故障有：控制線圈燒損、觸點系統接觸不良或燒損、鐵芯松動引起的電磁噪聲、機械卡死等。

6.繼電器

繼電器是一種傳遞信號的電器。它的輸入量可以是電壓、電流等電量，也可以是熱、速度、壓力等其他物理量。繼電器的輸出量則是觸點的動作或輸出電路參數的變化。由于繼電器的觸點主要對控制電路實施通、斷控制，所以觸點系統容量都比較小。因此，繼電器結構緊湊，反應靈敏，動作準確、迅速。

繼電器應用很廣，按使用范圍可分為三類：保護繼電器、控制繼電器、通信繼電器。

按輸入信號的不同，繼電器又可分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、熱繼電器、中間繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、光敏繼電器、液位繼電器等。如圖1-38～圖1-41所示分別為一般用途繼電器，時間繼電器，轉換、中間繼電器和熱繼電器的實物結構圖。

（1）電磁式電流、電壓繼電器

電磁式繼電器的動作原理和接觸器類似，依靠電磁鐵的吸合和釋放來實現對觸點的控制，圖1-42和圖1-43所示為兩種原理不相同的繼電器，分別通過水銀和金屬片的發熱完成繼電工作。

①電流繼電器可分為過電流繼電器和欠電流繼電器兩種。它們的吸引線圈為電流線圈，電流線圈匝數少、線徑粗、阻抗小，均串聯在主電路中。當主電路電流高于容許值時，觸點才發生動作的稱為過電流繼電器。當主電路低于規定值時，觸點發生動作的繼電器，則稱為欠電流繼電器。

過電流繼電器常用作頻繁、重載啟動的電動機的短路和過載保護。如單元式空調機組控制柜中的FA6、FA7，就是串聯在兩臺壓縮機主回路中，起過流保護作用的繼電器。

②電壓繼電器同樣也有過電壓和欠電壓兩種。如圖1-44所示為過、欠壓繼電器。過電壓繼電器是當電壓超過規定電壓上限時觸點動作，故常用于交流電路中作過電壓保護。欠電壓繼電器則相反，當電壓低于規定電壓下限時觸點動作。其結構和電流繼電器相似，不同之處是它的吸引線圈為電壓線圈。電壓線圈匝數多、導線細、阻抗大，和負載相并聯。如單元式空調機組控制柜中的FOV（過壓）、FLV（欠壓）。

③中間繼電器用來傳遞信號，擴大接通控制電路的數目。如圖1-45所示是小型通用的繼電器，也可用做中間繼電器；中間繼電器能把一個輸入信號（一般為電壓線圈的通電或斷電）變為多個輸入信號。它的結構、動作原理和接觸相似。觸點的額定電流一般為5A以下。單元式空調機組控制柜中的KA3、KA4、KA7均屬中間繼電器。

④如圖1-46所示是常用的時間繼電器。時間繼電器的種類也很多，一般有通電延時動作和斷電延時動作之分。如空調控制柜中的KT1、KT2、KT3，發電車的冷卻風機低速轉高速等，都用的是時間繼電器控制的。

⑤熱繼電器是利用電流的熱效應而使觸頭動作的電器。熱繼電器由熱驅動元件（俗稱雙金屬片）、常閉觸頭、傳動機構、復位按鈕、調整電流裝置等組成。常用于電動機的過電流保護。

7.熔斷器

熔斷器是一種保護電器，當通過熔斷器的電流超過規定值時，它以本身所產生的熱量，使熔斷器內的熔體在一定時間后自行熔化，從而分斷電路，起到保護用電設備的作用。如圖1-47所示是鐵道車輛上常用的熔斷器的實物圖。

（1）熔斷器的分類及特點

熔斷器按結構分有半封閉式和封閉式兩類。封閉式中又分有填料和無填料兩種，按外形分有管式、螺旋式和插入式。

插入式熔斷器：結構簡單，價格便宜，分斷能力較低，多用于照明電路中。

無填料封閉管式熔斷器：熔體更換方便，但分斷能力不太高。

螺旋式熔斷器：分斷能力高，帶熔斷指示。

管式熔斷器：分斷能力高。

（2）熔斷器的選擇

熔體的選擇如下所示。

熔斷器的選擇原則：熔斷器的額定電壓必須大于或等于線路的工作電壓；熔斷器的額定電流必須大于或等于所裝熔體的額定電流。

①照明負載或一般非動力負載的支路中熔體的額定電流=1～1.1倍支路上所有工作電流之和/或被保護設備的額定電流。

②保護1臺電動機的熔體為了防止電動機啟動時電流較大而燒斷熔體，不能按電動機的額定電流來選熔體：熔體額定電流等于1.5～2.0倍電動機額定電流；如果電動機啟動頻繁，則熔體額定電流等于1.5～2.5倍電動機額定電流。

③多臺電動機合用的總熔體：

考慮到電動機一般不會同時啟動，故熔體的額定電流可粗略地按下式計算：熔體的額定電流=1.5～2.5倍最大一臺電動機的額定電流+其余各臺電動機的額定電流。

8.液位顯示儀

如圖1-48～圖1-50所示是鐵道車輛空調發電車中常用的YWY-2型液位顯示儀，通過這些裝置能遠距離精確地顯示柴油發電車中柴油、水、機油等液體液位的一種裝置，在發電車上用于膨脹水箱、上油箱和下油箱液位的顯示及控制液體的量。它的結構及工作原理是：顯示儀由機械結構的傳感器和光電系統的顯示器兩部分組成。傳感器安裝在儲液容器的法蘭盤上，傳感器的浮子球跟隨儲液容器內液位的升降而浮動，并將液面高度直接反映到傳感器的指針度盤表上。同時帶動凸輪機構，將信號輸入到由光電系統組成的顯示器上，該顯示器可以安裝在任意距離，或多處監測位置，均可同步顯示液位的變化。鐵路客車的上水箱液位和發電車的上、下油箱的液位顯示都采用該液位顯示儀。

【任務實施】

1.在指導教師的組織下分組討論鐵道車輛供電系統的常用電器控制開關的基本工作原理和特點，并對實物進行分類和拆裝認知。

2.指導教師準備若干鐵道車輛常用的電源控制開關的實物，讓學員互相以提問的形式進行討論，進一步熟知其原理和結構，并能進行基本技術參數測量和故障診斷。