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第十九章其他电器重点与难点•重点：自动开关和避雷器的结构及工作原理•互感器的作用、工作原理和使用注意事项•万能转换开关、按键开关和蓄电池作用、结构及原理•难点：避雷器和电流互感器的工作原理•磁平衡式霍尔电传感器的工作原理第一节自动开关一、自动开关的定义和分类自动开关又称自动空气断路器，是一种结构较为复杂，动作性能较为完善的配电保护电器。它能自动切断短路、严重过载、电压过低等故障电路，有效地保护接在它后面的电气设备；同时也可用它来手动非频繁地接通和分断正常电路。自动开关种类繁多，可按下列方式分类：1．按用途分：保护配电线路用自动开关、保护电动机用自动开关、保护照明用自动开关和漏电保护用自动开关等。2．按结构形式分：框架式（万能式）自动开关和塑料外壳式（装置式）自动开关。3．按极数分：单极自动开关、两极自动开关、三极自动开关和四极自动开关。4．按限流性能分：不限流型自动开关和快速限流型自动开关。5．按操作方式分：直接手柄操作式自动开关、杠杆操作式自动开关、电磁铁操作式自动开关和电动机操作式自动开关。二、自动开关的基本结构根据各类自动开关的共同功能，它们在结构上必然具备以下基本部分：1．触头系统2．灭弧系统3．传动机构4．自由脱扣机构5．脱扣器：自动开关通常采用电磁脱扣器和热脱扣器两种。三、自动开关的工作原理自动开关的主触头靠操作机构（手动或电动）合闸，自由脱扣机构是一套连杆机构，当主触头闭合以后，将主触头锁在合闸位置。在正常工作情况下，自由脱扣机构的锁钩扣住触头杆，使主触头保持在合闸位置。在电力机车上，为便于维修和检查故障，自动开关用于手动非频繁地切换正常电路，同时，也可对辅助电路和控制电路进行过载、短路保护。四、TH-5SB型自动开关SS4改型电力机车采用TH-5SB型自动开关作为辅助电路单相负载过载和短路保护，SS8型电力机车采用TH-5SB型自动开关作为控制电源各输出电路的过载和短路保护。五、TO系列自动开关SS8型电力机车采用TO-100BA型和TO-225BA型三相自动开关作为辅助电路单相堵转、短路等故障保护。第二节避雷器一、概述避雷器是一种限制过电压的保护措施，它通常由火花间隙和非线性电阻组成。它与被保护物并联，当出现的过电压危及被保护物时，避雷器放电，使高压冲击电流泄入大地，而后，它仍能恢复原工作状态，截止伴随而来的正常工频电流使电路与大地绝缘。过电压越高，火花间隙击穿越快，从而限制了加于被保护物上的过电压。击穿电压的幅值同击穿时间的关系称为伏—秒特性。二、保护火花间隙在SS1、SS3和SS4型电力机车上，采用了在主变压器的原边装棒形保护火花间隙，并在主变压器的副边加阻容保护的方法来限制由于大气内雷电感应或由接触网传来的供电系统上跳闸、短路、接地等原因所产生的冲击过电压侵入电力机车，避免电气设备绝缘受到损坏。保护火花间隙结构应保证：（1）间隙距离稳定不变。（2）间隙动作时，电弧不危及其它设备。（3）间隙正常动作时，电极不烧坏。三、氧化锌避留器1．工作原理氧化锌避雷器主要元件氧化锌阀片是以氧化锌为主要成分，并附以多种精选过的、能产生非线性特性的金属氧化物添加剂用高温烧结而成的。它具有相当理想的伏——安特性（相当于稳压二极管的反向特性，其非线性系数为0．025左右。2．产品结构及特点Y10W－42／105TD型氧化锌避雷器，它主要由顶盖、避雷器单元、瓷套及底板等组成，具有以下特点：（1）是理想的全天候避雷器。（2）防污性能好，适用范围广。（3）防震性能好。（4）防爆性能好。（5）非线性系数好，阀片电荷率高（6）无续流，不存在灭弧问题，使地面变电站因机车引起的不明跳闸故障大为减少。（7）体积小，重量轻，通流容量大，抗老化能力强，运行寿命长。3．安装避雷器的安装应自下而上进行，在安装过程中，首先安装连接过渡板，要确保气体释放方向朝向机车外侧未安装电气设备的空旷区。高压端用软连接带与车顶母线连接，地线接在接地连接片上。避雷器退出运行时，其拆卸方向与安装方向逆向进行。4．一般性维护保养（1）在使用氧化锌避雷器的过程中，要始终保持瓷套表面干燥、光洁、无裂纹。每次回库定修时，需用干净软布擦拭瓷套，清除污垢。（2）每次回库定修时需检查喷口，不允许有开裂或缺口。（3）每次回库定修时需检查导线和编织线，导线需连接紧固，编织线折损面积不得超过原截面的10％。（4）运行过程中，原有刷漆部分每隔1～2年补漆一次。5．预防性试验因氧化锌阀片在长期运行电压作用下存在老化问题，在装配时或运行中可能因密封不良受潮，因此在运行中需加强对避雷器的监测，并应定期对其进行预防性试验，另外，在每年的雷雨季节前，也应有选择性地进行试验。预防性试验一般分为测量直流参考电压、测量直流泄漏电流、测量绝缘电阻、测量交流参考电压和测量持续运行电流等五类试验。直流参考电压和直流泄漏电流的测量是必做的试验，对有条件的用户，建议进行绝缘电阻测量、交流参考电压测量和持续运行电流测量这三项试验。第三节互感器一、概述在电力系统中，高电压和大电流是不能直接测量的，一般只能借助于类似变压器的电压互感器或电流互感器，把高电压、大电流变换成低电压、小电流，再供给测量仪表及继电器的线圈使用。这样，就可以使测量仪表与高压电路绝缘，保证工作人员的人身安全，扩大仪表量程。互感器与变压器原理完全一样。电流互感器匝数少的原边绕组与待测电路串联，匝数多的幅边绕组与电流表相连。当铁心未饱和时，互感器的电流比和电压比可以用下式来计算：KI=I1/I2=W2/W1（一般电流互感器I2=5A）KU=U1/U2=W1/W2（一般电压互感器U2=100V）互感器虽然与变压器相似，但从两者的用途来看，变压器除了用来变压和有时变相外，主要用于传输电能，而互感器则是把原边电路的电压、电流准确地反映到副边电路。所以电力机车上的互感器在结构和要求上都与电力变压器有所区别。其特点如下（1）电流互感器的原边绕组同主电路串联，通过原边的电流就是主电路的负载电流，与副边电流无关；而电力变压器的原边电流却是随副边电流的改变而改变的。（2）由于串接在电流互感器副边的测量仪表或继电器电流线圈的阻抗值都很小，所以，电流互感器的正常工作状态接近于短路状态。二、TBL1-25型高压电流互感器TBL1-25型高压电流互感器与JL14-20J型交流电流继电器配合，作机车主电路原边短路保护。它是一种穿墙式电流互感器，位于机车车顶，处于主变压器原边绕组的进线端。其原边绕组（一次线圈）与主变压器原边绕组A端串联，将车外高压电引入车内，副边绕组（二次线圈）接JL14-20J型交流电流继电器。TBL1-25型高压电流互感器属保护级电流互感器，要求客观存它具有良好的过电流工作特性和较大的饱和倍数。三、LQG-0.5型低压电流互感器LQG-0.5型低压电流互感器与电度表配合，用于测量机车所消耗的电量。它的一次线圈与主变压器原边绕组的接地端X端子串联后接地，即该互感器一次侧流过的电流为网侧绕组的电流，副边绕组接电度表。它是测量级电流互感器。四、LMZJ系列电流互感器LMZJS-0.5和LMZJ-0.5（Y）型电流互感器是在LMZJ-0.5型电流互感器的基础上加以改进而派生的，主要是将互感器的二次电流信号输出改为电压信号输出。五、TBY1-25/100型高压电压互感器TBY1-25/100型高压电压互感器用于监测电力机车行驶过程中接触网电压，其结构安全可靠。SS4、SS4改、SS5、SS6B、SS7及SS8型机车均安装有这种电压互感器。(一)型号及意义(二)结构1.线圈2.铁心3.油箱(四)使用注意事项1.高压电压互感器一次侧绕组要与被测负荷并联，其二次侧所有测量仪表的电压线圈要与二次侧绕组并联。使用中，若不接仪表时，应使二次侧绕组处于开路状态，要绝对避免二次侧短路。因此，在电压互感受器二次电路中有保护用自动开关。2.电压互感器在使用中，二次侧绕组的一端和外壳要可靠接地，以防一次侧放电或击穿时，高电压进入二次侧测量电路，危及仪表和人身安全。小结：1．电流互感器的作用、特点、结构和使用中注意事项2．电压互感器的作用、结构和使用中注意事项第四节传感器一、概述（一）传感器的定义和分类传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定规律将它转换成另一种信息的装置。它获取的信息可以为各种物理量、化学量和生物量，转换后的信息也可以有多种形式。目前的传感器大多为电信号，因此，从狭义上讲，传感器也可定义为把外界的输入信号转换成电信号的装置。目前，传感器常用的分类方法有以下二种：1．按被测物理量划分:（1）位移传感器（2）速度传感器（3）加速度传感器（4）力、压力传感器2．按工作原理分:（1）电阻式传感器（2）电感式传感器（3）电容式传感器（4）谐振式传感器（5）电势型传感器（6）电荷式传感器（7）光电传感器（8）半导体传感器（二）磁平衡式霍尔电传感器磁平衡式霍尔电传感器是采用霍尔器件并引进瑞士LEM公司的技术——磁平衡原理制成的电传感器。这种传感器随着8K车技术的引进并国产化后，现已在国产电力机车上批量运用。它适用于电力机车控制系统和其它控制系统的要求，是一种很有发展前途的控制元器件。二、电流传感器电流传感器是一种通过霍尔发生器来实现对各种电流进行测量的检测设备。它们串接在牵引电动机电枢回路和励磁电路中，将相应电流反馈信号输入到电子控制柜的相应信号插件。三、电压传感器电压传感器安装在高压电器柜内，跨接在牵引电动机的两端，将牵引电动机端电压反馈信号输入到电子控制柜。四、速度传感器1．SS4改型电力机车速度传感器2．SS8型电力机车速度传感器小结1．传感器的定义、分类2．磁平衡式霍尔电传感器工作原理3．SS4改、SS8型机车用电流、电压、速度传感器的作用、结构、工作原理和使用注意事项。第五节万能转换开关及按键开关一、万能转换开关韶山系列电力机车采用LW5系列万能转换开关作为故障隔离、电气联锁、电源控制之用。该系列转换开关是一种组合式凸轮转换开关，适用于交、直流电压500V以下的电路。二、按键开关SS4改型电力机车的正司机台和副司机台上装有TKZ1A型按键开关,SS8型电力机车的正司机台和副司机台上装有TKZ1A-10/110型主按键开关组和TKZ2B-10/110型副按键开关组,用于控制各控制电路的得电或断电。它们都是由相同的插销插座式的琴键式开关单件在铝制的开关盒内组装而成。其中，主按键开关组除主断路器的“断”和“合”两个按键开关单件是自复式的以外，其余各键均为非自复式的；副按键开关组全部由非自复式按键开关单件组成。第六节蓄电池一、概述蓄电池是化学能与电能互相转换的装置，它能把电能转变为化学能储存起来，使用时再把化学能转变为电能，而且变换的过程是可逆的。以上两个过程前者叫做充电，后者叫做放电。根据极板所用材料和电解液性质的不同，蓄电池一般可分为酸性（铅）蓄电池和碱性蓄电池两大类。碱性蓄电池按其极板活性物质的不同，又可分为铁镍蓄电池和镉镍蓄电池等系列。韶山系列电力机车均采用GN－100型镉镍碱性蓄电池组，它由74个蓄电池串联而成，每个蓄电池的标称电压为1．25V，容量为100Ah，所以蓄电池组的标称电压为92.5V。电力机车的蓄电池组是机车上直流电源的辅助电源，并兼作可控硅稳压电源的滤波元件。在升弓前及可控硅稳压电源发生故障时，由蓄电池组向机车控制电路供电。可控硅稳压电源正常工作时，蓄电池处于浮充电的工作状态。二、使用与检修（一）使用1．蓄电池使用时，最好采用正常的充放电制度，急用时方可采用快速充电。2．启用新的或短期（一年以内）存放的蓄电池组，注入电解液后应浸泡2h以上，然后采用过充电制充电。3．一般使用一年左右或50—100次充放电循环应更换电解液。4．根据环境温度选择合适的电解液。5．蓄电池组在低温环境下使用，应选用比重大的氢氧化钾，充电最好在常温下进行，充电后再在低温环境下使用。6．蓄电池在使用、带电保存和运输中，导电体不能同时接触蓄电池的正、负极或同时接触外壳和负极。7．对随时使用或短期存放的蓄电池组，充电后可带电解液，拧紧气塞，在250下干燥通风的地方存放。