淺談安全型繼電器及檢修

李蘭（成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，四川 成都610000）

淺談安全型繼電器及檢修

李蘭（成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，四川 成都610000）

作為城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的信號(hào)繼電器，是城市軌道交通信號(hào)設(shè)備中最主要而又大量采用的元器件之一，為了確保城市軌道交通運(yùn)輸安全與提高運(yùn)輸效率，信號(hào)設(shè)備的工作性能必須可靠，所以要求信號(hào)繼電器必須安全可靠。

城市軌道交通；信號(hào)控制系統(tǒng)；信號(hào)繼電器

前言

繼電器是自動(dòng)控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中常用的元器件，它用于接通和斷開(kāi)電路，用以發(fā)布控制命令，反映設(shè)備狀態(tài)以及進(jìn)行邏輯運(yùn)算，以構(gòu)成自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制電路。各個(gè)領(lǐng)域的自動(dòng)控制系統(tǒng)均采用繼電器。城市軌道交通信號(hào)控制技術(shù)中也廣泛采用繼電器，稱(chēng)為信號(hào)繼電器（在信號(hào)系統(tǒng)中，簡(jiǎn)稱(chēng)繼電器），繼電器是城市軌道交通信號(hào)控制技術(shù)中的重要部件。它無(wú)論作為繼電器式信號(hào)系統(tǒng)的核心部件，還是作為電子式或計(jì)算機(jī)式信號(hào)系統(tǒng)的接口部件，都發(fā)揮著重要的作用。繼電器動(dòng)作的可靠性直接影響到信號(hào)系統(tǒng)的可靠性和安全性。

1 信號(hào)繼電器檢修的目的與要求

繼電器在長(zhǎng)期運(yùn)用過(guò)程中，由于接點(diǎn)的燒損，可動(dòng)部分的磨耗，線圈因受潮而絕緣降低，金屬零件的氧化、龜裂、變形等，引起機(jī)械與電氣特性的逐漸變化，如果不進(jìn)行定期的預(yù)防性檢修，就有可能因特性變壞而造成設(shè)備故障，因此，繼電器檢修的目的就是要克服繼電器運(yùn)用中產(chǎn)生的缺點(diǎn)，恢復(fù)其電氣、機(jī)械特性，保證其可靠、安全的工作。

按周期有計(jì)劃的開(kāi)展繼電器檢修工作，可以做到無(wú)病防病，有病根治，貫徹了信號(hào)設(shè)備維修工作以預(yù)防為主的原則。

2 安全型繼電器概述

AX系列安全型繼電器是指它的結(jié)構(gòu)必須符合“故障——安全”原則。在故障情況下前階段閉合的概率遠(yuǎn)小于后接點(diǎn)閉合的概率。這樣，就可以用前接點(diǎn)代表危險(xiǎn)側(cè)信息，用后階段代表安全側(cè)信息。因此安全型繼電器在結(jié)構(gòu)上有以下特點(diǎn)：①前接點(diǎn)采用熔點(diǎn)高，不會(huì)因熔化而使前接點(diǎn)黏連的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能良好的材料。②增加銜鐵重量，采用“重力恒定”原理在線圈斷電時(shí)強(qiáng)制將前接點(diǎn)斷開(kāi)。③采用剩磁極小的電工純鐵構(gòu)成磁路系統(tǒng)，并在銜鐵與極靴之間設(shè)有一定厚度的非磁性止片，當(dāng)銜鐵吸起時(shí)仍有一定的氣隙以防剩磁吸力將銜鐵吸住。④銜鐵不會(huì)因機(jī)械故障而卡在吸起狀態(tài)。

3 信號(hào)繼電器常用技術(shù)名詞

額定值：繼電器工作時(shí)所接入的電源系統(tǒng)的電壓或電流值。

工作值：供給繼電器動(dòng)作使前接點(diǎn)全部閉合，并滿足規(guī)定的接點(diǎn)壓力的電壓和電流值。

釋放值（或落下值）：向繼電器線圈供以過(guò)負(fù)荷值的電壓或電流，使前接點(diǎn)閉合后逐漸降低電壓或電流，至前接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)的電壓或電流值。

轉(zhuǎn)極值：向繼電器線圈供以規(guī)定極性的電壓或電流，使有極銜鐵轉(zhuǎn)極，而相應(yīng)位置的接點(diǎn)（定位接點(diǎn)或反位接點(diǎn)）閉合，并滿足規(guī)定的接點(diǎn)壓力的電壓或電流值。

充磁值（過(guò)負(fù)載值）：為了測(cè)試釋放值，預(yù)先使鐵芯磁化而向繼電器線圈供以4倍工作值的電壓或電流值。

吸起時(shí)間：向繼電器線圈通以規(guī)定的電壓或電流起至全部前接點(diǎn)閉合的時(shí)間。

緩放時(shí)間：向繼電器線圈供以規(guī)定的電壓或電流后，切斷電源，從斷開(kāi)電源時(shí)起至全部動(dòng)接點(diǎn)離開(kāi)前接點(diǎn)的時(shí)間。

動(dòng)接點(diǎn)：無(wú)極接點(diǎn)組中能閉合前接點(diǎn)和后接點(diǎn)的接點(diǎn)。或有極接點(diǎn)組中能閉合定位接點(diǎn)和反位接點(diǎn)的接點(diǎn)。

前接點(diǎn)：當(dāng)線圈有電時(shí)，動(dòng)接點(diǎn)與之閉合的接點(diǎn)。

后接點(diǎn)：當(dāng)線圈無(wú)電時(shí)，動(dòng)接點(diǎn)與之閉合的接點(diǎn)。

定位接點(diǎn)：當(dāng)線圈通以規(guī)定的正方向電源，有極動(dòng)接點(diǎn)與之閉合的接點(diǎn)。

安全系數(shù)：額定值與工作值之比，比值愈大，在額定電源下繼電器工作愈穩(wěn)定。

返還系數(shù)：落下值與工作值之比，此值愈大，繼電器愈靈敏；此值愈小，電源波動(dòng)大的情況下，繼電器仍能穩(wěn)定工作。

4 AX系列安全型繼電器的種類(lèi)

常見(jiàn)的AX系列安全型繼電器有無(wú)極（包括無(wú)極、無(wú)極加強(qiáng)接點(diǎn)、無(wú)極緩放、無(wú)極加強(qiáng)接點(diǎn)緩放）、整流式、有極（包括有極、有極加強(qiáng)）、偏極四種。

安全型繼電器為直流24V系列的重彈力式直流電磁繼電器，其典型結(jié)構(gòu)為無(wú)極繼電器，其他各型繼電器均為無(wú)極繼電器的派生。因此，它們中的絕大部分零件都能通用。無(wú)極繼電器由直流電磁系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)兩大部分組成。電磁系統(tǒng)是由鐵芯、L型軛鐵、角型銜鐵、線圈等組成。接點(diǎn)系統(tǒng)是由銀接點(diǎn)單元、動(dòng)接點(diǎn)單元、電源片單元、拉桿、絕緣軸與動(dòng)（中）接點(diǎn)軸、壓片、下止片與接點(diǎn)架。

無(wú)極繼電器的磁系統(tǒng)為無(wú)分支磁路，在線圈上加上直流電壓后，線圈中的電流使鐵芯磁化，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生工作磁通，它由鐵芯極靴處經(jīng)過(guò)主工作氣隙進(jìn)入銜鐵，又經(jīng)過(guò)第二工作氣隙而進(jìn)入軛鐵，然后回到鐵芯，形成一閉合回路。在工作氣隙處，由于工作磁通的作用，鐵芯與銜鐵檢產(chǎn)生電磁吸力，當(dāng)電磁吸力大到足以克服機(jī)械負(fù)載的阻力時(shí)，銜鐵即與鐵芯吸合。

無(wú)極繼電器的機(jī)械特性曲線就是表示隨著磁路工作氣隙的變化，機(jī)械反作用力的變化規(guī)律。繼電器的機(jī)械反作用力由兩部分構(gòu)成：銜鐵的重量和接點(diǎn)系統(tǒng)的機(jī)械力，前者是不變的，而后者是變化的。機(jī)械反作用力包括六個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)和五個(gè)工作過(guò)程。其中六個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)是：第1轉(zhuǎn)折點(diǎn)——后接點(diǎn)在工作位置。此時(shí)銜鐵的重力與后接點(diǎn)壓力平衡，繼電器處于穩(wěn)定的落下位置。第2轉(zhuǎn)折點(diǎn)——后接點(diǎn)與托片接觸瞬間。此時(shí)動(dòng)接點(diǎn)與后接點(diǎn)將離開(kāi)但仍接觸，它們之間具有初壓力，但無(wú)公共行程。第3轉(zhuǎn)折點(diǎn)——?jiǎng)咏狱c(diǎn)與后接點(diǎn)分離瞬間。此時(shí)動(dòng)接點(diǎn)與后接點(diǎn)剛分離，它們之間既無(wú)壓力，又無(wú)間隙。第4轉(zhuǎn)折點(diǎn)——?jiǎng)咏狱c(diǎn)與前接點(diǎn)接觸瞬間。此時(shí)動(dòng)接點(diǎn)與前接點(diǎn)將接觸，它們之間既無(wú)間隙，又無(wú)壓力。第5轉(zhuǎn)折點(diǎn)——前接點(diǎn)離開(kāi)托片瞬間。此時(shí)動(dòng)接點(diǎn)與前接點(diǎn)剛接觸，具有初壓力，但無(wú)共同行程。第6轉(zhuǎn)折點(diǎn)——前接點(diǎn)在工作位置。此時(shí)動(dòng)接點(diǎn)與前接點(diǎn)間由于走完了共同行程而具有終壓力。

5 繼電器檢修與調(diào)整工藝

繼電器調(diào)整的目的，就是要達(dá)到電氣牽引特性與機(jī)械特性的最好配合。繼電器在工作過(guò)程中，電磁系統(tǒng)始終處于主動(dòng)（牽引）方面，而接點(diǎn)系統(tǒng)處于被動(dòng)（阻力）方面，故磁路特性的好壞，對(duì)繼電器工作起主導(dǎo)作用。因此，調(diào)整繼電器時(shí)，就應(yīng)該實(shí)行“先磁路、后接點(diǎn)”的原則，這一原則的特點(diǎn)是：用理論與實(shí)踐相結(jié)合的辦法，預(yù)先找車(chē)?yán)^電器的最佳銜鐵動(dòng)程，同時(shí)合理地安排機(jī)械特性轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的工作氣隙，然后，在既定的磁路間隙下，調(diào)整接點(diǎn)系統(tǒng)，同時(shí)，反過(guò)來(lái)又用接點(diǎn)系統(tǒng)的位置來(lái)保證上述磁路間隙的實(shí)現(xiàn)。這種基于電磁繼電器基本原理指導(dǎo)下的調(diào)整方法，可以達(dá)到電磁牽引特性與機(jī)械特性的最佳配合。

6 繼電器檢修的輔助工藝

6.1 恒溫處理

將檢修完畢、電氣特性合格的繼電器放入恒溫箱內(nèi)進(jìn)行恒溫處理，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，恒溫處理的目的有二：①對(duì)線圈加熱，排除內(nèi)部潮氣；②對(duì)已調(diào)整好的接點(diǎn)進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚蛘{(diào)整時(shí)彎曲彈片而帶來(lái)的接點(diǎn)片的內(nèi)應(yīng)力，以鞏固調(diào)整的效果，不使其有過(guò)多的內(nèi)應(yīng)力變形。恒溫處理的溫度、時(shí)間有兩種掌握方法：一種是+60，24h；另一種是+80，8h。

6.2 動(dòng)作試驗(yàn)

經(jīng)恒溫處理的繼電器，冷卻后進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)。試驗(yàn)的方法：將繼電器放在專(zhuān)用的動(dòng)作試驗(yàn)架上，然后線圈上通以每分鐘20次左右的脈沖電源，動(dòng)作10min。動(dòng)作試驗(yàn)的目的，是考察檢修好的繼電器有無(wú)電氣、機(jī)械特性的明顯變化，從而進(jìn)一步保證檢修的質(zhì)量。

7 常見(jiàn)的電氣特性故障的分析及處理

7.1 工作值大

這是一種常見(jiàn)的電氣特性故障，分下列幾種情況：

（1）工作值大而釋放值標(biāo)準(zhǔn)。主要原因是銜鐵動(dòng)程過(guò)大，引起主工作氣隙的磁阻增大，電磁吸力顯著下降。克服這種故障的辦法就是縮小銜鐵動(dòng)程：若銜鐵角度標(biāo)準(zhǔn)，則可改變后接點(diǎn)位置（向上抬）已減小銜鐵動(dòng)程；若銜鐵角度大，則縮小銜鐵張角，是銜鐵動(dòng)程變小。若因止片太厚引起，則換標(biāo)準(zhǔn)止片。

（2）工作值大而釋放值也大。這種現(xiàn)象一般有三種可能性：①動(dòng)接點(diǎn)與壓力過(guò)強(qiáng)。克服的辦法是減少動(dòng)接點(diǎn)預(yù)壓力；②前接點(diǎn)共同行程過(guò)大、壓力過(guò)強(qiáng)。克服的辦法是適量減少前接點(diǎn)行程和壓力；③電磁系統(tǒng)缺陷。原因：a.線圈短路，更換線圈；b.磁路的鐵芯與軛鐵面緊固不好，接觸不良，應(yīng)予緊固并達(dá)到密貼；c.磁性材料的導(dǎo)磁率低，將導(dǎo)磁體更換。

（3）可動(dòng)部分的機(jī)械阻卡使工作值升高。如軛鐵與銜鐵的刀刃不尖銳；鋼絲卡扭曲；傳動(dòng)部分間隙過(guò)緊而別勁等，均引起機(jī)械摩擦力的增加，應(yīng)針對(duì)原因處理。

7.2 釋放值小

（1）前接點(diǎn)行程小、壓力小。克服的方法是：加大前接點(diǎn)行程和壓力，使機(jī)械特性恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)位置。但對(duì)于緩放繼電器，應(yīng)同時(shí)考慮緩放時(shí)間不應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（2）動(dòng)接點(diǎn)預(yù)壓力小或彈性不足。應(yīng)加大動(dòng)接點(diǎn)預(yù)壓力，或更換標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)接點(diǎn)片以保證充足的彈性。

（3）止片太薄。克服的辦法：更換標(biāo)準(zhǔn)的止片。

（4）磁路缺陷。當(dāng)前接點(diǎn)壓力已達(dá)到40g，止片厚度又標(biāo)準(zhǔn)，而釋放值仍很低，說(shuō)明磁路元件的剩磁太大，應(yīng)更換之。

7.3 接點(diǎn)電阻大

（1）接觸面不清潔，應(yīng)用砂紙打磨。

（2）接點(diǎn)壓力不夠，接觸面積小。應(yīng)加大接點(diǎn)壓力。

（3）接點(diǎn)初壓力太大，使共同行程過(guò)小。應(yīng)減小初壓力，加大共同行程。

（4）接點(diǎn)與接點(diǎn)片假焊。應(yīng)跟換接點(diǎn)片。

TM58

A

2095-2066（2016）22-0237-02

2016-7-10

李 蘭（1976-），女，助理工程師，主要從事地鐵信號(hào)檢修工作。