SS4机车QCC1型电磁接触器92KM改造

崔光伟

(北京铁路局　石家庄电力机务段, 河北石家庄 050200)



SS4机车QCC1型电磁接触器92KM改造

崔光伟

(北京铁路局石家庄电力机务段, 河北石家庄 050200)

SS4机车QCC1型电磁接触器92KM在实际运用过程中，频繁发生触头粘连，从而造成机车牵制不转换、无压无流故障。通过改进92KM触头材质、改变触头形状、提高返回弹簧复原力、在控制电路中增加时间继电器等措施的实施，解决了92KM触头粘连的故障，消除了SS4机车牵制不转换、无压无流的故障隐患。

QCC1型； 92KM； 改造

石家庄电力机务SS4改型电力机车经过厂修后，线路接触器由TCK7F-1000/1500型电空接触器改为了QCC1型电磁接触器。在实际运用过程中，励磁接触器92KM经常发生动静触头粘连故障，如图1所示。

图1　92KM触头粘连

92KM动静触头粘连后，造成机车牵—制转换开关无法正常转换，预备无法完成，最终造成机车无压无流。

1　QCC1型电磁接触器92KM粘连的原因分析

1.1QCC1型电磁接触器续流造成接触器释放缓慢

QCC1型电磁接触器线圈失电时，线圈本身会产生很高的瞬间感应电动势，并在线圈内形成续流，线圈的续流产生电磁力，从而阻碍接触器释放，为此，接触器设置了电压抑制器，其作用是抑制线圈内感应电动势的瞬间电压。

接触器线圈续流时间与感应电动势门限电压的关系如图2曲线所示。

从曲线中可知，感应电压门限值设置的越低，续流的时间就越长，相应的其对接触器释放施加的阻力时间就越长，接触器释放就越缓慢。感应电压门限值设置的越高，续流时间就越短，接触器释放就越快，但越高的感应电压对线圈的危害就越大，容易造成线圈烧损。因此，综合考虑，QCC1型电磁接触器的电压抑制器将线圈的感应电压抑制在150 V左右，对应的续流时间控制在t1范围内。

图2　续流时间与门限电压曲线

1.2LCU插件影响92KM触头释放速度

我们统计后发现，出现励磁接触器92KM触头粘连、烧蚀问题的SS4机车，采用的都是同一家公司的LCU。检查LCU插件的输出电路，发现在与负载接触器(即92KM)线圈两端反向并联了一个续流二极管(M5),如图3所示。

该续流二极管的作用同接触器线圈上的电压抑制器相同，起到抑制反向电动势的作用。因为二极管的前向电压(即感应电压门限值)仅为0.7 V，这样就可以有效抑制感应电动势的反向电压，防止烧损LCU插件上的电子元件。由图2知，其续流时间t2却远远大于接触器自身续流时间t1，最终会造成励磁接触器92KM的线圈在很长时间内存在剩余电磁力，阻碍接触器释放。

图3　运达LCU插件

1.3机车励磁电路中的续流造成92KM粘连

91 KM和92KM为SS4机车励磁电路中的励磁接触器，其中，91 KM为交流接触器，负责为整流柜提供交流电源；92KM接触器为直流接触器，负责接通和切断各电机主极的直流励磁电流。91 KM和92KM同时通断，但由于91 KM切断的是交流电路，而92KM切断的是直流电路，因此相比较而言92KM的工况就很恶劣。

机车励磁电路为感性电路，在励磁接触器92KM断开时，励磁电路中产生感应电流，且感应电流较大。该感应电流会在断开的92KM动静触头间产生拉弧。接触器断开速度越慢，拉弧越严重。而LCU插件长时间续流所造成的92KM释放缓慢，更加重了动静触头间的拉弧状况，直至触头烧损、粘连。

2　改进措施

SS4机车QCC1型电磁接触器92KM由于释放动作缓慢、励磁电路中的续流电流拉弧从而造成触头粘连，因此我们从四个方面进行改进，以彻底解决92KM触头粘连问题。

2.1改进触头材质

QCC1型电磁接触器动静触头材质分别为：基体材质为黄铜，触片材质分为两部分，触片上半部分研磨面为铜钨合金，触片下半部分接触面为银氧化镉。相比较而言，银氧化镉比铜钨合金具有更高的抗熔焊及耐电弧烧蚀性能，尤其是在直流电流或电机负载中，在电弧作用下，氧化镉剧烈分解、蒸发，使触头表面迅速冷却，起到降低电弧能量和熄弧作用。所以材质全部改为银氧化镉，以提高触片的抗熔焊性，防止因触头断开时产生的电弧烧损动触头而造成粘连。

2.2改变触头形状

QCC1型电磁接触器动静触头原形状如图4所示，其研磨面为一整体，这样的结构，使得动静触头在断开时，电流产生的拉弧较宽，电弧不容易熄灭。为了能够迅速熄灭电弧，我们将动静触头改为图5所示的形状，触头两端由垂直面改为斜面，并将触头的研磨面一分为二，这样，触头在断开时，产生的电弧宽度在大幅度减小的基础上再一分为二，从而使电弧容易熄灭。

图4　触头研磨面为整体

图5　触头研磨面一分为二

2.3提高动触头返回弹簧系数

QCC1型电磁接触器吸合线圈失电后，动触头在返回弹簧的作用下断开。但由于励磁接触器92KM吸合线圈内续流产生的电磁力，造成动触头断开缓慢。因此将动触头返回弹簧的弹簧系数提高，增大弹簧的返回作用力。

动触头返回弹簧如图6所示，弹簧总圈数为10.5圈，有效圈数为8.5圈，在不改变弹簧直径和自由高度的前提下，将弹簧有效圈数增加到10.5圈。这样，返回弹簧的弹力较以前有很大提高，从而能够有效克服线圈续流产生的剩余电磁力，提高动触头的释放速度。动触头返回弹簧改造前后参数如表1所示。

2.4在92KM控制电路中增加一个时间继电器

在励磁接触器92KM线圈的控制电路中增加一个时间继电器，目的有两个：一是让91KM先断开，92KM经过时间继电器延时1 s后再断开，先由交流接触器切断励磁电路电源，在随后1 s的时间内，各电机主极绕组的续流通过整流柜完成，当92KM断开时，励磁电路中的续流电流已经下降到很小甚至为零，92KM的工况就有很大改善；二是增加了时间继电器后，相当于先由LCU控制时间继电器，再由时间继电器控制92KM接触器，使92KM摆脱了LCU中设置的续流电路(续流二极管M5)的影响。

图6　动触头返回弹簧

表1　动触头返回弹簧改造前后各参数

增加时间继电器后的QCC1型电磁接触器92KM如图7所示。

图7　增加时间继电器的92KM

增加时间继电器前、后，92KM线圈的接线分别如图8,图9所示。

图8　改造前92KM接线

图9　改造后92KM接线

增加时间继电器后，92KM控制电路布线为：将原接在92KM吸合线圈电源正的439线拆下，改接到时间继电器电源正，用导线短接时间继电器电源负和吸合线圈电源负；从2号高压柜右下部98KE5布线到时间继电器1KT的联锁触头1，线号为531；用导线连接时间继电器1KT的联锁触头2和吸合线圈电源正。

3　改进后的效果

2012年5月我们将改进后的QCC1型电磁接触器92KM安装到SS4-514机车上进行试验。通过一个中修期(3年)的运用后，2015年4月，SS4-514机车进入中修，解体电磁接触器，检查92KM触头，如图10所示，仅触头研磨面有轻微电蚀，触头烧损的情况已大幅度减轻，并且整个中修期，从未发生过触头粘连的故障。

因此，通过改进励磁接触器92KM动静触头材质、改变触头形状、提高动触头返回弹簧复原力、在吸合线圈控制电路中加入时间继电器等一系列措施的实施，可以从根本上解决SS4机车QCC1型电磁接触器92KM触头粘连的故障，消除机车牵引-制动不转换、无压无流的故障隐患，提高机车的检修质量，保证机车的安全运用。

图10　SS4-514机车92KM触头

4　遗留问题及建议

SS4-514机车中修时，解体线路接触器后发现，虽然92KM触头烧损情况大幅度降低，但91 KM触头烧损较严重，如图11所示。

由于励磁电路中91 KM先释放，延时1 s后92KM再释放，所以电路中的续流拉弧大部分都产生在91 KM触头上，造成91 KM触头烧损较严重。因此，为防止91 KM发生粘连故障，建议将91 KM触头也改为92KM触头的材质和形状，从而减低91 KM触头的烧损，防止发生触头粘连。

图11　SS4-514机车91 KM触头

[1]张友松,朱龙驹. 韶山4型电力机车[M]. 北京: 中国铁道出版社, 1998.

[2]Q259C接触器吸合释放时间测试报告[R]. 西安: 西安开天有限责任公司，2012.

[3]车载分布式逻辑控制单元[R]. 成都: 成都运达创新科技有限公司；2010.

Modification of QCC1Type Electromagnetic Contactor 92KM in SS4Locomotive

CUI Guangwei

(Shijiazhuang Electric Depot, Shijiazhuang 050200 Hebei, China)

In the process of actual application of 92KM, the QCC1type electromagnetic contactor in SS4locomotive, the contact adhesion is frequently occurred, which caused the locomotive traction and braking conversion failure and the fault of no pressure and flow. Through implementing the measures such as improvement of 92 KM contactor material, contactor shape change, raising the return spring resilience and adding time relay in the control circuit, the 92KM contactor adhesion is solved, and the correspondingly failures of SS4locomotive are eliminated.

QCC1 type; 92 KM; conversion

1008-7842 (2016) 01-0075-04

��)男，工程师(

2015-07-29)

U264.3+2

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.01.19