第十八章主型电器 主型电器是指专门为电力机车设计制造的、作用重要、结构复杂、体积较大 的专用电器,主要包括受电弓、高压连接器、主断路断、两位置转换开关、司机 控制器等。本章主要介绍各主型电器的作用、技术参数、基本结构、动作原理、 维护与调整等内容。 第一节受电弓 概述 受电弓是电力机车、电动车辆从接触网接触导线上受取电流的一种受流装 置。它通过绝缘子安装在电力机车、电动车辆的车顶上,当受电弓升起时,其滑 板与接触网导线直接接触,从接触网导线上受取电流,通过车顶母线传送到机车 内部,供机车使用 受电弓靠滑动接触而受流,是电力机车、电动车辆与固定供电装置之间的连 接环节,其性能的优劣直接影响到电力机车、电动车辆工作的可靠性。随着电力 机车、电动车辆运行速度的不断提髙,对其受流性能也提出了越来越髙的要求。 其基本要求是:滑板与接触导线接触可靠,磨耗小:升、降弓时不产生过分冲击 运行中受电弓动作轻巧、平稳、动态稳定性好。为此,在接触导线高度允许变化 的范围内,要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力,且升、降弓过程具有 先快后慢的特点,即升弓时滑板离开底架要快,贴近接触导线要慢,以防弹跳 降弓时滑板脱离接触导线要快,落在底架上要慢从防拉弧及对底架有过分的机械 冲击 电力机车上安装有两台受电弓,正常运行时一般只升后弓,前弓备用。按结 构形式分,受电弓分为双臂受电弓和单臂受电弓两种。双臂受电弓结构对称,侧 向稳定性好,但结构复杂,调整困难。单臂受电弓结构简单,尺寸小,重量轻, 调整容易,具有良好的动特性,髙速时动态跟随性及受流特性较好,故而被现代 电力机车、电动车辆广泛采用。 目前,电力机车上采用有各种型号的受电弓,如SSI型、SS3B型机车采用 的TSG1-600/25型受电弓,SS4改型机车采用的TSG1-630/25型和LV260-2 型受电弓,SS6型机车上采用的TSG3-630/25型单臂受电弓等。各型受电弓的
第十八章 主型电器 主型电器是指专门为电力机车设计制造的、作用重要、结构复杂、体积较大 的专用电器，主要包括受电弓、高压连接器、主断路断、两位置转换开关、司机 控制器等。本章主要介绍各主型电器的作用、技术参数、基本结构、动作原理、 维护与调整等内容。 第一节 受电弓 一、概述 受电弓是电力机车、电动车辆从接触网接触导线上受取电流的一种受流装 置。它通过绝缘子安装在电力机车、电动车辆的车顶上，当受电弓升起时，其滑 板与接触网导线直接接触，从接触网导线上受取电流，通过车顶母线传送到机车 内部，供机车使用。 受电弓靠滑动接触而受流，是电力机车、电动车辆与固定供电装置之间的连 接环节，其性能的优劣直接影响到电力机车、电动车辆工作的可靠性。随着电力 机车、电动车辆运行速度的不断提高，对其受流性能也提出了越来越高的要求。 其基本要求是：滑板与接触导线接触可靠，磨耗小：升、降弓时不产生过分冲击； 运行中受电弓动作轻巧、平稳、动态稳定性好。为此，在接触导线高度允许变化 的范围内，要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力，且升、降弓过程具有 先快后慢的特点，即升弓时滑板离开底架要快，贴近接触导线要慢，以防弹跳； 降弓时滑板脱离接触导线要快，落在底架上要慢从防拉弧及对底架有过分的机械 冲击。 电力机车上安装有两台受电弓，正常运行时一般只升后弓，前弓备用。按结 构形式分，受电弓分为双臂受电弓和单臂受电弓两种。双臂受电弓结构对称，侧 向稳定性好，但结构复杂，调整困难。单臂受电弓结构简单，尺寸小，重量轻， 调整容易，具有良好的动特性，高速时动态跟随性及受流特性较好，故而被现代 电力机车、电动车辆广泛采用。 目前，电力机车上采用有各种型号的受电弓，如 SS1 型、SS3B 型机车采用 的 TSG1-600／25 型受电弓，SS4 改型机车采用的 TSG1－630／25 型和 LV260－2 型受电弓，SS6 型机车上采用的 TSG3－630／25 型单臂受电弓等。各型受电弓的
某些零部件虽略有不同,但其基本结构有许多相似之处。本节只介绍SS8型电力 机车上采用的TSG3-630/25型单臂受电弓 二、主要技术参数 额定工作电压 25kV 额定工作电流… 最大运行速度…… …………………………170km/h 静态接触压力 (90±10)N 工作高度 …500~2250mm 最大升弓高度 2600mm 弓头总长度………………………………………2085mm 滑板长度 …1250mm 传动气缸工作气压… …………520~1000kPa 从0~1800mm间升弓时间… 从1800~0mm间降弓时间… 降弓位保持力 →80N 基本结构及主要部件的作用 TSG3-630/25型单臂受电弓由底架、铰链机构、弓头部分、传动机构、 控制机构等组成,其基本结构如图18-1所示,现分述如下。 (一)底架 底架由纵梁2和横梁12组成,用矩形钢管、钢板压形件及部分铸钢件焊接 成“T”字形的基座,并通过3个绝缘子安装在机车车顶盖上。它是整个受电弓 受流运动部件的安装基座,应具有足够的机械强度和耐受一定电压的电气性能 纵梁2上组焊有推杆支座3,此外,底架上还装有两组升弓弹簧8,一套铁 链机构和一付阻尼器14等部件。升弓弹簧由外圈和内圈两组弹簧套装而成,其 一端与纵梁相连,另一端与下臂杆的底部相连。阻尼器用于有效地吸收机车高速 运行时产生的冲击和振动,保证滑板与接触导线良好的接触,其一端与下臂杆铰 链,另一端与推杆支座铰链 (二)铰链机构 铰链机构由下臂杆5、推杆16、中间铰链座17、平衡杆18、上部框架15
某些零部件虽略有不同，但其基本结构有许多相似之处。本节只介绍 SS8 型电力 机车上采用的 TSG3－630／25 型单臂受电弓。 二、主要技术参数 额定工作电压………………………………………………………………25kV 额定工作电流………………………………………………………………630A 最大运行速度……………………………………………………… 170km/h 静态接触压力………………………………………………………（90±10）N 工作高度…………………………………………………………500～2250mm 最大升弓高度………………………………………………………… 2600mm 弓头总长度………………………………………………………………2085mm 滑板长度…………………………………………………………………1250mm 传动气缸工作气压………………………………………………520～1000kPa 从 0～1800mm 间升弓时间………………………………………………6～8s 从 1800～0mm 间降弓时间………………………………………………5～7s 降弓位保持力………………………………………………………………80N 三、基本结构及主要部件的作用 TSG3－630／25 型单臂受电弓由底架、铰链机构、弓头部分、传动机构、 控制机构等组成，其基本结构如图 18—1 所示，现分述如下。 (一)底架 底架由纵梁 2 和横梁 12 组成，用矩形钢管、钢板压形件及部分铸钢件焊接 成“T”字形的基座，并通过 3 个绝缘子安装在机车车顶盖上。它是整个受电弓 受流运动部件的安装基座，应具有足够的机械强度和耐受一定电压的电气性能。 纵梁 2 上组焊有推杆支座 3，此外，底架上还装有两组升弓弹簧 8，一套铁 链机构和一付阻尼器 14 等部件。升弓弹簧由外圈和内圈两组弹簧套装而成，其 一端与纵梁相连，另一端与下臂杆的底部相连。阻尼器用于有效地吸收机车高速 运行时产生的冲击和振动，保证滑板与接触导线良好的接触，其一端与下臂杆铰 链，另一端与推杆支座铰链。 (二)铰链机构 铰链机构由下臂杆 5、推杆 16、中间铰链座 17、平衡杆 18、上部框架 15
等部件组成,是实现弓头升降运动的机构。其中,下臂杆、推杆、平衡杆、上部 框架由无缝钢管组悍而成,通过铰链座铰链,各铰链处都装有滚动轴承,并采用 金属软编织线进行短接,防止电流对轴承的电蚀。 图18-1TSG3-630/25型单臂受电弓结构示意图 l—绝缘子;2一纵梁;3一推杄支座;4—调整螺栓;5—下臂杄;6—弧形调整板;7一挂绳;8—升弓弹簧; 9一弓头:10—弹簧盒;11—一升弓弹簧调整杆;12—横梁:13-转轴;14一阻尼器:15一上部框架;16-推杆; 17一中间绞链座;18—平衡杆;19—转臂;20U形连杆;21—传动绝缘子;22一传动气缸;23—缓冲阀 下臂杆5由两根钢管焊接成“T”字形构件,横向管两端装有两个转轴,纵 向管的前部装有升弓弹簧支架和升弓弹簧8。升弓弹簧的连接钢丝绳与弧形调整 板6的背部紧贴,以此保证当受电弓在工作高度范围内升弓弹簧的拉力发生变化 时,能产生足够的升弓转矩,维持弓头的静态接触压力基本不变。调整调节螺栓 4,可以改变弧形调整板6的倾角,也就改变了压力特性的摆动趋向 平衡杆的作用是保证弓头部分的滑板面在受电弓整个工作高度范围内始终 保持水平状态 上部框架15由5根钢管焊接成1个构架,保证了上框架有较强的横向刚度
等部件组成，是实现弓头升降运动的机构。其中，下臂杆、推杆、平衡杆、上部 框架由无缝钢管组悍而成，通过铰链座铰链，各铰链处都装有滚动轴承，并采用 金属软编织线进行短接，防止电流对轴承的电蚀。 图 18—1 TSG3-630/25 型单臂受电弓结构示意图 1—绝缘子;2—纵梁;3—推杆支座;4—调整螺栓;5—下臂杆;6—弧形调整板;7—挂绳;8—升弓弹簧; 9—弓头;10—弹簧盒;11—升弓弹簧调整杆;12—横梁;13—转轴;14—阻尼器;15—上部框架;16—推杆; 17—中间绞链座;18—平衡杆;19—转臂;20—U 形连杆;21—传动绝缘子;22—传动气缸;23—缓冲阀. 下臂杆 5 由两根钢管焊接成“T”字形构件，横向管两端装有两个转轴，纵 向管的前部装有升弓弹簧支架和升弓弹簧 8。升弓弹簧的连接钢丝绳与弧形调整 板 6 的背部紧贴，以此保证当受电弓在工作高度范围内升弓弹簧的拉力发生变化 时，能产生足够的升弓转矩，维持弓头的静态接触压力基本不变。调整调节螺栓 4，可以改变弧形调整板 6 的倾角，也就改变了压力特性的摆动趋向。 平衡杆的作用是保证弓头部分的滑板面在受电弓整个工作高度范围内始终 保持水平状态。 上部框架 15 由 5 根钢管焊接成 1 个构架，保证了上框架有较强的横向刚度
和较小的质量。其一端与弓头上弹簧盒10的铰链用螺栓连接,另一端借助于压 板用螺栓装在中间铰链座17上 (三)弓头部分 弓头部分由滑板框架、羊角、滑板、弹簧盒、固体润滑剂等组成,如图18-1 (c)所示。 滑板框架用钢板压制后镀锌而成,羊角为铸铝件。羊角与滑板框架组装,连 接成整个弓头外形。在滑板框架上装有两排粉末冶金滑板和两排固体润滑剂。 滑板是直接与接触导线接触受流的部件,它是受电弓故障率较高的部件之 ,最常见的故障是磨耗到限和拉槽。目前采用的滑板有碳滑板、钢滑板、铝包 碳滑板、粉末冶金滑板等。其中,碳滑板较软,滑板自身磨耗较大,需经常更换, 适用于钢接触导线;钢滑板较硬,对接触网磨耗较大,适用于钢铝接触导线;粉 末冶金滑板的主要成分是铁、铜和润滑油,它有较好的自润滑性和一定的机械强 度,电阻率也较小,与接触网导线接触受流性能良好,既能同时适用于钢接触导 线和钢铝接触导线,又有助于减少因滑板损坏而造成的刮弓事故,是目前较为理 想的滑板材料。SS8型电力机车上采用的TSG3-630/25型单臂受电弓使用的就 量粉末冶金滑板,其原始厚度为10mm,磨损至3m时到限 弹簧盒使弓头与铰链机构进行弹性连接,保证机车运行时,弓头能随着接触 网导线高度和驰度的变化而上下动作,以改善受流特性。 (四)传动机构 传动机构由传动气缸22、传动绝缘子21、U形连杆20、转臂19等组成。传 动绝缘子21连接在传动气缸22与U形连杆20之间对形连杆与转臂连接,转臂 再与下臂杆转轴连接在一起。这种安装方式保证了受电弓高、低压之间的电绝缘, 并能方便地传递和控制升、降弓作用力矩。 传动气缸的结构如图18-2所示,它由缸体1、活塞2、降弓弹簧3、进气 口4、防尘套5等组成。气缸体与水平面成15°仰角,安装在车顶上,如图18 1所示。 (五)控制机构 TSG3-630/25型受电弓的控制机构由缓冲阀和升弓电空阀组成,安装在 机车内部,以便在机车内部调整升、降弓时间
和较小的质量。其一端与弓头上弹簧盒 10 的铰链用螺栓连接，另一端借助于压 板用螺栓装在中间铰链座 17 上。 （三）弓头部分 弓头部分由滑板框架、羊角、滑板、弹簧盒、固体润滑剂等组成，如图 18-1 （c）所示。 滑板框架用钢板压制后镀锌而成，羊角为铸铝件。羊角与滑板框架组装，连 接成整个弓头外形。在滑板框架上装有两排粉末冶金滑板和两排固体润滑剂。 滑板是直接与接触导线接触受流的部件，它是受电弓故障率较高的部件之 一，最常见的故障是磨耗到限和拉槽。目前采用的滑板有碳滑板、钢滑板、铝包 碳滑板、粉末冶金滑板等。其中，碳滑板较软，滑板自身磨耗较大，需经常更换， 适用于钢接触导线；钢滑板较硬，对接触网磨耗较大，适用于钢铝接触导线；粉 末冶金滑板的主要成分是铁、铜和润滑油，它有较好的自润滑性和一定的机械强 度，电阻率也较小，与接触网导线接触受流性能良好，既能同时适用于钢接触导 线和钢铝接触导线，又有助于减少因滑板损坏而造成的刮弓事故，是目前较为理 想的滑板材料。SS8 型电力机车上采用的 TSG3－630／25 型单臂受电弓使用的就 量粉末冶金滑板，其原始厚度为 10mm，磨损至 3mm 时到限。 弹簧盒使弓头与铰链机构进行弹性连接，保证机车运行时，弓头能随着接触 网导线高度和驰度的变化而上下动作，以改善受流特性。 （四）传动机构 传动机构由传动气缸 22、传动绝缘子 21、U 形连杆 20、转臂 19 等组成。传 动绝缘子 21 连接在传动气缸 22 与 U 形连杆 20 之间对形连杆与转臂连接，转臂 再与下臂杆转轴连接在一起。这种安装方式保证了受电弓高、低压之间的电绝缘， 并能方便地传递和控制升、降弓作用力矩。 传动气缸的结构如图 18－2 所示，它由缸体 1、活塞 2、降弓弹簧 3、进气 口 4、防尘套 5 等组成。气缸体与水平面成 15°仰角，安装在车顶上，如图 18 －l 所示。 (五)控制机构 TSG3－630／25 型受电弓的控制机构由缓冲阀和升弓电空阀组成，安装在 机车内部，以便在机车内部调整升、降弓时间
缓冲间实际上是一个流量控制阀,它借助改变通流管路的截面大小来调节气 意@年 图18-2传动风缸 1一缸体:2一活塞:3-降弓弹簧:4一进气口:5—防尘套 流量,满足受电弓升、降弓过程先快后慢的动作要求,减小对接触网和车顶 的冲击和振动,避免降弓时的拉弧现象。它由快排阀和节流问两部分组成,如图 8—3所示,主要包括阀体4、快排问活塞3、快排阀反力弹簧5、快排阀调节螺 钉6、节流阀调节螺钉7、暗道8和9等部件。缓冲阀的进气口10与升弓电空阀 下方的进气口相连,压缩空气经缓冲阀阀体内的小孔,通过不同截面的暗道,分 别送人节流间和快排阀。缓冲阀的排气口1与受电弓传动风缸的进风口(图18 -2中的4)相连。 图18-3缓冲阀结构示意图 1—缓冲阀排气口:2一快排阀快排口:3—快排阀活塞:4一阀体:5—快排阀反力弹簧: 6—快排阀调节螺钉:7—节流阀调节螺钉:8、9暗道:10一进气口:11—电空阀
缓冲间实际上是一个流量控制阀，它借助改变通流管路的截面大小来调节气 图 18－2 传动风缸 1—缸体；2—活塞；3—降弓弹簧；4—进气口；5—防尘套。 流量，满足受电弓升、降弓过程先快后慢的动作要求，减小对接触网和车顶 的冲击和振动，避免降弓时的拉弧现象。它由快排阀和节流问两部分组成，如图 18—3 所示，主要包括阀体 4、快排问活塞 3、快排阀反力弹簧 5、快排阀调节螺 钉 6、节流阀调节螺钉 7、暗道 8 和 9 等部件。缓冲阀的进气口 10 与升弓电空阀 下方的进气口相连，压缩空气经缓冲阀阀体内的小孔，通过不同截面的暗道，分 别送人节流间和快排阀。缓冲阀的排气口 1 与受电弓传动风缸的进风口（图 18 —2 中的 4）相连。 图 18—3 缓冲阀结构示意图 1—缓冲阀排气口；2—快排阀快排口；3—快排阀活塞；4—阀体；5—快排阀反力弹簧； 6—快排阀调节螺钉；7—节流阀调节螺钉；8、9 暗道；10—进气口；11—电空阀