船舶常用电气元件

第 1 篇船舶电气管理常识第6章船舶常用电气元件第 6 章船舶常用电气元件船舶的电气控制系统，无论是简单还是复杂，都可以分解为一个个的电气元件。

要想掌握船舶电气控制系统的使用和维修，必须从掌握电气元件的常用知识开始。

本章主要介绍电气控制系统中常用的元件的基本原理与结构、一般的维护方法及常见故障的处理，以让广大设备管理人员能熟悉电气元件的性能与作用，方便控制系统出现故障时的分析与查找，及解决故障。

由于电气元件的种类繁多，形式各异，本章只介绍一些常见的电气元件，各位可在工作实践中不断学习，认识与熟悉更多的电气元件。

6.1接触器6.1.1接触器的介绍接触器是电力系统中最重要的元器件，它的作用是将电网上的电力连接到负载上，是负载与电网间的桥梁。

接触器是利用电磁原理通过可动衔铁的运动，带动触头的通断进行工作的，其结构可分为电磁系统、主触头、灭弧装置、释放弹簧（辅助触头）等部分。

一般情况下，通过该元件的电流比较大，在接通和断开时，会产生较大的电弧。

为了降低电弧对绝缘材料和触头的损坏，接触器常装有不同种类的灭弧装置，并把三相电路隔开，触头的容量也根据不同的负载而不同。

在大电流电路的通断时，要求动作果断，所以吸合线圈产生的磁力较大，内部弹簧的弹力较大。

为了方便控制，在接触器上还附有不同的辅助触头，随主触头的动作而动作，辅触头分为常开、常闭、延时开、延时闭等多种形式。

接触器分为交流接触器与直流接触器两大类。

直流接触器与交流接触器结构上的区别主要在电磁铁的区别，直流电磁铁是由整块软钢制成的铁芯，而交流电磁铁是由硅钢片叠成的铁芯。

1.交流接触器交流接触器的线圈为电压线圈，当线圈外加交流电压时，若忽略线圈内阻，则U ≈E＝ 4.44 fNΦ m ( 式中 : f 为电源频率； N 为线圈匝数；Φ m为交变磁通最大值)由于f 与 N 是常数，所以磁通NΦm＝ U／ 4.44 f 为常数，由于磁阻与气隙成正比，交流接触器在线圈刚通电时，衔铁未合上前因存在气隙，磁阻较大，故线圈内的瞬间电流很大，衔铁吸合后，气隙基本消失，磁阻较小，电流自动降到额定电流。

因此对于交流接触器，当衔铁卡住或衔铁吸合不紧密时，都有可能烧毁接触器。

交流接触器可分为单相接触器与三相接触器两类，单相接触器的铁芯上端平面装有短路环，用于削弱颤动减少噪声。

三相交流接触器的铁芯上不需装设短路环。

目前船舶设备所使用的接触器一般为单相交流接触器( 注：三相接触器不是指触头对数，而是指电压线圈接的是三相电压）。

2.直流接触器在直流接触器的电磁机构中，线圈为直流线圈，如果电压不变，则线圈内电流不变，从而磁势不变，故称为“恒磁势电器” 。

直流接触器产生的磁场是稳定的，不会产生涡流损耗，因而铁芯是整块软钢制成的。

图 1-6-1经济电阻与经济线圈接线原理图直流接触器在线圈电压为额定值时衔铁能可靠吸合，当电压降到额定值的10%－20%时，衔铁释放。

为保证衔铁可靠释放，常在铁芯端面加装非磁性垫片，以减少剩磁，避免被衔铁粘住。

直流接触器的吸合电流大大高于维持电流，为减少吸引线圈的功率损耗和发热，当铁芯吸合后，借助自身的常闭辅助触头串入经济电阻或经济线圈，如图1-6-1 所示（目前市场上直流接触器常采用双线圈型，一个启动线圈，一个经济线圈，有三个抽头，在更换直流接触器或线圈时一定要按说明书要求接线，避免接错线而造成接触器的损坏）。

6.1.2接触器的维护做好接触器的维护工作，可以保证其工作的可靠性，延长其使用寿命。

主要的维护工作建议如下：1．三个月清除接触器上的油垢和灰尘。

2．每三个月检查各紧固件，防止松动。

3．有轴承，应每三个月加润滑油。

4．六个月检查、调整接触器触头的压力、开距、超行程，使之保持在规定的范围之内。

5．每三个月检查灭弧室内情况，清除积灰，防止短路。

6．每三个月检查触头情况，必要时对触头清洁、研磨。

7．常使用时应检查接触器的温度、声音，如有异常及时处理。

6.1.3常见故障及处理方法1.接触器不能吸合产生接触器不能吸合的原因有许多，可通过下列检查来判断故障的原因。

首先检查接触器的线圈上是否有工作电压，如没有工作电压，则是控制系统发生了故障，检查排除控制系统的故障；如果接触器的线圈上有正常的电压，则在断开电源、接线的情况下用万用表检查线圈的电阻，以判断线圈是否断路。

在线圈发生断路后，更换线圈。

有时发生故障测量工作电压偏低，此时可能是控制系统发生了故障，也有可能是控制线圈内部短路造成的。

有时也会发生接触器机械部分的卡死，此时可用手动压接触器的动触头的方法来判断。

如发生机械卡死或阻滞，则拆检接触器，活动部位加润滑油，仍然卡死时则更换接触器。

2.接触器吸合后不能脱开产生接触器不能脱开的故障时，首先检查线圈上的电压是否已断开，如仍然有电压则检查控制系统。

如是接触器本身的原因，则检查触头是否熔焊，弹簧压力是否过小，机械部分是否发生卡阻或卡死。

根据故障的原因更换零件，必要时更换同型号接触器。

3.线圈过热或烧毁发生线圈过热或烧毁故障时，首先应检查电源电压是否和线圈的技术参数接近，电压过高或过低都会造成线圈过热或烧毁；其次要检查电磁铁是否完全吸合，电磁衔铁接触面如不能完全吸合，此时一般伴随着电磁铁交流噪音大的特征，最后检查活动部件是否卡住。

发生线圈烧毁时重绕或更换同型号线圈。

如果线圈过热则在活动部位清洁加油，衔铁接触面打磨清洁，调整电压值与线圈额定电压一致。

4.电磁铁交流噪音大发生电磁铁交流噪音大时，检查线圈电压是否偏低，如果电压正常，则检查电磁铁是否完全吸合，衔铁接触面是否平整，是否有锈斑或有异物，短路环是否断裂，活动部件是否卡住，弹簧压力是否偏大，根据不同的原因分别进行处理。

5.相间短路接触器长时间使用后，易产生相间短路，这是因为接触器在通断时都产生电弧，高温的电弧会使触头的金属蒸发，金属蒸汽凝结在灭弧罩内及静触头的底座胶木上容易形成短路；底座胶木也会因长时间的高温工作而老化、碳化，造成短路；尘埃及水气、油垢等也会破坏相间绝缘。

由于相间短路造成的危害较大，小则接触器烧毁，大则整个系统烧毁，为防止相间短路，应做好平时的日常维护保养，特别是接触器触头的保养及内部的清洁工作。

接触器发生相间短路时，有时用一般的万用表来测量相间电阻无法测出，此时要用兆欧表对相间电阻进行测量，测量值一般在 0.1MΩ以内。

发现静触头的底座胶木有老化、碳化现象时，建议立即更换静触头的底座胶木或接触器整体换新。

6.缺相由于接触器内三付（或更多）主触头闭合或断开时，总有一定的时间差，这就造成了晚吸合或先断开的触头拉弧严重，损坏也相对严重，触头损坏后会使拉弧更严重，这样形成了恶性循环，如果未能及时发现，易造成缺相故障。

缺相后如果系统的保护功能失效，有可能损毁负载。

为减少缺相故障的产生，应定期检查接触器的触头并保养，检查动触头的行程和超行程，进行必要的调整，以减少闭合或断开时触头之间的时间差。

7.触头损坏触头损坏的形式有触头熔焊、触头过热灼伤、触头过度磨损等。

造成这些故障的原因主要有以下几方面：操作频率太高、负载过大、输出短路、触头表面有金属颗粒或有异物、三相动作严重不同步、断相工作、超行程太短、缺少保养等。

发生触头损坏时，需及时更新触头，并查出发生损坏的原因。

发生三相动作严重不同步及超行程太短时，在更换触头后对触头的超行程进行调整，使符合规范要求；对于触头表面有金属颗粒或有异物时，可以加强平时的保养，必要时缩短保养周期来解决；发生负载过大或输出短路时，必须查出负载过大或输出短路的原因，并进行处理后方可继续使用；如果是断相工作，先查出断相的位置，处理后才可使用；如果是操作频率太高造成触头损坏，则在平时的使用中要注意，如无法避免频繁操作，则必须缩短保养周期，必要时更换较大容量的接触器。

6.1.4接触器检修后的检查与试验接触器检修完毕后，应按要求进行部分或全部的检查与试验。

1.测量主触头与联锁触头的开距与超行程触头的开距是指触头在完全分开时动、静触头间的最小距离。

触头的超行程是指触头完全闭合时，将静触头取走后，动触头接触处发生的位移。

直动式桥式触头与转动式指式触头的开距与超行程如图 1-6-2 所示，测量转动式指式触头超行程时，将静触头卸下，测量动触头在接触发生的位移，也可以测量动触头与支架间的间隙再进行换算。

开距超行程完全分开位置刚接触位置完全闭合位置图 1-6-2直动式桥式触头的开距与超行程图）直动式桥式触头的开距与超行程2.测量主触头与联锁触头的初压力和终压力触头的初压力是指动、静触头刚接触时作用于触头上的压力。

触头的终压力是指触头完全闭合后作用于触头上的压力。

图 1-6-3 所示为测量桥式触头与指式触头终压力示意图。

对于桥式触头，每一触点的终压力为指示灯刚熄灭时砝码重力即为终压力。

在测量指式触头终压力时，合磁系统通电，使触头完全闭合，在其间垫入厚度不大的纸，当能轻轻抽出纸条时，弹簧称读数即为触头终压力。

触头初压力在触头分开时测量，可采用测量终压力的方法来测量。

F1不太厚的纸FF测量指式触头终压力示意图2测量指式触头终压力示意图1测量桥式触头终压力示意图图 1-6-3测量主触头与联锁触头的初压力和终压力的方法6.1.5更换接触器的注意事项1.当接触器是安装在容积一定的封闭外壳中时，则更换后的接触器在其控制电路额定电压下磁系统的损耗及在主电路工作电流下导电部分的损耗，不能较原接触器大很多，以避免温升超过规定。

2.更换后的接触器与周围金属体间沿喷弧方向的距离，不得小于该接触器说明书中所规定的喷弧距离。

3.当接触器用于自动可逆转换电路时，更换后的新接触器，当其进行可逆转换时的动作时间应大于接触器断开时的电弧燃烧时间，以免在此操作时发生短路。

4.更换后的新接触器，其额定电流与关合及分断能力均不能低于原接触器。

并注意检查新接触器线圈电压是否与原控制线路电压相符。

6.2继电器继电器是电气控制系统中最常用的电气元件，主要起信号测量、放大的作用。

常见的继电器根据功能不同可以分为中间继电器、功率继电器、时间继电器、压力继电器、温度继电器、速度继电器等几大类。

继电器的维护主要是做好清洁工作及接线、本体的紧固。

6.2.1中间继电器中间继电器是控制系统中最常见的继电器，随便打开一个控制箱，一般都能看到中间继电器的存在，从外形看，有各式各样，如JZ 系列，就象缩小了的接触器，有的如航空继电器是封闭在金属或塑料外壳内的。

中间继电器象接触器，但外形较小，且没有灭弧罩，通常具有八组触头。

在使用时要注意中间继电器的型号不同，常开、常闭触头的数量不尽相同，初学者在使用不同继电器时容易发生接线错误，一定要看清说明书或继电器上的接线图，如为4／4 的，一般为四副常开、四副常闭触头的继电器； 2／ 6 表示两常开、六常闭的继电器；6／ 2 表示六常开、两常闭的继电器；中间继电器常见的故障为线圈烧毁、发热、触头烧毁、触头熔焊、不吸合等，但因为中间继电器的结构较小，拆装困难，建议中间继电器发生故障后同型号更换。