沈建苹 上海铁路局杭州电务段
继电器是铁路电气集中车站电务信号设备的重要组成部分。继电器在运用中不可避免地会出现接点可动部分磨耗、损伤,金属零部件的氧化、变形、龟裂,线圈绝缘电阻的绝缘降低等,如果不定期地对继电器进行检修测试,就有可能因为继电器机械性能、电气特性的变化而造成设备故障。因此,对应用中的继电器要按照周期有计划地进行检修。JSBXC-850 型时间继电器用于铁路信号设备,在电路中主要作用是控制电气集中的限时解锁。
继电器由时间控制单元与JWXC-370/480 型无极继电器组合而成,继电器的机械特性、电气特性与JWXC-370/480型继电器基本相同,如表1、表2 所示,补充说明一下继电器的特别规定及在检修中应注意的几个问题:
(1)继电器的延时误差均不能超过标准值的±15%。(检修时不超过±10%)
(2)在通电至继电器闭合的缓吸时间内,后接点的压力为10 mN~15 mN。
(3)R2 的大小应保证在C1 充电到延时时间的60%放电时,电流通过370Ω线圈,继电器不吸起,同时还必须保证在电源电压降至21 Ⅴ,双线圈同时通电时,继电器应可靠吸起。
(4)在测试各档延时时间时,每次测试应间隔2 min。
表1 继电器的电气特性
表2 继电器的机械特性
JSBXC-850 型继电器是一种电子缓吸时间继电器,通过不同的接线,可获得180 s、30 s、13 s、3 s 等四种延时,它有4个时间选择端子(52、61、63、83),可以根据需要将其中一个端子与51 端子连接,将延时固定,以满足信号电路的需要。继电器的电路见图1,电路由稳压电路、充电电路和自闭电路组成,其核心是采用了有单结晶体管组成的脉冲延时电路。下面说明一下继电器是怎样获得延时的。
图1 继电器电路图
继电器工作时,从73、62 端子加直流24 Ⅴ电源,由于在单结晶体管BT 的发射极E 和第一基极B1 的放电回路中接入了继电器的前圈(370Ω),而继电器的后圈480 Ω 则通过电阻R1、及51、53端子与电源连接,而51、53 端子受继电器自身一组动接点11、12 的控制和R4形成自闭电路。这样当接通电源时,480Ω 线圈有电流通过,其电路见图2。
图2 继电器工作路径图之一
此时,由于R1 的电阻很大,为3 kΩ~4.7 kΩ, 因此通过480 Ω 线圈的电流很小,继电器不会动作。
与此同时,在充放电回路中,电容C1 也开始充电,其电路见图3。
图3 继电器工作路径图之二
因为此电流流过370 Ω 线圈的方向正好与480 Ω 线圈的相反,因此继电器也不会动作。
当电容器C1 充电电压上升到大于单结晶体管BT 的击穿电压时,则BT 的发射极E 与第一基极B1 导通,C1 放电,其电路图4。
此时电流流过前圈的方向与后圈相同,而且两者之和可以达到继电器的工作安匝,继电器的衔铁立即吸合。
图4 继电器工作路径图之三
继电器吸起后,继电器的前接点11-12 沟通了自闭电路(见图5)。
图5 继电器工作路径图之四
由于R4 与R1 并接,电路的电阻降低近一半,流过继电器的后圈电流增加到大于继电器的释放电流,继电器可靠吸起。
由此可见,由于BT 与C1 组成的脉冲延时电路的存在,使继电器从电源接通到完全吸合经过一段时间,这一段时间就是继电器吸起延时时间,这一吸起延时与充电电路的下列参数有关:
(1)C1 的电容量越大,则充电达到单结晶体管击穿电压的时间越长,那么吸起时间也越大。
(2)充电电路的电阻R 越大,则电容器充电电流很小,充电时间必然延长,故延时越大。电路利用这一特点,在端子52、61、63、83 分别接入不同电阻值。获得四种延时。
(3)与单结晶体管的击穿电压有关,而击穿电压又由单结晶体管的分压比η决定。分压比η 越大,击穿电压越高,则C1 充电电压升高,缓吸延时加大。
电路中其他元件的作用是:
(1)电路中串接的稳压管D2 与D3,其作用是为了消除电源电压波动对延时的影响,串联后的稳压值为19.5 Ⅴ~20.5Ⅴ,保证继电器电源电压在21 Ⅴ~27 Ⅴ间变化时,吸起时间仍保持标准值。
(2)二极管D1 是为防止电源极性接错而设。当电源接错时,它使电路不通而本身承担了全部电源电压。
(3)二极管D4 是吸收继电器的370 Ω 线圈的磁场能量的,防止继电器断电时,引起的反电势使单结晶体管BT 击穿,从而避免了电路的干扰。
(4)C2 是单结晶体管第二基极的平滑电容,同时也是稳压后的滤波电容,以消除电源杂音对电路延时的干扰。
(5)R5 是单结晶体管的基极电阻。
故障原因之一:稳压管D2 与D3 被击穿。用电压法测量D2 与D3 两端电压是否在19.5 Ⅴ~20.5 Ⅴ间。如果电压只有10Ⅴ左右或为零,可以确认D2 与D3其中之一被击穿或两者都被击穿短路,使单结晶体管及C1 上的不到足够的电压,继电器通电后不动作。同时,R3 严重发热,甚至烧黑。
处理方法:应立即切断电源,取下稳压管,并更换。
故障原因之二:电容器C1 被击穿。C1 被击穿后,继电器前圈中有恒定电流通过,此电流与后圈的电流方向相反。因此继电器通电后不动作。
处理方法:用电压表测试C1 两端电压,若没有充电时的电压上升过程,说明C1 被击穿短路,给予更换。
故障原因之三:单结晶体管BT 的发射极E 与第一基极B1 之间被击穿短路。
用电压表测量C1 两端电压时,没有充放电过程,同时前圈中没有电流,只有后圈通电。
处理方法:更换单结晶体管。
故障原因之四:单结晶体管B1 与B2 之间断路、B2 断线、假焊等,BT 的E与B1 之间成为普通二极管,用电压表测量C1 两端电压时,没有充放电过程,继电器不动作。
处理方法:更换单结晶体管。
故障原因之五:R2 断路或假焊,使C1 没有充放电回路,造成继电器不动作。
处理方法:更换R2 或重新焊接。
故障原因之六:C2 被击穿,使得BT的B1 与B2 被短路,用电压表测量C1两端电压时,同样没有充放电过程,此现象伴随着电阻R5 的严重发热,甚至烧损。
处理方法:更换C2。
故障原因之七:继电器前圈(370Ω)断线,继电器无法工作。
处理方法:更换线圈。
故障原因之八:D4 反接,C1 有充放电过程,但继电器不动作。
处理方法:重新焊接D4。
这种故障的原因是后圈得不到足够的保持电流。
故障原因之一:R1 或R4 断线、假焊、阻值增大,使后圈供电回路电阻增加,线圈中电流减少,使继电器的衔铁不能保持吸合状态。
处理方法:更换电阻或补焊。
故障原因之二:继电器11-12 接点接触不良,断开了自保电阻R4,继电器将不停地跳动,但不能保持衔铁的吸合状态。
处理方法:调整继电器。
故障原因之三:480Ω 线圈断线或假焊。
选择该院收治的106例糖尿病骨科手术患者为研究对象,随机分为两组,每组53例。观察组年龄40~79岁,平均(59.3±10.4)岁,其中 21 例为女性、32 例为男性,骨科类型:15例为股骨头颈部骨折、5例为胫腓骨骨折、20例为肱骨骨折、13例为踝关节骨折;对照组年龄42~80 岁,平均(59.5±10.6)岁,其中 23 例为女性、30 例为男性,骨科类型:13例为股骨头颈部骨折、4例为胫腓骨骨折、22例为肱骨骨折、14例为踝关节骨折。两组的骨折类型、年龄等基线资料差异无统计学意义(P>0.05)。
处理方法:更换线圈或补焊。
另外,机械特性不合格也会引起此故障现象,如前接点的压力过大。处理方法:减小前接点的压力,但须在合格范围内。
故障原因:这说明该部位的充电电阻开路或假焊。应查明原因,以予克服。JSBXC 型继电器经常发生3 s 延时部位动作,而13 s、30 s、180 s 等延时部位不动作。当用电压表测试C1 上的充电电压,可以观察到在3 s 延时部位,C1 上有不断的充放电过程,而在其他延时部位,则C1 上充电到一定的电压即停止上升,且没有放电过程。这种现象说明C1 上的充电电压达不到单结晶体管发射极与基极导通所需的峰点电压。原因是:电容器C1 漏泄电流或单结晶体管的ICBO 过大,则此漏泄电流在充电电阻上造成的压降使C1 的充电电压达不到单结晶体管所需的峰值电压,所以电路失去放电过程,继电器不动作。
处理方法:确定不良元件,予以更换。
故障原因之一:C1 电容器干枯,容量变小。
处理方法:用电容表测试C1 后更换。
故障原因之二:单结晶体管特性变化,分压比下降,相应的C1 充电电压降低,延时将减少。
故障原因之三:C2 漏电严重,减低了B1、B2 间的电源电压,等于降低BT 的峰点电压,故C1 的充电延时缩短。
处理方法:更换电容器C2。
故障原因:单结晶体管的分压比过高,提高了C1 的充电电压值,使延时显著增加。
处理方法:更换单结晶体管。
当继电器延时变小或增大时,也可以更换充电电阻的阻值来克服之。在测试时,按照每增大6 kΩ 阻值延时延长 1 s的标准来调整时间。
在找到故障点进行元件更换焊接时要注意:电烙铁在35 W 以内,焊接动作要快,时间要短,以免温度过高,再次影响元件特性的变化或制造新的故障。
铁路运输的不断发展,为确保安全运输对设备的运用质量提出更高、更新、更严的要求。作为一名器材检修人员把继电器的检修质量放在首位,做到精检细修,用质量来保证安全。