铁路信号继电器接点问题研究
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铁路信号继电器接点问题研究
摘要:继电器是一种在日常生活中得到广泛运用的设备,大多通过切断以及连接线路,来实现对目标设备发布命令以及反映设备的使用情况,从而组成能够自动调控和远程遥控的电路系统,多应用于自动控制系统。在多种继电器中,铁路信号继电器通过将电流在多个导体中进行传递,在两两之间的连接位置形成电接触。这种传递依靠于继电器接点,这种接点直接关系着联通与切断这种电信号的传递,接点性能的强弱严重影响着传递过程是否足够可靠和精确等关键问题。
关键词:铁路;信号继电器;接点问题;研究
铁路信号继电器在铁路信号传递过程中具有重要作用,是铁路信号设施中重要的设备,在铁路实际建设中得到了广泛运用。继电器在实际使用中具有可靠、安全、准确的特点,充分保障了铁路在远程遥控和自动控制等方面的需求。随着时代和科技的发展,我国铁道交通事业得到了全面发展,随之而来的是对新型继电器的需求。过去的继电器在如今列车运行速度飞快提升的时代已经难以满足实际需求,继电器在使用环境、使用年限、使用性能、使用安全等方面都需要得到进一步的发展。而继电器的接点是继电器发挥去作用时的重点,接点的性能能够决定继电器性能的强弱,从而影响其使用的是否可靠与安全。从继电器投入使用至今的长时间研究可以看出,接点在电阻以及接点连接性等方面有着诸多问题,因此,为了获得更高性能的继电器从而促进铁路运输和铁路信号传送的发展,必须对继电器接点进行相关探讨和研究。
1.国内信号继电器接点使用中现存的问题及原因分析
当前国内的发展实情就是,我国在研发生产继电器方面还存在很大不足,能够生产铁路信号继电器的公司以西安铁路信号有限公司以及沈阳铁路信号有限公司为主。在对材料有严格要求的接点上通常使用银氧化铬材料,在实际使用的过程中,常常出现接点黑化、接点粘连以及接点接触电阻过大的问题,影响实际使用效率,降低了铁路信号传输的安全性以及可靠性。
1.1继电器接点发黑
①继电器接点往往采用银氧化铬材料,银在使用过程中容易与空气中存在的硫发生反应,生成黑色的硫化银,从而使接点在继电器的长期使用过程中出现变黑的情况。②在电源开关接通时会产生电流,电流迸射的电火花可以点燃大气中的有机燃质从而生成黑色的碳颗粒或者其他黑色物质,同时电流能吸引空气中的灰尘颗粒。
1.2继电器接点粘连
继电器的接点在正常使用情况下,两个接点能够发生正常的断开,但是如果继电器接点发生熔焊现象时,就会导致继电器接点粘连。接点的不断开会造成接点在承载电流时出现短暂间隔,接点想继续闭合时会发生一系列的跳跃现象,从而导致相应的跳跃式放电,进而导致了接点发生熔焊和粘连。
在通常情况下银氧化铬材料不会发生粘连现象,当银氧化铬材料的接点在负载电源具有平滑电容的条件下会控制电容负载,从而容易发生粘连。当所连接的负载属于阻性负载,在所使用的额定电流是在技术标准要求下的电流值时是不会造成粘连现象的,而银氧化铬材料的接点发生粘连和使用电流的极性相关联,不同连接情况下可能发生的结果也有所不同。如果银接点连接的是正极,银氧化铬接点连接的是负极,这种情况下就容易发生接点粘连。当接点闭合时,那一瞬间接点通过的电流安培值非常大,产生极大的能量,在一定条件下接点就会形成电
弧,产生极高的温度,使接点中的材料发生熔化,造成氧化铬材料的喷射和汽化,银氧化铬的比例也会随氧化铬的减少而增加。这种情况的多次发生累计,银的含
量大大增加,高温使银发生熔化,从而使两个接点的银出现融焊现象。
1.2继电器接点接触电阻增大
电路能否顺利连接断开和继电器接点的接触电阻有着直接的关联,而继电器
接点接触电阻主要由三个部分组成。首先是导体电阻,导体电阻由接触点端子和
接点导体的电阻率结合导体的长度和横截面积通过欧姆定律计算而得。其次是边
界电阻,边界电阻是由继电器接点表面上的碳粒等物质形成的电阻。最后是集中
电阻,集中电阻由继电器接点的制造材料结合材料的曲率半径和接触产生的力所
计算出的接触部位的面积,而通电后的电流聚集在这个极小的面积上从而导致了
电流发生一定的扭曲,进而产生了集中电阻。导体电阻在可控制范围内,属于正
常情况下产生的电阻,而一般影响接触电阻的因素主要是集中电阻和边界电阻。
1.2.1集中电阻
在设备开启和关闭过程中,继电器接点的触头都会发生分离从而能产生高温
的电弧将接点触头融化甚至发生汽化,溅射出来的物质会影响接头的使用,使接
点的材料发生移动,并且移动的方向和落点由所连接的负载的实际电流电压以及
接点所使用的材质决定。当负载接通的电流为直流电或者负载在使用交流电时开
关的位置一定时,移动的情况往往是一定不发生变化的,所以有一个接点会像高
山一样高高耸起,而与之相对应的方向的接点则会形成一个小小的缺口。当接通
负载时,接点产生电弧,电弧会点燃空气中能够被燃烧的物质,生成碳颗粒或者
其他颗粒物质并沉积在接点上,沉积过多甚至会导致接点部位的连接出现滞后甚
至连接不通。
1.2.2边界电阻
在进行实际使用过程中必须加强对继电器进行相应的清洁护理工作,接点处
容易吸附、附着空气中的悬浮物,形成颗粒物质的结合体,进而生成无法导电的
隔绝膜,从而在使用过程中导致接点出现无法接触等故障。而接点的材料为银氧
化铬材料。银在空气中极易被氧化生成氧化银,或是与硫反应生成硫化银,氧化
物对导电的过程影响不大,但是硫化隔离膜能够阻断导电,影响继电器的使用。
当接点被使用时,不论是接触瞬间电弧产生的高温还是在电流传导过程中产生的
焦耳热都能点燃空气中的有机质,从而形成碳隔离膜,碳隔离膜并不能实现完全
的绝缘,使电阻增大。
2.新接点材料的研究与发展前景
从前文的研究中可以看出银氧化铬材料在实用到继电器接点上带来的一系列
问题和不足,必须要通过研究出新型的材料进行替换,从而解决材料使用上的不足。在国际上,通用的铁路信号继电器标准为UIC736I标准,该标准要求,非熔
焊性的动合接点需要采用适当的材料进行生产,例如国外通常使用银碳材料,减
少甚至杜绝熔焊性的发生。而在我国,对于银碳材料的研究仍然不够完善,在多
方面都缺少实际性的研究和应用。因此,在后续的研究过程中,必须针对对银碳
接点的研究,在接点材料以及应用接点抗熔焊能力方面进行实际操作和改进,在
研究方向和研究进程上做好创新,研究出新型的继电器接头,顺应时代发展的主
潮流和铁路运输方面的实际需求,推动我国铁路事业的发展,保障我国铁路事业
的安全性和可靠性。
结束语:
综合研究当前国内对于铁路信号继电器的使用现状,充分总结了继电器接点