断路器故障与修理方法

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空气开关常见故障有触头系统和灭弧系统,现分别介绍如下。
(一)触头系统
1.触头压力不足。因长期使用,触头弹簧变形、氧化,张力消失或减退,因触头过热,使触头弹簧退火,都是触头压力不足的原因,对此要检查触头初压力和终压力是否符保要求。其方法可在动触头和支持板之间放入一张纸条,纸条在触头弹簧压力下被压紧,在动触头上装一弹簧秤,右手拉弹簧秤,左手轻轻拉纸条,当纸条刚可以抽出时,弹簧称上读数即为初压力。
将开关合上,使触头闭合,纸条夹在动静触头之间,按测初压力的方法;当纸条刚可抽出时,弹簧称上读数就是终压力。
触头压力也可以用下式估算:
初压力=0.5*触头终压力,(公斤)
终压力=2.25*触头额定电流(安)/100(公斤)
根据触头初、终压力的数值,可以重新配制弹簧,也可以自行绕制。自行绕制时,选择合适的琴钢丝,按同样的直径和匝数进行绕制,但往往由于绕制工艺问题,所得的弹簧力大小的差别,需要将弹簧的直径和匝数进行调节。调节的办法是:钢丝越粗,弹力越大;;弹簧外径越大,弹力越小;匝数越多,弹力越小。绕制时用一根圆铁棒在老虎钳上,再在圆铁棒上齐密缠绕,所用铁棒直径要比弹簧内径小一些,因绕好后弹簧直径会增大,绕好后的弹簧应热处理,否则无弹性。
绕制弹簧:在台钳上用两块硬木板将钢丝夹紧,圆铁棒变成一个摇手柄,在一端开一个槽,将钢丝头钳入槽内,摇手柄将钢丝卷在铁棒上,匝与匝之间的节距,用厚度与节距相等的铁皮钳入匝与匝之间,用来控制节距。铁棒直径选用经验:直径0.9毫米以下钢丝应比弹簧直径小2毫米,0.9~1.63毫米的钢丝比弹簧直径小3毫米,1.63~2.6毫米的钢丝,圆铁棒直径应比弹簧直径小4毫米。
2.触头表面氧化。金属的氧化层是一种不良导体。触头温度越高,氧化越严重,接触电阻越大,发热就更厉害,造成触头损坏。所以一般将触头设计成在闭合时有一滚动和滑动过程,便能自动消除氧化膜。对氧化严重的触头,最好将触头拆下放入硫酸中用刷子将氧化层刷去,然后放入碱水里中和,再用自来水冲干净。在应急的情况下,可用砂纸将氧化膜砂掉。触头上的油垢用四氯化或汽油清洗。
3.触头容量不够大。电流超过了额定值,引起触头发热。触头磨损过多,压力减小,也引起触头过热。必须引起触头过热。必须更换触头。
4.触头烧坏。一种是因开关分断时,电弧在触头之间燃烧,使触头熔化。另一种是开关闭合时烧毛,因在闭合时动触头具有一定动能,当它与静触头相碰时,要发生跳动,而这时正是电动机起动之际,通过触头的电流很大,使触头在跳动的过程中形成电弧,将触头烧毛。跳动的原因是初压力太小,或断开很大的故障电流,这都是烧毛的原因。顺便指出,触头轻微的烧毛是一种正常现象。
烧毛的触头表面会出现凸出的小点,造成触头接触不良,应细心把触头表面锉平,并要保持触头表面的形状和原来一样,切勿锉的太多,否则就不能使用。
5.触头熔焊。严重的电弧会使触头熔化,熔化的金属在触头闭合后,使动静触头焊在一起,分断电路时,触头无法分开,这是严重的故障。其原因一方面是触头弹簧损坏,初压力太小;另方面可能是开关太小。当电动机在频繁起动时也可能造成熔焊的现象,在这种情况下,应选用性能更好的开关。
6.触头磨损。主要由于电弧的高温使金属气化蒸发,触头厚度变得越来越薄,这种磨损是正常现象,所以触头使用日久应当更换。但不正常的磨损则是一种故障,必须排除。
故障性磨损的原因,一方面是触头弹簧的损坏,初压力不足;另方面是电源电压太低,电磁吸力不足,触头闭合后发生跳动;另一方面是电源电压高于吸引线圈的额定电压,开关闭合时触头动能加剧。磨损也增加。
磨损的触头,如果“超程”减少了一半,就需要更换新的。触头是易磨损零件,应有备品,无备件亦可制作,用紫铜(但不能退火),应按同样材料和形状去仿制,不能随意改动,如果新制触头重量与原来的重量增加许多,会加剧闭合时的触头跳动。
7.触头状态的调整。修复后的触头一般应进行调整,调整的原则:预接触头应在主触头前接通;灭弧触头应在主触头后断开;动静触头应当对齐;非正常情况的接触,即宽度在5毫米之内的小面积接触,应调整成面接触,即不小于全部接触面积的2/3,且宽度应大于5毫米。检查触头接触情况的方法:在触头接接触面上垫一层复写纸和一张白纸,由于接触压力使复写纸在白纸上印有痕迹,以此判断接触情况。
8.消除触头的跳动。触头跳动是开关最常见的毛病,也是最难排除的故障。经过长期的实践,得出下面的经验:
将经常跳动的开关触头拆下,按原样用弹性弱的材料(如紫铜等),比原触头重量增加10~15%(最好在试验中得出合适值),重新制作。但触桥应平直,不准有拱形。
(二)弧系统;
开关分断,触头间产生电弧,在正常情况下,电弧很快进入灭弧装置中,迅速熄灭,从电弧开始燃烧到熄灭,只有0.01~0.02秒,如果灭弧系统发生故障,灭弧时间就延长了,甚至不熄灭。用下述现象判断灭弧时间。正常情况电弧喷出灭弧罩的范围很小,常听到一声清脆有力的声音;如果电弧喷射范围很大,听到一种软弱无力的卟卟声,并且伴随触目惊心头严重烧毛,灭弧罩烧焦,这是灭弧时间延长了,其后果会把开关烧坏,甚至引起爆炸事故。其原因的如下几个方面:
1.灭弧罩受潮。如果灭弧罩是用石棉水泥制成,它会在空气中吸潮,另方面在使用时被雨水淋潮,故它的绝缘性能就降低;还会因潮气在电弧的高温作用下,弧罩内水分气化,罩内上部压力增加,电弧不能进入灭弧罩,所以电弧不能熄灭。对此应当立即烘干排除之。
2.磁吹线圈匝间短路。在磁吹灭弧装置中,静触头附近都装有磁吹线圈,这种线圈是靠空气绝缘,在使用中如不小心,受到冲击或碰撞造成匝间短路,有效匝数减小,磁场减弱,磁吹能力不足,电弧不能迅速进入灭弧罩,灭弧时间延长。这种故障只要用螺丝刀将短路匝拨正消除即可。
3.灭弧罩碳化。在长期使用中,弧罩的电弧高温作用下,表面被焦化,形成一种碳质导电层,这对灭弧很不利,应及时消除。如果是石棉水泥灭弧罩可用细锉把烧焦的部分锉掉,或用小刀刮掉,但必须保证表面光洁度,因为毛糙的表面,会增大电弧运动的阻力,不利于灭弧。修好的灭弧罩,应吹刷干净,不能留有金属微粒或其它导电杂质。
4.弧罩打破。没有弧罩的开关绝对不能使用,否则会造成相间飞弧,引起短路,应迅速配制。应急使用时,可用手工雕刻一个石棉水泥罩,但尺寸外型应和原来一样,无石棉水泥板用大理石也行。
5.弧角脱落。有些开关在动静触头上装有弧角,弧角的作用是引导电弧吹进灭弧罩,加速电弧熄灭。如弧角脱落,会使灭弧时间增长,必须将弧角装上。如已遗失可用紫铜作一个与原样相同的弧角来代替。
6.灭弧栅片脱落。灭弧罩上装有很多栅片,用来加强近极效应,促进电弧熄灭。如果栅片损坏或遗失,应当补上。从处面看,栅片是铜片做的,而实质上是铁片镀了一层铜,故栅片应当用铁片来制作。因为铜片是不能把电弧吸进灭弧室的,这样电弧不能熄灭,换栅片时应当注意。
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