一、概述
在韶山系列电力机车上，SS1型、SS3型、SS3B型电力机车采用的是TKH3-500/1500型转换开关，SS4型电力机车采用的是TKH4-840/1000型转换开关，SS8型电力机车采用的是TKH4A-970/1000型转换开关，SS9型电力机车采用的是TKH10-840/1020型转换开关。
转换开关无论是用在哪一型号电力机车，都是同样的工作原理，即用来转换接通主电路：一是改变牵引电动机的励磁电流（或电枢电流）的方向，也即改变机车的运行方向；二是实现机车由牵引工况转换为制动工况。每台转换开关控制两台（或三台）牵引电机，它们都是由两个转鼓组成，即方向鼓和牵引制动鼓。两个转鼓可以组合在一起安装，也可分开安装。每个转鼓各有两个工作位置，“向前”和“向后”位，“牵引”和“制动”位。故亦称该开关为两位置转换开关。
本节主要介绍SS8型电力机车采用的TKH4A-970/1000型转换开关。
二、TKH4A-970/1000型转换开关主要技术参数
额定电压………………………………………………………………………DC1000V
额定电流 ……………………………………－………………………………DC970A
主触指单个终压力……………………………………………………………39～49N
主触指接触线长度 ……………………………………………………………≥14mm
主触指超程 ……………………………………………………………………2～3mm
联锁触头额定电压 ……………………………………………………………DC110V
联锁触头额定电流………………………………………………………………DC10A
传动气缸额定风压 ……………………………………………………………490kPa
传动气缸工作风压………………………………………………………375～650kPa
气缸活塞行程………………………………………………………………(44±1)mm
三、结构及主要部件的作用
图7－34 TKH4A型转换开关外形结构
1－底板；2－支柱；3－牵引制动鼓；4－反向鼓；5－触指杆；6－面板；7－传动气缸；8－拨叉；
9－销；10－电空阀；11－环氧玻璃布管；12－凸轮；13－联锁触头；14－槽钢；15－尼龙轴套。
TKH4A型转换开关安装于机车高压电器柜的下部，由骨架、转鼓、触指杆、传动气缸、联锁触头等组成，外形结构如图7－34所示。
(一)骨架
骨架由底板1、面板6、支柱2及套在支柱上的环氧玻璃布管11等组成。底板和面板上都焊有角钢，用来安装触指杆(静触头组)5，尼龙轴套15用来安装反向鼓及牵引制动鼓。反向鼓及牵引制动鼓用连接板组合在一起。
（二）转鼓
转鼓又称作转换开关的动触头组，分为反向鼓和牵引制动鼓，它们的结构形式基本相同，仅组装在转轴上触片的安装排列位置及绝缘垫圈长度不同，如图7－35所示。它由转轴、绝缘垫圈、触片、手柄、凸轮等组成。转轴1由方钢制成，在其下端有一挡圈，通过定位销固定在转轴上。动触片、绝缘垫圈、凸轮与转轴的动作同步。
触片(动触头)4、5形状基本相似，仅有左右之分，它由“T”形铜片做成弧形，用沉头螺钉安装在与转轴固定的转鼓上，如图7－36所示。
图7－35 反向鼓和牵引制动鼓外形图 图7－36 触片（动触头）组装
（a）反向鼓；（b）牵引制动鼓 1－胶木座；2－触片。
1－转轴；2－凸轮；3、9－长短不同的绝缘垫圈；
4、5－触片（动触头）；6－手柄座；7－压紧螺母；
8－手柄；10－转动鼓绝缘。
动触片间间隔套装有长短不同的绝缘垫圈。绝缘垫圈的长度由额定电压等级所决定，其作用是使触片(动触头)之间保持有一定的绝缘距离，使开关工作安全可靠。
凸轮2属于联锁触头的一部分，用于控制联锁触头的开闭。
正常情况下，由传动装置控制反向鼓和牵引制动鼓转轴的动作；当传动装置发生故障、手动检查转换开关、调整触头之间的触头压力和接触线时，可手动操作手柄8，使反向鼓或牵引制动鼓的转轴转动。
(三)触指杆(静触头组)
触指杆即转换开关的静触头组，由一块环氧玻璃布板和若干组触指杆装配而成，如图 7－37所示。
图7－37 触指杆
1－环氧玻璃布板；2－触指；3－调整螺栓；4－弹簧；5、6－螺杆、螺母；
7－螺栓；8－触指座；9－软连接；10接线板。
触指杆(静触头组)有左右之分，安装于骨架的面板和底板的角钢上。每组静触头由两个触指并联工作，其上装有触指弹簧4，借以获得一定的触头超程和终压力，保证与动触片间有良好的电接触。螺母6用于调节转换开关的静触指与转鼓上动触片之间的接触压力，压力调整好后，用双螺母锁紧，使压力保持不变。调整螺栓3用来调节触指2的超程。接线板10用于对外与主电路相连接。
(四)传动装置
两位置转换开关采用双活塞气缸传动装置传动，它由电空阀、传动气缸、转轴、转鼓等组成。传动气缸结构如图7－38所示。
两位置转换开关传动原理用图7－34说明。由TFK1B型电空阀控制的压缩空气推动气缸内活塞左右移动，通过在活塞杆上开有的槽和孔，使销9插入活塞杆孔内，装于转轴上端的拨叉8卡住销9，这样气缸中活塞杆的左右运动就转变为转轴、转鼓的转动，并带动动触片动作，使反向鼓得到“向前”和“向后”，牵引制动鼓得到“牵引”和“制动”两个工作位置。在开关完成转换工作的同时，装于转轴上的凸轮及装于底板上的联锁触头13也进行着转换，开断和闭合控制电路中相应的联锁触点，使转换开关不会自动转换为非工作状态。
双活塞气缸传动装置转轴的转角大小决定于传动气缸的活塞行程。这一系统必须进行气缸的气密性能试验，试验合格后才能安装到转换开关上去。
图7－38 传动气缸
1－气缸盖；2－密封垫；3、4、5－螺栓、螺母及垫圈；6－皮碗；
7－活塞；8－活塞杆；9－气缸体；10－管接头；11－毛毡。
(五)联锁触头
图7－39 联锁触头结构示意图
1－盖板；2－动触桥；3－反力弹簧；4－推杆；
5－触头座；6－静触头；7－滚轮；8－轴。
联锁触头用于控制有关联锁电路，安装在转换开关的底板上(见图7－34右图)。TKH4A-970／1000型转换开关采用TKYl型盒式联锁触头，如图7－39所示。它为单件滚轮推杆双断点桥式结构，由有机玻璃外壳、推杆4、滚轮7、反力弹簧3及封闭在外壳内的桥式触头组成，具有联锁灵活，防污性好，接触可靠等优点。通过透明的有机玻璃外壳，可以方便地观察触头的开闭情况。
联锁触头的开闭由凸轮控制。当凸轮的凸出部分推动滚轮时，推杆压缩反力弹簧，使触桥与静触头断开；反之，触头闭合。
四、动作原理
转换开关借助电空阀控制压缩空气，带动转轴、动触片动作，利用动触片在不同的位置与静触指构成不同电路，改变机车主电路。
1．换向原理
机车的正反向运行是通过改变牵引电动机励磁绕组中的电流方向来达到的，如图7－40所示。在向前位时，图(b)中的静触指1与2、3与4分别在动触片A、B上，即1与2、3与4分别沿触片A、B的垂直方向接通，图(a)中的常闭触头闭合，此时，牵引电动机电枢绕组与励磁绕组电流同向，机车向前运行。转轴带动动触片转动到向后位时，图(b)中的静触指2与4、1与3分别在动触片A、B上，即2与4、1与3分别沿动触片A、B的水平方向接通，图(a)中的常开触头闭合，常闭触头断开，这就在牵引电动机电枢绕组电流方向不变的情况下改变了牵引电动机励磁绕组中的电流方向，牵引电动机反转，机车向后运行。
图7－40 换向原理示意图
（a）牵引电动机接线原理图；（b）动主触片展开图。
1、2、3、4－静主触头；A、B－动主触片。
2．牵引制动转换原理
机车的牵引制动工况转换是通过改变牵引电动机励磁绕组接线方式来实现的，如图7－41所示。
机车在牵引状态时，图7－41(b)中的静触指6与1、5与4分别在动触片C、D上，即6与1、5与4分别沿动触片C、D的垂直方向接通，图(a)中的常闭触头闭合，此时，牵引电动机电枢绕组与励磁绕组串联，作电动机（串励）运行。转轴带动动触片转动到制动位时，图(b)中的静触指6与7、8与4分别在动触片C、D上，即6与7、8与4分别沿动触片C、D的水平方向接通，图(a)中的常开触头闭合，常闭触头断开，此时，牵引电动机电枢绕组与制动电阻串联，励磁绕组与其它牵引电动机的励磁绕组串联，构成独立的励磁回路，牵引电动机作发电机（他励）运行，机车由牵引工况转换为电阻制动工况。
图7－41 牵引制动转换原理示意图
（a）牵引电动机接线原理图；（b）动主触片展开图。
1、4、5、6、7、8－静主触头；C、D－动主触片。
五、操作与维护注意事项
TKH4A型转换开关与TKH4、TKH3型转换开关一样，它接在主电路中，自身不带灭弧装置，所以只能在机车无电状态下进行转换，否则会造成转换开关的严重烧损、牵引电机环火，严重时还会烧损牵引电动机，擦伤机车轮缘。
因此，换向操作时，应先将调速手柄拉回零位，待机车停稳后，再操作换向手柄，进行“前”、“后”转换；牵引制动转换时，应先将调速手柄拉回零位，其次操作换向手柄进行“牵引”、“制动”转换，然后再操作调速手柄进行速度的调节。
转换开关维护注意事项如下：
(1)在转换开关组装试验完成后，转鼓上必须涂适量工业凡士林，以保护触片不受氧化和腐蚀。
(2)转换开关若起了电弧痕，可以用细砂纸将触片和触指打磨平后继续使用。
(3)定期检查触片的压力，压力不足时可调节触指杆上的螺母，以保证转换开关的导流能力。
(4)气缸在定修时，清洗完后，应换上新的润滑脂。