摘 要:交-直傳動內燃機車裝用的直流牽引電機更換碳刷后常發(fā)生電流分配超差的情況,影響機車的后續(xù)考核試驗,直接更換電機造成的人工以及物料成本較大,為此需要對該問題產(chǎn)生的原因進行分析研究并制定合理的解決措施。
關鍵詞:內燃機車;直流牽引電機;碳刷;接觸面積
1 概述
交-直傳動內燃機車裝用的直流牽引電機換向器側發(fā)生環(huán)火、進水、進油或異物竄入等情況時會造成碳刷缺損、灼燒過熱、污染,需要對碳刷進行更換。但碳刷更換后機車進行廠線試驗以及正線時常發(fā)生電流分配超差的情況,影響機車的后續(xù)考核試驗,直接更換電機造成的人工以及物料成本較大,為此需要對該問題進行分析研究并制定合理的解決措施。
2 電流分配的作用
交-直傳動內燃機車電流分配是電流分配不平衡度的簡稱,它是機車六只牽引電機之間電流最大偏差值與平均值的比值。為了保證內燃機車六只牽引電機牽引力均勻,部分內燃機車具有電流分配保護功能,以DF11型內燃機車為例,全磁場工況要求電流分配不均超過10%,削磁工況下要求電流分配超過16%,如超過限值微機將對電路進行報警以及保護,如不進行處置,機車無法進行后續(xù)考核試驗。
3 牽引電機速率匹配簡介
牽引電機在完成檢修后,需要對每個電機進行速率特性試驗,即在給定電壓和電流的情況下,考核牽引電機的實際轉速是否在工藝要求的范圍內,同時對同一個電機正向以及反向速率值的偏差進行限定,避免裝車后一個方向電流分配符合要求,另一個方向電流分配超差。
不僅如此,在牽引電機試驗完成后還要對6只牽引電機同一方向的速率進行匹配,通過對同一方向6個電機的速率之差進行限制,從而保證6只牽引電機的電流分配均勻。
4 碳刷更換對接觸面的影響
牽引電機碳刷有效接觸面積的要求為≥80%,電機在正常檢修時磨碳刷的方法為先將粗砂皮綁在換向器表面,然后人工轉動電機數(shù)圈將碳刷磨出圓弧面,最后再讓電機高速運轉1h,將碳刷磨光滑。
因此,受換向器外徑以及刷架安裝的影響,不同電機碳刷的圓弧面都是不一樣的,碳刷更換后碳刷與換向器的有效接觸面積達不到30%,遠低于80%的要求。
5 碳刷接觸面積減小的影響
碳刷與換向器的有效接觸面積減小后帶來如下影響:一方面,碳刷接觸面積減小后碳刷與換向器間的接觸電阻變大,從而增大了電機回路的總電阻,造成電機電樞電流減小;另一方面,有效接觸部分并非為矩形而是斜三角形(軸向寬度往一個方面逐漸增大),其實際效果等同于碳刷傾斜,造成電機自身正反向速率偏差變大;
對于機車造成如下影響:更換碳刷的電機在機車上正反向運轉時電流均下降,小于其他位別的電機;電流分配系數(shù)變大,同時機車正反兩個方向的電流分配系數(shù)相差較大。
6 問題處置方式
連續(xù)對電機進行通電運轉可以不斷提升有效接觸面積,但是由于正常運轉時碳刷的磨耗量很小,這種方式需要花費的時間長且成本高,不可取。
將機車調至有地溝的車間(地溝長度至少6m),然后在電機換向器表面綁扎粗砂皮(順著機車運行方向),同時將該電機所有大線甩開。機車低速運行5m(只允許沿著一個方向運轉)后地溝檢查碳刷接觸面,如接觸面已磨出則恢復電機,如未磨出則重復該過程;電機恢復后機車低速運轉半個小時后,電流分配超差的問題得到消除。
7 小結
本文從電機特性出發(fā),根據(jù)電機更換碳刷后在機車的故障現(xiàn)象以及碳刷磨合情況來分析研究其故障原因,并提出故障失效模型,最后充分利用機車實際條件來消除故障,從而盡可能減少恢復成本。
參考文獻
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[4]TB/T 1704-2001,機車電機試驗方法
作者簡介:
桑亞闊,1977.3.,男,漢,甘肅臨洮,大學本科,助工,中車戚墅堰機車有限公司,機車檢修技術管理,213011