內燃機車直流牽引電機碳刷更換對電流分配的影響淺析

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

[1]GB 755-2008，旋轉電機-定額和性能

[2]GB/T 1311-2008，直流電機試驗方法

[3]GB 10068-2008，軸中心高為56 mm及以上電機的機械振動 振動的測量、評定及限值

[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