论文部分内容阅读
【摘 要】从机车磁场削弱接触器工作时的材料损耗及电路环境的角度提出了机车在磁场削弱时接触器触头粘连的处理方法。
【关 键 词】 磁场削弱时接触器 粘连 触头
【中图分类号】U260.1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0235-02
机车在磁场削弱时接触器粘连的故障经常发生，它严重地影响了机车牵引电机功率的发挥，致使牵引电机的转速不能可靠调节，从而使机车运行的调速范围扩展受到恶劣的影响，本文从机车磁场削弱接触器工作时的材料损耗及电路环境的角度提出了机车在磁场削弱时接触器触头粘连的处理方法。
一、 提高触头材料材质
由于触头材料在操作过程中有以下物理现象1、接触电阻 2机械磨损3.电弧腐蚀4＼触头发热与熔焊：当触头在闭合状态下，由于过大的短路电流或过载电流会使触头发生高热而形成熔焊，触头闭合过程中由于有一定程度的弹跳而产生的由弧也会使触头熔焊。5、剩余电流 6.电击穿 7.材料转移。所以对触头材质有以下要求：
1、 低的接触电阻，尽可能高的导电和导热性能。
2、 电弧腐蚀和机械磨损小，可使使用寿命提高。
3、 抗熔焊性能好，要求材料熔点高。
4、 剩余电流小，无弧能力强。
5、 长期工作不硫化氧化。
触头是开关电流中最关键的原件之一，随着铁路运输的发展，对触头材料的要求也越来越高，第五十八届电触头霍尔姆会议中，Ag氧化物触头材料是最活跃的专题，银氧化锡触头材料是近年发展的一种新型无毒电触头材料，它具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能。实验采用溶胶凝胶法制备纳米SnO2粉末，通过掺杂、化学镀包覆等工艺改善Sno2的导电性能及氧化物和银沁润性，降低了接触电阻、改善组织均匀性，同感机械加工性能，各项机械物理性能，尤其是电气性能均优于传统触头，同时节约用银，成本低并可减少使用部门的维修工时及费用，有较大经济价值，值得在内燃，电力机车上推广运用。
二、减小接触电阻
这时所有科研人员都希望的。在这条路上也做了不少探索。
所有的有触点电器，动静触头接触而导电，所以两触头间就不可避免地存在着接触电阻，而且它在工作状态必然发热引起的后果是极端严重的，使触头熔焊粘着。
接触电阻的大小与1.接触压力2.触头形状3.表面加工质量4.触头材质5.接触面积6.触头温度7.触头表面的化学腐蚀，氧化程度有关。
电流流过过大的接触电阻，会使触头温升超出允许范围，从而加剧触头表面氧化，继之接触电阻增大恶性循环，影响到电路的参数，因此，将接触电阻减低到最低的程度是我们的任务。
目前国内有一些减少接触电阻的措施：
1. 采用导电，导热性能良好地材料制成触头，或者做成覆盖片焊在触头上。
2. 用弹簧在触头上造成足够的接触压力
3. 提高触头面的加工精度。
4. 在研磨弹簧压力下，使动静头沿静触头表面有一个相对滚动和滑动的距离，相对的滑动，可以破坏表面的氧化膜，相对的滚动使动静触头在断开时的电弧产生在工作面的上部，避免了正常导电部分的烧损。
三、 触头分断电弧熄灭：
触头分断具有一定电压和电流的电路时，相互分离的触头会产生火花或电弧，这时造成触头磨损烧毁和熔焊粘连的主要原因。下面提出几个观点和方案：
1. 磁场削弱接触器属于不分断强负载接触器，故不具有吹弧系统和灭弧罩。如东风4B，SS1，SS3和SS3B，SS4
2. 电弧的熄灭难易与电路参数有关。
对于磁场削弱接触器接入负载后，电路的时间常数L/R可以计算出。
电弧能量中主要成分送电感中释放的能量，为此时间常数T=L/R大时表示有较大的能量消耗在电弧中。电力机车的磁场削弱联接器不出问题，而内燃机车磁场削弱联接器触头烧损，粘连严重，这时因为电力机车有一个固定分路电阻，结果磁场削弱接触器开断电路的时间常数约为15ms而在内燃机车没有固定分路电阻，磁场削弱接触器开断电路的时间常数约为50ms。据实验表明，在内燃机车中增加一个分流1%的固定分路电阻，可大大地减弱磁场削弱接触器触头的烧毁和粘连。
3、 将电感（牵引电机的励磁绕组）存的磁场能量释放的过电压（在磁场削弱接触器主触头开断时）消除。
（1）电感两端并联电阻
（2）触头两端并联电阻
（3）电感两端并联阻容器件
（4）电感两端并联二极管
（5）在触头两端并联电容
4、加设灭弧触头，使主触头在极小负荷下开断从而保证了主触头不至烧损粘连，灭弧触头做成格式，触头不用碳精作成，其接触电阻不大，不易被烧损，同时耐电弧。
5、主触头用铜板作成格式接触的触头系统。
6、如果是主触头闭合过程中振动造成触头机械撞碰电流产生的电动斥力共同作用下，触头闭合的瞬间振动的幅值恰好使得动，静触头间出现很小的间隙，造成一连串电弧，当高温电弧在动静触头接点局部温度达到金属熔化点时，将有几部金属被熔化，熔化的金属凝固使触头粘接，这要调整弹簧压力，调整触头参数，使吸力特性和反力特性配合好，将缓冲用的板簧改成圆簧，经实践效果良好。
四. 选用具有高可靠性的新型联馈触头
目前，我国机车电器上的联馈触头工作性能都较差，迫切需要改造，研制大容量的辅助触头。
性能差的原因：1.触头闭合接触压力不够，根本不能破除接触面各种非导电化学复合膜层。2. 触头材质不纯，3.触头闭合无滚滑研磨过程。
因此，需选用具有高可靠性的新型联馈触头。 株洲电力机车研究所研制出YKY1型联锁触头该产品为全密封防止触头受周围环境的污染。
分析传统联锁触头工作性能差的主要原因：
1、 触头闭合后的接触压力不够，根本不能破除接触面的各种非导电化学复合膜层，有些触头表面上看到动静触头已经接触闭合，但实际上根本没有接通，呈虚接状态，只有用表才能测出触电是否接通，有的为似通非通状态，此种情况找出故障尤为困难。
2、 触头材质不纯，联锁触头一般均采用银接点，有些银接点含有较多的其他杂质，触头分断时产生放电现象，将使表面传送大量黑色物质层，随着黑色物质层的不断增加，触电的接触电阻显著增加，致使触头接触面处于半导体状态，致使触头刚闭合接触时就产生放电起弧现象，当触头最终闭合时，有处于不导通的状态，所以触头再行分断时不再产生放电起弧。
3、 触头闭合时无滚滑过程或滚滑研磨距离甚微，动触头不能自动消除接触点或接触线上的尘埃，其他脏物，触点缺乏净化能力，无滚滑研磨过程的联锁触点，另一缺点是自我恢复能力差，一旦触点由于各种原因，在触头间产生放电起弧，使触头接触面出现凹凸不平接触不良的现象，触点则很难恢复到正常接触的工作状态。
4、 触头选用不当，也是造成辅助触头使用寿命短，容易烧损的主要原因。触头的额度工作电流和约定发热电流时两个决然不同的概念，约定发热电流时指联锁触头长期工作通过的电流，其触头温升不得超过极限允许温升。额定工作电流指联锁触头具有分断能力的电流，对于感性负载额定工作电流仅为约定发热的十分之一左右。触头的额定容量是指它的“额定电流”及上述的约定发热电流，是用温升来考核，一般由它来决定载流体的尺寸，不能要求触头来分断额定电流或接近额定电流，触头的通断能力是考核其非正常工作状态下的性能，如果触头使用在这种工况下，其寿命将使很短的，正确选用触头是在一定的工作电压下选用与电寿命次数相关的电流。
TYK型联锁触头在很大程度上解决了上述的问题而且质轻体积小，准确可靠。
它具有以下产品性能：
1. 弹簧性能稳定，触头压力小。
2. 触头通断能力强，动作可靠。
3. 触头接点接触良好，接触电阻较稳定，触电温升不高。
4. 运动部位磨损小，机械寿命长。
可以推广到各型内燃电力机车的牵引电器上作辅助触头，当然对各型磁场削弱接触器的辅助触头也非常适用。
五、消除风动装置的故障
风缸应无裂纹，砂眼，破损及变形（轻微者允许焊修）缸铜套与活塞杆配合间隙不得大于0.4毫米，否则应更换铜套，更换时套与座的过盈量大于0.06毫米。
风缸座与缸盖结合面应平整，风缸盖与电空阀座安装应平整，不平时允许挫修。
检查风缸，皮碗应无裂纹，破损，老化，变形，与风缸内壁贴合状态良好，不良者应更换。
检查弹簧状态应良好。
检查调整螺栓应无裂纹，偏磨，脱口现象不良者更换。
【关 键 词】 磁场削弱时接触器 粘连 触头
【中图分类号】U260.1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0235-02
机车在磁场削弱时接触器粘连的故障经常发生，它严重地影响了机车牵引电机功率的发挥，致使牵引电机的转速不能可靠调节，从而使机车运行的调速范围扩展受到恶劣的影响，本文从机车磁场削弱接触器工作时的材料损耗及电路环境的角度提出了机车在磁场削弱时接触器触头粘连的处理方法。
一、 提高触头材料材质
由于触头材料在操作过程中有以下物理现象1、接触电阻 2机械磨损3.电弧腐蚀4＼触头发热与熔焊：当触头在闭合状态下，由于过大的短路电流或过载电流会使触头发生高热而形成熔焊，触头闭合过程中由于有一定程度的弹跳而产生的由弧也会使触头熔焊。5、剩余电流 6.电击穿 7.材料转移。所以对触头材质有以下要求：
1、 低的接触电阻，尽可能高的导电和导热性能。
2、 电弧腐蚀和机械磨损小，可使使用寿命提高。
3、 抗熔焊性能好，要求材料熔点高。
4、 剩余电流小，无弧能力强。
5、 长期工作不硫化氧化。
触头是开关电流中最关键的原件之一，随着铁路运输的发展，对触头材料的要求也越来越高，第五十八届电触头霍尔姆会议中，Ag氧化物触头材料是最活跃的专题，银氧化锡触头材料是近年发展的一种新型无毒电触头材料，它具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能。实验采用溶胶凝胶法制备纳米SnO2粉末，通过掺杂、化学镀包覆等工艺改善Sno2的导电性能及氧化物和银沁润性，降低了接触电阻、改善组织均匀性，同感机械加工性能，各项机械物理性能，尤其是电气性能均优于传统触头，同时节约用银，成本低并可减少使用部门的维修工时及费用，有较大经济价值，值得在内燃，电力机车上推广运用。
二、减小接触电阻
这时所有科研人员都希望的。在这条路上也做了不少探索。
所有的有触点电器，动静触头接触而导电，所以两触头间就不可避免地存在着接触电阻，而且它在工作状态必然发热引起的后果是极端严重的，使触头熔焊粘着。
接触电阻的大小与1.接触压力2.触头形状3.表面加工质量4.触头材质5.接触面积6.触头温度7.触头表面的化学腐蚀，氧化程度有关。
电流流过过大的接触电阻，会使触头温升超出允许范围，从而加剧触头表面氧化，继之接触电阻增大恶性循环，影响到电路的参数，因此，将接触电阻减低到最低的程度是我们的任务。
目前国内有一些减少接触电阻的措施：
1. 采用导电，导热性能良好地材料制成触头，或者做成覆盖片焊在触头上。
2. 用弹簧在触头上造成足够的接触压力
3. 提高触头面的加工精度。
4. 在研磨弹簧压力下，使动静头沿静触头表面有一个相对滚动和滑动的距离，相对的滑动，可以破坏表面的氧化膜，相对的滚动使动静触头在断开时的电弧产生在工作面的上部，避免了正常导电部分的烧损。
三、 触头分断电弧熄灭：
触头分断具有一定电压和电流的电路时，相互分离的触头会产生火花或电弧，这时造成触头磨损烧毁和熔焊粘连的主要原因。下面提出几个观点和方案：
1. 磁场削弱接触器属于不分断强负载接触器，故不具有吹弧系统和灭弧罩。如东风4B，SS1，SS3和SS3B，SS4
2. 电弧的熄灭难易与电路参数有关。
对于磁场削弱接触器接入负载后，电路的时间常数L/R可以计算出。
电弧能量中主要成分送电感中释放的能量，为此时间常数T=L/R大时表示有较大的能量消耗在电弧中。电力机车的磁场削弱联接器不出问题，而内燃机车磁场削弱联接器触头烧损，粘连严重，这时因为电力机车有一个固定分路电阻，结果磁场削弱接触器开断电路的时间常数约为15ms而在内燃机车没有固定分路电阻，磁场削弱接触器开断电路的时间常数约为50ms。据实验表明，在内燃机车中增加一个分流1%的固定分路电阻，可大大地减弱磁场削弱接触器触头的烧毁和粘连。
3、 将电感（牵引电机的励磁绕组）存的磁场能量释放的过电压（在磁场削弱接触器主触头开断时）消除。
（1）电感两端并联电阻
（2）触头两端并联电阻
（3）电感两端并联阻容器件
（4）电感两端并联二极管
（5）在触头两端并联电容
4、加设灭弧触头，使主触头在极小负荷下开断从而保证了主触头不至烧损粘连，灭弧触头做成格式，触头不用碳精作成，其接触电阻不大，不易被烧损，同时耐电弧。
5、主触头用铜板作成格式接触的触头系统。
6、如果是主触头闭合过程中振动造成触头机械撞碰电流产生的电动斥力共同作用下，触头闭合的瞬间振动的幅值恰好使得动，静触头间出现很小的间隙，造成一连串电弧，当高温电弧在动静触头接点局部温度达到金属熔化点时，将有几部金属被熔化，熔化的金属凝固使触头粘接，这要调整弹簧压力，调整触头参数，使吸力特性和反力特性配合好，将缓冲用的板簧改成圆簧，经实践效果良好。
四. 选用具有高可靠性的新型联馈触头
目前，我国机车电器上的联馈触头工作性能都较差，迫切需要改造，研制大容量的辅助触头。
性能差的原因：1.触头闭合接触压力不够，根本不能破除接触面各种非导电化学复合膜层。2. 触头材质不纯，3.触头闭合无滚滑研磨过程。
因此，需选用具有高可靠性的新型联馈触头。 株洲电力机车研究所研制出YKY1型联锁触头该产品为全密封防止触头受周围环境的污染。
分析传统联锁触头工作性能差的主要原因：
1、 触头闭合后的接触压力不够，根本不能破除接触面的各种非导电化学复合膜层，有些触头表面上看到动静触头已经接触闭合，但实际上根本没有接通，呈虚接状态，只有用表才能测出触电是否接通，有的为似通非通状态，此种情况找出故障尤为困难。
2、 触头材质不纯，联锁触头一般均采用银接点，有些银接点含有较多的其他杂质，触头分断时产生放电现象，将使表面传送大量黑色物质层，随着黑色物质层的不断增加，触电的接触电阻显著增加，致使触头接触面处于半导体状态，致使触头刚闭合接触时就产生放电起弧现象，当触头最终闭合时，有处于不导通的状态，所以触头再行分断时不再产生放电起弧。
3、 触头闭合时无滚滑过程或滚滑研磨距离甚微，动触头不能自动消除接触点或接触线上的尘埃，其他脏物，触点缺乏净化能力，无滚滑研磨过程的联锁触点，另一缺点是自我恢复能力差，一旦触点由于各种原因，在触头间产生放电起弧，使触头接触面出现凹凸不平接触不良的现象，触点则很难恢复到正常接触的工作状态。
4、 触头选用不当，也是造成辅助触头使用寿命短，容易烧损的主要原因。触头的额度工作电流和约定发热电流时两个决然不同的概念，约定发热电流时指联锁触头长期工作通过的电流，其触头温升不得超过极限允许温升。额定工作电流指联锁触头具有分断能力的电流，对于感性负载额定工作电流仅为约定发热的十分之一左右。触头的额定容量是指它的“额定电流”及上述的约定发热电流，是用温升来考核，一般由它来决定载流体的尺寸，不能要求触头来分断额定电流或接近额定电流，触头的通断能力是考核其非正常工作状态下的性能，如果触头使用在这种工况下，其寿命将使很短的，正确选用触头是在一定的工作电压下选用与电寿命次数相关的电流。
TYK型联锁触头在很大程度上解决了上述的问题而且质轻体积小，准确可靠。
它具有以下产品性能：
1. 弹簧性能稳定，触头压力小。
2. 触头通断能力强，动作可靠。
3. 触头接点接触良好，接触电阻较稳定，触电温升不高。
4. 运动部位磨损小，机械寿命长。
可以推广到各型内燃电力机车的牵引电器上作辅助触头，当然对各型磁场削弱接触器的辅助触头也非常适用。
五、消除风动装置的故障
风缸应无裂纹，砂眼，破损及变形（轻微者允许焊修）缸铜套与活塞杆配合间隙不得大于0.4毫米，否则应更换铜套，更换时套与座的过盈量大于0.06毫米。
风缸座与缸盖结合面应平整，风缸盖与电空阀座安装应平整，不平时允许挫修。
检查风缸，皮碗应无裂纹，破损，老化，变形，与风缸内壁贴合状态良好，不良者应更换。
检查弹簧状态应良好。
检查调整螺栓应无裂纹，偏磨，脱口现象不良者更换。