包文奎

【摘 要】從機車磁場削弱接觸器工作時的材料損耗及電路環(huán)境的角度提出了機車在磁場削弱時接觸器觸頭粘連的處理方法。

【關(guān) 鍵 詞】 磁場削弱時接觸器 粘連 觸頭

【中圖分類號】U260.1【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0235-02

機車在磁場削弱時接觸器粘連的故障經(jīng)常發(fā)生，它嚴重地影響了機車牽引電機功率的發(fā)揮，致使?fàn)恳姍C的轉(zhuǎn)速不能可靠調(diào)節(jié)，從而使機車運行的調(diào)速范圍擴展受到惡劣的影響，本文從機車磁場削弱接觸器工作時的材料損耗及電路環(huán)境的角度提出了機車在磁場削弱時接觸器觸頭粘連的處理方法。

一、 提高觸頭材料材質(zhì)

由于觸頭材料在操作過程中有以下物理現(xiàn)象1、接觸電阻 2機械磨損3.電弧腐蝕4＼觸頭發(fā)熱與熔焊：當(dāng)觸頭在閉合狀態(tài)下，由于過大的短路電流或過載電流會使觸頭發(fā)生高熱而形成熔焊，觸頭閉合過程中由于有一定程度的彈跳而產(chǎn)生的由弧也會使觸頭熔焊。5、剩余電流 6.電擊穿 7.材料轉(zhuǎn)移。所以對觸頭材質(zhì)有以下要求：

1、 低的接觸電阻，盡可能高的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。

2、 電弧腐蝕和機械磨損小，可使使用壽命提高。

3、 抗熔焊性能好，要求材料熔點高。

4、 剩余電流小，無弧能力強。

5、 長期工作不硫化氧化。

觸頭是開關(guān)電流中最關(guān)鍵的原件之一，隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，對觸頭材料的要求也越來越高，第五十八屆電觸頭霍爾姆會議中，Ag氧化物觸頭材料是最活躍的專題，銀氧化錫觸頭材料是近年發(fā)展的一種新型無毒電觸頭材料，它具有熱穩(wěn)定性好、耐電弧侵蝕及抗熔焊性能。實驗采用溶膠凝膠法制備納米SnO2粉末，通過摻雜、化學(xué)鍍包覆等工藝改善Sno2的導(dǎo)電性能及氧化物和銀沁潤性，降低了接觸電阻、改善組織均勻性，同感機械加工性能，各項機械物理性能，尤其是電氣性能均優(yōu)于傳統(tǒng)觸頭，同時節(jié)約用銀，成本低并可減少使用部門的維修工時及費用，有較大經(jīng)濟價值，值得在內(nèi)燃，電力機車上推廣運用。

二、減小接觸電阻

這時所有科研人員都希望的。在這條路上也做了不少探索。

所有的有觸點電器，動靜觸頭接觸而導(dǎo)電，所以兩觸頭間就不可避免地存在著接觸電阻，而且它在工作狀態(tài)必然發(fā)熱引起的后果是極端嚴重的，使觸頭熔焊粘著。

接觸電阻的大小與1.接觸壓力2.觸頭形狀3.表面加工質(zhì)量4.觸頭材質(zhì)5.接觸面積6.觸頭溫度7.觸頭表面的化學(xué)腐蝕，氧化程度有關(guān)。

電流流過過大的接觸電阻，會使觸頭溫升超出允許范圍，從而加劇觸頭表面氧化，繼之接觸電阻增大惡性循環(huán)，影響到電路的參數(shù)，因此，將接觸電阻減低到最低的程度是我們的任務(wù)。

目前國內(nèi)有一些減少接觸電阻的措施：

1. 采用導(dǎo)電，導(dǎo)熱性能良好地材料制成觸頭，或者做成覆蓋片焊在觸頭上。

2. 用彈簧在觸頭上造成足夠的接觸壓力

3. 提高觸頭面的加工精度。

4. 在研磨彈簧壓力下，使動靜頭沿靜觸頭表面有一個相對滾動和滑動的距離，相對的滑動，可以破壞表面的氧化膜，相對的滾動使動靜觸頭在斷開時的電弧產(chǎn)生在工作面的上部，避免了正常導(dǎo)電部分的燒損。

三、 觸頭分斷電弧熄滅：

觸頭分斷具有一定電壓和電流的電路時，相互分離的觸頭會產(chǎn)生火花或電弧，這時造成觸頭磨損燒毀和熔焊粘連的主要原因。下面提出幾個觀點和方案：

1. 磁場削弱接觸器屬于不分斷強負載接觸器，故不具有吹弧系統(tǒng)和滅弧罩。如東風(fēng)4B，SS1，SS3和SS3B，SS4

2. 電弧的熄滅難易與電路參數(shù)有關(guān)。

對于磁場削弱接觸器接入負載后，電路的時間常數(shù)L/R可以計算出。

電弧能量中主要成分送電感中釋放的能量，為此時間常數(shù)T=L/R大時表示有較大的能量消耗在電弧中。電力機車的磁場削弱聯(lián)接器不出問題，而內(nèi)燃機車磁場削弱聯(lián)接器觸頭燒損，粘連嚴重，這時因為電力機車有一個固定分路電阻，結(jié)果磁場削弱接觸器開斷電路的時間常數(shù)約為15ms而在內(nèi)燃機車沒有固定分路電阻，磁場削弱接觸器開斷電路的時間常數(shù)約為50ms。據(jù)實驗表明，在內(nèi)燃機車中增加一個分流1%的固定分路電阻，可大大地減弱磁場削弱接觸器觸頭的燒毀和粘連。

3、 將電感（牽引電機的勵磁繞組）存的磁場能量釋放的過電壓（在磁場削弱接觸器主觸頭開斷時）消除。

（1）電感兩端并聯(lián)電阻

（2）觸頭兩端并聯(lián)電阻

（3）電感兩端并聯(lián)阻容器件

（4）電感兩端并聯(lián)二極管

（5）在觸頭兩端并聯(lián)電容

4、加設(shè)滅弧觸頭，使主觸頭在極小負荷下開斷從而保證了主觸頭不至燒損粘連，滅弧觸頭做成格式，觸頭不用碳精作成，其接觸電阻不大，不易被燒損，同時耐電弧。

5、主觸頭用銅板作成格式接觸的觸頭系統(tǒng)。

6、如果是主觸頭閉合過程中振動造成觸頭機械撞碰電流產(chǎn)生的電動斥力共同作用下，觸頭閉合的瞬間振動的幅值恰好使得動，靜觸頭間出現(xiàn)很小的間隙，造成一連串電弧，當(dāng)高溫電弧在動靜觸頭接點局部溫度達到金屬熔化點時，將有幾部金屬被熔化，熔化的金屬凝固使觸頭粘接，這要調(diào)整彈簧壓力，調(diào)整觸頭參數(shù)，使吸力特性和反力特性配合好，將緩沖用的板簧改成圓簧，經(jīng)實踐效果良好。

四. 選用具有高可靠性的新型聯(lián)饋觸頭

目前，我國機車電器上的聯(lián)饋觸頭工作性能都較差，迫切需要改造，研制大容量的輔助觸頭。

性能差的原因：1.觸頭閉合接觸壓力不夠，根本不能破除接觸面各種非導(dǎo)電化學(xué)復(fù)合膜層。2. 觸頭材質(zhì)不純，3.觸頭閉合無滾滑研磨過程。

因此，需選用具有高可靠性的新型聯(lián)饋觸頭。

株洲電力機車研究所研制出YKY1型聯(lián)鎖觸頭該產(chǎn)品為全密封防止觸頭受周圍環(huán)境的污染。

分析傳統(tǒng)聯(lián)鎖觸頭工作性能差的主要原因：

1、 觸頭閉合后的接觸壓力不夠，根本不能破除接觸面的各種非導(dǎo)電化學(xué)復(fù)合膜層，有些觸頭表面上看到動靜觸頭已經(jīng)接觸閉合，但實際上根本沒有接通，呈虛接狀態(tài)，只有用表才能測出觸電是否接通，有的為似通非通狀態(tài)，此種情況找出故障尤為困難。

2、 觸頭材質(zhì)不純，聯(lián)鎖觸頭一般均采用銀接點，有些銀接點含有較多的其他雜質(zhì)，觸頭分斷時產(chǎn)生放電現(xiàn)象，將使表面?zhèn)魉痛罅亢谏镔|(zhì)層，隨著黑色物質(zhì)層的不斷增加，觸電的接觸電阻顯著增加，致使觸頭接觸面處于半導(dǎo)體狀態(tài)，致使觸頭剛閉合接觸時就產(chǎn)生放電起弧現(xiàn)象，當(dāng)觸頭最終閉合時，有處于不導(dǎo)通的狀態(tài)，所以觸頭再行分斷時不再產(chǎn)生放電起弧。

3、 觸頭閉合時無滾滑過程或滾滑研磨距離甚微，動觸頭不能自動消除接觸點或接觸線上的塵埃，其他臟物，觸點缺乏凈化能力，無滾滑研磨過程的聯(lián)鎖觸點，另一缺點是自我恢復(fù)能力差，一旦觸點由于各種原因，在觸頭間產(chǎn)生放電起弧，使觸頭接觸面出現(xiàn)凹凸不平接觸不良的現(xiàn)象，觸點則很難恢復(fù)到正常接觸的工作狀態(tài)。

4、 觸頭選用不當(dāng)，也是造成輔助觸頭使用壽命短，容易燒損的主要原因。觸頭的額度工作電流和約定發(fā)熱電流時兩個決然不同的概念，約定發(fā)熱電流時指聯(lián)鎖觸頭長期工作通過的電流，其觸頭溫升不得超過極限允許溫升。額定工作電流指聯(lián)鎖觸頭具有分斷能力的電流，對于感性負載額定工作電流僅為約定發(fā)熱的十分之一左右。觸頭的額定容量是指它的“額定電流”及上述的約定發(fā)熱電流，是用溫升來考核，一般由它來決定載流體的尺寸，不能要求觸頭來分斷額定電流或接近額定電流，觸頭的通斷能力是考核其非正常工作狀態(tài)下的性能，如果觸頭使用在這種工況下，其壽命將使很短的，正確選用觸頭是在一定的工作電壓下選用與電壽命次數(shù)相關(guān)的電流。

TYK型聯(lián)鎖觸頭在很大程度上解決了上述的問題而且質(zhì)輕體積小，準確可靠。

它具有以下產(chǎn)品性能：

1. 彈簧性能穩(wěn)定，觸頭壓力小。

2. 觸頭通斷能力強，動作可靠。

3. 觸頭接點接觸良好，接觸電阻較穩(wěn)定，觸電溫升不高。

4. 運動部位磨損小，機械壽命長。

可以推廣到各型內(nèi)燃電力機車的牽引電器上作輔助觸頭，當(dāng)然對各型磁場削弱接觸器的輔助觸頭也非常適用。

五、消除風(fēng)動裝置的故障

風(fēng)缸應(yīng)無裂紋，砂眼，破損及變形（輕微者允許焊修）缸銅套與活塞桿配合間隙不得大于0.4毫米，否則應(yīng)更換銅套，更換時套與座的過盈量大于0.06毫米。

風(fēng)缸座與缸蓋結(jié)合面應(yīng)平整，風(fēng)缸蓋與電空閥座安裝應(yīng)平整，不平時允許挫修。

檢查風(fēng)缸，皮碗應(yīng)無裂紋，破損，老化，變形，與風(fēng)缸內(nèi)壁貼合狀態(tài)良好，不良者應(yīng)更換。

檢查彈簧狀態(tài)應(yīng)良好。

檢查調(diào)整螺栓應(yīng)無裂紋，偏磨，脫口現(xiàn)象不良者更換。