機車接觸器故障的預防措施及處理方法

2021-08-15 08:21:48 字數 4978 閱讀 6965

在鐵路深化改革和諧發展的今天,鐵路大提速、過載運輸和高速鐵路的開通對行車安全提出更高的要求。特別是機車質量、其效能的好壞直接關係到行車安全和旅客生命財產的安全。機車能否正常運轉,取決於電器控制系統的穩定性,而機車接觸器又是這一系統的重要電器部件。

因此,只有對機車接觸器的故障進行正確分析與判斷,並採取有效預防措施,才能保證機車正常運用,提高機車執行質量、確保鐵路運輸安全生產任務的完成,適應鐵路深化改革和諧發展的要求。

1、機車接觸器故障分析及預防措施的重要意義

機車是牽引或推送鐵路車輛執行,而本身不裝載營業載荷的自推進車輛,俗稱火車頭。機車可按所採用的動力裝置、用途和走行部形式分類。按動力裝置,機車可分為熱力機車和電力機車兩大類。

電力機車是靠外部供給電能由牽引電動機驅動的機車,電能由電力系統經傳輸線、牽引變電所、接觸網或第三軌道輸入機車的牽引電動機,再驅動機車前進,因此電力機車是非自帶能源的機車。電力機車是靠其頂部公升起的受電弓從接觸網上取得電流(25kv),通過主斷路器進入牽引變壓器,降到牽引電動機需要的電壓後,經過整流矽機組整流,再經平波電抗濾波器後,供給牽引電動機使用,再經驅動輪軸轉動,將電能轉換為機械能來牽引列車執行的。機車的前進、後退由進入牽引電動機的電流方向決定。

在電力傳動機車上,作為牽引電器的接觸器用來對機車牽引發電機、牽引電動機和其它輔助裝置進行操縱、控制、保護、調節和監測,是保證各個環節正常、協調地進行工作,確保機車安全、可靠執行的重要部件。

接觸器是一種用來閉合或斷開主電路或大容量電路的切換電器。其特點是能開斷較大電流,可頻繁操作,並能實現遠端控制。在機車上的主電路及輔助電路等控制電路中都採用了接觸器作為開關電器。

常見的故障有:機械卡滯不動作、線圈燒損、聯鎖觸頭工作效能差、輔助觸頭容量不夠、雙斷點橋式觸頭接觸壓力不夠等等。但類似機械卡滯不動作等等。

接觸器的效能如何,在電路中的控制作用是否可靠,直接關係到機車的運用質量。在機車運用過程中,因為接觸器故障,造成的機破、臨修時有發生,直接威脅到機車質量,擾亂了列車執行秩序,影響到了鐵路的整體形象。因此,只有準確分析接觸器故障原因,採取積極可行的預防措施,才能提高機車運用質量,保證按圖行車,確保列車安全正點。

隨著鐵路改革和高速鐵路的發展,對機車質量也提出了新的要求,一是管好用好機車,是優質高效地全面完成運輸生產任務的基礎;二是機車質量的好壞,決定了建設和諧鐵路的成敗。三是經濟合理的使用機車,是保證鐵路運輸均衡、暢通的基礎,才能保證鐵路運輸正常有序,為推進和諧鐵路建設創造安全穩定的良好環境。機車是牽引列車的動力,列車的行與停,快與慢,直接影響著是否能夠高質量的完成運輸生產任務。

在行車中,機車處於列車之首,它能否安全正點的執行,高質量的服務於運輸,為國民經濟又好又快的發展,促進和諧社會的建設有著非常重要的意義。

2、機車接觸器的基本結構和工作原理

在電力機車上接觸器用於頻繁地接通和分斷正常工作情況下的主電路、輔助電路和控制電路,用途很廣,結構種類也很多,但對於任何一種接觸器來說,一般都有傳動系統、觸頭系統、滅弧系統、支架和固定裝置組成,按接觸器的驅動原理分為電磁式接觸器、電空式接觸器。

2.1 接觸器的基本結構

接觸器的結構大體上分為觸頭、滅弧裝置、驅動裝置及支架。固定不動的觸頭叫靜觸頭,可以活動的觸頭叫動觸頭。觸頭按用途分為主觸頭和輔助觸頭,小容量電磁接觸器(如cz0-40/20型)的主觸頭多採用雙斷點橋式觸頭,輔助觸頭根據接觸器線圈的通電情況又分為常開觸頭(又叫正聯鎖)和常閉觸頭(又叫反聯鎖)。

滅弧裝置是用來熄滅觸頭斷開時的電弧的,一般採用磁吹滅弧裝置。驅動裝置在機車上有三種,手動驅動裝置,如司機控制器;電磁驅動裝置,如輔助發電接觸器、燃油幫浦電機接觸器;電空驅動裝置,如轉換開關等。

2.2 接觸器的工作原理

以電磁接觸器為例,當司機操縱琴鍵開關或提主手柄時,相應接觸器電磁驅動機構的線圈得電,產生電磁吸合力,通過銜鐵和槓桿機構,帶動接觸器主觸頭吸合,同時使正聯鎖(常開觸頭)吸合,反聯鎖(常閉觸頭)斷開;當司機斷開琴鍵開關或將主手柄回零位後,接觸器線圈失点,在觸頭復原彈簧作用下,接觸器主觸頭和聯鎖觸頭斷開。司機就是通過操縱接觸器的通斷,接通或斷開相應電路,來控制機車的牽引、惰力執行和動力制動等過程的。實踐證明,接觸器觸頭斷開時會產生電弧,電弧是空氣中一種強烈的放電現象。

由於電弧溫度極高,為了防止觸頭及其鄰近的零件被燒壞,必須在觸頭斷開時,採取措施迅速地熄滅電弧。在內燃機車接觸器上,主要是採用帶有滅弧線圈和滅弧室的滅弧裝置來熄滅電弧。

3、機車接觸器故障原因分析

本文以太原鐵路局太原機務段作為例,該段作為太原鐵路局唯一的客車機務段,主要擔負旅客列車牽引任務,段配屬內燃機車

機車接觸器工作條件比較惡劣。列車執行中,接觸器會受到很大的振動和衝擊,特別是機車啟動、加速、制動和通過道岔時,更會引起較大的震動和衝擊,這就可能引起緊固螺栓鬆動,導線折斷或電器誤動作;空氣中的塵埃與油汙也會使接觸器表面電阻減小,以致在一定電場作用下引起空氣電離,造成危害;另外,隨著氣候和環境變化,空氣中的水分和油汙,也會造成電器零件的鏽蝕,引起破壞作用,再加上機車各部空間限制,要求接觸器各部分尺寸不能過大,這就直接影響到接觸器的主觸頭和聯鎖觸頭的尺寸不能太大,不能完全滿足接觸器長時間高頻率通斷的要求。在電傳動內燃機車上,接觸器聯鎖觸頭元件就有136對,其中司機控制器上使用24對、轉換開關、反向器上使用48對、電空接觸器上使用52對、磁場削弱接觸器上使用12對;各種電磁接觸器上的主觸頭、正反聯鎖合計在240對以上。

在生產實踐過程中,接觸器常見故障有:機械卡滯不動作、線圈燒損、聯鎖觸頭工作效能差、輔助觸頭容量不夠、雙斷點橋式主觸頭接觸壓力不夠等等。類似機械卡滯、接觸器線圈燒損等造成的接觸器不工作等故障,故障原因簡單明瞭,乘務員執行中一般可以準確判斷,應急故障處理可人為手動或借助木楔等工具頂死驅動機構,人為使接觸器觸頭吸合,維持機車執行,這裡不再敖述。

而接觸器聯鎖觸頭工作效能差、雙斷點橋式觸頭接觸壓力不夠、聯鎖觸頭容量不夠等三個方面問題,是最容易被檢修技術人員忽略,機車乘務員在列車執行中又不能準確判斷處理的,對機車質量構成威脅的重要原因,下面從三個方面進行分析。

3.1 接觸器聯鎖觸頭工作效能差的主要原因

機車接觸器上的聯鎖觸頭(輔助觸頭),在接觸器動作時由其傳動機構帶動吸合,通常用在小電流的控制電路中,用來使各電器按預先設定的先後順序閉合或斷開,實現機車所要求的某種電器聯鎖關係。

目前,機車上的電器聯鎖觸頭,主要是採用單元件觸頭開關組合和整體雙觸頭橋式觸頭兩種結構。單件觸頭開關又分為單斷點形觸頭及雙斷點橋式觸頭兩種形式。單件觸頭開關的主要優點是可以隨意組合成不同常開、常閉點數的聯鎖裝置。

機車上的各種聯鎖觸頭大部分均採用點接觸方式,觸頭閉合後都有一定的超程,有些單斷點指形觸頭閉合時,也有滾滑研磨的過程。筆者將機車上的幾種聯鎖觸頭加以分析比較後,表現的故障現象就是接觸不良,時通時斷,認為造成電器聯鎖觸頭工作效能差,大致有以下幾個主要原因:

一是觸頭閉合後接觸壓力不夠,根本不能破除接觸器表面的各種非導電化學複合膜層。有些觸點表面上看到動靜觸頭已經接觸閉合,但實際上根本沒有接通,呈虛接狀態,只有用萬用表才能測出觸點是否接通。還有的情況為似通非通狀態,此種故障查詢起來尤為困難。

二是觸頭材質不純。聯鎖觸頭一般均採用銀接點,由於有些銀接點含有較多的其他雜質,觸頭分斷產生的放電現象,在其表面產生大量的黑色物質,隨著黑色物質層的不斷增加,觸點的接觸電阻也顯著增加,觸頭接觸面處於半導體狀態,致使觸點在剛閉合接觸就產生放電起弧現象。當然,有些觸頭材質不純問題與劣質假冒產品的氾濫也有很大關係。

三是觸頭間閉合時無滾滑研磨過程或滾滑研磨距離甚微。動觸頭不能自動清除接觸點或接觸線上的塵埃、油汙等其它髒物,即觸點缺乏自我淨化能力;無滾滑研磨過程的聯鎖觸點另乙個缺點是觸點自我恢復能力差,一旦觸點由於各種原因,在觸頭間產生放電起弧,使觸頭接觸面出現凹凸不平接觸不良的現象,觸點很難恢復到正常接觸的工作狀態。

四是觸頭超程太小、終壓力不夠,加上觸頭在閉合過程中無滾滑研磨過程或滾滑研磨距離甚微,其結果是導致觸頭在分斷過程中無一定緩衝能力,致使觸頭防震能力下降,造成觸頭在閉合過程中或閉合狀態中產生機械彈跳引起動靜觸頭間不斷連續放電,觸頭接觸點區域性溫度急劇公升高,使接觸金屬蒸發,飛濺以至動靜觸點相互溶接,觸點最終無法正常工作。

五是聯鎖觸頭選用不當,也是造成聯鎖觸頭使用壽命短,容易燒損的主要原因。觸頭的額定工作電流和約定發熱電流是兩個截然不同的概念,一定要區分開來對待。約定發熱電流是聯鎖觸頭工作時最高發熱電流,其觸頭溫公升不得超過極限允許溫公升;額定工作電流是指聯鎖觸頭具有分斷能力的電流,一般是指電壽命試驗中的分斷電流,對於感性負載,額定工作電流僅為約定發熱電流的十分之一左右。

以往聯鎖觸頭的額定工作電流實質上是指約定發熱電流。顯然,按約定發熱電流來選取聯鎖觸頭是不適合的。我段曾發現一台接觸器的某乙個聯鎖觸頭經常燒損,特別嚴重,後將一大額定工作電流容量的聯鎖觸頭換上後,結果就不再發生燒損現象。

這說明原使用的聯鎖觸頭因分斷過大的負載而造成嚴重燒損。

總之,造成聯鎖觸頭工作效能差的原因有很多,但基本上不外乎機械、電、熱、化學、使用不當等這幾種因素。

3.2 接觸器雙斷點橋式觸頭接觸壓力小的原因

機車上的接觸器所採用的雙斷點橋式觸頭,就是根據其導通時像一座橋連線河的兩岸一樣,連線導通兩端電路所形象地命名的。其故障現象表現為:一邊接觸而另一邊斷開,或兩邊均為似接非接狀態。

機車上採用的各種規格的czo系列直流電磁接觸器,其聯鎖觸頭均為雙斷點橋式結構,多年來沒有較大的改進。其基本結構和其它雙斷點橋式觸頭大致相同。

雙斷點橋式觸頭的主要優點:具有兩個有效滅弧區域,滅弧效果好;觸頭開距小,橋指短,電器結構緊湊,體積小;觸頭閉合衝擊能量小,有利於提高電器機械壽命。

雙斷點橋式觸頭的缺點是:觸頭閉合時無滾滑研磨過程或滾滑研磨距離甚微;觸頭接觸壓力小,czo——150a以下接觸器的聯鎖觸頭終壓力為1.13——1.

37n,因此觸點的電動穩定性較差;由於是兩個接點串聯,其工作可靠性勢必受到一定程度的影響;觸頭開距、超程等引數不便調節,有的甚至無法測試;動作特性不太理想,容易出現卡滯現象。

3.3 接觸器聯鎖觸頭容量不夠的原因

機車接觸器聯鎖觸頭容量就是其承受通過電流的能力。聯鎖觸頭的分斷電流是否超過它的容量,與機車運用中經常發生的一些電器故障是有一定關係的。大部分電器線圈的電感量都比較大,當觸頭斷開時,電感線圈的兩端產生感應電熱,它的資料值與電感量及電流的變化率成正比,方向與外加電流電勢相同,所以當觸頭分斷時,它的切斷電流是穩定電流,而觸頭上的電壓則是電源電壓與感應電勢之和。

電器的觸頭分斷電感性負載比分斷純電阻性負載要困難得多,而且分斷時兩端所承受的過電壓一段是電源電壓的幾倍,它既使滅弧困難,又危害電氣裝置的絕緣,這是電感線圈中的貯能在觸頭分斷時需釋放出來的結果。

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