牵引电机工作面病变及处理.doc

谈牵引电动机换向器工作面的病变及处理 牵引电动机是驱动机车车辆动轮轴的主电动机，它的运行性能直接影响着电力机车的牵引性能。牵引电动机是否处于正常运行状态，这可根据换向器表面状态进行判断。一个良好的换向器工作面，对电刷运行来说是首要的。这是指换向器在各种运行条件下都应保持其稳定的正圆标表面，同时，在电刷的滑动轨道上即换向器工作面上要形成一个均匀、光亮的表面氧化膜。 换向器工作面的氧化膜 换向器工作面的氧化膜正常与否，是判断牵引电动机故障的一个重要依据，也可以说是故障潜伏期的肤面征象。很多牵引电动机的故障，在未发生破坏之前，就可以根据换向器工作面的氧化膜的异常变态，给予早期诊断，找出故障的原因和位置，采取正确的措施，把故障消除在破坏之前。 1、氧化膜的正常色泽 正常的氧化膜，其色泽是呈现为白淡褐色至亮黑色或者说是棕色和咖啡色，并反射出各种光泽。从运行的观点看，只要呈均匀的，光亮的稳定的而且电刷的运行是令人满意的，则颜色的深点或浅点就不要那么计较。 2、氧化膜的结构 换向器上的氧化膜，是由氧化铜薄膜和碳质吸附层所构成。如下图所示： 电刷与换向器铜片表面上的薄膜 氧化铜薄膜，它是在一定的温度下，在有一定湿度的环境下，生成一层氧化铜和氧化亚铜的混合膜。其厚度和颜色的深浅与电刷接触状态，温度和湿度的大小，空气的污染程度有关。温度越高，湿度越大，它的厚度就要增厚，颜色就要变深。反则氧化膜就不易生成。如果周围空气污染，有化学侵蚀，有磨损粒子，氧化膜还要遭到破坏。 碳粉吸附层，它是吸附在氧化膜之上的一薄层碳胶粘物。它也是靠空气中的水份，靠碳分子的固有吸附特性，将电刷上磨下来的碳微粒吸附在氧化铜薄膜上。 3、氧化膜的作用 一个良好的换向器表面，令人满意的氧化膜，是电机运行的福音。第一，氧化膜可以减小电刷与换向器铜片两个表面之间的摩擦和磨损。因为它起着润滑的作用。第二，氧化膜本身就具有较高的电阻，它可增加电刷与铜之间的接触电阻，抑制和减小换向元件中由剩余电势产生的附加电流iK，以改善换向性能，减小或消除电磁性火花，如下图，以延迟换向示意图说明之。 R1和R2－换向片1和2与电刷间接触电阻。 第三，氧化膜与电刷间相互存在着一定的粘附作用，可以缓冲或减小电刷的颤振频率和加速度，以保持电刷与换向器铜片之间滑动接触的稳定性，从而减小或消除机械性火花。 二、氧化膜的病变及处理 一旦牵引电动机换向器工作面上的氧化膜发生病变，这预示着电机内部将要出现或已经出现某种缺陷以及正常的运行条件遭到破坏，其病变主要有以下几种。 （一）按槽距规律分布的黑片 所谓按槽距规律分布的黑片，对同槽式绕组来讲，是指按槽节距分布的黑片，ZQ－650型牵引电机的电枢每槽有4个绕组元件，而在换向器上出现每隔3片有一片发黑的规律性。它们是同一槽内的4个换向元件，在换向周期内，依次进行换向的最后一个元件所连接的换向片。 1、槽距规律分布黑片的形成 从换向过程中知道，由于这种规律分布的黑片是由恶性的电磁火花所造成的。换向元件在槽中的位置不同，因为互感效应，元件1、2、3的自感磁通均可与元件2、3、4相连，当元件1、2、3依次换向终了，形成开路时，其剩余电势所产生的附加电流ik，它所储存的电磁能量 1/2 LIK2 可以通过互感效应而被元件2、3、4依次吸收，如下图所示。所以，元件1、2、3换向终了时，就不一定以火花的方式将其能力释放出来。那么和元件1、2、3相连的换向片1、2、3也就不会发黑。可是，当最后一个元件（即元件4）换向终了形成开路时，它所储存的能量就没有被其它元件所吸收的条件，只好以火花的形式将它所储存的电磁能量释放出来，这就酿成了最后一个换向元件相连的那片换向片发黑。以次类推，则形成按槽距规律分布的黑片。 换向元件能量吸收过程 Φ1.2-换向元件1.2的磁链 Φ2.3-换向元件2.3的磁链 Φ3.4-换向元件3.4的磁链 Φ3-元件3换向结束后的自感磁通 Φ4-换向元件4的自感磁通 ·-换向结束前的电流方向 ×-换向结束后的电流方向 2、形成的原因 槽距规律分布的黑片，既然是电磁原因导致的恶性火花所造成的，那就要通过分析与检测手段找到其缺陷所在。首先要了解和分析，黑片的形成是突变还是渐变。所谓突变是指在运行中突然发生，并迅速恶化，不得不被迫停运落修。所谓渐变是指在运行中这种规律分布的黑片是逐渐由轻微到明显，由边缘到表面，由透明到无光泽的乌黑。 突变： 1）换向极绕圈回路有故障。 2）有补偿绕组的牵引电动机，在换向极绕组和补偿绕组串联回路中发生故障。 这都是因为换向极绕组和补偿绕组的补偿作用突然遭到破坏而致。它将在很短的时间内形成严重灼痕。 渐变 1）主极与换向极之间不等距。使其换向磁场发生偏移，换向电势与电抗电势不能适时地得到正确抵销，给换向带来了困难。 2）换向极气隙，