内燃机车直流牵引电机碳刷更换对电流分配的影响浅析

2018-05-14桑亚阔

好日子（下旬） 2018年1期

摘要：交-直传动内燃机车装用的直流牵引电机更换碳刷后常发生电流分配超差的情况，影响机车的后续考核试验，直接更换电机造成的人工以及物料成本较大，为此需要对该问题产生的原因进行分析研究并制定合理的解决措施。

关键词：内燃机车；直流牵引电机；碳刷；接触面积

1 概述

交-直传动内燃机车装用的直流牵引电机换向器侧发生环火、进水、进油或异物窜入等情况时会造成碳刷缺损、灼烧过熱、污染，需要对碳刷进行更换。但碳刷更换后机车进行厂线试验以及正线时常发生电流分配超差的情况，影响机车的后续考核试验，直接更换电机造成的人工以及物料成本较大，为此需要对该问题进行分析研究并制定合理的解决措施。

2 电流分配的作用

交-直传动内燃机车电流分配是电流分配不平衡度的简称，它是机车六只牵引电机之间电流最大偏差值与平均值的比值。为了保证内燃机车六只牵引电机牵引力均匀，部分内燃机车具有电流分配保护功能，以DF11型内燃机车为例，全磁场工况要求电流分配不均超过10%，削磁工况下要求电流分配超过16%，如超过限值微机将对电路进行报警以及保护，如不进行处置，机车无法进行后续考核试验。

3 牵引电机速率匹配简介

牵引电机在完成检修后，需要对每个电机进行速率特性试验，即在给定电压和电流的情况下，考核牵引电机的实际转速是否在工艺要求的范围内，同时对同一个电机正向以及反向速率值的偏差进行限定，避免装车后一个方向电流分配符合要求，另一个方向电流分配超差。

不仅如此，在牵引电机试验完成后还要对6只牵引电机同一方向的速率进行匹配，通过对同一方向6个电机的速率之差进行限制，从而保证6只牵引电机的电流分配均匀。

4 碳刷更换对接触面的影响

牵引电机碳刷有效接触面积的要求为≥80%，电机在正常检修时磨碳刷的方法为先将粗砂皮绑在换向器表面，然后人工转动电机数圈将碳刷磨出圆弧面，最后再让电机高速运转1h，将碳刷磨光滑。

因此，受换向器外径以及刷架安装的影响，不同电机碳刷的圆弧面都是不一样的，碳刷更换后碳刷与换向器的有效接触面积达不到30%，远低于80%的要求。

5 碳刷接触面积减小的影响

碳刷与换向器的有效接触面积减小后带来如下影响：一方面，碳刷接触面积减小后碳刷与换向器间的接触电阻变大，从而增大了电机回路的总电阻，造成电机电枢电流减小；另一方面，有效接触部分并非为矩形而是斜三角形（轴向宽度往一个方面逐渐增大），其实际效果等同于碳刷倾斜，造成电机自身正反向速率偏差变大；

对于机车造成如下影响：更换碳刷的电机在机车上正反向运转时电流均下降，小于其他位别的电机；电流分配系数变大，同时机车正反两个方向的电流分配系数相差较大。

6 问题处置方式

连续对电机进行通电运转可以不断提升有效接触面积，但是由于正常运转时碳刷的磨耗量很小，这种方式需要花费的时间长且成本高，不可取。

将机车调至有地沟的车间（地沟长度至少6m），然后在电机换向器表面绑扎粗砂皮（顺着机车运行方向），同时将该电机所有大线甩开。机车低速运行5m（只允许沿着一个方向运转）后地沟检查碳刷接触面，如接触面已磨出则恢复电机，如未磨出则重复该过程；电机恢复后机车低速运转半个小时后，电流分配超差的问题得到消除。