機車接觸器故障的預(yù)防措施及處理方法

1、機車接觸器故障的預(yù)防措施及處理方法在鐵路深化改革和諧發(fā)展的今天，鐵路大提速、重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(zhì)量、其性能的好壞直接關(guān)系到行車安全和旅客生命財產(chǎn)的安全。機車能否正常運轉(zhuǎn)，取決于電器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而機車接觸器又是這一系統(tǒng)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，并采取有效預(yù)防措施，才能保證機車正常運用，提高機車運行質(zhì)量、確保鐵路運輸安全生產(chǎn)任務(wù)的完成，適應(yīng)鐵路深化改革和諧發(fā)展的要求。 1、機車接觸器故障分析及預(yù)防措施的重要意義 機車是牽引或推送鐵路車輛運行，而本身不裝載營業(yè)載荷的自推進車輛，俗稱火車頭。機車可按所采用的動力裝置、

2、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(qū)動的機車，電能由電力系統(tǒng)經(jīng)傳輸線、牽引變電所、接觸網(wǎng)或第三軌道輸入機車的牽引電動機，再驅(qū)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升起的受電弓從接觸網(wǎng)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后，經(jīng)過整流硅機組整流，再經(jīng)平波電抗濾波器后，供給牽引電動機使用，再經(jīng)驅(qū)動輪軸轉(zhuǎn)動，將電能轉(zhuǎn)換為機械能來牽引列車運行的。機車的前進、后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(fā)電機、牽引電動機和其它輔

3、助裝置進行操縱、控制、保護、調(diào)節(jié)和監(jiān)測，是保證各個環(huán)節(jié)正常、協(xié)調(diào)地進行工作，確保機車安全、可靠運行的重要部件。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，并能實現(xiàn)遠程控制。在機車上的主電路及輔助電路等控制電路中都采用了接觸器作為開關(guān)電器。常見的故障有：機械卡滯不動作、線圈燒損、聯(lián)鎖觸頭工作性能差、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。接觸器的性能如何，在電路中的控制作用是否可靠，直接關(guān)系到機車的運用質(zhì)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(fā)生，直接威脅到機車質(zhì)量，擾亂了列車運行秩序，影響到

4、了鐵路的整體形象。因此，只有準確分析接觸器故障原因，采取積極可行的預(yù)防措施，才能提高機車運用質(zhì)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(fā)展，對機車質(zhì)量也提出了新的要求，一是管好用好機車，是優(yōu)質(zhì)高效地全面完成運輸生產(chǎn)任務(wù)的基礎(chǔ)；二是機車質(zhì)量的好壞，決定了建設(shè)和諧鐵路的成敗。三是經(jīng)濟合理的使用機車，是保證鐵路運輸均衡、暢通的基礎(chǔ)，才能保證鐵路運輸正常有序，為推進和諧鐵路建設(shè)創(chuàng)造安全穩(wěn)定的良好環(huán)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(zhì)量的完成運輸生產(chǎn)任務(wù)。在行車中，機車處于列車之首，它能否安全正點的運行，高質(zhì)量的服務(wù)于運輸，為國民經(jīng)濟又好又快的發(fā)展，

5、促進和諧社會的建設(shè)有著非常重要的意義。 2、機車接觸器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 在電力機車上接觸器用于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(jié)構(gòu)種類也很多，但對于任何一種接觸器來說，一般都有傳動系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、支架和固定裝置組成，按接觸器的驅(qū)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(jié)構(gòu)接觸器的結(jié)構(gòu)大體上分為觸頭、滅弧裝置、驅(qū)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）的主觸頭多采用雙斷點橋式觸頭，輔助觸頭根據(jù)接觸器線圈的通電情況又分為常開觸頭（又

6、叫正聯(lián)鎖）和常閉觸頭（又叫反聯(lián)鎖）。滅弧裝置是用來熄滅觸頭斷開時的電弧的，一般采用磁吹滅弧裝置。驅(qū)動裝置在機車上有三種，手動驅(qū)動裝置，如司機控制器；電磁驅(qū)動裝置，如輔助發(fā)電接觸器、燃油泵電機接觸器；電空驅(qū)動裝置，如轉(zhuǎn)換開關(guān)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(guān)或提主手柄時，相應(yīng)接觸器電磁驅(qū)動機構(gòu)的線圈得電，產(chǎn)生電磁吸合力，通過銜鐵和杠桿機構(gòu)，帶動接觸器主觸頭吸合，同時使正聯(lián)鎖（常開觸頭）吸合，反聯(lián)鎖（常閉觸頭）斷開；當司機斷開琴鍵開關(guān)或?qū)⒅魇直亓阄缓?，接觸器線圈失點，在觸頭復(fù)原彈簧作用下，接觸器主觸頭和聯(lián)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(yīng)電

7、路，來控制機車的牽引、惰力運行和動力制動等過程的。實踐證明，接觸器觸頭斷開時會產(chǎn)生電弧，電弧是空氣中一種強烈的放電現(xiàn)象。由于電弧溫度極高，為了防止觸頭及其鄰近的零件被燒壞，必須在觸頭斷開時，采取措施迅速地熄滅電弧。在內(nèi)燃機車接觸器上，主要是采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(wù)段作為例，該段作為太原鐵路局唯一的客車機務(wù)段，主要擔負旅客列車牽引任務(wù)，段配屬內(nèi)燃機車 機車接觸器工作條件比較惡劣。列車運行中，接觸器會受到很大的振動和沖擊，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沖擊，這就可能引起緊固螺栓松動，導(dǎo)線折斷或

8、電器誤動作；空氣中的塵埃與油污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(huán)境變化，空氣中的水分和油污，也會造成電器零件的銹蝕，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(lián)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(nèi)燃機車上，接觸器聯(lián)鎖觸頭組件就有136對，其中司機控制器上使用24對、轉(zhuǎn)換開關(guān)、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(lián)鎖合計在240對以上。在生產(chǎn)實踐過程中，接觸器常見故障有：機械卡滯不動作

9、、線圈燒損、聯(lián)鎖觸頭工作性能差、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，故障原因簡單明了，乘務(wù)員運行中一般可以準確判斷，應(yīng)急故障處理可人為手動或借助木楔等工具頂死驅(qū)動機構(gòu)，人為使接觸器觸頭吸合，維持機車運行，這里不再敖述。而接觸器聯(lián)鎖觸頭工作性能差、雙斷點橋式觸頭接觸壓力不夠、聯(lián)鎖觸頭容量不夠等三個方面問題，是最容易被檢修技術(shù)人員忽略，機車乘務(wù)員在列車運行中又不能準確判斷處理的，對機車質(zhì)量構(gòu)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(lián)鎖觸頭工作性能差的主要原因 機車接觸器上的聯(lián)鎖觸頭（輔助觸頭），在接觸器動作時

10、由其傳動機構(gòu)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(yù)先設(shè)定的先后順序閉合或斷開，實現(xiàn)機車所要求的某種電器聯(lián)鎖關(guān)系。 目前，機車上的電器聯(lián)鎖觸頭，主要是采用單組件觸頭開關(guān)組合和整體雙觸頭橋式觸頭兩種結(jié)構(gòu)。單件觸頭開關(guān)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(guān)的主要優(yōu)點是可以隨意組合成不同常開、常閉點數(shù)的聯(lián)鎖裝置。機車上的各種聯(lián)鎖觸頭大部分均采用點接觸方式，觸頭閉合后都有一定的超程，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(lián)鎖觸頭加以分析比較后，表現(xiàn)的故障現(xiàn)象就是接觸不良，時通時斷，認為造成電器聯(lián)鎖觸頭工作性能差，大致有以下幾個主要原因： 一是觸

11、頭閉合后接觸壓力不夠，根本不能破除接觸器表面的各種非導(dǎo)電化學復(fù)合膜層。有些觸點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(tài)，此種故障查找起來尤為困難。 二是觸頭材質(zhì)不純。聯(lián)鎖觸頭一般均采用銀接點，由于有些銀接點含有較多的其他雜質(zhì)，觸頭分斷產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，在其表面產(chǎn)生大量的黑色物質(zhì)，隨著黑色物質(zhì)層的不斷增加，觸點的接觸電阻也顯著增加，觸頭接觸面處于半導(dǎo)體狀態(tài)，致使觸點在剛閉合接觸就產(chǎn)生放電起弧現(xiàn)象。當然，有些觸頭材質(zhì)不純問題與劣質(zhì)假冒產(chǎn)品的泛濫也有很大關(guān)系。 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

12、能自動清除接觸點或接觸線上的塵埃、油污等其它臟物，即觸點缺乏自我凈化能力；無滾滑研磨過程的聯(lián)鎖觸點另一個缺點是觸點自我恢復(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，觸點很難恢復(fù)到正常接觸的工作狀態(tài)。 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(jié)果是導(dǎo)致觸頭在分斷過程中無一定緩沖能力，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(tài)中產(chǎn)生機械彈跳引起動靜觸頭間不斷連續(xù)放電，觸頭接觸點局部溫度急劇升高，使接觸金屬蒸發(fā)，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(lián)鎖觸頭選用不當，也是造成聯(lián)鎖觸

13、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(fā)熱電流是兩個截然不同的概念，一定要區(qū)分開來對待。約定發(fā)熱電流是聯(lián)鎖觸頭工作時最高發(fā)熱電流，其觸頭溫升不得超過極限允許溫升；額定工作電流是指聯(lián)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，對于感性負載，額定工作電流僅為約定發(fā)熱電流的十分之一左右。以往聯(lián)鎖觸頭的額定工作電流實質(zhì)上是指約定發(fā)熱電流。顯然，按約定發(fā)熱電流來選取聯(lián)鎖觸頭是不適合的。我段曾發(fā)現(xiàn)一臺接觸器的某一個聯(lián)鎖觸頭經(jīng)常燒損，特別嚴重，后將一大額定工作電流容量的聯(lián)鎖觸頭換上后，結(jié)果就不再發(fā)生燒損現(xiàn)象。這說明原使用的聯(lián)鎖觸頭因分斷過大的負載而造成嚴重燒損。 總之，造成

14、聯(lián)鎖觸頭工作性能差的原因有很多，但基本上不外乎機械、電、熱、化學、使用不當?shù)冗@幾種因素。 3.2 接觸器雙斷點橋式觸頭接觸壓力小的原因 機車上的接觸器所采用的雙斷點橋式觸頭，就是根據(jù)其導(dǎo)通時像一座橋連接河的兩岸一樣，連接導(dǎo)通兩端電路所形象地命名的。其故障現(xiàn)象表現(xiàn)為：一邊接觸而另一邊斷開，或兩邊均為似接非接狀態(tài)。 機車上采用的各種規(guī)格的CZO系列直流電磁接觸器，其聯(lián)鎖觸頭均為雙斷點橋式結(jié)構(gòu)，多年來沒有較大的改進。其基本結(jié)構(gòu)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(yōu)點：具有兩個有效滅弧區(qū)域，滅弧效果好；觸頭開距小，橋指短，電器結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。挥|頭閉合沖擊能量小，有利于提高電器機械壽命

15、。 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，CZO150A以下接觸器的聯(lián)鎖觸頭終壓力為1.131.37N，因此觸點的電動穩(wěn)定性較差；由于是兩個接點串聯(lián)，其工作可靠性勢必受到一定程度的影響；觸頭開距、超程等參數(shù)不便調(diào)節(jié)，有的甚至無法測試；動作特性不太理想，容易出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。 3.3 接觸器聯(lián)鎖觸頭容量不夠的原因 機車接觸器聯(lián)鎖觸頭容量就是其承受通過電流的能力。聯(lián)鎖觸頭的分斷電流是否超過它的容量，與機車運用中經(jīng)常發(fā)生的一些電器故障是有一定關(guān)系的。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(chǎn)生感應(yīng)電熱，它的數(shù)據(jù)值與電感量及電流的變化率成正

16、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(wěn)定電流，而觸頭上的電壓則是電源電壓與感應(yīng)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，又危害電氣設(shè)備的絕緣，這是電感線圈中的貯能在觸頭分斷時需釋放出來的結(jié)果。 4、機車接觸器故障的預(yù)防措施及處理方法 如前所述機車的聯(lián)鎖觸頭在使用上確實存在著超出容量現(xiàn)象和觸點接觸壓力不夠的問題。我們從以下幾個方面入手，來提高聯(lián)鎖觸頭工作的可靠性、穩(wěn)定性。 4.1 機車接觸器故障的預(yù)防措施 1、對有觸點電路的檢修、清掃工作要進一步加強。輔修修程中必須用毫歐表測量主要電

17、器線路中的觸頭電阻，以此來判斷電路中觸點是否良好，嚴格按照工藝要求對接觸器進行清掃檢查。 2、機車日常運用中，要求乘務(wù)員定期對接觸器使用不高于2kg/cm2的干燥風進行吹掃，定期清掃電器間百葉窗慮清器，保證慮清效果。進入修程時，使用毛刷丙酮對接觸器清洗，吹掃，發(fā)現(xiàn)觸頭、聯(lián)鎖燒損嚴重者，及時進行打磨更換。 3、根據(jù)實際情況和電路需要使用大容量的聯(lián)鎖觸頭。 4、對于封閉式的聯(lián)鎖觸頭，如電磁接觸器的聯(lián)鎖觸頭，對外殼及內(nèi)部絕緣體應(yīng)盡量選用不易分解出氣體分子的絕緣材料。將普通塑料十字蓋板，改為硬質(zhì)透明度好的有機塑料。 5、在電路上采取一些改善觸頭工作條件的措施。當觸頭分斷時，在觸頭間會產(chǎn)生過電壓及電弧，

18、這是由于它們的負載（電感線圈）的貯能在觸頭分解時釋放出來所造成的。一般做法是在觸頭或線圈兩端并聯(lián)阻容元件，也可以在線圈兩端并聯(lián)壓敏電阻以及在線圈兩端并聯(lián)整流元件等等。使線圈的能量消耗在別的地方，以減少觸頭間的過電壓及電弧，從而保護觸頭不致過快地燒損。 4.2機車接觸器故障的分析判斷及處理方法 在機車運用過程中，通過采取以上幾項預(yù)防處理措施，接觸器故障率明顯下降。為有效縮短接觸器故障判斷時間，降低機車機破、臨修率，建議從以下幾個方面入手，完善接觸器故障檢測手段。 一是用測量各電器動作線圈前電壓降的方法，判斷聯(lián)鎖觸頭接觸電阻是否符合標準。具體方法是，使機車處于牽引或制動工況，通過設(shè)置測量插孔，用電

19、壓表檢測接觸器動作線圈前與輔助發(fā)電機正端，即線圈前所有觸點的電壓的壓降，作為觸點檢修清掃質(zhì)量的評定依據(jù)。通過對所測數(shù)據(jù)的比較，及時發(fā)現(xiàn)接觸器故障隱患，將接觸器故障消滅在萌芽狀態(tài)。 二是建議將牽引走車回路的接觸器動作線圈兩端各并聯(lián)一個指示燈，按電器動作的先后次序排列，集中安裝，直觀地將控制電路的工作情況顯示出來，便于機車乘務(wù)員在運行途中，及時發(fā)現(xiàn)因接觸器原因造成的電氣故障，指導(dǎo)乘務(wù)員采取應(yīng)急處理措施，維持列車運行。 三是條件成熟時，可接入微電腦，檢測各觸點、電路的電阻值，顯示電路狀態(tài)。 接觸器聯(lián)鎖觸頭工作性能差的處理方法 調(diào)整觸頭參數(shù)或更換觸頭聯(lián)鎖。 接觸器雙斷點橋式觸頭接觸壓力小的處理方法 調(diào)整或更換接觸彈簧。 接觸器聯(lián)鎖觸頭容量不夠的處理