牵引电机工作面病变及处理

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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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。一、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 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，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1/2LIk2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①1.2-换向元件1.2的磁链①2.3-换向元件2.3的磁链①3.4-换向元件3.4的磁链①3-元件3换向结束后的自感磁通①4-换向元件4的自感磁通•-换向结束前的电流方向x-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，第一气隙和第二气隙不合适（ZQ-650型牵引电机第一气隙7.5士0.5mm,第二气隙5士0.2mm）。给换向带来了欠补偿或过补偿。气隙太大，使换向极磁场太弱而造成欠补偿，反之，因换向极磁场太强而引起过补偿。3）电刷偏离中性位置4）电刷沿换向器圆周的位移度太大，即电刷在换向器圆周上不等分，相当于电刷偏离了中性位置。在工艺上，其位移度允许在0.5－1mm范围内5）刷盒与换向器铜片，其轴向不平行度太大，其不平行度一般不能超过二分之一片间云母片的厚度即（0.6－1mm）。6）刷盒与电刷之间，在厚度方面其最大间隙超过了0.5mm。因为对正反转的牵引电动机来说，电刷就会形成两个接触面，这不但因为接触面积减少而增加了电刷的电流密度，给换向带来了困难，而且因为接触面积的减少，甚至一开始就成为线接触，这样就大大缩短了换向周期，使换向电流的变化率di/dt大大增加，换向元件中的电抗电势er=-Ldi/dt也就随之而增大，恶化了牵引电动机的换向。3、处理的方法上述原因，通过仪器、仪表和工装、设备的具体检测手段，一旦故障的性质确定后，其处理的方法和措施，按定子装配工艺和牵引电动机的总装配工艺进行。（二）按两倍极距规律分布的黑片这种黑片是属规律性分布的另一种表现，多发生在与均压线相连的换向片上。1、发生原因：1）均压线与换向片开焊。因为接触过热而发黑。还伴随着出现缩头、甩锡现象。2）主极绕组回路中有故障，往往是主极绕组有匝间短路、因主极磁通的变化，造成电枢绕组并联支路间，因旋转电势的不等，引起电流分配不均匀，均压线两端的电位不相等，使均压线过负荷，导致与均压线连接的换向片发黑。这种情况，还往往使主极绝缘过热，变黄老化，还可能嗅到焦味。2、黑片的处理：1）对均压线开焊的电枢，需入厂重新补焊，而且最好为氩弧焊接来补焊。2）对匝间短路的主极绕组线圈，则必须换主极线圈。（三）无规律分布的黑片1、这类黑片的表现特征1）出现在换向器铜片的表面上，而不是换向片的边缘。这是和按槽距规律分布的黑片的区别。2）在某些区域出现无光泽的黑膜。3）在整个换向器表面上出现不规律的黑片。4）全部换向片统统发黑。这类黑片，统统归咎于机械性的火花所造成的。2、这类黑片形成的原因1）刷盒压指弹簧压力不够。特别是对运行在线路条件差，行驶速度高的机车，牵引电机受到的振动大，电刷发生强烈的颤振，引起电刷下的火花。2）电刷在刷盒中活动不灵活，有时被卡住。破坏了电刷的随动性，引起电刷下的火花。3）电刷在刷盒中太松。失去了刷盒对电刷随动时的导向作用，特别是对于正反转的牵引电动机，它一方面造成电刷接触面积减少，接触不稳定，引起电刷下的火花。另一方面，由于电刷倾斜的缘故，电刷被刷盒的棱线在长度方向的两个侧面，而且在上下相反的位置上刻出很深的沟痕来，导致电刷的碎裂。4）电刷高度低于极限值。使压指处于非工作自由状态的极限位置，电刷失去了压力，引起了电刷下的火花。5）刷盒没有紧固，刷盒离换向器表面太远（2-4mm）,都会因强烈的振动，使电刷接触不稳定而引起电刷下的火花。6）换向器铜片间有高出表面的残留云母，换向器倒角后的毛刺未清除，都会引起电刷的跳动，而在电刷下产生火花。7）电枢不平衡，由于离心力的作用，使电枢产生强烈的振动，引起电刷下的拉弧。上述1-7条所引起的机械性火花，都会造成在整个换向器表面上布有不规律的黑片。由于这种黑片的不断增加，将扩大成整个换向器表面均为无光泽的乌黑。8）换向器圆周上有凸片，包括凸出的铜片和凸出的云母片。每当电刷滑过该凸片时，电刷就要跳火一次，久而久之，该处就要出现有烧痕的黑片。烧黑的数量、位置均和凸片相应。9）电枢轴承有缺陷，如内圈有压痕、拉伤、剥离、麻面，滚动体上有类似缺陷，都会造成电枢的振动，每振动一次，电刷就要跳火一次。常此下去，换向器圆周上就要出现有烧伤的黑片。10）传动齿轮异常磨损，齿面上有缺陷，剥离、麻面等，都会因电枢的振动造成电刷下跳火，在换向器圆周上就要出现与之相应或相对的黑片11）换向器偏心超（一般径跳不超过0.06mm）,也会因电枢的摆动引起电刷下的火花而出现黑片。上述8－11条所引起的机械火花,都会造成换向器上的某些区域出现黑片。3、黑片的处理上述原因都属于牵引电动机的内在缺陷,通过相应的检查和检测手段,只要判断无误,就应尽快进行修换,防止黑片的发展和扩大,避免电机的破坏。（四）换向器表面上的条纹所谓条纹是指沿换向器圆周,分布在整个换向器工作面上的,呈现亮暗色调变化的平行圆环。其宽度是不等的。1、条纹的类型1）呈现暗黑色的带形圈,它具有一定的宽度。2）呈亮铜色的细线条。2、条纹的形成暗黑色的带形圈暗黑色的带形圈这类条纹,它是因为存在着局部电流的集中,产生了电流集中地带而形成的。该类条纹其实质上,就是电流集中地带的形象。电流集中的原因有：1）电刷接触面上嵌有铜粒子。这种铜粒子的由来,一则是精光、下刻的换向器铜粉沫未清除干净；二是由于某种原因发生过环火或电刷下某部位发生过电弧，使铜蒸发，并以离子的形式移向负刷，使负刷的某部分产生镀铜，在嵌有铜粒子的区域，使接触电阻降低，引起局部电流集中。2）同性刷间，同一刷盒并列刷间电刷的接触面积相差20％，引起电流分布不均匀。3）刷辫松脱。造成电流转移性的集中。4）刷盒壁导电。引起电流大小的变化。5）同刷盒两付电刷长度大于10mm,—则引起电刷压力的变化，二则因电刷阻值的差异，使电流分布不均匀。6）电刷卡位,引起电流的转移和集中。7）电刷间隙过大,（轴向0.13－0.5,圆周0.05－0.3）,因接触不稳定,接触面积的减少,引起电流分布不均匀。8）同一台电机有不同牌号的电刷,由于性能的差异,引起电流分配中的差异。9）刷辫断股大于10％,刷辫接头片未被紧固。都可引起电流的分配不等。上述诸原因,均能因电流的集中,在电流集中带上出现暗黑色带形圆。亮铜色的细线条。这类条纹多为机械方面的原因所造成的。1）电机在低负荷下运转,特别使处于惰行工况下,由于电刷的机械摩擦,使局部薄膜变薄或消失,而呈现亮铜色。2）在低温低湿度的环境下,丧失了氧化膜的生成－破坏－生产的动态平衡，电刷与换向器间的摩擦显著增加，氧化膜受到不同程度的破坏。3）换向器表面有尘埃和硬质粒子，电刷中存在硬质碳粒，都会由于摩擦将换向器表面膜划破而呈现亮铜色。3、条纹的处理换向器上的条纹，将给换向器带来不均匀的磨损，它是换向器出现沟槽和凸台的起始阶段。对它的处理采取以防为主的对策。1）对有条纹的换向器，首先用00号细砂纸磨光，消除其条纹。2）针对上述的原因进行修换，以防条纹再现。3）在低温、低湿度的环境下，尽量减少和避免惰行工况，采取电阻制动以保护换向器上的氧化膜。（五）电刷轨痕电刷轨痕是指平行电刷的滑行轨道之间在色调上不一致。有暗、淡之分。暗者，呈亮黑色；淡者，为棕色至本铜色。电刷轨痕是第一类型的条纹－暗黑色的带形圈继续扩大的结果，是条纹发展的第二阶段。亮黑色的轨痕，之所以黑又亮是因电流长时间的集中，使电刷和换向器的温度较高，氧化膜生长的较快较厚。淡色的轨痕却恰恰相反，因长期处于较低负荷，氧化膜的生长较慢，其厚度转薄，故呈棕色。本铜色轨痕的出现，除长期处于较低负荷外，特别是在低温、低湿的环境条件下，换向器上的氧化反应和摩擦的破坏作用失去了动态平衡，氧化膜消失已尽。这就形成了明显对照的电刷轨痕。电刷轨痕的出现，一方面将逐渐发展为铜毛刺、沟槽和凸台的出现，另一方面，牵引电动机的换向将趋于恶化，在本铜色的轨痕区域内出现火花。为了终止电刷轨痕的继续发展，首先用00号砂纸打磨光滑，消除其轨痕，然后，按照条纹的处理方法进行处理。（六）铜毛刺所谓“铜毛刺”是指两换向片之间出现的氧化铜碎片箔状物。铜毛刺的出现，既不是两换向片之间相对的两个边缘都有，也不是同一换向片的同一侧边缘在全长上都有，而是出现在亮黑色轨痕的那个区域内。其毛刺的方向，是沿换向片滑出边缘一侧延伸，而且仅仅是沿着牵引工况下所取旋转方向的滑出边缘上。如下图：牵引工况下旋转方向1、铜毛刺的由来：铜毛刺是在有电刷轨痕的换向器上，经电刷滑行过程中的压延作用和电刷颤振时的锤击作用而形成的。因此，它即寓于条纹和轨痕产生的育床上，有着共同的根由。又增生了的特殊条件下的特殊原因：1）过厚的氧化膜使电刷与铜片间的接触压降△u增大，接触损耗增2）电流的集中，损耗的增加，不仅使电刷的温度升高，而且在相应的亮黑色轨痕区的铜片表面的温度也使之剧升，导致了铜片表面的退火，降低了表面退火层的硬度。3）压力过大的电刷，在其退火层上滑行，将其压延出铜毛刺来。4）电刷的颤振。2、铜毛刺的防治铜毛刺是环火、飞弧的祸根，它的破坏性不能等闲视之。必须采取行之有效的对策，以防治其害。第一治本。治本就在于消除和抑制电流的集中。1）电刷压力按 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压力（35士5N）压力、上限值、下限值三级进行筛选。在同一刷架圈上的各个电刷压力为一个压力级别。起码在同极性刷间，在同盒刷间保持着同一个压力等级。2）筛选优良电刷，并且该刷在顶部具有缓冲垫，降低其颤振加速度。第二，治标。治标是治本的补充手段，是指已产生了铜毛刺的换向器而言。1）加强维护，靠经常刮削以消除铜毛刺。在操纵上要强调行车必须开通风机。2）适当加大换向片的倒角，使铜毛刺的延伸长度还未形成片间短路的导电桥时，就自行弯折而断被吹走了。3）重新对换向器工作面进行精光，切去表面的退火层，重新建立满意的氧化膜。（七）换向器凸台换向器凸台，是指相邻电刷轨痕之间出现的狭窄的凸起脊线。这种凸台的产生分正常磨损结果和异常磨损的后果。正常磨损是指电刷与换向器之间客观存在的机械磨损和电磨损，当运行到一定的公里数或年限，就自然出现了一定高度的凸台，一般不得超过0.5mm,否则，就会引起电刷滑动，接触特性变坏，妨碍新刷的安置，直至发生碎刷。异常磨损出现的凸台,它是第一类型的条纹－暗黑色的带形圈,经电刷轨痕,铜毛刺到凸台的形成。凸台是这一发展全过程的终止阶段,电刷和换向器的磨损速度是异常的。正常的磨损和异常磨损，当凸台高度超过0.5mm时均需要落电机削修换向器。（八）换向器表面高度磨光换向器表面高度磨光,是指换向器表面被磨成本铜色的镜子一般。1、镜面的形成换向器表面高度磨光是由第二类型的条纹－亮铜色的细线条发展扩大的结果。是牵引电动机运行在低负荷,低温、低湿度,特别是运用在严寒、干燥的冬季风砂大的春季或地区,而且机车经常以高速惰行的工况运行,使换向器工作面上的氧化膜被摩擦掉,使铜裸露出来,而且氧化膜在这种环境和工况下不易形成。这样,如镜面的换向器表面就被研磨而形成了。2、磨光后的危害及预防换向器工作面被高度磨光后，由于失去了氧化膜的功能，接踵而来的就是换向的恶化，火花的产生，直至换向器被烧出灼痕。1）由于氧化膜的丧失，电刷和换向器接触电阻的降低，使换向元件中的附加电流ik增加，造成换向不良，引起电磁性火花。2）由于氧化膜的丧失，失去了电刷与换向器相互间的粘附和缓冲作用，造成电刷的高频、低幅的颤振，不但会发生异常的尖叫声，而且极易造成电刷脱辫、断股和刷体碎裂。3）由于电刷的颤振，将引起换向时机械火花。机械性火花是存在于电刷的接触面上，而不是电刷的滑出边缘，它能烧灼换向器表面，而且灼痕的面积较大。4）电刷和换向器因丧失氧化膜的润滑作用，换向器工作面上出现面积较大的灼痕，都能促使电刷的异常磨损。综上所述，牵引电动机换向器高度磨光是第二类型条纹的发展结果，所以要防止它的形成，首要的是必须防止和抑制条纹的产生，这就要求从解决牵引电机本身如前所述的某种或某些缺陷入手，把它消灭在初始阶段。第二运行在低温、低湿度和风砂大的地区，尽量减少低负荷和惰行的运转工况。第三选择试验成膜性较好的电刷。（九）换向器严重灼痕换向器工作面上的严重灼痕，是指铜片局部烧熔的迹象。灼痕有铜片边缘灼痕和铜片表面灼痕两种类型。1、灼痕的来由边缘灼痕1）是槽距分布的黑片的发展，它形成了恶性的放电而将铜片边缘烧伤。2）机车电气主回路发生意外带来瞬时大的电流冲击。如操纵不当，主回路出现某种故障，电力机车出现过电压、雷击等。致使换向磁路饱和，对于整块换向极的铁心，在磁路中涡流的作用，均使换向电势远小于电抗电势，使换向严重滞后。结果在电刷滑出边出现强烈的电弧，使铜片局部烧熔，形成痕迹。3）牵引电机电枢绕组发生断线，使并联支路间发生瞬间大的电流变化，使换向元件产生大的电抗电势，造成强烈的火花而烧伤。4）换向极线圈，补偿绕组匝间短路，因此欠补偿，造成恶性火花而烧伤。表面灼痕1）铜片表面的灼痕是由表面黑片发展而来。2）多因机械性故障，使电刷剧烈地跳动，犹如断开的触点，发生放电，形成电弧。灼痕是铜片烧熔后遗留下来的痕迹。2、灼痕的预防与处理。1）正确操纵，加强司机乘务人员的技术教育防止误操纵，以避免大的电流冲击。2）把灼痕抑制或消除在黑片时初期阶段。3）通过检测，确定线圈、绕组的故障位置后，进行修换。通过以上对换向器工作面的工作状态分析，这几种换向器工作面病变，对牵引电机的运行可靠性有着不同程度的影响，有的甚至威胁着行车的安全。从保证可靠性、兼顾运行效益的统一观来看，有的换向器工作面病变，可以继续运行，待辅、小修、中修修程时修换处理。如用：酒精擦掉轻度的黑片，轻度的条纹和电刷轨痕，没有超限的凸台。有的必须立即扣车修换及处理，如：有可能造成环火的铜毛刺，严重的灼痕，超限的凸台等。 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 摘要：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，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。牵引电机是否处于正常运行状态，可根据换向器表面状况进行判断；凡换向器工作表面失去了光泽呈现有规律或无规律发黑、电刷灼热、换向器温度升高、电刷磨耗快等时都表明电机处于不正常运行状态，如不及时查找原因和处理，最终会造成机破。本文主要是对牵引电机换向器工作面的工作状态进行了分析；包括牵引电机换向器氧化膜的形成基理及换向器工作面的九种病变的产生原因及其处理方法进行了逐一分析；并结合我段实际情况对ZQ—650型牵引电机换向器工作面病变采取了相应措施以待提高换向器工作状态，进而提高ZQ—650型牵引电机运行可靠性。通过对换向器工作面的工作状态分析，换向器工作面不同的变态，对牵引电机的运行可靠性有着不同程度的影响，有的甚至威胁着行车的安全。从保证可靠性、兼顾运行效益的统一观来看，有的换向器工作面变态，可以继续运行，待辅、小修、中修修程时修换处理。如用酒精擦掉轻度的黑片，轻度的条纹和电刷轨痕，没有超限的凸台；有的必须立即扣车修换及处理，如有可能造成环火的铜毛刺，严重的灼痕，超限的凸台等。