郭从民、秀妍、李福庆
中车唐山机车车辆有限公司
摘要:本文通过某型动车组牵引电机连接器烧损的故障处理,从结构和原理着手,分析故障产生的原因,进而解决故障。
关键词:连接器 端子压接 接触面氧化
一、牵引电机连接器烧损情况简介
某型动车组高级修后多次发生牵引电机连接器内部插头烧损造成牵引电机接地故障,根据故障统计,三级修至四级修的1 起,次轮三级修至五级修的共6 起,五级修之后共5 起,从动车组修程时间上的分布情况,问题多发生在次轮三级修之后。对动车组故障连接器对比,发生牵引电机连接器烧损问题的故障现象基本一致。对牵引电机连接器分解检查,发现端子均存在不同程度的烧损,多是W 相公针母针烧损严重,无法正常分离连接器,解体后拆解具体情况如下图
二、牵引电机连接器结构和原理
1.结构:连接器主要包括壳体、绝缘体和接触体3大部分。接触体包括公端子和母端子,其中母端子由冠簧、插孔组成。
2.原理:牵引电机连接器是确保牵引变流器输出电流连续的载流元件,允许电流连续的通过接触面,用于实现牵引变流器与电机的电气连接,将变流器三相变频脉冲输出电压,传递给三相异步电机进行供电。
三、牵引电机连接器烧损原因分析
1.端子压接问题
端子压接是指电缆与端子通过使用手动压接钳或自动压接机等压接工具对端子施加机械外力,目前牵引电机连接器采用的是冷压工艺,即在常温条件下进行电缆与端子的压接。
2.连接器密封不良
动车组牵引电机连接器外壳为非防水结构,通过插针双密封圈保证连接器IP67 的防护等级。
3.外部过流
对连接器烧损的车组进行检查,连接器烧损全部为单相烧损,且靠近牵引变流器输出端、牵引电机输入端线缆及端子均未发现有烧损现象,更换连接器后,动车组可正常运营使用。
4.电接触不良
电接触指的是连接两个导体并且导通电流的可分合连接。电接触不良是造成连接器失效的主要原因之一。
(1)接触面氧化
为了改善牵引电机连接器端子的导电性能,减小接触电阻,使得接触稳定,牵引电机连接器端子表面采取镀银工艺。端子的银镀层在贮存和使用过程中,接触表面镀银层会产生化学反应或电化学腐蚀,在镀银层表面生成硫化物即硫化银(黑色),因此在端子插拔时硫化银很容易被除去,对端子导电性影响很小。另外,对于处于插合状态的端子,其有效接触面在单孔拔力作用下,处于密合状态,不与空气接触,所以实际运用时接触点很少产生氧化物或硫化物,不会影响连接器电接触性能。
(2)接触面表面脏污
接触件的表面不可避免的受到大气中的灰尘等污染物的附着,这些附着在接触件表面的灰尘和其他污染物形“膜层电阻”。膜层电阻是决定接触电阻大小的主要因素,只有在部分表面膜层被压破或被电击穿的地方,金属之间才会直接接触,电流才能从这些金属接触点通过。若连接器接触件受到灰尘的沉积,将会导致膜层厚度不断增加,膜层厚度越大,通过膜层电击穿与隧道效应进行导电的难度就越大,所以膜层电阻也会不断增加。此外,表面脏污不仅易对接触面造成一定程度上(的磨损,同时也会增加接触电阻,进而增加接触体发热量,最终导致连接器烧损。
(3)接触压力减小
牵引电机连接器的接触是依靠公端子与母端子插合时,母端子内冠簧结构发生弹性形变而产生稳定的接触压力来实现。
四、结论
造成某型动车组牵引电机连接器烧损问题的主要原因是在动车组检修过程中,拆装牵引电机连接器时受力不均,造成连接器内部受力变形接触压力减小或防护不当造成接触面表面脏污。动车组在复杂大电流的工况运行,引起电接触不良,接触电阻增大,温度升高,连接器长时间过热运行,引起连接器电气性能不断衰减,温度持续升高,进而造成牵引电机连接器烧损。