[发明专利]电力机车接地装置的消弧方法

说明书

技术领域

本发明涉及接地装置领域，尤其涉及一种电力机车上使用的接地装置的消弧方法。

背景技术

有轨电力机车通过接地装置将电力机车由受电端导入的电流，经车轴、车轮、钢轨导入大地，保证有轨电力机车正常工作。有轨电力机车接地装置的工作原理是通过相对位置固定的碳刷与旋转车轴上的摩擦铜盘相接触，使电流流经二者形成回路。为了确保相对位置固定的碳刷与旋转车轴上的摩擦铜盘之间紧密接触，一般通过弹簧对碳刷施加压紧力得以实现。

碳刷与摩擦铜盘的使用寿命（磨耗量）除了与二者的选材属性有关外，还与二者之间的相对位移量，以及确保二者紧密接触而施加的压紧力密切相关。当压紧力一定时，二者之间的相对位移量越大（碳刷在摩擦铜盘端面上行走的路径越长），单位时间内碳刷与摩擦铜盘的磨耗量越大，使用寿命越短；当碳刷与摩擦铜盘的相对位移量一定时，所施加的压紧力越大，单位时间内碳刷与摩擦铜盘的磨耗量越大，使用寿命越短；反之，当压紧力一定时，越靠近摩擦铜盘面的外边沿磨耗量越大；当碳刷与摩擦铜盘的相对位移量一定时，所施加的压紧力越小，单位时间内碳刷与摩擦铜盘的磨耗量越小，使用寿命越长。为了确保有轨电力机车能够在一定期间内正常工作不停运检修，要求碳刷与摩擦铜盘具有足够长的使用寿命，这就要求在碳刷上施加的压紧力不易过大，处于一定合理范围。

有轨电力机车的工作电压为数千伏特至数十千伏特，工作电流为数十安培至数百安培。为了确保接地装置正常工作时不会由于数十安培至数百安培的电流流经而产生大量热导致急剧温升发生烧蚀，导致碳刷与摩擦铜盘之间的润滑状态迅速恶化，大幅降低接地装置的使用寿命，要求接地装置应具有较小的电阻与接触电阻，正常工作的接地装置的总电阻值一般只有数毫欧姆，产生的电压降也仅为数伏特。在静止状态下，目前使用的接地装置的电阻与接触电阻完全满足在上述大电流工况下工作的要求。但是，有轨电力机车在运行过程不可避免会发生颠簸并产生振动，由于在碳刷上施加的压紧力为一确定值，如果振动强度足够大，仍会导致碳刷与摩擦铜盘分离，此时通过碳刷与摩擦铜盘接触而连通的电路就处于断路状态，碳刷与摩擦铜盘之间的电压会立刻跃迁到数千伏特至数十千伏特，也就是有轨电力机车的工作电压全部加载到接地装置的碳刷与摩擦铜盘之间。在强烈振动状态下分离的碳刷与摩擦铜盘之间的距离非常小，二者之间又存在如此高的电压，在此条件下极易产生电弧发生烧蚀，导致碳刷与摩擦铜盘之间的润滑状态迅速恶化，大幅降低接地装置的使用寿命。因此，为了降低碳刷与摩擦铜盘在振动状态下发生分离，需要加大二者之间的压紧力，而加大压紧力又会增大碳刷与摩擦铜盘的磨耗，缩短接地装置的使用寿命。由此可见，延长碳刷与摩擦铜盘的使用寿命，和消除二者之间产生电弧常处于相互对立的矛盾面，减小压紧力虽然可以延长使用寿命，但会增大产生电弧的可能，反之增大压力可以降低产生电弧的可能，却会缩短使用寿命。

   发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电力机车接地装置的消弧方法，避免电力机车接地装置在强烈振动工况下产生拉电烧蚀，保证了电力机车接地装置导电性能，延长其使用寿命。   

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

电力机车接地装置的消弧方法，所述电力机车接地装置包括设置在刷架上的接地碳刷和消弧碳刷，接地碳刷和消弧碳刷的底部与刷架之间都设置有使碳刷头部与圆形摩擦铜盘紧密接触的弹簧，电力机车接地装置的具体消弧方法为：在接地碳刷与摩擦铜盘之间，消弧碳刷与摩擦铜盘之间分别施加不同的压力，施加在接地碳刷与摩擦铜盘之间的压力小于消弧碳刷与摩擦铜盘之间的压力。

上述电力机车接地装置的消弧方法中，施加在接地碳刷与摩擦铜盘之间的压力大于10kPa小于40kPa, 施加在消弧碳刷与摩擦铜盘之间的压力大于10kPa小于40kPa。上述施加在接地碳刷与摩擦铜盘之间，消弧碳刷与摩擦铜盘之间的压力参考机械行业标准JB/T4003-2001《电机用电刷》。

上述电力机车接地装置的消弧方法中，所述刷架的中心设置有孔，消弧碳刷安装在刷架中心的孔内，多个接地碳刷均匀设置在以刷架中心为圆心的圆周上。消弧碳刷安装在刷架的中心，可以尽量减少消弧碳刷与摩擦铜盘的相对位移量，降低磨耗量，增强使用寿命，另外消弧碳刷也可安装于刷架的其它位置。

上述电力机车接地装置的消弧方法中，所述接地碳刷至少设置两个，且均匀设置在以刷架中心为圆心的圆周上。