电力机车电机电流不平衡研究分析

电力机车电机电流不平衡研究分析

余卫龙 ¹ 、姬翔玲 ²

中车永济电机有限公司 山西省运城市永济市 044502

摘要

通常情况下，机车的日常调试运行阶段，最为常见的故障类型较为集中在电机运行不平衡。该种问题的出现将会造成电机环火问题，继而使得小轮弛缓，更为严重的问题则会造成机故机破等运行事故。

1变流器整流输出端电压造成电流的不平衡

1.1变压器整流绕组缘故所造成的电流的不平衡

对于电流不平衡的故障原因而言，多会集中出现在变压器绕组电压等方式，比如电压、电流不平衡等问题该种故障类似发生概率不高，常常会发生在首台车型试验机内。进行变压器设计阶段，一线设计人员通常不够重视由于绕组所造成的耦合作用的影响，使得整个硅机组的整流输出端电压从大桥到小桥的恢复瞬间，两架端电压无法保持平衡一致。而该种故障类型在实际应用操作中较为常见，通常情况下，一线技术人员都会对其进行多次试验操控，通过在外电路进行技术改造，其实质内容就是将变压器内的小桥绕组电流进行了技术升级，使得变压器内的耦合效用得到有效控制，以起到稳控电压突变的效用。再者，在变压器有限元分析过程中，a₁b₁所绕组最终形成的满开放电压值达到247 V， x₁b₁所绕组最终形成的满开放电压值达到295 V。同时，a₂b₂所绕组最终形成的满开放电压值达到301 V，x₂b₂所绕组最终形成的满开放电压值达到250 V。所以，当发生微机柜发生相关故障问题，遇到同样的开放角度时，当角度每开放一度时，则一架与两架相比较，相应的端电压则会少0.3 V。处于微机柜的管控阶段，大桥相对应的满开放的角度则会控制在160°到170°之间的范畴，而相对应的二桥的开放角度则会控制在20°到24°之间的范畴，并非从0°进行开始。基于此种工作方式，相对应的开放瞬间，一架较于二架则会少6 V，与之相对应的回路电阻值仅为0.03Ω。与同期相比较而言，相应的电枢电流将就会高出200A左右的范畴，这主要是由于电机转速保持一致，而相应的回路总电阻、反电动势都保持一致，而端电压的不同所造成电流不够稳定、平顺。

1.2 变流器自身的故障引起的电流不平衡

对变流器进行深入分析发现，引起变流器电压故障的原因主要由两种情况，一是控硅原件自身出现了故障，无法起到触发或者增压的作用，最终造成电压难以控制，也就是传统意义是脉冲都进行开放，使得电压瞬间增加，该两种情形都可以使用半波测试方法能够迅速排除可控硅原价的故障。如图1所示，通过逐步分析的方式进行检查。

图1 主电路原理图

如图1所示，当出现击穿原价故障阶段，使用正负半波的方式能够精准定位故障元件。倘若元件被完全击穿，就会引发次边短路故障，最终发生主断问题。但部分故障问题难以识别判断，如图所示的V₁、V₂、V₇、V₈内的任一二极管被击穿，就难以进行精准定位。当二极管内任一原价发生软击穿故障问题时，就如图1所示原理图，其效果等同于一个电阻元件，在负半波阶段，两架电流通常不会产生偏差问题。主要是由于此时电流运转方向按照X₄、V₉、V₂、V₁、电机、V₈、A₄的流向运转，但在负半波阶段，相应的电流运转方向将会发生改变。在日常的运转体系中，主要是按照A₄、V₇、V₂、V₁、电机、V₁₀、X₄的方式运转，倘若二极管出现软击穿故障，将会改变其他电流的运转方向，而本架的电机电流相应的会出现分流问题，这就会造成两架电机电流难以达到平衡状态。比如在主电路之中，出现上述问题过程中，微机柜正常运转，但在电阻R作用下，由于故障架功用之下，使得Ue₁开通，同样无法将两架电机电流难以达到平衡状态。倘若2架作为故障架，则以B组进行集中控制，保持在同样级位，比如电流保持在I，微机柜电流可以将其记作I_总，该值应为电流I与通过电阻R电流之和，而2架的电流应记作为I，但1架电流将不受其控制，其相应的电流值将达到I_总，但机车恒流启动将与1架电流不再匹配。

现假定：I =K×I_分，I_总=（1/K+1）×I（K=R_电/R）

式中：R电为硅机组两端等效总电阻；R 为二极管等效电阻。

在对2架实行集中控制阶段，1、2架之间的电流关系可以通过I₁/I₂=（1/K + 1）进行表达，倘若1架出现集中控制情形阶段，相应的电机电流也是符合特性规定的，但2架电机电流仅为I/（1/K+1），故而可以将A、B两架电机电流进行转换，能够更加高效的判定故障区域。而电机电阻R电和电阻R的比值就等同于K值。比如V₂位置出现故障问题时，虽然理论发生概率较小，但其发挥着续流二极管的功用，流经的电流值过大，易于将二极管软击穿，进行原理分析发现，当大桥开放过程中，故障电路则难以影响到相对应的电机电流，但在二段桥位置进行开放时，当处于正半波期间的电力将明显发生不平衡问题，而该种问题将比大桥所发生的故障影响更大，主要是由于V

₄位置可以控硅导通，使得电流发生分流问题，相对应的大桥上的电流经流经分流电阻，继而发生不平衡问题，并且在理论层面上应该会发生跳主断、次边短路问题。

经过相关分析发现，受到Ud变化影响，将会对两架电流造成较大偏差问题出现，但本架电机电流相对较为稳定。同时，受到变压器故障问题的作用，则会造成集中在1/2大桥满开放，以及1/4小桥刚投入阶段，相应的硅原件故障问题的发生，常常会有主断、次边短路等问题同步出现。

2电机端电压造成电流不平衡

对于电机端电压而言，主要受到机车速度、磁通量以及电机的结构常熟等因素所决定。尤其是对于同一类型的电价而言，相对应的磁通量、结构常熟都是较为固定不变，而电压突变问题的主要影响因素就是电机转速。但当没有进入空转状态时，该种故障问题较为少见。

3主电路的阻抗造成电流不平衡

对于主回路的阻抗而言，在电路运行过程中发生的情况变化较为多变，基于主电路对其进行逐一剖析，使得阻抗突变的故障较为常见的原因就是电空接触器内的相关触头难以进行有效接触，当同样电流流经阶段，接触不佳的接触器则伴有一定阻抗，继而造成在回路中的电流逐步变小；另种常见的问题集中在两架磁削中，其中一架不能正常投入使用，该种情形较为常见在无级、高速磁削机车内，具体表现的问题是，当磁削投入使用后，将伴有明显差异化的电流。由于电机主回路阻抗和电压变化所造成的电流不平衡问题，其问题形式主要是电机电流偏差问题的出现，严重不符机车电力控制特征。

4 结束语

本文结合相关故障案例，本文主要是对电机电流不平衡等问题进行深入分析，以期为技术人员提供解决思路提供相关理论借鉴。

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