Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму
В роботі представлені результати експлуатаційних випробувань електричних контактів контакторів з дугогашенням ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму відновлених напайками з різних матеріалів. Наведені результати вимірювань перехідного опору головних і розривних контактів після експлуатації....
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2007
|
| Назва видання: | Електротехніка і електромеханіка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142898 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму / О.А. Тетерко // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 4. — С. 53-56. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-142898 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1428982018-10-19T01:23:11Z Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму Тетерко, О.А. Електричні машини та апарати В роботі представлені результати експлуатаційних випробувань електричних контактів контакторів з дугогашенням ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму відновлених напайками з різних матеріалів. Наведені результати вимірювань перехідного опору головних і розривних контактів після експлуатації. В работе представлены результаты эксплуатационных испытаний электрических контактов контакторов с дугогашением ЭКГ-8Ж электровозов переменного тока восстановленных напайками из разных материалов. Приведены результаты измерений переходного сопротивления главных и разрывных контактов после эксплуатации. In the work, results of operational tests of electric contacts of AC locomotive contactors EKG-8 are presented, the contacts recovered through brazing with different materials. Results of measurement of transitional resistance of the main and break contacts after exploitation are given. 2007 Article Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму / О.А. Тетерко // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 4. — С. 53-56. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142898 629.423.02–192 uk Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Тетерко, О.А. Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму Електротехніка і електромеханіка |
| description |
В роботі представлені результати експлуатаційних випробувань електричних контактів контакторів з дугогашенням ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму відновлених напайками з різних матеріалів. Наведені результати вимірювань перехідного опору головних і розривних контактів після експлуатації. |
| format |
Article |
| author |
Тетерко, О.А. |
| author_facet |
Тетерко, О.А. |
| author_sort |
Тетерко, О.А. |
| title |
Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму |
| title_short |
Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму |
| title_full |
Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму |
| title_fullStr |
Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму |
| title_full_unstemmed |
Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму |
| title_sort |
результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів екг-8ж електровозів змінного струму |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142898 |
| citation_txt |
Результати експлуатаційних випробувань відновлених електричних контактів контакторів ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму / О.А. Тетерко // Електротехніка і електромеханіка. — 2007. — № 4. — С. 53-56. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT teterkooa rezulʹtatiekspluatacíjnihviprobuvanʹvídnovlenihelektričnihkontaktívkontaktorívekg8želektrovozívzmínnogostrumu |
| first_indexed |
2025-07-10T16:00:24Z |
| last_indexed |
2025-07-10T16:00:24Z |
| _version_ |
1837276310832939008 |
| fulltext |
Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №4 53
УДК 629.423.02–192
РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ВИПРОБУВАНЬ ВІДНОВЛЕНИХ
ЕЛЕКТРИЧНИХ КОНТАКТІВ КОНТАКТОРІВ ЕКГ-8Ж
ЕЛЕКТРОВОЗІВ ЗМІННОГО СТРУМУ
Тетерко О.А.
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Україна, 49010, Дніпропетровськ, вул. Ак. В.А. Лазаряна, 2, кафедра "Теоретичних основ електротехніки"
тел. (056) 373-15-37, факс (0562) 47-18-66, e-mail: dnuzt@diit.edu.ua
В роботі представлені результати експлуатаційних випробувань електричних контактів контакторів з дугогашен-
ням ЕКГ-8Ж електровозів змінного струму відновлених напайками з різних матеріалів. Наведені результати вимірю-
вань перехідного опору головних і розривних контактів після експлуатації.
В работе представлены результаты эксплуатационных испытаний электрических контактов контакторов с дуго-
гашением ЭКГ-8Ж электровозов переменного тока восстановленных напайками из разных материалов. Приведены
результаты измерений переходного сопротивления главных и разрывных контактов после эксплуатации.
ВСТУП
У більшості електровозів змінного струму, які
використовуються на залізницях України, одним з
ключових апаратів є електричний головний контролер
ЕКГ-8Ж. Він призначений для переключення виводів
вторинної обмотки трансформатора з метою регулю-
вання напруги на тягових електродвигунах.
Контролер складається з 34-ох контакторів, чо-
тири з яких з дугогашенням і тридцять без. Специфіка
роботи апарату полягає в тому, що контактори без
дугогашення перемикаються без струмового наванта-
ження. Таким чином в найбільш важкому режимі
працюють чотири контактора з дугогашенням, оскіль-
ки вони розмикають силове коло і замикають його.
Контактор з дугогашенням складається з двох
пар контактів: головних і розривних. Головні контак-
ти призначені для пропускання струму, а розривні –
для розриву дуги. Напайки на головні контакти вико-
нуються з композиції срібла і оксиду кадмію (матері-
ал СОК-15), а на розривні контакти з мідно-
вольфрамового матеріалу з доданками нікелю (мате-
ріал МВ-70). Кінематична схема контактора влашто-
вана таким чином, що при розмиканні першими роз-
микаються головні контакти, а при замиканні навпа-
ки: першими замикаються розривні контакти, а за
ними головні.
Під час експлуатації контакти піддаються елект-
ричному та механічному зносу. Притому розривні
контакти зношуються переважно під дією електричної
дуги, а головні піддаються механічному зносу.
Знос під дією електричної дуги, або дугова ерозія,
полягає в тому, що дуга викликає випаровування елек-
тродів [1]. Частина цього металу знову конденсується
на електродах, частина викидається в зовнішнє середо-
вище. Метал переноситься з одного електрода на ін-
ший, чим викликає появу раковин на робочій поверхні
контакту і порушує її форму. На апаратах змінного
струму, якими і є контактори ЕКГ-8Ж, явище дугового
переносу матеріалу менш явно виражене, ніж при роз-
миканні кіл постійного струму, але порушення робочої
поверхні суттєво погіршує роботу контакту.
Механічне зношування зумовлене тим, що сере-
дній тиск в металічних контактах такого ж порядку,
що й твердість, і звичайно, принаймні в окремих діля-
нках тиск створює пластичні деформації. В контактах
часто мають місце проковзування, що є умовою для
фрикційного зносу. Це явище створює поверхні зачи-
щеного металу, які в момент виникнення схильні до
хімічних реакцій, таких, як окислення або каталітична
дія. Змінна напруга на одній поверхні, наприклад, від
великої кількості ударів може призвести до послаб-
лення та розщеплення зерен, які не піддались би од-
ному чи декільком ударам.
ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВИПРОБУВАННЯ
З метою дослідження процесу зношування напа-
йок на контакти, в умовах Львівської залізниці було
проведено натурні випробування. Два електровози
серії ВЛ-80Т локомотивного депо "Львів-Захід" було
обладнано експериментальними напайками на конта-
кти контакторів з дугогашенням ЕКГ-8Ж. Виробни-
ками цих матеріалів є українські та російські фірми і
підприємства.
В якості напайок на головні контакти було вико-
ристано такі матеріали:
– матеріал КМК-А10-М, виробництва ДП "Арген-
тум", м. Львів;
– композиційний матеріал (псевдосплав) МДК, ви-
робництва АТ "Геконт", м. Вінниця;
– матеріал КМК-А10-М, виробництва ТзОВ
"Союз Інвест", м. Луганськ;
– композиційний матеріал (псевдосплав)
ДИСКОМ С16104, виробництва ТзОВ ІНТЦ
"ДИСКОМ", м. Чебоксари.
Для розривних контактів вибрали такі матеріали:
– матеріал КМК-Б25, що виготовлений двома спо-
собами, виробництва ПП "Власов", м. Запоріжжя;
– композиційний матеріал (псевдосплав) МДК, ви-
робництва АТ "Геконт", м. Вінниця;
– матеріал КМК-Б25, виробництва "Электрокон-
такт", м. Кінешма, Росія (постачальник ТзОВ "СоюзІ-
нвест", м. Луганськ);
– матеріал МВ-70, виробництва "Інтер-Контакт-
Пріор", м. Київ;
– композиційний матеріал Диском С16104, вироб-
ництва ТзОВ ІНТЦ "Диском", м. Чебоксари, Росія.
54 Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №4
Деякі властивості та структура цих контактних
матеріалів розглянута в [2].
Одним з основних критеріїв за якими оцінюють
придатність напайок для подальшої експлуатації є її
товщина. Для того. щоб прослідкувати, як змінюється
товщина напайки в залежності від пробігу електрово-
за, на кожному поточному ремонті замірялись товщи-
ни напайок. Реалізації зносу різних контактів одного з
досліджуваних матеріалів наведено на рис. 1.
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
3
4
5
6
7
8
l , км
b, мм
Рис. 1. Залежність товщин різних напайок з одного
матеріалу від пробігу електровоза
Можна побачити, що поведінка реалізацій підда-
ється сильним варіаціям. Все це викликано різнома-
ніттям факторів, які впливають на процеси зносу. Се-
ред них такі, як вплив зовнішнього середовища, тип
матеріалу, перехідний опір контактного з’єднання,
недоліки в роботі самого апарату і т.д. Ці фактори
впливають на стан контактних поверхонь, які в свою
чергу впливають на умови проходження струму через
контакти. На порехні контакту завжди є нерівності,
які виникають внаслідок обробки, зношування, плас-
тичних деформацій. Крім того, поверхні контактів
покриті плівками окислів та забруднювачів, які вини-
кають як під дією кисню і озону, так і при випадково-
му попаданні різноманітних забруднювачів. Товщини
таких плівок залежать від багатьох факторів, але зви-
чайно знаходяться в межах 10-6–10-5 мм. Апарат вці-
лому працює в умовах підвищених вібрацій, які нега-
тивно впливають на кінематичну схему, від якої зале-
жить послідовність і правильність процесів замикання
і розмикання.
Для того, щоб порівняти поведінку напайок з рі-
зного матеріалу було визначено залежності математи-
чного очікування товщини напайки від пробігу елект-
ровоза (рис. 2). Нумерація матеріалів на рисунку така:
1 – МДК; 2 – "Диском"; 3 – ПП "Власов" з просочу-
ванням; 4 – "Інтер-Контакт Пріор"; 5 – ПП "Власов"
без просочування; 6 – "Союз Інвест".
3
4
5
6
7
8
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 l , км
b, мм
1
2
3
4
5
6
Рис. 2. Залежність математичного очікування
товщини напайки від пробігу електровоза
для різних матеріалів контактів
В процесі експлуатації контакторів з дослідними
напайками були виявлені характерні ушкодження для
деяких матеріалів. Спостерігаючи за процесами зно-
шування напайок на розривних контактах було помі-
чено, що найменшою зносостійкістю володіє компо-
зиційний матеріал виробництва ТзОВ ІНТЦ "Диском"
(див. рис. 2). Знос напайок супроводжувався значним
розбризкуванням металу, серйозними порушеннями
профілю робочої поверхні та сильними оплавленнями
під дією електричної дуги (див. рис. 3а). В середньо-
му після 20-25 тис. км. пробігу електровоза напайки з
цього матеріалу були не придатні до подальшої екс-
плуатації. Отже, матеріал виробництва ТзОВ ІНТЦ
"Диском" виявився не придатним для використання в
якості напайок на розривні контакти.
Рис. 3. Контакти після експлуатації
В свою чергу найбільш зносостійким виявився
композиційний матеріал МДК, виробництва АТ "Ге-
конт", м. Вінниця (див. рис. 2). Але після певного часу
в експлуатації (≈50 000 км. пробігу) помічаються від-
шарування матеріалу на контактній поверхні (див.
рис. 4). Одним з недоліків є також те, що напайки з
композиційного матеріалу МДК випускаються тов-
щиною 3 мм, а, як відомо, початкова товщина напай-
ки має бути близько 8 мм.
При експлуатації матеріалу МВ-70, виробництва
"Інтер-Контакт-Пріор", м. Київ було виявлено, що
найрозповсюдженим пошкодженням було утворення
раковин (див. рис. 3б). В деяких випадках їх глибина
сягала 2-2,5 мм. Щоб відновити профіль робочої по-
верхні необхідно на поточних ремонтах чи технічних
оглядах знімати шар металу, що суттєво зменшує те-
рмін експлуатації цих напайок.
а б
Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №4 55
Рис. 4. Відшарування металу на напайці контакту
Матеріали виробництва інших підприємств не
мали явно виражених характерних дефектів, які вини-
кали під час експлуатації. Їх робота супроводжувалась
виникненням тріщин, раковин, оплавлень, порушен-
ням робочого профілю, яке викликалось переважно
неправильним розташуванням рухомого контакту
відносно нерухомого.
Незручністю при впроваджені матеріалу КМК-
Б25, виробництва "Электроконтакт", м. Кінешма є те,
що напайки виготовлені для експлуатації з іншої фо-
рми контактотримачами ніж ті, що використовуються
на залізницях України. Тому потребують попередньої
обробки перед пайкою.
Головні контакти контакторів з дугогашенням
ЕКГ-8Ж знаходяться в експлуатації значно довше, ніж
розривні. В процесі їх роботи були помічені невеликі
оплавлення на поверхні контакту, причому оплавлен-
ня чітко окреслюють саме ті зони, де протікає струм
(див. рис. 5).
Рис. 5. Напайки на головні контакти
(нерухомий – зліва; рухомий – справа)
Суттєвих візуальних відмінностей в роботі голо-
вних контактів з напайками із різних матеріалів не
було виявлено.
На одному з контакторів, обладнаних напайками з
композиційного матеріалу МДК було виявлено відша-
рування. А також один контактор з напайками вироб-
ництва ТзОВ ІНТЦ "Диском" під час роботи суттєво
перегрівався і був замінений на поточному ремонті.
ВИМІРЮВАННЯ ПЕРЕХІДНОГО
ОПОРУ КОНТАКТІВ
Основними причинами відмов в роботі контакту
є: руйнування контактної поверхні; через виникнення
на ній виступів та впадин; приварювання контактних
електродів один до одного; обгоряння непровідних
плівок та окислів; велике значення перехідного опору.
Явище виникнення перехідного опору викликано
тим, що поверхня матеріалу ніколи не буває доскона-
ло рівною, і якщо контакти ідеально тверді, то вони
торкаються не більше, ніж в трьох місцях. Як прави-
ло, під дією тиску в матеріалі контактів завжди вини-
кає пластична або пружна деформація. Тому початко-
ві точки дотику перетворюються в невеликі контактні
поверхні і з’являються нові контактні плями. Сума
всіх цих поверхонь і складає дійсну контактну повер-
хню, що сприймає натисне зусилля і яка набагато ме-
нше візуальної контактної поверхні. Так контактна
поверхня, що фактично сприймає зусилля, може бути
в сотні або навіть тисячі разів менше.
Поверхня, що сприймає зусилля, складається з
наступних ділянок:
– ділянки з металічним контактом, в якому струм
протікає без помітного перехідного опору, як це має
місце між різними кристалітами в компактному металі;
– ділянки з квазіметалічним контактом – ділянки,
яка покрита тонкою плівкою, яка легко пропускає
струм завдяки тунельному ефекту, який не залежить
від провідності плівки;
– ділянки, покритої мономолекулярними плівками,
які фактично грають роль ізоляторів.
Утворення контактних плям і викликає стягування
струму в ці зони і виникнення при цьому перехідного
опору, який суттєво впливає на роботу контакту.
Метдом вольтметра-амперметра було виміряно
перехідний опір для різних матеріалів напайок окремо
для головних і окремо для розривних контактів після
їх експлуатації в реальних умовах. Результати наведе-
но на рис. 6, 7.
Rпер,
10 Ом
-3
0 100 200 300 400 500 600
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1 Власов з просоч.
Власов без просоч.
Інтер-Контакт-Пріор
Союз Інвест
I, A
Рис. 6. Залежність перехідного опору розривних
контактів від струму
56 Електротехніка і Електромеханіка. 2007. №4
0 100 200 300 400 500 600
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
I, A
Rпер,
10 Ом
-4
ДИСКОМ
Аргентум
МДК
Союз Інвест
Рис. 7. Залежність перехідного опору головних
контактів від струму
З наведених залежностей можна зробити висно-
вок, що перехідний опір головних контактів контак-
торів з дугогашенням ЕКГ-8Ж поводить себе більш
стабільно при збільшенні струму через контакти. В
свою чергу перехідних опір розривних контактів, кон-
тактна поверхня яких піддається впливу електричної
дуги, досить не стабільний при зростанні струму.
Крім того величина перехідного опору головних кон-
тактів в середньому на порядок нижча, ніж у розрив-
них. Це не є грубим порушенням в роботі контактора,
оскільки основним призначенням розривних контак-
тів є розрив електричної дуги, яка виникає при кому-
таціях силових кіл електровозів змінного струму.
ВИСНОВКИ
На основі викладених вище результатів дослі-
джень можна зробити наступні висновки:
– композиційний матеріал на основі порошкової
міді ДИСКОМ єлектротехнічного призначення, виро-
бництва ТзОВ ІНТЦ "Диском" не придатний для ви-
користання в якості напайок на розривні контакти
контакторів з дугогашенням ЕКГ-8Ж, через малу зно-
состійкість і руйнацію під дією електричної дуги;
– композиційний матеріал на основі молібдену і мі-
ді МДК, виробництва АТ "Геконт", м. Вінниця володіє
високою зносостійкістю, поверхня контакту з цього
матеріалу не піддається значним руйнаціям під впли-
вом електричної дуги, але контактна поверхня схильна
до утворення відшарування матеріалу. Також необхід-
но запровадити виробництво напайок з цього матеріалу
більшої товщини. Матеріал потребує додаткового до-
слідження причин виникнення відшарувань;
– при експлуатації напайок на розривні контакти з
інших вибраних матеріалів не було виявлено суттєвих
відмінностей в термінах їх функціонування, отже при
виборі серед цих матеріалів слід керуватись їх собіва-
ртістю;
– при експлуатації напайок на головні контакти з
матеріалів МДК, виробництва АТ "Геконт", м. Вінни-
ця і ДИСКОМ С16104, виробництва ТзОВ ІНТЦ
"ДИСКОМ", м. Чебоксари не було виявлено помітних
порушень в їх роботі. Перехідний опір контактів з
матеріалу МДК суттєво не відрізняється від напайок
із срібломісткого матеріалу. Отже, можна рекоменду-
вати ці матеріали для заміни відносно дорогого мате-
ріалу СОК-15, який складається на 85% із срібла і на
15% з оксиду кадмія;
– перехідний опір головних контактів після екс-
плуатації на порядок менший і більш стабільний при
збільшенні струму через контакти, чим опір на розри-
вних контактах.
ЛІТЕРАТУРА
[1] Хольм Р. Электрические контакты. – М: Из-во ино-
странной литературы, 1961. – 464 с.
[2] Баб’як М.О., Тетерко О.А., Мінакова Р.В. Дослідження
структури та деяких властивостей контактних матеріа-
лів контакторів електровозів змінного струму.// Елект-
ротехніка і електромеханіка. – 2005. – №1. – С. 93-96.
[3] Усов В.В. Металловедение электрических контактов. –
М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 208 с.
[4] Тягові електричні апарати контактні: / Л.В. Дубинець,
В.Т. Вислогузов, А.І. Кийко та ін. / Під заг. ред.
О.І. Момота. – Д.: Нова ідеологія, 2002. – 104 с.
[5] Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов. – М:
Из-во "Советское радио", 1966. – 168 с.
[6] Захарченко Д.Д. Тяговые электрические аппараты. –
М.: Транспорт, 1991. – 247 с.
[7] Таев И.С. Электрические аппараты автоматики и
управления. – М.: Высш.шк., 1975. – 223 с.
[8] Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав элек-
трифицированных железных дорог. Теория работы
электрооборудования. Электрические схемы и аппара-
ты. – М.: Транспорт, 1980. – 471 с.
[9] Баталов Н.М., Петров Б.П. Тяговые электрические ап-
параты. – М.: Энергия, 1969. – 238 с.
Надійшла 19.10.2006
|