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和消 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： 一种电力机车接地装置， 包括刷盒、 固定于刷盒内的刷架以及设置在刷架 上的碳刷， 碳刷末端通过软线与刷架连接， 刷架上设有用于导电的电缆接线端 子， 设置在刷架上的碳刷包括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。

上述电力机车接地装置的消弧方法， 包括： 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 （31 )与摩擦铜盘 之间的压力大于 lOkPa小于 40kPa， 施加在消弧碳刷 （32 ) 与摩擦铜盘之间的 压力大于 lOkPa小于 40kPa。 上述施加在接地碳刷 （31 ) 与摩擦铜盘之间， 消 弧碳刷 （32 ) 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。

上述电力机车接地装置中，所述接地碳刷底部 与刷架之间设置有使接地碳 刷头部与圆形摩擦铜盘紧密接触的不锈钢恒力 弹簧；消弧碳刷底部与刷架之间 设置有使消弧碳刷头部与圆形摩擦铜盘紧密接 触的压缩弹簧。

上述电力机车接地装置中，所述接地碳刷和消 弧碳刷的末端分别通过软线 与刷架连接， 接地碳刷为接地电流提供第一通路， 消弧碳刷为接地电流提供第 二通路。

上述电力机车接地装置的消弧方法中，所述接 地碳刷的导电性高于消弧碳 刷， 导电性能相对更好的接地碳刷有利于控制工作 电流流经碳刷的发热量， 避 免发生烧损。

上述电力机车接地装置的消弧方法中，所述消 弧碳刷的耐磨性高于接地碳 刷，耐磨性能相对更好的消弧碳刷有利于控制 在相对更大的压力下与摩擦铜盘 相接触并发生相对运动而产生的磨耗量。

由于接地碳刷与摩擦铜盘之间的相对运动量大 于消弧碳刷与摩擦铜盘之 间的相对运动量， 因此本发明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要小于施加在消弧碳刷 与摩擦铜盘之间的压力，这样接 地碳刷与摩擦铜盘之间施加较小的压紧力可确 保接地碳刷与摩擦铜盘发生较 大量相对运动时也只产生较小的磨耗量， 增强接地碳刷的使用寿命； 消弧碳刷 与摩擦铜盘之间施加较大的压紧力可确保在强 烈振动工况下消弧碳刷与摩擦 铜盘也不会发生分离。如此即便接地碳刷与摩 擦铜盘因振动等原因发生瞬间接 触不良，也能通过消弧碳刷对其灭弧，避免接 地装置产生电弧而发生烧蚀现象。

与现有技术相比，本发明的有益效果： 本发明通过在刷架的不同区域设置 接地碳刷和消弧碳刷， 同时对接地碳刷与摩擦铜盘之间， 消弧碳刷与摩擦铜盘 之间分别施加大小不同的压力， 从而实现接地碳刷既具有较长使用寿命， 又能 避免接地装置在强烈振动工况下由于接地碳刷 与摩擦铜盘分离后，二者之间产 生高电压发生起弧烧损，导致摩擦面恶化从而 大幅缩短二者使用寿命的情况发 生。

附图说明

图 1为本发明中电力机车接地装置的结构示意图� � 图 2为图 1的侧视图。

图中标记： 1-刷盒， 2-刷架， 31-接地碳刷， 32-消弧碳刷， 41-不锈钢恒 力弹簧， 42-压缩弹簧。 具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一 歩的说明。 为了使发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施 例， 对本发明进行进一歩详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用 以解释本发明， 并不用于限定本发明。 实施例 1

如附图 1、 附图 2所示， 本实施例电力机车接地装置包括刷盒 1、 固定于 刷盒 1内的刷架 2以及设置在刷架上的接地碳刷 31和消弧碳刷 32， 接地碳刷 31和消弧碳刷 32的末端通过软线与刷架 2连接， 所述刷架 2上设有用于导电 的电缆接线端子， 刷架 2的中心设置有孔， 消弧碳刷 32安装在刷架中心的孔 内， 三个接地碳刷 31均匀设置在以刷架 2中心为圆心的圆周上， 所述接地碳 刷 31底部与刷架 2之间设置有使接地碳刷 31头部与圆形摩擦铜盘紧密接触的 不锈钢恒力弹簧 41 ;消弧碳刷 32底部与刷架 2之间设置有使消弧碳刷 32头部 与圆形摩擦铜盘紧密接触的压缩弹簧 42，上述电力机车接地装置的具体消弧方 法为： 在接地碳刷 31与摩擦铜盘之间， 消弧碳刷 32与摩擦铜盘之间分别施加 不同的压力，施加在接地碳刷 31与摩擦铜盘之间的压力小于消弧碳刷 32与摩 擦铜盘之间的压力。 另外接地碳刷 31的导电性高于消弧碳刷 32， 导电性能相 对更好的接地碳刷 31有利于控制工作电流流经碳刷的发热量，避� ��发生烧损； 消弧碳刷 32的耐磨性高于接地碳刷 31，耐磨性能相对更好的消弧碳刷 32有利 于控制在相对更大压力下与摩擦铜盘相接触并 发生相对运动而产生的磨耗量。 由于在以刷架 2中心为圆心的圆周上均匀设置三个接地碳刷 31，另外在刷 架 2的中心孔内安装消弧碳刷 32， 当接地装置工作时， 施加在接地碳刷 31与 摩擦铜盘之间的压力要小于施加在消弧碳刷 32与摩擦铜盘之间的压力。 对接 地碳刷 31与摩擦铜盘之间施加较小的压紧力可确保接� ��碳刷 31与摩擦铜盘发 生较大量相对运动时也只产生较小的磨耗量， 增强接地碳刷的使用寿命； 对消 弧碳刷 32与摩擦铜盘之间施加较大的压紧力确保在强� ��振动工况下， 即便接 地碳刷 31与摩擦铜盘分离后， 消弧碳刷 32与摩擦铜盘也不发生分离， 能够正 常导电。 另外针对消弧碳刷 32与摩擦铜盘之间压紧力大， 由此导致消弧碳刷 32相对于接地碳刷 31的磨损量高， 消弧碳刷 32可采用耐磨性高的材料制造， 同时由于消弧碳刷 32与摩擦铜盘之间的较小量相对运动也只产生� ��小的磨耗 量，如此可实现接地碳刷 31和消弧碳刷 32都具有较长使用寿命，消弧碳刷 32 的存在可避免接地装置在强烈振动工况下由于 接地碳刷 31与摩擦铜盘分离后， 二者之间产生高电压发生起弧烧损，导致摩擦 面恶化从而大幅缩短二者使用寿 命的情况发生。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。