摘要：辅助变流器是辅助供电系统的核心部件，其故障时，将影响动车组运行的舒适性，严重时还会影响动车组的正常运行。本文针对CRH3型动车组辅助变流器输出控制接触器辅助触头故障现象及故障原因进行了分析，并提出相应的解决方案，有效的解决了辅助变流器输出控制接触器辅助触头故障。
关键词：辅助变流器；接触器；辅助触头盒；传动杆
前言
辅助供电系统是动车组的一个重要组成部分，为动车组主要牵引部件冷却系统、动车组风源系统、空调系统、蓄电池充电机及辅助加热等提供电源，维系着动车组的启动和正常运行。辅助供电系统的核心部件是辅助变流器，所有辅助变流器均设置有输出控制接触器，若输出控制接触器故障，则其所在的辅助变流器便停止交流电输出，进而减少整车的辅助供电容量。本文将着手分析一种辅助变流器输出控制接触器辅助触头机械故障，并提出相应的解决方案。
1 系统组成及工作原理
CRH3C型动车组为8辆编动车组，车载空调、主空压机、冷却系统等设备的供电电源为3AC 440V/60Hz车载电源，此电源由辅助变流器提供。辅助变流器的输入为牵引变流器中间直流3000V，经过逆变、整形、滤波等过程处理后，通过输出控制接触器Q30输出3AC 440V/60Hz电源。当接触器Q30故障时，其所在辅助变流器无法正常输出3AC 440V /60Hz电源。
2 故障描述
辅助变流器输出控制接触器Q30由辅助变流器控制单元控制，并将其中一组常开辅助触头的状态反馈给辅助变流器控制单元，以供控制单元判断接触器Q30的实际状态与指令要求的状态是否一致。当控制单元发出接触器Q30闭合指令时，如果接触器Q30辅助触头状态反馈为“开”，则控制单元诊断为接触器Q30故障，并停止辅助变流器工作，同时向列车网络控制系统上报相应的故障代码。
据不完全统计，2011年10月至2012年12月期间，CRH3C 型动车组共发生辅助变流器输出控制接触器Q30辅助触头故障40起。故障发生后，通过故障接触器Q30拆解，发现所有故障接触器Q30单辅助触头盒侧的辅助触头盒传动杆均存在断裂现象。
3 故障分析与处理
3.1 接触器动作原理介绍
接触器Q30为直流控制接触器，当主线圈得电时，主触头吸合，并由主触头传动杆带动辅助触头传动杆，使常闭触头断开，常开触头闭合；在主触头断开时，主触头传动杆将辅助触头传动杆向上拉，使常闭、常开触头复位。在辅助触头动作的过程中，为防止辅助触头超程，在辅助触头盒侧面设有限位框。
3.2 故障原因分析
通常情况下，导致接触器发生传动杆机械断裂的原因主要有以下三个方面：
（1）传动杆本身存在质量问题，导致传动杆断裂故障频繁发生；
（2）接触器Q30辅助触头盒配置方式不合理；
（3）传动杆受到异常作用力。
针对传动杆本身质量问题，由于该型号接触器涉及CRH3C、CRH380BL等大量动车组，出厂批次较多、时间跨度较大，且未发生大批量故障，因此，单辅助触头传动杆存在本身质量问题的可能性不大。
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通过进一步检查分析，接触器Q30双组辅助触头盒并非由两个单组辅助触头盒拼装组成，而是两个单组辅助触头盒在结构上连接所形成的一体式辅助触头盒。基于此结构上的差别，双组辅助触头盒由2根传动杆共同承受此作用力，而单组辅助触头盒则只有1根传动杆承受此作用力，因此，单辅助触头传动杆断裂的可能性更大。基于此，我们选取3列发生过此类故障的动车组，将所有接触器Q30的单组辅助触头盒换成双组辅助触头盒，并进行为期半年的验证性试验。在试验开始后的前2个月，更换的双组辅助触头盒便发生了3起传动杆断裂故障。试验结果表明，此类故障与辅助触头盒配置方式无直接关系，同时，也间接证明了此类故障与传动杆本身质量无直接关系。
基于上述分析，可推断出单组辅助触头传动杆断裂的最大可能原因是其受到了异常作用力。通过观察辅助触头盒安装情况，发现辅助触头盒与接触器主体贴合均匀，无变形情况，可以排除辅助触头盒安装不符合要求的原因。通过进一步分析，辅助触头传动杆向下（靠近底座方向）动作时，其行程余量较大，不存在限位框卡止辅助触头传动杆动作的情况。辅助触头传动杆向上（远离底座方向）动作时，限位框会将辅助触头传动杆卡止，如果主触头传动杆还未到达上停止位，则辅助触头传动杆一直会受到主触头传动杆的向上拉力。为验证此分析，我们分别拆除单双组辅助触头盒的两个固定螺栓，发现单组辅助触头盒向上移动了1mm左右，而双组辅助触头盒并未向上移动。由此可知，单双组辅助触头盒的安装面间有1mm左右的高度差。结合辅助触头动作原理、受力情况以及单双组辅助触头盒安装平面高度差异情况分析，接触器在断开后，主触头传动杆在双组辅助触头盒侧顺利到达上停止位，而单组辅助触头盒则由于单组辅助触头盒安装平面较低，主触头传动杆在向上动作的过程中被限位框卡止而不能到达断开停止位，使得主触头传动杆弯曲变形，主触头传动杆弯曲变形所产生的弹力将持续作用于辅助触头传动杆，尤其在接触器断开的瞬间，瞬间产生的弹力会使辅助触头传动杆受到巨大的冲击力。在接触器Q30频繁的闭合与断开过程中，巨大的冲击力和持续作用力将导致辅助触头传动杆机械疲劳甚至断裂。
通过上述分析，可以确定单组辅助触头传动杆断裂的根本原因是：单组辅助触头盒的安装平面较低，使得辅助触头传动杆持续受到主触头传动杆的弹力作用，进而导致辅助触头传动杆发生机械疲劳甚至断裂现象。
3.2 解决方案
通过上述故障原因分析可知，将单组辅助触头盒的安装水平面向上移，可以有效地减小甚至消除辅助触头传动杆在接触器断开的过程中所受的冲击力和持续作用力。考虑到双组辅助触头盒侧并未发生过传动杆断裂故障，因此，将单组辅助触头盒的安装水平面抬高至与双组辅助触头盒一个平面即可满足要求。综合考虑各种因素，在单组辅助触头盒安装底座增加加装平垫圈是最便捷可靠的方法。实际整改运用效果表明，该解决方案有效可行，彻底解决了此类接触器辅助触头传动杆断裂故障。
4 结束语
输出控制接触器Q30是辅助变流器的重要组成部分。输出控制接触器Q30故障将直接导致辅助变流器停止工作。针对辅助触头盒安装平面高度不符合要求引起的输出控制接触器Q30故障，通过采取增加垫片以调整辅助触头盒安装平面高度的整治措施，有效的避免了此类故障的发生。对此，建议部件生产商并在生产制造过程中加强质量卡控，充分考虑部件与部件之间的配合问题，以减少故障的发生和损失。
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论文作者:何朝保,张泽,李玉明,刘英
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/7
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