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3．1．2 火花优化与解决方案
自从韶山3-4000系电力机车上路以来，非常多的人对它进行过研究和改进，在此，我将提出我的思考方法和解决方法，主要从原理上来解决，但也包括一定的经济性和可实施性。由于上面的原因分为了三类，这里的优化与解决方案也将分为三类讨论。
牵引情况：对于电压的过高，机车上主电路中已经装上了直流电压传感器（1、2ZYH），它将监测到的电机电枢端电压送到电子柜分析处理，也送到司机台。对于电流过高的问题，机车主电路中也采取了安装直流电流传感器（1-6ZLH）的方法，将监测到的电流一路送到电子柜分析处理，一路送到司机台。对于电枢反应，采用的方法是安装串联的换向级绕组。对于电机转速过快，机车上有专门的测速仪。
制动情况：对于剩磁过强，将主极绕组串联后加上外部可控电源，而电枢绕组也加上外部可控电源。对于转速过快的问题，我们可以采取空气制动与电阻制动同时工作的方法。
非特殊情况：由于这些情况基本不能避免，所以我们只能使用更好的设备，设备的各种精度要提高或者缩短这类设备的检修时间间隔。
3．2 电机内的环火
直流牵引电动机运行时，会产生一些火花，火花不及时的消除就会使正、负电刷出现强烈的环行电弧而发生短路，这种现象称为环火。环火对牵引电动机具有很大的破坏性，而且会造成以下的危害：1、电弧由换向器表面飞向电机的其他金属部件（如刷架圈、机体等），造成电机接地。2、环火产生的巨大热量会烧损刷盒、碳刷、联线等导电零件，造成电机不能正常工作。3、环火产生的巨大热量会使产生换向器发黑、凸片等故障。严重的会造成电机大破。4、环火的瞬间会产生“轴电流”，此时有电流从轴承滚珠和内套间通过，会在内套或滚珠上产生灼痕，造成电机轴承寿命减少。
3．2．1 环火常见原因
正如上面所说的，环火是火花的延续是持续的火花反应，但是强度和毁坏性要比火花强很多。在一般情况下火花是不容易演变成环火的。在这里我将产生环火的原因分三类，第一类是电、磁原因；第二类是设备原因；第三类是人为操作原因。
电、磁原因：（1）、牵引电机工作电压过高——会使电机换向恶化，导致环火的发生。（2）、电枢反应强烈——导致电机内部磁场分布畸形，换向困难，严重时导致环火。
设备原因：（1）、电刷刷头间的压力不均等——容易直接导致火花，也会使换向器损毁，变形，导致环火。（2）、换向片上有铜毛刺——铜毛刺向外延伸，容易是相
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邻的换向片间短路，在连续的铜毛刺情况下，电机运行就会产生环火。
人为操作原因：（1）、机车运行速度过高——使电机的转速过高，产生较大的离心力，此时换向器容易发生形变、凸片等现象从而使换向恶化，电刷磨耗急剧增高，甚至发生环火。（2）机车在未停稳之前反向——电机的转向还来不及改变，但是电压反向，磁场反向，使电枢电流急剧增大，产生环火。
3．2．2 环火优化与解决方案
由于环火与火花的关系紧密，其解决方案也比较类似，有时可以说控制住了火花，也就杜绝了环火，但事实证明，火花在大功率脉流电机内不可能杜绝。但是，如果做得好，环火的发生概率可以控制的很小。以下也将根据每个环火发生的原因一一提出有效可行的优化解决方案。
电、磁原因优化、解决方案：（1）、牵引电机工作电压过高——在电机电枢两端并联上电压互感传感器监测电机工作电压。（2）、电枢反应强烈——在电机内部安装换向极绕组和补偿绕组，并与电枢绕组串联。
设备原因优化、解决方案：（1）、电刷刷头间的压力不均等——在组装和检修电刷时一定要认真细心。（2）、换向片上有铜毛刺——这一般也是由于电刷和换向片的相互作用造成的，应该在制造、组装、检修设备的时候做到认真仔细。
认为操作原因优化、解决方案：（1）机车运行速度过高——机车乘务人员必须严格按照路线要求运行速度运行、机车上安装列车速度监测控制设备。（2）、机车在未停稳之前反向——机车乘务人员必须严格按照机车运行操作规范操作，机车上安装必要的控制电路，禁止这种操作发生。
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结 论
韶山3型4000系电力机车依然会在我国线路上工作多年，它的很多成熟的设计经验与设备也被大量的使用在其它后来的车型上，对该型机车的维护与研究很有必要。本文主要研究的是牵引主电路中电机火花与环火的问题，只要是大功率的，直流（脉流）电机都会存在这种问题，而且不仅仅是运用在电力机车上，不仅仅是在铁路线路上，大功率的直流（脉流）电机在很多行业也有运用。
经过两个多月的现场观察与书籍、网络资料的查询，终于对电机火花与环火的问题有了一定的了解，通过自己的努力，也分析了产生火花与环火的原因和可能的解决方案。
首先必须要了解火花与环火的本质是什么，才能找出产生火花与环火的理论原因，最终找到产生火花与环火的实际原因，提出优化、解决方案。
环火其实是一种特殊的火花形式，是电枢正负极之间连续的火花，使之短路。而火花是一种对空气放电的物理现象，其本质是某一时刻内一带电物体储存电能急剧上升，以至不能继续存储，然后将电能释放到空气中。而电机内的火花原因是两带点导体电势差过大，把空气击穿，短路现象。以此为基础，我们会发现火花与环火的物理原因是电能的突然增加，在电机内部表现为两带电体的电势差或电流过大。试图找到使电能突然变大的原因是关键，而电能可以与电压有关也可以与电流有关，所以我们将分为两大类物理原因。通过电压原因，我们可以发现，有可能是外部“电源”供电是电压过大，也可能是电磁原因导致感应电动势与工作电动势方向相同。通过电流原因，我们同样可以发现，有可能是外部“电源”供电时电流过大，也可能是电磁原因的感应电动势产生的感应电流同向，当然也可能是有些地方的电阻过小，本不应该小的。除了以上原因外还有两大原因不可避免，第一类是人为原因，因为人不是机器人，就一定会出错，当然也会导致火花与环火问题。第二类是制造精度和系统先进程度的问题，如果有些部件的制造精度很高和系统足够先进的话，很多问题都可以避免，但是也面临这经济问题。
以上的大部分问题都不可能彻底杜绝，理论上也不行，但是对系统的优化和风险的控制还是能做到的。比如安装电子监控装置、电子控制柜；安装换向极、补偿绕组；使用性能好的设备；对工作人员进行合适的教育和管理。
人们在处理直流电机的火花与环火问题上已经做到了最好，到现在，几乎不能在进行改进了，但是在分析与讨论的过程中，能学到的是思考的方法与研究的方法。
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致 谢
完成这篇论文对我来说难度已经不小了，特别是拿到题目后的茫然，然后三次改题目，差点就失去了写这篇论文的动力，但还好，得到了一些人的鼓励和帮组，让我准时完成这篇论文。
我想我首先要感谢的是我的家人，他们给了我最大的鼓励，在我茫然失措的时候，他们任然坚定的相信我能行。这篇论文正式开写与重庆实习期间，那是我最终确定了现在的题目，但是发现有本需要的书没有带，我的好朋友ws最后把他的书借给了我，让我在那本书上找到了不少需要的东西。我还应该感谢在xx机务段的师傅们，为了写这篇论文，我有空就跑去看牵引电机组的师傅们工作，他们人总是很好，乐于告诉我他们知道的，也指出了我的一些错误知识点。还需要感谢人是xx机务段技术科的人们，虽然没有得到需要的资料，但是他们乐于助人，也指出了我写论文的错误观念。最后感谢我所在的电焊组师傅们，他们让我在xx机务段过了个不错的实习生活。谢谢你们！
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参考文献
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西华大学安德校区专科毕业设计(论文) 第 2 页