动车和机车用交流牵引电机装配典型故障分析及其预防张金霞

动车和机车用交流牵引电机装配典型故障分析及其预防张金霞

发布时间：2021-09-19T07:24:35.329Z 来源：《中国电力企业管理》2021年6月作者：张金霞[导读] 随着社会的发展和进步，带动了我国各个领域的进步。对动车、机车用交流牵引电机装配过程中的典型故障进行了总结、归类和分析，以帮助操作人员快速识别故障类型并采取预防性措施，从而提高产品一次性合格率。身份证号（37242119******5163）张金霞山东省青岛市 266199

摘要：随着社会的发展和进步，带动了我国各个领域的进步。对动车、机车用交流牵引电机装配过程中的典型故障进行了总结、归类和分析，以帮助操作人员快速识别故障类型并采取预防性措施，从而提高产品一次性合格率。关键词：绝缘电阻；密封；机械振动；电磁振动；异音引言

近几年间，我国电力电子技术得到了快速发展，同时也带动了电子控制技术的提升，改进了电力机车的运行技术，完善了电力机车的各项功能，其内部结构也变得更加复杂。这一现象，同时也加重了电力机车交流牵引电机故障诊断工作。而该工作能否顺利展开关系着机车行驶的安全问题，因此，对其进行深入研究与探讨有着重要的意义。

1概述

动车和机车用交流牵引传动动力已从蒸汽、内燃发展到了电力阶段，电力牵引主要有直流传动和交流传动2种模式。与直流传动相比，交流传动具有调速范围宽、功率密度大、维修简便等优点，逐步成为轨道交通装备发展的趋势和主流。1998年，原铁道部提出“用10年左右的时间完成机车直流传动向交流传动转换”的任务，经过数十年的技术攻关和积淀，加之技术引进的推动，我国已自主建立了大功率交流传动牵引系统的设计、制造、试验技术平台及体系。中国国家铁路集团有限公司拥有上万台交流传动机车、3000多列动车组成功投用，在运营时速、运行平稳性、行车密度等方面实现了全球引领，尤其是“复兴号”动车和机车用已成为中国高端制造的金名片，取得了举世瞩目的成就。牵引电机作为轨道交通列车的动力来源，其运行状态直接影响列车动力性能和行车安全。与一般工业应用场合不同，轨道交通应用环境极为恶劣。我国幅员辽阔且气候环境变化大，牵引电机转矩（功率）密度大、负荷变化范围大、工作温度变化范围宽且经常承受轨面非确定性冲击，同时其频繁工作于启动、牵引、制动、停车等循环工况，在电、磁、热、力等复合交变载荷长期作用下，性能存在退化和疲劳损伤将影响整车动力性能，甚至影响行车安全。实现牵引电机状态的监测与诊断，对于保障我国动车和机车用车辆运行安全和行车秩序具有重大而积极的意义。通过对动车和机车用交流牵引电机常见故障类型进行归纳总结，明确轴承故障与定子绝缘故障是牵引电机的2种主要故障类型，对2种主要故障类型的诊断技术进行全面分析，提出动车和机车用交流牵引电机故障诊断相关技术的发展方向，以期为相关科研人员提供一定的技术参考。 2动车和机车用交流牵引电机装配典型故障分析 2.1轴承对地绝缘电阻低或为零原因分析

（1）轴承前后密封槽形成导电通路。牵引电机为防止轴承油脂泄漏，轴承前后设计有迷宫式密封，为保证电机正常旋转，各密封件之间有0.15～0.3mm的间隙。而检修电机的配件上不可避免地附着浮锈和沙尘等，且配件在工序流转过程中可能会因防护不当发生小磕碰，导致配件加工面出现肉眼难以分辨的微小高点或毛刺。这类配件装配后，会因配件配合间隙夹杂着浮尘、高点或毛刺，导致本应间隙配合的配件间介电常数变小，体现为电机转轴对机座绝缘电阻偏低，甚至绝缘电阻为零。在机车牵引电机检修过程中，一旦发生轴对地绝缘偏低的情况，对电机拆解后，都能在转轴热套件上或轴承室内封环上发现浮尘、高点或毛刺等问题。当消除上述缺陷后，重新装配，电机轴对地绝缘就会恢复正常。（2）配件尺寸超差或配件自身形变的影响。达到规定运行里程返厂检修的电机，因部分机车在线运行时路况差（例如运行在大坡道、小曲线的路段）或长期超负载运行，造成电机配件尺寸超差或局部发生形变，此类配件再次装配后，导致电机局部配合间隙不符合图纸要求。

2.2转子故障

转子故障又分为转子本体故障以及转子绕组故障两大类。其中，转子本体故障包括转子偏心故障与转子失衡故障；而转子绕组故障包括匝间短路故障、端环开裂故障、转子断条故障以及转子绕组击穿故障。当发生转子偏心故障时，转子生成激振力，这种激振力的手气与转动的频率相同，增大了交流牵引电机的震动。在加工过程中，一旦电机转子出现伤痕等潜在危害，这些裂纹会在电机运行时进一步扩大，最终造成转子断裂等无法挽救的故障。动偏心与静偏心是转子偏心的两个类型，静偏心指的是，在固定空间中，径向最小气隙位置发生的偏心；动偏心指的是，最小气隙跟着转子同时转动或者转子的中心线偏离了旋转中心的情况。转子偏心会造成不平衡磁拉力的产生，带动交流牵引电机发生震动。在转子故障较为严重的情况下，定转子之间会出现严重的摩擦，最终造成交流牵引电机损坏。

2.3轴承故障

牵引电机轴承工作环境复杂多变，旋转过程中主要承受较大的径向载荷，并受到轮轨面振动冲击作用，容易发生故障。由于变频调速牵引电机工作于逆变器供电模式，在电机上产生固有的共模电压，导致电机轴承易产生电腐蚀，即轴电压在旋转轴承滚道面和滚动体的接触部分击穿润滑薄膜产生放电现象，导致轴承工作表面出现局部熔融和凹凸现象。因此，相较于一般用途轴承，铁路交流牵引电机轴承更易发生故障，通常表现为内圈和外圈电蚀、滚动体剥落、保持架断裂等，并引起振动加剧及噪声增大等现象。

3动车和机车用交流牵引电机装配典型故障分析预防措施

3.1轴承对地绝缘电阻低或为零的预防措施

在配件检修中，加强对密封环、端盖、轴承盖迷宫密封槽上浮尘、高点和毛刺的检查并及时消除，加强对封环、端盖、轴承盖迷宫密封槽配合尺寸的检查，均对预防牵引电机轴对地绝缘电阻低故障非常有效，应该列为关键控制项。

3.2传统交流牵引电机故障诊断方法

先利用化学、物理手段对电机故障中的化学、物理现象进行直接地检测；再通过故障征兆对电机故障进行诊断，这是电机故障中最成熟也是最常用的方法。在具体实施过程中，对获取到的设备运转的各项信号进行分析，将信号中的特征信息提取出来，以此来掌握本次故障的征兆，在此基础上对故障进行诊断。因为不同征兆与电机故障之间的关系不具备一一对应的特点，因此这种故障诊断方法常常需要工作人员反复求解、反复探索。

3.3轴承温升高

轴承在最终失效前都会表现为轴承温升高。如果不解决电机的振动和异音，那么最终就会导致轴承失效。当轴承温度高于润滑脂耐受的最高温度时，润滑脂会因高温而流失，从而导致轴承润滑不良、干磨、塌陷失效。电机在做出厂试验时，若遇到轴承温升高的问题，首先判断是否有振动、异音情况。如果有，先按上述方法从振动异音原因入手，逐步排查。如果没有，轴承温升高的最常会见原因是油脂过多或过少。油脂过多，散热不良导致轴承温升超出标准；油脂过少，轴承润滑不良也会导致轴承温升高。此时，应适当地去除或增加油脂，直至轴承温升正常。

结语

通过对动车、机车用电机装配中的典型故障及预防措施进行分析和总结，有利于快速识别故障并迅速找到解决方法，也有利于从源头上识别关键项并进行质量控制，以减少典型故障发生，提高一次交验合格率。

参考文献

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