铁道机车车辆故障维修诊断

内燃机车牵引电动机常见故障判断与检修保养

摘要

电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。常见的电动机可分为交流电动机和直流电动机。电动机是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。牵引电动机是机车主要电气设备之一，其质量的好坏对机车整体质量起着至关重要的影响。虽然近年来，在制造厂家与各科研部门的共同努力下，牵引电动机基础质量得以不断提高；但由于受机车长交路、大提速恶劣环境以及超吨位等多种运用条件因素影响，对牵引电机使用性能提出更高的要求，因此落修率依然较高，给检修生产带来一定的压力。

在铁路的发展历史中，牵引电动机是重要的组成部分之一。牵引电动机是有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，与此同时，牵引电动机也具有故障率高和运用保养质量可以直接决定电动机的使用寿命的特点。本文根据对牵引电动机故障的统计，分析了故障部位发生故障的原因，并提出了使用前检查、使用中正确操作、定期维护修理等防治故障的措施。

关键词：牵引电动机；故障原因；防治措施

1 牵引电动机的发展

电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从机车运用电动机代替蒸汽机至今，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为机车运行的传输动力。电力拖动有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电动机逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电电动机具有调速性能优良，维修费用低等优点，逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。

2 牵引电动机在机车上的运用

铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆都运用牵引电动机。牵引电动机在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。

3 牵引电动机的工作环境

牵引电动机在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。

牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔

时要承受相当大的冲击振动，这不仅电动机换向带来困难，而且还容易造成电动机机械破损；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入；电动机工作时电压变化范围大，同一台机车的六台牵引电动机并联工作，若引动轮直径差异，个别轮对空转、电动机特性因数不尽相同等因数干扰，将是牵引电动机负载分配不均匀。过大的电流或是电压势必电机的换向带来困难，造成电机温升过高，绝缘老化等。

因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。

4 牵引电机的一般组成结构

牵引电动机一般由定子和转子两大部分组成，在定子和转子之间有一个一定大小的间隙，称为气隙。

1 、定子

定子一般由机座、主磁极换向级和电刷装置等组成

（1）机座

机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作用。它即用来作为安装电机所有零件的外壳，又是连接各磁极的导磁铁轭，机座通常为铸钢件，也有采用钢板焊接而成。

（2）主磁极

主磁极由主机铁心和主机线圈两部分组成。主级铁芯一般用1～1.5mm厚的钢板冲压叠加成一个整体。小型电机的主级线圈用绝缘铜线绕制而成。大中型电机主机线圈扁铜线绕制而成。

（3）换向级

换向级又称为附加级。他安装在两个主级之间，用来改善换向。换向级由换向级铁芯换向级线圈构成。换向级铁芯主要用大多数钢板加工而成。换向级线圈跟主级线圈一样也是用圆铜线绕制而成。经绝缘处理后套在换向级铁芯上，最后用螺钉将换向级固定在机座内壁。

（4）电刷装置

电刷装置的作用是通过电刷与换向器表面的滑动接触，把传动的电枢绕组与外电路相连。电刷装置一般由电刷、刷握、刷干、等部分组成。电刷一般用石墨粉压制而成。

2 转子

转子又称为电枢，主要由转轴，电枢铁芯、电枢绕组和换向器组成

（1）转轴

转轴的作用是用来传递转矩，一般用合金钢锻压而成

（2）电枢铁芯

电枢铁芯是电机磁路的一部分。也是承受电磁力的一部分。当电枢在磁场中旋转时，在电枢铁芯中将产生涡流和磁滞损耗，为了减小这些磁滞的影响，电枢铁芯通常用0.5mm厚的钢板叠压而成。电枢铁芯固定在转子支架或是转轴上

（3）电枢绕组

电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转据。实现机电能量的转换。它是电机主要的电路部分。电枢绕住通常都用圆形的或是矩形的导线绕制而成，再按一定规律放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁芯之间要妥善的绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽锲将绕组压紧，伸出槽外的绕线部分用无玮玻璃丝带绑紧

（4）换向器

换向器的作用是机械整流，即在直流电动机中，它将外加的直流电流逆变成绕组内的交流电流，在直流发电机中，它将绕组内的交流电动势整流成电刷两端的直流电动势。

5 牵引电动机的保养