电力机车交流牵引电机故障诊断研究

电力机车交流牵引电机故障诊断研究

毕业设计（论文）

题目：电力机车交流牵引电机故障诊断研究

系

部：机车车辆系

专业：铁道机车车辆

学生姓名：佟阔

学号：1250536

指导教师：顾贺

2015 年 5 月10日

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题目：电力机车交流牵引电机故障诊断研究

系部：机车车辆系专业：铁道机车车辆学生姓名：佟阔学号：1250536

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研究方案:

理论基础

论文是基于采样模拟牵引电机定子电流信号,运用小波包分解算法分析和处理电机故障信号,并提取出有效的电机故障特征向量,应用BP神经网络实现了对牵引电机较为常见的电气和机械故障的综合诊断模拟实验。

二、研究方法

论文采用定子电流法,在总结和汲取前人研究成果的基础上,以

DJl 型机车为例,对牵引电机的故障机理和诊断方法进行了研究。同时分析和总结了电机发生电气故障和机械故障时的特性,揭示了各种电机故障与特征频率之间的内在联系,并提出了一种模拟牵引电机故障信号的方法。

三、研究步骤

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指导教师签名：审核日期：年月日

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电力机车交流牵引电机故障诊断研究

题目：

系部：机车车辆系专业：铁道机车车辆

总成绩：____ 指导教师 (签名)：________ 日期：年月日

电力机车交流牵引电机故障诊断研究

题目：

系部：机车车辆系专业：铁道机车车辆

评定成绩：答辩组长：日期：年月日

摘要

随着列车向高速化方向发展，铁路行车安全的重要性越来越突出。在我国铁路跨越式的大背景下，交流传动电力机车的核心设备之一，它的安全运行关系到整个列车的行车安全，因此开展对交流牵引电机的故障诊断研究是非常必要的。

论文在总结和吸取前人的研究成果的基础上，以DJ1型机车为例，对牵引电机的故障机理和诊断方法进行了研究。针对牵引电机的工作机理，系统分析了电机在发生定子匝间短路故障轴承故障和转子气隙偏心故障时的表现特性，提取出了电机在故障时相应的特征频率，揭示出各类故障与特征频率之间的内在联系。

牵引电动机作为电力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。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。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。

本文对造成牵引电机的主要惯性故障原因进行深入分析，提出在检修运用中相应的解决对策，希望能对牵引电机运用的可靠性和安全性起到积极作用。

关键词牵引电机故障原因处理措施

目录

摘要............................................................. I 目录........................................................... II 第1章绪论 (1)

1.1早期发展阶段 (1)

1.2近代发展阶段 (1)

第2章电力机车牵引电机的技术资料 (3)

2.1交流变频牵引电机 (3)

2.2牵引发电机 (3)

2.3辅助电机 (4)

2.4发展趋向 (4)

第3章电力机车牵引电机的结构图纸 (5)

3.1 Mitrac TM 3800F型电机横剖面图

(5)

3.2大过盈附件应力 (6)

3.3大过盈结合压强 (6)

第4章电力机车牵引电机的检修工艺资料 . 7

4.1 检修工艺特点： (7)

4.2采用“三新”技术使用情况 (8)

4.3传统的故障诊断方法 (9)

4.4故障的智能诊断方法 (9)

第5章电力机车牵引电机故障统计数据及其分析 (11)

5.1交流牵引电机常见故障 (11)

5.2交流牵引电机常见故障的机理分析

(12)

5.3改进措施 (15)

5.4牵引用铅酸蓄电池使用须知及注意

事项 (15)

结论 (16)

致谢 (18)

参考文献 (19)

第1章绪论

1.1早期发展阶段

1891~1892年德国西门子公司试验成功了三相交流电源直接供

电的最早的绕线式转子异步牵引电动机。1898年德国西门子公司在一台两轴车上安装了变压器，并由三根架空线提供10kV、50Hz的三相交流电。该车采用了三相绕线式异步牵引电动机。1903年德国试验线上交流传动车辆的最大速度达到210km/h，采用的是绕线式异步牵引电动机。1917年德国试制成功采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车，采用的是三相异步牵引电动机。1943年匈牙利国铁定购的机车和1955年法国国营铁路的一台样车上都装有旋转变频机组，但由于系统结构复杂、机组体积庞大，这2种机车都没有继续发展下去。1955年水银整流器机车问世，标志着电力牵引电传动交直技术实用化的开始，使电力牵引交流传动技术的早期发展阶段终告结束，用于交流传动的牵引电动机的研制也告一段落。

1.2近代发展阶段

1964年分谐波控制的逆变器（即现在的脉宽调制逆变器）的出现使电力牵引系统发生了根本性的技术革命，交流传动技术发展进入了一个新的时代。1971年德国研制成功第1台交流传动内燃机车（DE2500），采用三相异步电动机。1980～1987年间研制了4台DE2500交流传动内燃机车（德国），改装了12001交流传动电力机车（瑞士）对不同供电方式下的PWM逆变器—异步牵引电机系统在转差—电流控制下的机车性能进行了多方面的试验，结果向世人展示了交流传动系统的意想不到的优越性，这些机车采用的是三相异步牵引电动机。1983年研制成功BR120