地铁牵引系统用电机引出线方式设计改进

赵 方， 赵英豪

（中车永济电机有限公司， 陕西 西安 710016）

引言

地铁牵引系统是用牵引电机将电能转换为机械能的设备，因此必须通过引出线将电能从外部电源引入电机内部，从而实现能量转换。引出线的运行可靠性，直接影响电机功能的实现。工厂以往项目中，出现过多次引出线烧损，导致牵引电机落车现象[1]。本文对公司两种具有代表性的引出线结构方式进行分析。

1 对比分析

牵引电机引出线结构按照外观主要分为：无接线盒方式、带接线盒方式。图1和图2为工厂较典型两种电机结构。

图1 无接线盒引出线结构

图2 带接线盒引出线结构

1）无接线盒引出线结构。电机引出线从电机内部焊接引出，直接联接到车体侧电连接器。引出线不分段。优点：一体式联接，减少电气连接点，减少了故障隐患点；无接线盒，节约了生产成本，也降低了电机重量。缺点：电缆更换不方便；电缆紧固不方便。

2）带接线盒引出线结构。电机引出线从电机内部焊接引出，先固定在接线盒里（如图3所示），再连接电缆到车体电连接器。引出线分为两段，两端联接通常采用螺栓紧固。优点：接线盒至车体电连接器的电缆一旦受损，更换方便。缺点：三项电缆连接铜排中间无绝缘隔挡，容易爬电；接线盒防护等级低，容易进入水汽，进而引起电气烧损，一旦电气烧损，电机则需落车解体处理[2]；需设计接线盒，增加了电机空间尺寸以及重量、成本。

图3 接线盒内引出线固定

经过对两种引出线方式的优缺点进行比较：无接线盒引出线方式对于保证运行中电气传输可靠性具有明显优势，缺点主要是电缆更换不方便。

有接线盒引出线方式对于因电缆问题引起的故障排除有明显优势，缺点主要是绝缘性能差、接线盒防护等级低有电气烧损故障风险[3]。

2 优化措施

1）针对无接线盒引出线方式更换不方便问题。首先，采取措施，降低电缆受损几率，加强防护。其次，改进结构，使之具备不落车更换可操作性。可通过以下手段对其进行改进。

2）采用带护套的电缆。该电缆覆有绝缘层和护套层，护套层具有优良的机械保护功能。对于仅伤及护套层，绝缘层完好的电缆，可进行在线包扎修复。

3）降低电缆固定受损故障。由于固定电缆经常采用硬质材料装夹固定，固定过程中容易造成电缆挤压损伤。要求对于电缆固定点使用热缩管防护后再固定，可对电缆进行有效防护。

4）引出线不落车更换结构（如图4所示）。

图4 引出线不落车更换结构

综上，引出线从电机内部引出后，通过钎焊连接外电缆。一旦电缆出现重大损伤需要更换，将钎焊点熔开更换，更换后对焊接点重新进行绝缘处理。电机可实现不落车更换电缆。

引出线与外电缆焊接完成包好绝缘后，使用固定夹紧固电缆，防止因振动引起焊点疲劳断裂。

针对有接线盒引出线方式因绝缘性能差、接线盒防护等级低有电气烧损故障风险。首先，采取措施，提高接线盒防护等级，加强防护。其次，改进结构，使三相电缆及引出线之间有绝缘防护。可通过以下手段对其进行改进。

1）加大接线盒和接线盒盖的密封截面积，提高防护等级。减少冷凝水进入。

2）接线盒底板增加冷凝水排除孔。杜绝冷凝水的留存。

3）三相引出线和三相电缆之间采用绝缘材料的固定板隔离，防止爬电。

图5 提高绝缘、防护等级后结构

3 运行验证

目前，公司无接线盒引出线结构方式广泛应用于CRH2动车组牵引电机，地铁牵引电机。所配属列车运行于京沪高铁、郑西高铁以及西安1、2号线、上海6、8号线、北京13号线等线路。

CRH2牵引电机已经过360万km运行考核，运行中从未出现过电缆破损及烧损故障。在电机的高级检修中，电机电缆更换率＜1‰。

公司有接线盒引出线结构方式广泛应用于城际地铁牵引电机，所配属列车运行于南宁1、2号线、重庆5号线、重庆环线、沈阳10号线、徐州1号线、西安机场线等线路。

南宁1号线已经过30万km运行考核，运行中从未出现过爬电及烧损故障。

4 结语

随着市场竞争加剧化，牵引电机可靠性越来越收到重视。牵引电机结构设计需考虑空间、成本、应用工况、工艺性、可靠性、可维护性等各方面因素，选择最适合方案。

[1]陈世坤.电机设计：第2版[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2]阎治安，崔新艺，苏少平.电机学：第2版[M].西安：西安交通大学出版社，2008.

[3]机械工程手册编辑委员会.机械工程手册：第2版[M].北京：机械工业出版社，1997.