HXn5型机车冷却风扇电机接地故障分析

熊伟 徐泽苗

摘要： 本文分析了HXn5型内燃机车冷却风扇电机接地故障的产生原因，并提出了合理的修复措施。

关键词：HXn5型内燃机车;冷却风扇电机;接地故障

引言

HXn5型机车是戚机公司引进GE公司先进的设计和制造技术的大功率交流传动内燃机车。HXn5机车自运用以来，到2018年进入C6修批量修阶段。

冷却风扇位于内燃机车冷却水系统中， 担负散热器中冷却水的强迫冷却任务， 以保证柴油机工作在适宜的油水温度范围内， 因而是该系统的重要部件。[1]HXn5机车采用的冷却风扇电机型号5GYA30C6，结构为立式、单轴伸、双轴承支撑结构的三相鼠笼式的交流异步电动机，它是内定子、外转子结构。电机主要由转子装配、定子装配、机座和转轴及其他附件等组成，如图1所示。

一、接地故障原因分析

电机C6修后，在运用中发生多起冷却风扇电机接地故障。

（一）匝间短路

拆解故障电机，定转子分离，检查发现部分故障电机在绕组鼻部处烧损。

匝间短路由以下两个原因：

（1）匝间绝缘在长期运行中老化，导致接地故障;

对定子装配的绕组进行进一步拆解，发现部分线圈的包裹绝缘老化变色，并呈粉末状。

（2）在检修过程中，鼻部绕组磕碰伤造成匝间绝缘不良，导致接地故障。

对定子检修的相关工序进行检查，发现在吊运中鼻部绕组存在磕碰伤。

（二）定转子接磨

部分故障电机存在定转子相擦接磨的现象，接磨造成局部过热，引起定子线圈烧损，导致接地故障。

选择近期发生的3起接磨故障进行分析，对转子内孔锥度面、转轴锥度面、转子鼠笼内径、定子外径进行检测，发现以下问题。

（1）转子内孔锥度的接触面不良

塞规检测3只电机转子内孔锥度的接触面均不良。转子内孔接触面不良导致转轴与内孔装配不良，转子倾斜，局部气隙减小，易造成定转子接磨故障。

（2）转子鼠笼内径超差

测量2只故障电机转子鼠笼内径，结果如表1所示，发现鼠笼内径偏差较大。其中1#转子装配，鼠笼内径最小处Φ649.09mm，最大处为Φ649.78mm，超新造时标准达0.31mm，且最大相差已达0.69mm。新造时电机定转子单边气隙仅为0.9mm，鼠笼内径偏差较大易造成电机定转子接磨。

由鼠笼形状示意图（图1、图2）可以看出，鼠笼形状呈椭圆形。因检修时对风叶进行探伤，有裂纹的风叶需进行换新。在更换叶片作业时，风焊切割叶片及焊接新叶片，导致轮毂受热变形，因鼠笼与轮毂为过盈配合，鼠笼也随之变形，导致鼠笼内径超标，易导致定转子接磨故障。

（三）接地故障分析结论

（1）匝间绝缘在长期运行中老化，导致接地故障。

（2）在检修过程中，绕组磕碰伤造成匝间绝缘不良，导致接地故障。

（3）转子内孔锥度的接触面不良、转子鼠笼内径超差造成定转子接磨，导致接地故障。

二、改进措施

（一）增加匝間绝缘检测方法

针对绝缘老化的现象，在检修中增加匝间绝缘检测工序，有效的判断电机绝缘的状态。匝间检测仪是采用“冲击波比较法”的原理，它是将冲击电压波交替地直接施加于被测试品和参照品的绕组上，利用冲击电压在二者中引起的衰减震荡波有无差异来确定电机绕组绝缘是否良好，且显示故障波形时，常有放电声、电火花和特殊气味等。[2]

（二）制作定子吊运支架工装

针对检修中的磕碰现象，制作定子吊运支架，底部绕组不接触地面，有效的减少了绕组的磕碰伤。

（三）严控转子内孔与转轴接触面的检测

检修时严控转子内孔与转轴接触面的检测，合格后方可进行组装;

（四）制定合理的转子内径检修标准

转子更换风叶后，对转子内径进行检测，制定合理的转子内径检修标准并严格执行;

（五）增加电机气隙检测工序

在定子机座相应位置打孔，在电机组装后，用塞尺检查电机定转子气隙，合格后方可进行试验、装车。

参考文献：

[1] 战广桓.冷却风扇叶片的焊接工艺[J].机车车辆工艺，1999年，第1期：22-25

[2] 卢云峰，翟正江，张文英.中小型交流电机匝间短路分析及处理方法[J].露天采煤技术，2001年，第3期：47，50

作者简介：

熊伟（1976—），男，技师，毕业于株洲铁路电机学校电机专业，现从事内燃机车电机检修工作。

徐泽苗（1990—），男，工程师，毕业于南京工程学院自动化专业，工学学士，现主要从事机车电机工艺工作。