铁路牵引电机状态检测技术

刘晓荔

摘 要：近年来，随着我国经济的不断发展，铁路运输事业也在逐年增长，铁路运输的安全也变得尤为重要。众所周知，铁路运输是由列车车头进行牵引，随着电气化铁路事业的逐渐发展，电力机车逐步淘汰了蒸汽汽车和内燃机车，渐渐成为了铁路运输的主力军。在电力机车中，牵引电机是电力机车中的最重要组成部分，它的工作环境较为特殊，相对于其它部件来讲，牵引电机所处的工作环境更为恶劣，又因为它的动力作用大、负载变换频率快等工作强度要求较高的原因，致使牵引电机在工作时十分容易发生故障而停止工作，所以牵引电机的维护保养的难度较高。本文通过对牵引电机常见的故障发生原因进行分析，归纳、梳理电力机车的电机在牵引过程中可能会出现的问题，并介绍了几种常用的电机故障诊断技术，从而更好的保证列车在运行当中的安全。

关键词：电力机车;交流牵引;电机故障;诊断技术

1 引言

由于交流牵引电机具有恒功率范围较宽、粘着性能好、大牵引力、功率因数较高等明显优势，相对于传统的直流传动机车来说，交流牵引电机可适用性更大，目前，已成为了我国电力机车的主流。虽然交流牵引电机得到了快速发展，但是由于其复杂的内部结构，在运行过程中十分容易发生故障，对列车行车安全造成了很大的隐患。所以，本文通过分析研究交流牵电机的故障发生原因和解决方案具有重大意义。

2 铁路牵引电机的主要故障

铁路系统目前广泛使用的牵引电机有内燃机车直流电机、韶山型电力机车电机、重载电力机车电机，动车组电机，地铁电机。其主要故障为：（1）绝缘故障：包括电枢绕组绝缘故障、励磁绕组绝缘故障、换向器接地。（2）励磁回路故障（交流为定子）：包括匝间短路、绕组引出线断裂、接头松动。（3）电枢回路故障（交流为转子）：包括电枢绕组匝间短路、换向器故障、片间短路、电刷接触不良等。

3 机务段的常规检测方法及优缺点

（1）摇表或绝缘耐压试验。通过直流、交流高压耐压试验，测试繞组对地绝缘性能，同时得出绝缘阻值、介质吸收比、极化指数或泄漏电流等指标。作为预防性试验，绝缘测试一直是必不可少的进程，但它解决的仅是对地性能的评估。

（2）电桥或数字微欧计。检测绕组直流电阻。此项测试仅可用于检测接头松动，对由于匝间短路、层间短路、铁芯老化、磁隙不均衡等导致的电磁特性（电感量）的改变无能为力。高精度的微欧计可以检测到引出线裂口、碳刷虚接等所产生的高阻。

（3）浪涌试验仪。又称匝间耐压试验，对绕组施加高压。通过对各级衰减电压波形的比较，分析匝间短路的存在。这种方式最大的缺陷在于施加高压，对电机整体的绝缘特性产生一定的伤害，从而大大降低电机使用寿命。同时，仪器设备笨重，操作复杂。

4 铁路机车牵引电机的测试技术

4.1倍频测试技术

倍频测试技术在铁路机车牵引电机中主要是通过将交流信号给到电机绕组中，利用频率加倍，测算出实际的减小量，然后判断电机绕组中电路的电磁性质。根据实践研究，绕组如果在完好的情况下，基本是接近理想电感的，在使用频率加倍后，相应的电流会减少二分之一。牵引电机的绕组匝间出现短路时，也就是电感出现失效，电磁特性出现变化的过程。对这一故障进行判断时，绕组参数是非常重要的参考。在直流牵引电机中，电枢回路以及励磁回路的倍频测试数值变化，表明了绕组匝间短路的实际变化。针对交流牵引电机来说，使用三相倍频测试来比较变化，可以找到故障实际发生的情况以及具体位置。

4.2阻抗测试技术

使用阻抗测试技术主要是对牵引电机的绕组电路的电磁特性进行有效的判断。通常，绕组匝间短路时，刚开始的电阻值变化不是很大，想要精确的测试出来非常难。但是由于电阻短路出现的电感失效就能够通过阻抗测试技术体现出来。所以，进行阻抗测试技术使用时，要对电感失效的有关数据进行收集，作为故障判断的参考。另外，还要对励磁回路、直流电枢回路、交流电机的转子平衡等进行测试，以判断故障，使牵引电机的故障问题能够尽快的得到解决，使影响降低到最小化。

5 铁路机车牵引电机的状态维修

5.1对状态进行监测

铁路机车中的电机要全部参与测试，在机车的电源被断掉后，首先可以在控制柜台中直接测试励磁回路和电枢回路。在测试完后，利用监测到的数据进行对比分析，得出电机实际的运行状态，就可以为后续电机的状态维修带来参考指导。对直流牵引电机进行状态监测主要的流程是，首先将自动测试按钮进行启动，对励磁电阻的数据参数进行一次监测，对电枢回路的数据参数进行二次监测，将监测的数据记录下来并保存好。电枢回路两次监测的数据信息如果出现不一致，就说明电枢绕组或者是换向极发生故障，而原因主要从接地方面以及零件积碳方面进行考虑，将测试到的数据与正常状态下电机的测试数据进行比较和分析。然后将测试组进行绝缘处理，启动重新测试功能，对电枢回路的绝缘进行测试，将测试到的最小数据记录下来并保存。利用这一流程方法对机车牵引电机进行分批全部测试，记录好测试到的数据信息，与电机的原始数据参数进行比较分析。

5.2对测试数据进行分析

机车中的全部牵引电机测试完成并记录好测试数据后，要进行数据比较和分析，在和初始数据参数进行比较时，励磁回路中测试到的数据如果电阻值较大，说明电枢绕组基本没有问题，数据参数的变化可能是因为端子部位接触不好。如果电枢回路的倍频测试数值较低，并且两次监测的数据差异很大，很可能是有短路问题发生，也可能是电枢以及换向极中有部分接地或者积碳现象。如果是励磁回路出现故障，就不需要再进行测试，而如果电枢回路出现故障，需要采取措施进一步确定转子故障的区域。在换向器上将电刷提起，对绝缘进行重新测试，如果测试的数据值较低，换向极或者刷具存在接地现象;对换向器的对地绝缘进行测试，如果得到的数据值较低，电枢绕组存在接地。

5.3状态维修措施

针对电枢绕组匝间短路和接地问题进行状态维修，要确保换向器的表面不会有短路烧伤、凸片以及拉伤，使表面处理的工艺尽可能的提高，这样表面就能够较好的形成氧化膜。一般情况下，机车电机的状态维修要对电枢匝间进行耐压试验，然后对牵引电机的齿轮情况进行测试。对牵引电机进行维护时，要注重对表面进行清洁保养，像换向器的过渡部位、电机外壳等，清洁处理要定期进行，这样就可以避免出现局部温度过高的情况。另外，无纬带是否绑紧要进行检查，并且对电枢绕组进行绝缘处理，其中的支架也要定期检查，防止出现表面裂纹影响正常使用。

机车牵引电机出现接地故障时进行状态维修，要检查电机零部件的装配质量，这是最基础的也是非常重要的，针对空转振动大、均衡块松动、无纬带转子绑扎要进行动平衡实验，检测牵引电机的转子不平衡度。另外，要对电机的绝缘连线效果进一步检测，对于绝缘层的各个部分要确保没有老化、破损等情况，如果绝缘处理出现异常要及时检测并解决。牵引电机中的磁极安装螺栓要细致检查，使用相应的绝缘体对磁极的牢固性进行检测，如果不合格要做好加固措施。

参考文献

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[2] 李甜甜. 电力机车交流牵引电机故障诊断研究[D]. 成都：西南交通大学，2014.

[3] 甘佳圆，张卫伟.机车牵引电机故障分类及运行维护监测设计[J].机电信息，2016（18）：73-74.