淺談ZD109型直流牽引電機(jī)定子檢修工藝

任銘

摘 要：ZD109型直流牽引電動機(jī)是裝用于東風(fēng)4B型客運(yùn)機(jī)車、東風(fēng)4C型機(jī)車及東風(fēng)8型機(jī)車，額定功率480Kw，在各廠段俗稱為480電機(jī)，該電機(jī)后又發(fā)展出ZD109A型（530Kw，東風(fēng)4E車裝用）、ZD109B型（530Kw，東風(fēng)4D車裝用）、ZD109C型（530Kw，東風(fēng)8B車裝用）、ZD109E型（630Kw）等多種衍生型號，是一款由410Kw電機(jī)向大功率直流電機(jī)過渡的機(jī)型，在中國內(nèi)燃機(jī)車牽引電機(jī)發(fā)展史上具有特殊地位，但由于其原設(shè)計(jì)上存在先天不足，導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)用過程中常會發(fā)生一些故障，本文對其定子常見故障進(jìn)行了匯總分析并提出改進(jìn)措施。本文對ZD109型直流牽引電機(jī)定子常見故障進(jìn)行了匯總分析并提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：牽引電機(jī)；定子；引出線；引線頭；接地；振動

1 故障簡述

根據(jù)裝用ZD109型直流牽引電動機(jī)機(jī)車在段應(yīng)用情況反饋，初步歸納出常見故障主要有：定子引出線斷、定子磁極引線頭子斷、定子接地。

1.1 定子引出線斷

ZD109型直流牽引電動機(jī)定子引出線包括主磁極引出線C1、C2，附加極引出線H2及換向極與刷架間的連線。因ZD109型直流牽引電動機(jī)為直流串勵電機(jī)，因此機(jī)車在運(yùn)行過程中發(fā)生任一定子引出線斷時(shí)，電機(jī)整個(gè)回路將成斷路狀態(tài)，整個(gè)電機(jī)將卸載，電樞電流和定子電流為零。

1.2 定子磁極引線頭子斷

ZD109型直流牽引電動機(jī)定子磁極引線頭子分為主磁極引線頭子和附加極引線頭子，一般情況下運(yùn)行機(jī)車發(fā)生此類故障時(shí)，其現(xiàn)象與1.1表現(xiàn)相同。但如果機(jī)車運(yùn)行于磁場削弱工況時(shí)，主磁極引線頭子斷，此時(shí)由于磁場削弱電阻與主磁極并聯(lián)，因此不會造成電機(jī)無電流。根據(jù)串勵電機(jī)原理，勵磁回路開路，電機(jī)的反電勢會突然降低，從而導(dǎo)致故障電機(jī)電樞電流急劇增大，造成電機(jī)其他故障，如轉(zhuǎn)子放炮燒損、削磁電阻燒損、機(jī)車過壓過流保護(hù)等故障。

1.3 定子接地

ZD109型直流牽引電動機(jī)定子接地，主要分為主磁極接地、附加極接地、引線接地、聯(lián)線接地和接線板接地，機(jī)車運(yùn)行過程中發(fā)生電機(jī)接地，接地繼電器動作，一般情況下切除電機(jī)后，機(jī)車可以正常運(yùn)行，一般只影響到機(jī)車功率。

2 故障處理

對于ZD109型直流牽引電動機(jī)定子故障，檢查處理方法如下：

2.1 定子引出線斷

對于定子引出線斷檢查一般通過外觀觀察和直流電阻測量可以直接檢查出。外觀檢查主要針對直接燒損斷裂的故障電機(jī)，查有沒有燒損部位，有沒有絕緣變色部位，通過這種方法可以查處大部分引出線斷的故障。而對于外觀上看不出來的故障，可通過用雙臂電橋測量引出線兩端電阻方法，同時(shí)可以用木榔頭敲擊被測量部分，關(guān)注電橋指針有無明顯波動，從而判斷引出線的狀態(tài)。發(fā)生此類故障一般更換引出線恢復(fù)電機(jī)即可。

2.2 定子磁極引線頭子斷

該故障檢查方法與2.1相同，查出故障后，更換故障磁極，按要求進(jìn)行絕緣處理后，電機(jī)方可恢復(fù)使用。

2.3 定子接地

定子接地故障的檢查較為復(fù)雜，檢查方法一般采取分段排除法。首先檢查判斷主磁極接地還是附加極接地，判斷方法可以用萬用表測量、兆歐表測量、交流耐壓試驗(yàn)、直流漏電流檢測，根據(jù)定子接地程度選用合適方法，一般來說儀表（儀器）的選用順序?yàn)槿f用表、兆歐表、直流漏電流檢測、交流耐壓機(jī)。查出故障點(diǎn)后，絕緣可以修復(fù)的可以采用環(huán)氧玻璃布板、聚酰亞胺薄膜等絕緣材料進(jìn)行修復(fù)，不能修復(fù)的則更換相應(yīng)配件。針對電機(jī)具體接地故障點(diǎn)通過上述方法無法查找的（一般未完全接地的較難查找），可采用通入大電流的方法進(jìn)行檢查，即：把電源正極接到線圈上，負(fù)極接到機(jī)座上，慢慢調(diào)節(jié)通入的電流，觀察對地絕緣層有冒煙、火花的地方即為接地點(diǎn)。此方法優(yōu)點(diǎn)是快速簡單，缺點(diǎn)是如果操作不當(dāng)容易導(dǎo)致線圈及鐵芯燒損。

3 原因分析

根據(jù)多年來對ZD109型直流牽引電動機(jī)定子故障檢查處理情況，發(fā)現(xiàn)造成ZD109型直流牽引電動機(jī)定子故障的根本原因是牽引電機(jī)工作時(shí)的振動引起。ZD109型直流牽引電動機(jī)采用滑動抱軸瓦抱軸懸掛結(jié)構(gòu)，這種懸掛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是成本低、結(jié)構(gòu)簡單，工藝執(zhí)行要求低，但是運(yùn)行時(shí)對于電機(jī)而言振動較大，因此振動大是造成ZD109型直流牽引電動機(jī)定子故障的主要因素。電機(jī)的振動造成電機(jī)線圈松動之后使得線圈與聯(lián)線引出線之間存在相對振動，導(dǎo)致磁極引出線、聯(lián)線或引線頭子裂開，造成局部電阻大，根據(jù)電阻發(fā)熱量計(jì)算公式，可見電阻增大時(shí)發(fā)熱量也隨之增大，最終在機(jī)械和電熱的雙重作用下造成引出線斷、聯(lián)線斷、磁極引線頭子斷等故障。其次線圈與機(jī)座間的相對振動還造成線圈與機(jī)座間的絕緣層不斷磨損，最終導(dǎo)致定子接地。

4 改進(jìn)措施

針對多年來經(jīng)常發(fā)生的ZD109型直流牽引電動機(jī)定子故障我們采取了多種改進(jìn)措施，并取得一些效果。

4.1 改進(jìn)引出線

ZD109型直流牽引電動機(jī)定子引出線原設(shè)計(jì)為硬銅線加軟銅編織線，這種引出線的特點(diǎn)是軟銅編織線具有一定的抗振性，但過電流能力不強(qiáng)，硬銅線抗振性差，但過電流能力強(qiáng)。因此這種引出線在受到振動和過電流的雙重考驗(yàn)時(shí)，屢屢發(fā)生故障。后經(jīng)過調(diào)研，將其改成耐高溫硅橡膠線，這種線抗振性強(qiáng)，過電流能力強(qiáng)，改進(jìn)后的引出線沒有發(fā)生過一次斷線事故。

4.2 改進(jìn)附加極裝配

引出線的改進(jìn)一定程度上減少了引出線的故障，但經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)用發(fā)現(xiàn)，引出線故障減少了但磁極引線頭子斷裂故障增加了。后來通過對事物進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)附加極組裝存在隱患，傳統(tǒng)的ZD109型直流牽引電動機(jī)附加極裝配沒有波形板，當(dāng)電機(jī)附加極因電機(jī)振動發(fā)生松動后，造成的危害增大，附加極往往因此造成線圈引線頭子斷或附加極聯(lián)線斷。為此在通過技術(shù)調(diào)研后，通過在組裝工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，即在附加極與機(jī)座間加裝了波形板，這樣既可以減少附加極線圈松動的可能，又可以減小附加極松動后的振動。最終有效的降低了附加極的故障發(fā)生率。在附加極加裝波形板時(shí)，附加極的引線頭子與機(jī)座間絕緣比較薄弱，因此在加裝波形板的同時(shí)，對附加極絕緣墊片也作了相應(yīng)改進(jìn)，加強(qiáng)了線圈引線頭子處絕緣，減少了產(chǎn)生“爬電”故障的可能性。通過改進(jìn)附加極的故障率大大降低了。

4.3 改進(jìn)主磁極裝配

在附加極裝配改進(jìn)成功的基礎(chǔ)上，我們對主磁極裝配也進(jìn)行了改進(jìn)的研究，在確信能夠保證主磁極對徑和主磁極鐵芯擋板強(qiáng)度足夠的基礎(chǔ)上，經(jīng)分析確認(rèn)在主磁極安裝波形板也是可行的，波形板安裝后可以達(dá)到與附加極波形板同樣的效果，目前這項(xiàng)措施已經(jīng)實(shí)施。

4.4 連線改造

由于極間連接采用硬線連接，因此抗震性較差，容易產(chǎn)生裂紋，因此在后續(xù)工藝中采用了軟連線，效果有顯著的提高。但對于軟連線結(jié)構(gòu)的電機(jī)，經(jīng)過一次廠修后，因絕緣浸漆會變硬，為了解決此問題，采取了先浸漆后連線的措施。通過此措施使得廠外連線燒損故障減少了一半以上。

5 結(jié)論

通過對ZD109型直流牽引電動機(jī)定子故障處理分析，要提升ZD109型直流牽引電動機(jī)定子可靠性就必須減少定子磁極振動，上述工藝改造是經(jīng)濟(jì)有效的，值得在全路推廣應(yīng)用。