鐵路牽引電機(jī)狀態(tài)檢測技術(shù)

劉曉荔

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鐵路運(yùn)輸事業(yè)也在逐年增長，鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩沧兊糜葹橹匾１娝苤F路運(yùn)輸是由列車車頭進(jìn)行牽引，隨著電氣化鐵路事業(yè)的逐漸發(fā)展，電力機(jī)車逐步淘汰了蒸汽汽車和內(nèi)燃機(jī)車，漸漸成為了鐵路運(yùn)輸?shù)闹髁姟Ｔ陔娏C(jī)車中，牽引電機(jī)是電力機(jī)車中的最重要組成部分，它的工作環(huán)境較為特殊，相對于其它部件來講，牽引電機(jī)所處的工作環(huán)境更為惡劣，又因?yàn)樗膭恿ψ饔么蟆⒇?fù)載變換頻率快等工作強(qiáng)度要求較高的原因，致使?fàn)恳姍C(jī)在工作時(shí)十分容易發(fā)生故障而停止工作，所以牽引電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)的難度較高。本文通過對牽引電機(jī)常見的故障發(fā)生原因進(jìn)行分析，歸納、梳理電力機(jī)車的電機(jī)在牽引過程中可能會出現(xiàn)的問題，并介紹了幾種常用的電機(jī)故障診斷技術(shù)，從而更好的保證列車在運(yùn)行當(dāng)中的安全。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車;交流牽引;電機(jī)故障;診斷技術(shù)

1 引言

由于交流牽引電機(jī)具有恒功率范圍較寬、粘著性能好、大牽引力、功率因數(shù)較高等明顯優(yōu)勢，相對于傳統(tǒng)的直流傳動機(jī)車來說，交流牽引電機(jī)可適用性更大，目前，已成為了我國電力機(jī)車的主流。雖然交流牽引電機(jī)得到了快速發(fā)展，但是由于其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行過程中十分容易發(fā)生故障，對列車行車安全造成了很大的隱患。所以，本文通過分析研究交流牽電機(jī)的故障發(fā)生原因和解決方案具有重大意義。

2 鐵路牽引電機(jī)的主要故障

鐵路系統(tǒng)目前廣泛使用的牽引電機(jī)有內(nèi)燃機(jī)車直流電機(jī)、韶山型電力機(jī)車電機(jī)、重載電力機(jī)車電機(jī)，動車組電機(jī)，地鐵電機(jī)。其主要故障為：（1）絕緣故障：包括電樞繞組絕緣故障、勵(lì)磁繞組絕緣故障、換向器接地。（2）勵(lì)磁回路故障（交流為定子）：包括匝間短路、繞組引出線斷裂、接頭松動。（3）電樞回路故障（交流為轉(zhuǎn)子）：包括電樞繞組匝間短路、換向器故障、片間短路、電刷接觸不良等。

3 機(jī)務(wù)段的常規(guī)檢測方法及優(yōu)缺點(diǎn)

（1）搖表或絕緣耐壓試驗(yàn)。通過直流、交流高壓耐壓試驗(yàn)，測試?yán)@組對地絕緣性能，同時(shí)得出絕緣阻值、介質(zhì)吸收比、極化指數(shù)或泄漏電流等指標(biāo)。作為預(yù)防性試驗(yàn)，絕緣測試一直是必不可少的進(jìn)程，但它解決的僅是對地性能的評估。

（2）電橋或數(shù)字微歐計(jì)。檢測繞組直流電阻。此項(xiàng)測試僅可用于檢測接頭松動，對由于匝間短路、層間短路、鐵芯老化、磁隙不均衡等導(dǎo)致的電磁特性（電感量）的改變無能為力。高精度的微歐計(jì)可以檢測到引出線裂口、碳刷虛接等所產(chǎn)生的高阻。

（3）浪涌試驗(yàn)儀。又稱匝間耐壓試驗(yàn)，對繞組施加高壓。通過對各級衰減電壓波形的比較，分析匝間短路的存在。這種方式最大的缺陷在于施加高壓，對電機(jī)整體的絕緣特性產(chǎn)生一定的傷害，從而大大降低電機(jī)使用壽命。同時(shí)，儀器設(shè)備笨重，操作復(fù)雜。

4 鐵路機(jī)車牽引電機(jī)的測試技術(shù)

4.1倍頻測試技術(shù)

倍頻測試技術(shù)在鐵路機(jī)車牽引電機(jī)中主要是通過將交流信號給到電機(jī)繞組中，利用頻率加倍，測算出實(shí)際的減小量，然后判斷電機(jī)繞組中電路的電磁性質(zhì)。根據(jù)實(shí)踐研究，繞組如果在完好的情況下，基本是接近理想電感的，在使用頻率加倍后，相應(yīng)的電流會減少二分之一。牽引電機(jī)的繞組匝間出現(xiàn)短路時(shí)，也就是電感出現(xiàn)失效，電磁特性出現(xiàn)變化的過程。對這一故障進(jìn)行判斷時(shí)，繞組參數(shù)是非常重要的參考。在直流牽引電機(jī)中，電樞回路以及勵(lì)磁回路的倍頻測試數(shù)值變化，表明了繞組匝間短路的實(shí)際變化。針對交流牽引電機(jī)來說，使用三相倍頻測試來比較變化，可以找到故障實(shí)際發(fā)生的情況以及具體位置。

4.2阻抗測試技術(shù)

使用阻抗測試技術(shù)主要是對牽引電機(jī)的繞組電路的電磁特性進(jìn)行有效的判斷。通常，繞組匝間短路時(shí)，剛開始的電阻值變化不是很大，想要精確的測試出來非常難。但是由于電阻短路出現(xiàn)的電感失效就能夠通過阻抗測試技術(shù)體現(xiàn)出來。所以，進(jìn)行阻抗測試技術(shù)使用時(shí)，要對電感失效的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，作為故障判斷的參考。另外，還要對勵(lì)磁回路、直流電樞回路、交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子平衡等進(jìn)行測試，以判斷故障，使?fàn)恳姍C(jī)的故障問題能夠盡快的得到解決，使影響降低到最小化。

5 鐵路機(jī)車牽引電機(jī)的狀態(tài)維修

5.1對狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測

鐵路機(jī)車中的電機(jī)要全部參與測試，在機(jī)車的電源被斷掉后，首先可以在控制柜臺中直接測試勵(lì)磁回路和電樞回路。在測試完后，利用監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，得出電機(jī)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，就可以為后續(xù)電機(jī)的狀態(tài)維修帶來參考指導(dǎo)。對直流牽引電機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測主要的流程是，首先將自動測試按鈕進(jìn)行啟動，對勵(lì)磁電阻的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行一次監(jiān)測，對電樞回路的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行二次監(jiān)測，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)記錄下來并保存好。電樞回路兩次監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息如果出現(xiàn)不一致，就說明電樞繞組或者是換向極發(fā)生故障，而原因主要從接地方面以及零件積碳方面進(jìn)行考慮，將測試到的數(shù)據(jù)與正常狀態(tài)下電機(jī)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析。然后將測試組進(jìn)行絕緣處理，啟動重新測試功能，對電樞回路的絕緣進(jìn)行測試，將測試到的最小數(shù)據(jù)記錄下來并保存。利用這一流程方法對機(jī)車牽引電機(jī)進(jìn)行分批全部測試，記錄好測試到的數(shù)據(jù)信息，與電機(jī)的原始數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行比較分析。

5.2對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

機(jī)車中的全部牽引電機(jī)測試完成并記錄好測試數(shù)據(jù)后，要進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和分析，在和初始數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行比較時(shí)，勵(lì)磁回路中測試到的數(shù)據(jù)如果電阻值較大，說明電樞繞組基本沒有問題，數(shù)據(jù)參數(shù)的變化可能是因?yàn)槎俗硬课唤佑|不好。如果電樞回路的倍頻測試數(shù)值較低，并且兩次監(jiān)測的數(shù)據(jù)差異很大，很可能是有短路問題發(fā)生，也可能是電樞以及換向極中有部分接地或者積碳現(xiàn)象。如果是勵(lì)磁回路出現(xiàn)故障，就不需要再進(jìn)行測試，而如果電樞回路出現(xiàn)故障，需要采取措施進(jìn)一步確定轉(zhuǎn)子故障的區(qū)域。在換向器上將電刷提起，對絕緣進(jìn)行重新測試，如果測試的數(shù)據(jù)值較低，換向極或者刷具存在接地現(xiàn)象;對換向器的對地絕緣進(jìn)行測試，如果得到的數(shù)據(jù)值較低，電樞繞組存在接地。

5.3狀態(tài)維修措施

針對電樞繞組匝間短路和接地問題進(jìn)行狀態(tài)維修，要確保換向器的表面不會有短路燒傷、凸片以及拉傷，使表面處理的工藝盡可能的提高，這樣表面就能夠較好的形成氧化膜。一般情況下，機(jī)車電機(jī)的狀態(tài)維修要對電樞匝間進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，然后對牽引電機(jī)的齒輪情況進(jìn)行測試。對牽引電機(jī)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要注重對表面進(jìn)行清潔保養(yǎng)，像換向器的過渡部位、電機(jī)外殼等，清潔處理要定期進(jìn)行，這樣就可以避免出現(xiàn)局部溫度過高的情況。另外，無緯帶是否綁緊要進(jìn)行檢查，并且對電樞繞組進(jìn)行絕緣處理，其中的支架也要定期檢查，防止出現(xiàn)表面裂紋影響正常使用。

機(jī)車牽引電機(jī)出現(xiàn)接地故障時(shí)進(jìn)行狀態(tài)維修，要檢查電機(jī)零部件的裝配質(zhì)量，這是最基礎(chǔ)的也是非常重要的，針對空轉(zhuǎn)振動大、均衡塊松動、無緯帶轉(zhuǎn)子綁扎要進(jìn)行動平衡實(shí)驗(yàn)，檢測牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)子不平衡度。另外，要對電機(jī)的絕緣連線效果進(jìn)一步檢測，對于絕緣層的各個(gè)部分要確保沒有老化、破損等情況，如果絕緣處理出現(xiàn)異常要及時(shí)檢測并解決。牽引電機(jī)中的磁極安裝螺栓要細(xì)致檢查，使用相應(yīng)的絕緣體對磁極的牢固性進(jìn)行檢測，如果不合格要做好加固措施。

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