地鐵牽引系統(tǒng)用電機(jī)引出線方式設(shè)計(jì)改進(jìn)

趙 方， 趙英豪

（中車永濟(jì)電機(jī)有限公司， 陜西 西安 710016）

引言

地鐵牽引系統(tǒng)是用牽引電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，因此必須通過引出線將電能從外部電源引入電機(jī)內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。引出線的運(yùn)行可靠性，直接影響電機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)。工廠以往項(xiàng)目中，出現(xiàn)過多次引出線燒損，導(dǎo)致牽引電機(jī)落車現(xiàn)象[1]。本文對(duì)公司兩種具有代表性的引出線結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行分析。

1 對(duì)比分析

牽引電機(jī)引出線結(jié)構(gòu)按照外觀主要分為：無接線盒方式、帶接線盒方式。圖1和圖2為工廠較典型兩種電機(jī)結(jié)構(gòu)。

圖1 無接線盒引出線結(jié)構(gòu)

圖2 帶接線盒引出線結(jié)構(gòu)

1）無接線盒引出線結(jié)構(gòu)。電機(jī)引出線從電機(jī)內(nèi)部焊接引出，直接聯(lián)接到車體側(cè)電連接器。引出線不分段。優(yōu)點(diǎn)：一體式聯(lián)接，減少電氣連接點(diǎn)，減少了故障隱患點(diǎn)；無接線盒，節(jié)約了生產(chǎn)成本，也降低了電機(jī)重量。缺點(diǎn)：電纜更換不方便；電纜緊固不方便。

2）帶接線盒引出線結(jié)構(gòu)。電機(jī)引出線從電機(jī)內(nèi)部焊接引出，先固定在接線盒里（如圖3所示），再連接電纜到車體電連接器。引出線分為兩段，兩端聯(lián)接通常采用螺栓緊固。優(yōu)點(diǎn)：接線盒至車體電連接器的電纜一旦受損，更換方便。缺點(diǎn)：三項(xiàng)電纜連接銅排中間無絕緣隔擋，容易爬電；接線盒防護(hù)等級(jí)低，容易進(jìn)入水汽，進(jìn)而引起電氣燒損，一旦電氣燒損，電機(jī)則需落車解體處理[2]；需設(shè)計(jì)接線盒，增加了電機(jī)空間尺寸以及重量、成本。

圖3 接線盒內(nèi)引出線固定

經(jīng)過對(duì)兩種引出線方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較：無接線盒引出線方式對(duì)于保證運(yùn)行中電氣傳輸可靠性具有明顯優(yōu)勢，缺點(diǎn)主要是電纜更換不方便。

有接線盒引出線方式對(duì)于因電纜問題引起的故障排除有明顯優(yōu)勢，缺點(diǎn)主要是絕緣性能差、接線盒防護(hù)等級(jí)低有電氣燒損故障風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2 優(yōu)化措施

1）針對(duì)無接線盒引出線方式更換不方便問題。首先，采取措施，降低電纜受損幾率，加強(qiáng)防護(hù)。其次，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使之具備不落車更換可操作性?？赏ㄟ^以下手段對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

2）采用帶護(hù)套的電纜。該電纜覆有絕緣層和護(hù)套層，護(hù)套層具有優(yōu)良的機(jī)械保護(hù)功能。對(duì)于僅傷及護(hù)套層，絕緣層完好的電纜，可進(jìn)行在線包扎修復(fù)。

3）降低電纜固定受損故障。由于固定電纜經(jīng)常采用硬質(zhì)材料裝夾固定，固定過程中容易造成電纜擠壓損傷。要求對(duì)于電纜固定點(diǎn)使用熱縮管防護(hù)后再固定，可對(duì)電纜進(jìn)行有效防護(hù)。

4）引出線不落車更換結(jié)構(gòu)（如圖4所示）。

圖4 引出線不落車更換結(jié)構(gòu)

綜上，引出線從電機(jī)內(nèi)部引出后，通過釬焊連接外電纜。一旦電纜出現(xiàn)重大損傷需要更換，將釬焊點(diǎn)熔開更換，更換后對(duì)焊接點(diǎn)重新進(jìn)行絕緣處理。電機(jī)可實(shí)現(xiàn)不落車更換電纜。

引出線與外電纜焊接完成包好絕緣后，使用固定夾緊固電纜，防止因振動(dòng)引起焊點(diǎn)疲勞斷裂。

針對(duì)有接線盒引出線方式因絕緣性能差、接線盒防護(hù)等級(jí)低有電氣燒損故障風(fēng)險(xiǎn)。首先，采取措施，提高接線盒防護(hù)等級(jí)，加強(qiáng)防護(hù)。其次，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使三相電纜及引出線之間有絕緣防護(hù)。可通過以下手段對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

1）加大接線盒和接線盒蓋的密封截面積，提高防護(hù)等級(jí)。減少冷凝水進(jìn)入。

2）接線盒底板增加冷凝水排除孔。杜絕冷凝水的留存。

3）三相引出線和三相電纜之間采用絕緣材料的固定板隔離，防止爬電。

圖5 提高絕緣、防護(hù)等級(jí)后結(jié)構(gòu)

3 運(yùn)行驗(yàn)證

目前，公司無接線盒引出線結(jié)構(gòu)方式廣泛應(yīng)用于CRH2動(dòng)車組牽引電機(jī)，地鐵牽引電機(jī)。所配屬列車運(yùn)行于京滬高鐵、鄭西高鐵以及西安1、2號(hào)線、上海6、8號(hào)線、北京13號(hào)線等線路。

CRH2牽引電機(jī)已經(jīng)過360萬km運(yùn)行考核，運(yùn)行中從未出現(xiàn)過電纜破損及燒損故障。在電機(jī)的高級(jí)檢修中，電機(jī)電纜更換率＜1‰。

公司有接線盒引出線結(jié)構(gòu)方式廣泛應(yīng)用于城際地鐵牽引電機(jī)，所配屬列車運(yùn)行于南寧1、2號(hào)線、重慶5號(hào)線、重慶環(huán)線、沈陽10號(hào)線、徐州1號(hào)線、西安機(jī)場線等線路。

南寧1號(hào)線已經(jīng)過30萬km運(yùn)行考核，運(yùn)行中從未出現(xiàn)過爬電及燒損故障。

4 結(jié)語

隨著市場競爭加劇化，牽引電機(jī)可靠性越來越收到重視。牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮空間、成本、應(yīng)用工況、工藝性、可靠性、可維護(hù)性等各方面因素，選擇最適合方案。

[1]陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)：第2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]閻治安，崔新藝，蘇少平.電機(jī)學(xué)：第2版[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2008.

[3]機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)：第2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.