鐵路牽引電機狀態(tài)檢測技術

劉曉荔

摘 要：近年來，隨著我國經濟的不斷發(fā)展，鐵路運輸事業(yè)也在逐年增長，鐵路運輸的安全也變得尤為重要。眾所周知，鐵路運輸是由列車車頭進行牽引，隨著電氣化鐵路事業(yè)的逐漸發(fā)展，電力機車逐步淘汰了蒸汽汽車和內燃機車，漸漸成為了鐵路運輸的主力軍。在電力機車中，牽引電機是電力機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，牽引電機所處的工作環(huán)境更為惡劣，又因為它的動力作用大、負載變換頻率快等工作強度要求較高的原因，致使牽引電機在工作時十分容易發(fā)生故障而停止工作，所以牽引電機的維護保養(yǎng)的難度較高。本文通過對牽引電機常見的故障發(fā)生原因進行分析，歸納、梳理電力機車的電機在牽引過程中可能會出現的問題，并介紹了幾種常用的電機故障診斷技術，從而更好的保證列車在運行當中的安全。

關鍵詞：電力機車;交流牽引;電機故障;診斷技術

1 引言

由于交流牽引電機具有恒功率范圍較寬、粘著性能好、大牽引力、功率因數較高等明顯優(yōu)勢，相對于傳統(tǒng)的直流傳動機車來說，交流牽引電機可適用性更大，目前，已成為了我國電力機車的主流。雖然交流牽引電機得到了快速發(fā)展，但是由于其復雜的內部結構，在運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 鐵路牽引電機的主要故障

鐵路系統(tǒng)目前廣泛使用的牽引電機有內燃機車直流電機、韶山型電力機車電機、重載電力機車電機，動車組電機，地鐵電機。其主要故障為：（1）絕緣故障：包括電樞繞組絕緣故障、勵磁繞組絕緣故障、換向器接地。（2）勵磁回路故障（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 機務段的常規(guī)檢測方法及優(yōu)缺點

（1）搖表或絕緣耐壓試驗。通過直流、交流高壓耐壓試驗，測試繞組對地絕緣性能，同時得出絕緣阻值、介質吸收比、極化指數或泄漏電流等指標。作為預防性試驗，絕緣測試一直是必不可少的進程，但它解決的僅是對地性能的評估。

（2）電橋或數字微歐計。檢測繞組直流電阻。此項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、磁隙不均衡等導致的電磁特性（電感量）的改變無能為力。高精度的微歐計可以檢測到引出線裂口、碳刷虛接等所產生的高阻。

（3）浪涌試驗儀。又稱匝間耐壓試驗，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，對電機整體的絕緣特性產生一定的傷害，從而大大降低電機使用壽命。同時，儀器設備笨重，操作復雜。

4 鐵路機車牽引電機的測試技術

4.1倍頻測試技術

倍頻測試技術在鐵路機車牽引電機中主要是通過將交流信號給到電機繞組中，利用頻率加倍，測算出實際的減小量，然后判斷電機繞組中電路的電磁性質。根據實踐研究，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，相應的電流會減少二分之一。牽引電機的繞組匝間出現短路時，也就是電感出現失效，電磁特性出現變化的過程。對這一故障進行判斷時，繞組參數是非常重要的參考。在直流牽引電機中，電樞回路以及勵磁回路的倍頻測試數值變化，表明了繞組匝間短路的實際變化。針對交流牽引電機來說，使用三相倍頻測試來比較變化，可以找到故障實際發(fā)生的情況以及具體位置。

4.2阻抗測試技術

使用阻抗測試技術主要是對牽引電機的繞組電路的電磁特性進行有效的判斷。通常，繞組匝間短路時，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的電感失效就能夠通過阻抗測試技術體現出來。所以，進行阻抗測試技術使用時，要對電感失效的有關數據進行收集，作為故障判斷的參考。另外，還要對勵磁回路、直流電樞回路、交流電機的轉子平衡等進行測試，以判斷故障，使牽引電機的故障問題能夠盡快的得到解決，使影響降低到最小化。

5 鐵路機車牽引電機的狀態(tài)維修

5.1對狀態(tài)進行監(jiān)測

鐵路機車中的電機要全部參與測試，在機車的電源被斷掉后，首先可以在控制柜臺中直接測試勵磁回路和電樞回路。在測試完后，利用監(jiān)測到的數據進行對比分析，得出電機實際的運行狀態(tài)，就可以為后續(xù)電機的狀態(tài)維修帶來參考指導。對直流牽引電機進行狀態(tài)監(jiān)測主要的流程是，首先將自動測試按鈕進行啟動，對勵磁電阻的數據參數進行一次監(jiān)測，對電樞回路的數據參數進行二次監(jiān)測，將監(jiān)測的數據記錄下來并保存好。電樞回路兩次監(jiān)測的數據信息如果出現不一致，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行考慮，將測試到的數據與正常狀態(tài)下電機的測試數據進行比較和分析。然后將測試組進行絕緣處理，啟動重新測試功能，對電樞回路的絕緣進行測試，將測試到的最小數據記錄下來并保存。利用這一流程方法對機車牽引電機進行分批全部測試，記錄好測試到的數據信息，與電機的原始數據參數進行比較分析。

5.2對測試數據進行分析

機車中的全部牽引電機測試完成并記錄好測試數據后，要進行數據比較和分析，在和初始數據參數進行比較時，勵磁回路中測試到的數據如果電阻值較大，說明電樞繞組基本沒有問題，數據參數的變化可能是因為端子部位接觸不好。如果電樞回路的倍頻測試數值較低，并且兩次監(jiān)測的數據差異很大，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象。如果是勵磁回路出現故障，就不需要再進行測試，而如果電樞回路出現故障，需要采取措施進一步確定轉子故障的區(qū)域。在換向器上將電刷提起，對絕緣進行重新測試，如果測試的數據值較低，換向極或者刷具存在接地現象;對換向器的對地絕緣進行測試，如果得到的數據值較低，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，機車電機的狀態(tài)維修要對電樞匝間進行耐壓試驗，然后對牽引電機的齒輪情況進行測試。對牽引電機進行維護時，要注重對表面進行清潔保養(yǎng)，像換向器的過渡部位、電機外殼等，清潔處理要定期進行，這樣就可以避免出現局部溫度過高的情況。另外，無緯帶是否綁緊要進行檢查，并且對電樞繞組進行絕緣處理，其中的支架也要定期檢查，防止出現表面裂紋影響正常使用。

機車牽引電機出現接地故障時進行狀態(tài)維修，要檢查電機零部件的裝配質量，這是最基礎的也是非常重要的，針對空轉振動大、均衡塊松動、無緯帶轉子綁扎要進行動平衡實驗，檢測牽引電機的轉子不平衡度。另外，要對電機的絕緣連線效果進一步檢測，對于絕緣層的各個部分要確保沒有老化、破損等情況，如果絕緣處理出現異常要及時檢測并解決。牽引電機中的磁極安裝螺栓要細致檢查，使用相應的絕緣體對磁極的牢固性進行檢測，如果不合格要做好加固措施。

參考文獻

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