铁道车辆用牵引电机的最新技术动向

铁道车辆用牵引电机的最新技术动向

陈阳 刘伟

中车唐山机车车辆有限公司，河北省 唐山市 063000

摘要：由于我国社会经济的快速发展，使得地铁事业也得到了空前发展，牵引电机作为地铁运作的重要组成部分其运行质量具有极强现实意义。该文通过对牵引电机以及目前常见的地铁车辆电机牵引故障进行调查，分析能够有效诊断地铁车辆电机牵引故障的技术，重点分析具体的故障维修技术方法，以期促进地铁事业的可持续发展。

关键词：地铁车辆；电机牵引故障；诊断技术；维修技术

引言：交流牵引电机是交流传动地铁车辆的核心设备之一，其安全性关系到整个地铁车辆的行车安全。因此对交流牵引电机故障诊断的应用不仅必要，而且非常重要，它是保障地铁车辆安全运行的重要前提。通过对电机故障诊断的应用，不但能及时发现并判断出电机故障原因，而且在电机维护中对评估电机的状态起到指导性意义，从而采取相应的控制措施确保电机安全、稳定、可靠地运行，确保所有地铁车辆的行车安全。

1地铁车辆牵引电机中存在的主要故障

在地铁车辆牵引系统中，三相异步电动机有着广泛的应用。电机长期运行后，容易发生各类故障。如何及时地对故障原因作出准确判断并进行相应的处理，是防止电机故障扩大化、保证列车正常运行的一项重要工作。常见的电机故障类型主要有以下几种：

（1）电动机在通电后不能转动，既没有异响、异味，也没有冒烟。故障原因可能是：①电源没有接通。②对过流继电器调节得过小。③控制设备存在接线的错误。④熔丝可能已经熔断。

（2）电动机在通电后不能转动，并且伴有嗡嗡声。故障原因如下：①定子或转子绕组之间存在断路，有可能是电源的一相失电或者断线。②绕组内部接反或引出线接错。③电源回路接点松动导致接触电阻较大。④电动机的转子被卡住或者负载过大。⑤电源电压不足或较低。⑥电机轴承内油脂过硬或卡住。

（3）电动机运行时存在异响。故障原因可能是：①定子和转子的槽楔或绝缘纸相摩擦；②轴承磨损，或者是油内、滚道内、滚体面粘附砂粒等异物。③铁芯存在松动。④轴承缺油或油量不足。⑤风道填塞，或者是风扇摩擦风罩造成。⑥电源电压过高。⑦定子绕组之间短路或者错接。

（4）电动机在运行中的振动较大。故障原因：①轴承遭非正常磨损后滚道与滚面间隙过大。②转子不平衡或转轴弯曲。③铁芯存在松动或变形。④联轴器没有进行中心校正。⑤电动机的地脚螺丝发生松动。⑥笼型转子开焊断路、绕线转子断路以及加定子绕组故障。

2分析诊断地铁车辆电机牵引故障的技术

2.1声音诊断技术

在对电机运行状态进行诊断时，可使用额定转速的方法进行，从而保证测试结果的科学性和合理性。需要注意的是，技术维修人员应保证电压率的稳定性和点频率的稳定性，从而提高测试结果的准确性。另外，还要保证电机处于通电状态，并且结合自身的诊断经验作为参照标准之一，对电机轴承的噪声进行评估，从而开展全面、科学的地铁车辆电机故障噪声诊断工作，为后续的故障处理工作以及地铁车辆的使用奠定良好的基础。

以轴承出现异常声音的电机故障为例，在对其进行故障诊断时，主要是对电机轴承运转的杂音进行判断，然后使用声音对比法对其进行进一步诊断，最后得到测试数据。需要注意的是，在开展测试工作时，要保证电机处于额定频率或是低频的状态。具体诊断步骤包括以下2点内容：1）科学分解电机，对其内部进行观察。在该技术案例中发现，电机内部的油脂出现固化的现象，且存量较少，导致电机运转过程中摩擦较大。另外，电机内部的滚珠面已生锈，在将油脂擦拭掉后，发现少许滚珠面出现了几个沿轴向且程度不一的凹陷印子。2）对电机内部现象进行分析，研究导致其生锈的原因。对其进行全面分析后发现，在电机日常运转过程中，水分随着空气进入了电机的轴承室内，经过时间的推移，逐渐发生锈蚀反应。

然后判断滚珠面凹陷印子的来源，可与内环面的印槽进行对比，发现在组装电机转子的过程中，滚珠拉伤了内环面，在牵引电机长时间的运转过程中，摩擦力逐渐增加，进而导致凹陷印子的出现。

2.2电机体诊断技术

在对地铁车辆牵引电机故障进行诊断时，可以采用电机体振动诊断技术，从而提高诊断工作的全面性和准确性。具体来说，在使用电机体振动诊断技术时，主要是对电机体的振动幅度进行测试。一般情况下，是在电机体的水平方向使用弹性吊架对其幅度进行测试，或是在电机体的垂直方向进行测试。技术维修人员应注意，在开展电机体振动诊断作业时，要确保避免外界其他因素的干扰，保证测试结果的准确性。另外，在通过电机体振动进行故障诊断时，应明确把握震荡参考测量点以及震荡值，数值一般不超过3.5m/s。

3分析维修地铁车辆电机牵引故障的技术

3.1处理电腐蚀故障的有效技术

对于地铁车辆牵引电机的故障来说，最常出现的就是电机异响，会对地铁车辆牵引电机产生重要影响且会出现异响的原因之一就是电机的轴承出现了电腐蚀现象，进而引发较为严重的故障。在对该故障进行处理时，可采用以下3点维修措施：1）低逆变器负极和EMI电容进行优化。该维修措施的主要根据为地铁车辆的接线原理和结构，相关技术维修人员结合实际情况，选择合适的变流器负极EMI变容，通过优化轴承电流的通路，进而降低电压，解决电机轴承异响的出现。具体操作步骤是首先对实际情况进行分析，科学选择EMI电容；然后合理安装EMI电容，一般情况下，可将其安装在靠近逆变器负极的地方，且选择质地软、长度短的线进行对接，例如铜绞线，从而降低电感值。2）对接地方案进行完善。在使用该方法对地铁车辆牵引电机轴承的电腐蚀故障进行处理时，需要以整个车辆的接地标准为前提，再对接地位置进行合理调整。一般情况下是通过安装接地电阻，将其安装在构架和轴端之间后，能够降低感抗值，减少电机轴承的电流和电机的轴电压。3）加设滤波器，对逆变器控制软件进行优化。

3.2针对牵引逆变器电源控制开关跳闸的措施

在发生了地铁车辆直线电机牵引系统的逆变器电源控制开关跳闸故障之后，具体的应对措施应该按照一定的顺序和程序进行，才能找到发生故障的原因并及时处理和解决。首先是车辆进站之后让乘务员检查车辆连接端的开关控制屏幕的逆变器电源开关情况，如果没有跳闸就按UCOSU按钮牵引车辆;没有得到解决就按下故障车的VFCB1和VFCB2按钮暂停服务，延误3min以上要通知管理后续车辆发车时间，避免不必要的风险和损失。

3.3针对牵引系统接地故障的措施

地铁车辆直线电机牵引系统的接地故障一般在车辆进站以后确定的，单元切除按钮会自动把出现接地故障的逆变器切除并开合高速断路器。如果确定了是由异物接触引起的接地故障，就可以分成两种情况进行讨论:第一是车辆集电靴在与异物接触后造成触轨跳闸并再次接触失败，故障的原因就是异物的出现;第二是在二者接触以后接触轨没有跳闸或者接触轨跳闸以后未能合闸成功，主要原因都是二者短接造成了接触轨短路。

结语

总的来说，对于地铁车辆的日常运行来说，保证牵引电机的运转质量具有极强的现实意义，直接影响地铁车辆运作的安全性和稳定性。相关技术维修人员应通过噪声诊断法以及温度测试法等措施科学诊断故障，通过故障排除法和电腐蚀故障处理技术等开展维修工作，促进地铁事业可持续发展。

参考文献

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