牽引電機的維修過程
鐵路機車牽引電機對于幾次大提速后的列車安全、可靠運行，作用至關(guān)重要。本文介紹采用MCA測試技術(shù)，對阻抗和倍頻進行測試，基本可及時了解牽引電機的電氣故障。據(jù)此采取適當?shù)木S修策略，可逐步實現(xiàn)牽引電機的狀態(tài)維修。
關(guān)鍵詞：鐵路機車；牽引電機；MCA測試技術(shù)；阻抗測試；倍頻測試；評判標準
隨著鐵路的幾次“大提速”，機務(wù)系統(tǒng)對設(shè)備本身的可靠性要求越來越高，尤其是作為機車設(shè)備的心臟——牽引電機，如何通過實施狀態(tài)維修，以確保機車可靠運行，是擺在鐵路設(shè)備管理與維修人員面前的重要問題。以下探討牽引電機的狀態(tài)維修問題。
一、牽引電機的主要故障
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。包括匝間短路、繞組引出線斷裂、接頭松動。
3．電樞回路故障。包括電樞繞組匝間短路、換向極故障、片間短路、電刷接觸不良等。
二、牽引電機MCA測試技術(shù)
1．阻抗測試（Z）
阻抗是對繞組電路電磁特性的綜合評判。初期匝間短路導(dǎo)致的電阻值的變化微乎其微，難以檢測，但由此產(chǎn)生的電感失效可通過阻抗真實反映出來。尤其是對阻抗的長期監(jiān)測，是對于直流電機勵磁回路、電樞回路、交流電機定轉(zhuǎn)子平衡故障，以及故障程度的有力判據(jù)。
IEEE以及美國能源部已經(jīng)全面采用阻抗測試作為電機診斷的評判依據(jù)。
2．倍頻測試（1/f）
電機繞組通入交流信號，通過頻率加倍，得出減小量（1/f），借此評判繞組電路的電磁特性。完好的繞組接近于理想電感，頻率加倍后，電流減少約50%。匝間短路發(fā)生發(fā)展的過程，即是電感失效、電磁特性變化的過程，也就是I/f。從一50％向0％發(fā)展的過程。真實繞組的這一參數(shù)是匝間短路最有效的判據(jù)。
對于直流牽引電機，電樞回路與勵磁回路的倍頻測試值I/f的變化，將指示匝間短路的發(fā)展過程；而交流電機三相I/f的比較，更可進一步指示發(fā)生故障的是哪一相繞組。
三、牽引電機狀態(tài)維修實施程序
1．實施狀態(tài)檢測
需解決的問題是在機車上完成多臺電機的測試，數(shù)據(jù)存儲、比較、分析，對狀態(tài)維修提出有力依據(jù)。
檢測方法是電機斷電后，直接在控制柜盤內(nèi)電樞與勵磁回路引出線端子上進行測試。
(1)直流牽引電機的狀態(tài)檢測步驟
①選擇自動測試功能，測試勵磁繞組參數(shù)（H1H2）一次，測試電樞回路參數(shù)（sc）兩次，三組參數(shù)存儲。
②電樞回路兩次的測量結(jié)果必須相同，否則說明電樞繞組或換向極上存在積炭，從而導(dǎo)致電磁特性變化，甚至是接地。
圖1
③三組參數(shù)與新電機參數(shù)或前次測試結(jié)果進行比較分析。
④測試勵磁繞組對地絕緣，再選擇重測功能測試電樞回路絕緣，選擇最小值存儲。
⑤測試其它幾臺電機進行比較，或與每臺原始數(shù)據(jù)比較。
⑥將所有數(shù)據(jù)上載至計算機進行比較、趨勢分析、存儲管理。
(2)測試實例
① 530kW直流電機測試數(shù)據(jù)（勵磁回路接頭不實，繞組完好）見表1。
② 410kW直流電機測試數(shù)據(jù)（電樞回路碳刷接觸不實，繞組完好）見表2。
③ 410kW直流電機測試數(shù)據(jù)（故障）見表3。
a．勵磁回路參數(shù)中僅電阻值偏大（與上臺完好電機比較），說明繞組完好，僅端子部位輕微接觸不良。
b．電樞回路參數(shù)I/f值與相角φ明顯偏低，說明存在嚴重短路，且兩次測試結(jié)果差異很大，說明電樞或換相級存在積炭而導(dǎo)致局部接地。
C．電樞回路絕緣測試結(jié)果證實接地故障(O.1MΩ)。
(3)評判標準（根據(jù)IEEE388、389）見表4
根據(jù)以上標準，可得出表5所示的關(guān)于410電機的參考標準（530電機類似）。
2．故障診斷測試程序
通過狀態(tài)監(jiān)測程序即可區(qū)分勵磁回路或電樞回路故障。若是勵磁回路故障，已無再測試的必要；若為電樞回路故障，可通過以下方法定位轉(zhuǎn)子故障區(qū)域。
(1)電樞回路絕緣缺陷部位診斷
①將電刷從換向器上提起，重新測試絕緣，若數(shù)值低，說明刷具或換向極接地。
②測試換向器對地絕緣，若數(shù)值低，說明電樞繞組接地。
(2)電樞測試
①對于解體的電機（轉(zhuǎn)子抽出），使用ATF11測試夾具，將開口開至最大，測試換向器片間阻抗(Z)，通過比較，即可快速定位故障元件；片間阻抗的評判標準為5％偏差以內(nèi)。
②若電機沒有解體，提升兩個相鄰電刷，保留另外一對(互為90℃)電刷(如圖2)。
圖2
a．將ALLTESTIV兩測試夾頭夾在兩個保留電刷刷架上（或直接在引出線端子上），測試阻抗值(Z)。
b．轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，令轉(zhuǎn)子在圓周的不同角度下（可分為8個、12個或更多角度）測試每個阻抗值。
c．多個阻抗值的比較即可定位故障，例如阻抗多數(shù)在3.17至3.22Ω之間，但有一個或幾個2.5Ω的讀數(shù)，即可指示匝間短路的發(fā)生。
評判標準：5％偏差以內(nèi)。
如果因某個松動、碎裂或斷開的電刷導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)變化，則應(yīng)先檢查刷架、刷具及電刷的質(zhì)量，然后再測試。
3．數(shù)據(jù)分析
ALLTESTIV可自動測試電機全套參數(shù)，可存儲500臺電機參數(shù)，并可通過Trend 2000軟件上載到計算機進行存儲、比較、趨勢跟蹤分析、打印報表，從而實現(xiàn)對電機的全面質(zhì)量管理。
同時EMCAT專家系統(tǒng)軟件更有自動診斷、狀態(tài)指示、標準集成等功能，可記錄包括振動、熱像、電流波形、PI、高壓測試結(jié)果，幫助實施完善的PdM進程。
四、效果
朔黃鐵路機輛分公司實施牽引電機狀態(tài)維修以來，取得了較好的成績，維修成本降15％，約30萬元。因維修目標明確，檢修時間大大縮短。由于基本做到了根據(jù)狀態(tài)而修，所以維修周期大為延長。
| 公司名稱： | 湘潭電機修理廠(湘潭電機維修中心) |
| 聯(lián) 系 人： | 胡經(jīng)理 |
| 聯(lián)系電話： | 0731-58626841 |
| 手 機： | 13367420761 |
| 公司郵箱： | 2547364023@QQ.COM |
| 公司網(wǎng)址： | http://www.www.haloandellis.com/ |
