牽引電機(jī)的維修過程
鐵路機(jī)車牽引電機(jī)對(duì)于幾次大提速后的列車安全、可靠運(yùn)行，作用至關(guān)重要。本文介紹采用MCA測(cè)試技術(shù)，對(duì)阻抗和倍頻進(jìn)行測(cè)試，基本可及時(shí)了解牽引電機(jī)的電氣故障。據(jù)此采取適當(dāng)?shù)木S修策略，可逐步實(shí)現(xiàn)牽引電機(jī)的狀態(tài)維修。
關(guān)鍵詞：鐵路機(jī)車；牽引電機(jī)；MCA測(cè)試技術(shù)；阻抗測(cè)試；倍頻測(cè)試；評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)
隨著鐵路的幾次“大提速”，機(jī)務(wù)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備本身的可靠性要求越來越高，尤其是作為機(jī)車設(shè)備的心臟——牽引電機(jī)，如何通過實(shí)施狀態(tài)維修，以確保機(jī)車可靠運(yùn)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(jī)的狀態(tài)維修問題。
一、牽引電機(jī)的主要故障
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。包括匝間短路、繞組引出線斷裂、接頭松動(dòng)。
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(jī)MCA測(cè)試技術(shù)
1．阻抗測(cè)試（Z）
阻抗是對(duì)繞組電路電磁特性的綜合評(píng)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(cè)，但由此產(chǎn)生的電感失效可通過阻抗真實(shí)反映出來。尤其是對(duì)阻抗的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，是對(duì)于直流電機(jī)勵(lì)磁回路、電樞回路、交流電機(jī)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(guó)能源部已經(jīng)全面采用阻抗測(cè)試作為電機(jī)診斷的評(píng)判依據(jù)。
2．倍頻測(cè)試（1/f）
電機(jī)繞組通入交流信號(hào)，通過頻率加倍，得出減小量（1/f），借此評(píng)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(shí)繞組的這一參數(shù)是匝間短路最有效的判據(jù)。
對(duì)于直流牽引電機(jī)，電樞回路與勵(lì)磁回路的倍頻測(cè)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(jī)三相I/f的比較，更可進(jìn)一步指示發(fā)生故障的是哪一相繞組。
三、牽引電機(jī)狀態(tài)維修實(shí)施程序
1．實(shí)施狀態(tài)檢測(cè)
需解決的問題是在機(jī)車上完成多臺(tái)電機(jī)的測(cè)試，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、比較、分析，對(duì)狀態(tài)維修提出有力依據(jù)。
檢測(cè)方法是電機(jī)斷電后，直接在控制柜盤內(nèi)電樞與勵(lì)磁回路引出線端子上進(jìn)行測(cè)試。
(1)直流牽引電機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)步驟
①選擇自動(dòng)測(cè)試功能，測(cè)試勵(lì)磁繞組參數(shù)（H1H2）一次，測(cè)試電樞回路參數(shù)（sc）兩次，三組參數(shù)存儲(chǔ)。
②電樞回路兩次的測(cè)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(jī)參數(shù)或前次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較分析。
④測(cè)試勵(lì)磁繞組對(duì)地絕緣，再選擇重測(cè)功能測(cè)試電樞回路絕緣，選擇最小值存儲(chǔ)。
⑤測(cè)試其它幾臺(tái)電機(jī)進(jìn)行比較，或與每臺(tái)原始數(shù)據(jù)比較。
⑥將所有數(shù)據(jù)上載至計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較、趨勢(shì)分析、存儲(chǔ)管理。
(2)測(cè)試實(shí)例
① 530kW直流電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)（勵(lì)磁回路接頭不實(shí)，繞組完好）見表1。
② 410kW直流電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)（電樞回路碳刷接觸不實(shí)，繞組完好）見表2。
③ 410kW直流電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)（故障）見表3。
a．勵(lì)磁回路參數(shù)中僅電阻值偏大（與上臺(tái)完好電機(jī)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(yán)重短路，且兩次測(cè)試結(jié)果差異很大，說明電樞或換相級(jí)存在積炭而導(dǎo)致局部接地。
C．電樞回路絕緣測(cè)試結(jié)果證實(shí)接地故障(O.1MΩ)。
(3)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)IEEE388、389）見表4
根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，可得出表5所示的關(guān)于410電機(jī)的參考標(biāo)準(zhǔn)（530電機(jī)類似）。
2．故障診斷測(cè)試程序
通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)程序即可區(qū)分勵(lì)磁回路或電樞回路故障。若是勵(lì)磁回路故障，已無再測(cè)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(cè)試絕緣，若數(shù)值低，說明刷具或換向極接地。
②測(cè)試換向器對(duì)地絕緣，若數(shù)值低，說明電樞繞組接地。
(2)電樞測(cè)試
①對(duì)于解體的電機(jī)（轉(zhuǎn)子抽出），使用ATF11測(cè)試夾具，將開口開至最大，測(cè)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(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為5％偏差以內(nèi)。
②若電機(jī)沒有解體，提升兩個(gè)相鄰電刷，保留另外一對(duì)(互為90℃)電刷(如圖2)。
圖2
a．將ALLTESTIV兩測(cè)試夾頭夾在兩個(gè)保留電刷刷架上（或直接在引出線端子上），測(cè)試阻抗值(Z)。
b．轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，令轉(zhuǎn)子在圓周的不同角度下（可分為8個(gè)、12個(gè)或更多角度）測(cè)試每個(gè)阻抗值。
c．多個(gè)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(gè)或幾個(gè)2.5Ω的讀數(shù)，即可指示匝間短路的發(fā)生。
評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：5％偏差以內(nèi)。
如果因某個(gè)松動(dòng)、碎裂或斷開的電刷導(dǎo)致測(cè)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(cè)試。
3．?dāng)?shù)據(jù)分析
ALLTESTIV可自動(dòng)測(cè)試電機(jī)全套參數(shù)，可存儲(chǔ)500臺(tái)電機(jī)參數(shù)，并可通過Trend 2000軟件上載到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、比較、趨勢(shì)跟蹤分析、打印報(bào)表，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的全面質(zhì)量管理。
同時(shí)EMCAT專家系統(tǒng)軟件更有自動(dòng)診斷、狀態(tài)指示、標(biāo)準(zhǔn)集成等功能，可記錄包括振動(dòng)、熱像、電流波形、PI、高壓測(cè)試結(jié)果，幫助實(shí)施完善的PdM進(jìn)程。
四、效果
朔黃鐵路機(jī)輛分公司實(shí)施牽引電機(jī)狀態(tài)維修以來，取得了較好的成績(jī)，維修成本降15％，約30萬元。因維修目標(biāo)明確，檢修時(shí)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(zhǎng)。
| 公司名稱： | 湘潭電機(jī)修理廠(湘潭電機(jī)維修中心) |
| 聯(lián) 系 人： | 胡經(jīng)理 |
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