牵引电机的常见故障与处理教学文案

牵引电机的常见故障

与处理

目录

前言…………………………………………………………一牵引电机的主要特点……………………………………二牵引电机的结构……………………………………

1定子…………………………

2转子…………………………

3电刷装置…………………………

4电枢轴承…………………………

三牵引电机的传动和悬挂方式………………………

1个别传动

2组合传动

四牵引电机的工作原理………………………

五牵引电动机的维护保养………………………

六牵引电机的故障分析与处理………………………………

参考文献……………………………………………………后语………………………………………………………

摘要：

本设计简要主要介绍了牵引电机的工作原理、基本结构、主要特点及维护保养，对ZD114型牵引电机在运用中的常见故障进行了分析，并提出了相应处理方法。

关键词：

牵引电机故障检修措施

前言

牵引电机是驱动机车车辆动轮轴的主电机，是电传动机车、车辆的主要部件之一。是在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，因此获得广泛应用。

ZD114型牵引电机是SS6B型电力机车的重要部件之一，由于牵引电机在运用中受振动、摩擦、高温和自然老化等原因使机车电机性能总处于自然磨损状态，超过一定限度就会发生故障，影响机车的正常运用，所以，要采取一系列的计划预防修理措施，在电机各零部件损坏以前得到修理，从而减少和防止机车出现先期损坏的可能性，达到保证行车安全和延长机车使用寿命的目的。

一牵引电机的工作特点

1 使用环境恶劣

由于牵引电机安装在车体下面，直接受到雨、雪、潮气的影响，机车运行中掀起的尘土也容易侵入电机内部。此外，由于季节和负载的变化，还经常受到温度和湿度变化的影响。因此，电机绝缘容易受潮、受污，对其性能和寿命产生极为不良的影响。所以，牵引电机的绝缘材料和绝缘结构应具有较好的防潮，防尘性能及良好的通风、散热条件。

2 外形尺寸受限制

牵引电动机悬挂在车体下面，其安装空间受到很大的限制，轴向尺寸受轨距限制，径向尺寸受动轮直径的限制。为了获得尽可能大的功率，要求牵引电机结构必须紧凑，并采用较高等级的绝缘材料和性能较好的导电、导磁材料。

3 动作力大

机车运行通过钢轨不平顺处，因撞击而产生的动力作用会传递给牵引电动机，使牵引电动机承受很大的冲击和振动。

4 换向困难

直、脉流牵引电机换向困难的原因除了受机械振动力方面的影响外，还有电器方面的原因，如牵引电动机经常启动、制动，此时电流可达额定电流的两倍；当机车在长大坡道上运行时，电动机将长时间处于过电流状态；当机车高

速运行时，采用深的磁场削弱使气隙磁场畸变增大；电网电压波动使电动机端电压升高等，这些都将造成牵引电动机换向困难。

脉流牵引电机的电流为脉动电流，除了直流分量外，还有一定的交流分量，电磁交流分量的存在将使电机换向更为困难，致使换向火花增大甚至环火。

5 负载分配不均匀

牵引电机与普通电机的另一个不同之处是：在同一机车上的数台牵引电机，不论是在电方面还是在机械方面都是连接在一起的。在电的方面，各电机之间是并联连接；在机械方面，各电机通过车轮与钢轨间的黏着作用相互耦合在一起。因此，由于同一台机车上牵引电机特性有差异，各动轮直径不等或个别轮对发生“空转”、“滑行”等原因，都有可能造成各电机的负载分配不均，有的电机处于过载运行，有的电机处于欠载运行，从而使机车牵引力不能充分发挥。

一牵引电机的结构

牵引电机由定子和转子两大部分组成，在定子与转子之间有一定大小的间隙称为气隙。

1 定子

1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极

6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心

电机定子的作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置组成。

（1）机座

机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作用。它既用来作为安装点及所有零件的外壳，又是联系各磁极的导磁铁軛。机座通常采用铸钢件，也有采用钢板焊接而成的。对于换向要求较高的电机，可采用叠片结构的机座。

（2）主磁极

牵引电动机的主磁极（简称主极）是用来产生主磁场的，它由主极铁芯和主极线圈两部分组成。

（3）换向极

换向极又称附加极，由换向极铁心和换向极线圈两部分组成，它是用来产生换向磁场以改善牵引电动机的换向性能的，由换向极铁芯和换向极线圈两部分组成。换向极线圈也和主磁极线圈一样也是用圆铜线或扁铜线绕制而成，经绝缘处理后套在换向极铁芯上，最后用螺钉将换向极固定在机座内壁。

（4）补偿绕组

为了改善牵引电动机的换向性能，提高电机运行的可靠性，大容量的牵引电动机设置有补偿绕组。

2 转子

又称电枢，主要由转轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等组成。

（1）转轴

转轴的作用是用来传递转矩，一般用合金刚锻压而成。

（2）铁芯

电枢铁芯是电机磁路的一部分，也是承受电磁力作用的部件。当电枢在磁场中旋转时，在电枢铁芯中将产生涡流和磁滞损耗，为了减小这些损耗的影响，电枢铁芯通常用0.5MM厚的电工钢片叠压而成，电枢铁芯固定在转子支架或转轴上。电枢铁芯冲片沿铁芯外圈均匀地分布有槽，在槽内嵌放电枢绕组。

（3）绕组

电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩，实现机电能量转换。它是电机的主要电路部分。电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁芯之

间都要妥善的绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔将绕组压紧，伸出槽外的绕组端按部分用无纬玻璃丝带绑紧。绕组端头则按一定规律嵌放在换向器铜片的升高片槽内，并用锡焊或氩弧焊焊牢。

（4）换向器

换向器的作用是机械整流，即在直流电机中，它将外加的直流电流逆变承绕组内的交流电流；在直流发电机中，它将绕组内的交流电动势整流成电刷两端的直流电动势。换向器由许多换向片组成，换向片间用云母片绝缘。换向片凸起的一端称升高片，用以与电枢绕组端头相连，换向片下部做成燕尾形，利用换向器套筒，V形压圈及螺旋压圈将换向片，云母片紧固成一个整体。在换向片与换向器套筒，压圈之间用V形云母环绝缘，最后将换向器压装在转轴上。

3 电刷装置

牵引电动机的换向器端装有电刷装置，其作用是将转动的电枢绕组与外电路连接起来。电刷装置由电刷、刷握、刷架、刷杆和刷架圈组成。电刷装置的结构和电刷的性能对牵引电动机的换向性能有很大的影响，为了保证良好的换向效果，电刷装置应满足下列要求：

（1）电刷要有良好的集流性能和换向能力。

（2）刷握在换向器轴向、径向和切线方向位置都能调节。轴向调节是为了保证电刷处在换向器中央部位，径向调节是为了保证刷盒底面与换向器表面道德距离；圆周方向调节是为了保证电刷准确的处在主极中心线上。

（3）电刷和换向器工作表面应保持紧密和可靠的接触，电刷压力稳定并保持均匀不变。

（4）电刷装置应具有较高的机械强度，并能承受振动和冲击。

（5）刷杆等绝缘应具有较高的介电强度，不因受潮，受污而造成闪络或飞弧故障。

4 轴承

牵引电动机的转子通过两个电枢轴承和端盖支撑在机座上，电枢轴承除了承受径向载荷外，还要承受机车在道岔及曲线上运行时由于电枢振动所产生的轴向载荷。

二牵引电动机的传动和悬挂方式

牵引电动机的传动方式通常可分为个别传动和组合传动两种。

1 个别传动

个别传动的主要特点是当一台牵引电动机发生故障时，可以单独切除，不会影响其他电机工作，而且充分利用了机车下部空间，所以得到广泛应用。但是，由于各轮轴间没有直接的机械联系，个别轮对容易空转，从而使机车的黏着牵引力降低。

(1) 抱轴式悬挂

抱轴式悬挂是指牵引电动机一侧通过滑动这构成抱在机车动轮轴上，另一侧通过弹性缓冲装置悬挂在机车转向架的横梁上。这种悬挂方式也成为半悬挂。

(2) 架悬式悬挂

所谓架悬式悬挂就是将牵引电动机完全固定在转向架上。

2 组合传动

组合转动就是每个转向架上只安装一台牵引电动机，通过变速齿轮装置驱动该转向架的每一根动轮轴。组合传动有利于降低牵引电动机单位功率的重量。

四牵引电机的工作原理

直流发电机的工作原理图

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。）在图1.1A所示瞬间，导体ab 、cd 的感应电动势方向分别由b指向a和由d 指向c ，这时电刷 A呈正极性,电刷B 呈负极性。图1.1 A为直流发电机原理模型。

当线圈逆时针方向旋转180°时，这时导体cd位于N极下，导体ab位于S极下，各导体中电动势都分别改变了方向。

从图看出，和电刷A接触的导体永远位于N极下，同样，和电刷B接触的导体永远位于S极下。因此，电刷A始终有正极性，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如果电枢上线圈数增多，并按照一定的规律把它们连接起来，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。

导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。在上图中，当电枢转了180°后，导体cd转到N极下，导体ab转到S 极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经导体cd 、ab后，从电刷B流出。这时导体cd受力方向变为从右向左，导体ab受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。

因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转，这就是直流电动机的工作原理。

五牵引电动机的维护保养

牵引电动机的工作条件十分恶劣，主要表现在：负载变化大；承受来自轮轨的冲击力。使用环境恶劣；由单向整流器供电，电流是脉动的。因此要使电机在运行过程中保持良好质量状态，必须进行咸亨却的操作和维护保养，才可减少电机的故障，延长使用寿命和获得机车的高运转率。

1 换向器的维护保养

换向器是直流电机的重要部件，它在高速旋转时的机械稳定性以及其表面氧化膜的状态对电机换向器性能的影响很大。

(1)应经常注意观察换向器工作表面。许多牵引电动机的故障在尚未造成前，可以根据换向器表面的异常状态早作诊断，找出故障原因和部件，及时进行处理。

(2)经常用干燥的压缩空气吹扫换向器表面，如有油垢，可用浸有少量酒精或丙酮的无毛抹布擦拭干净，并注意不要用油垢的或不干净的手去触摸换向器表面或更换电刷；如换向器表面有较明显烧损痕迹而用无毛抹布擦拭无效时，可用0号玻璃砂布进行清擦。

(3)检查换向器V形云母环伸出部分的表面状态，应经常保持该部分清洁，如有烧痕，应用玻璃砂布把烧损处打磨干净后，图以绝缘漆。

2 电刷装置的维护保养

刷架装置是电机的重要部件之一，其质量的好坏直接影响电机的换向性能，因此，必须对它有足够的重视并经常进行维护保养。

(1)检查耍握及连线紧固螺栓是否松动，特别是刷架连线接头是否接触良好。

(2)常将电刷在刷盒孔上下移动几次，除去碳粉及其他杂物，以保持电刷活动自如。并用塞尺检查电刷与刷盒孔间的间隙是否在限度范围内。注意检查刷