动车组牵引电机故障分析及诊断

动车组牵引电机故障分析及诊断

铁路运输作为我国最为重要的交通方式，尤其是客运的动车组列车更与人们的生活息息相关。随着我国“八纵八横”的提出，我国铁路运营里程达到了历史新高。尤其是近些年复兴号的上线运营，使动车组列车速度等级提上新高。动车组列车在运营过程中会出现牵引电机故障的情况发生，牵引电机作为动车组列车的最为重要的驱动部件，故障的处理确保了动车组列车运行的安全性。本文基于动车组列车牵引电机的结构及功能，提出运营过程中常见故障的解决方式。

标签：动车组;牵引电机;结构功能;故障

引言：牵引电机的状态关系到整個动车组的安全运行，所以对动车组牵引电机的故障诊断十分必要。本文基于牵引电机的结构进行分析，提出了牵引电机常见故障转子故障，定子故障，轴承故障，电机偏心故障，并对动车组牵引电机的常见故障诊断方法进行了研究。

1. 牵引电机结构

我国动车组普遍采用的三相鼠笼式异步电机，采用架悬式悬挂，强迫风冷方式散热组成。我国的CRH1型车牵引电机采用三相鼠笼式异步电机，每辆动力车辆带有4个牵引电机，全列20个;CRH2型动车组列车采用四极三相鼠笼式异步电机。每辆动力转向架具有16个电机，电机组装方式见动车组转向架组成图。

牵引电机主要由定子、转子、轴承和机座组成。以某车型动车组牵引电机为例，采用YJ105A型电机，该电机克服直流牵引电机的众多弊端。

2. 牵引电机常见故障

牵引电机在列车前进过程中存在供电驱动，制动蓄电的功能，在运行过程中，由于速度等级较高，常出现各种各样的故障，根据某动车段反馈的信息，常见的牵引电机故障有4部分组成，比例如图表2所示。

3. 牵引电机常见故障

牵引电机在列车前进过程中存在供电驱动，制动蓄电的功能，在运行过程中，由于速度等级较高，常出现各种各样的故障，根据某动车段反馈的信息，常见的牵引电机故障有4部分组成[1]。

3.1转子故障

牵引电机常见的转子故障有转子断条和断裂。这些故障会使动车组列车整个驱动装置温度过高，造成牵引电机负载太高，压力太大。

3.2定子故障

牵引电机定子故障主要为定子匝间短路故障，定子故障会导致局部过热，绝缘失效。

3.3轴承故障

牵引电机轴承由保持架、滚动体、外圈和内圈组成。其故障主要为内圈故障、外圈故障与滚动体故障。

3.4气隙偏心故障

牵引电机气隙偏心故障分为铁芯呈椭圆形或定转子不同轴心造成的静态偏心和由转轴弯曲，轴径椭圆，高转速时的机械共振造成的动态偏心故障。

4. 牵引电机故障诊断

4.1定子电流法诊断原理

异步牵引电机定子电流分析法普遍运用于牵引电机定子绕组、转子断条、气隙不匀等电气类故障的检测和故障交互影响研究，电流检测法具有非接触测量、噪声水平低、便于集中监控等方面的优点。

4.2定子故障诊断

由于定子匝间短路是动车组牵引电机较常见的早期故障。定子发生故障时，由于定子、转子的耦合关系，定子电流中将出现谐波分量，根据谐波分量可推算出是否出现牵引电机定子故障[2]。

4.3电机偏心故障诊断

牵引电机经过长期的运行磨损导致定子内圆和转子外圆之间存在一定偏心。牵引电机偏心故障主要有静态、动态与复合偏心。根据偏心故障下的气隙磁导与气隙长度，推出气隙中的磁势，然后由气隙磁导和气隙磁势得到气隙磁通，然后分析各种谐波便可判断是否出现电机偏心故障。

4.4轴承故障

轴承故障是动车组牵引传动系统的主要故障之一，轴承速度等级高，工作环境恶劣，在牵引电机中作用重大且损害率很高。轴承故障时的振动，会引起定子电流中出现谐波分量，但是谐波分量影响因素较多，根据轴承故障定子电流频率变化可大致推算出是哪部分出现的故障，如图表3所示。

图表3.轴承故障定子电流频率变化：

结论：

简而言之，随着我国高速动车组列车的快速发展，我国铁路运营里程也在不断攀升。牵引电机作为动车组列车最为重要的驱动零部件，掌握常见故障能够快速处理列车运营过程中的问题。本文基于牵引电机的构造进行分析，提出了牵引电机的常见故障分析并处理，为动车组列车快速诊断处理提供帮助[3]。

参考文献：

[1]刘喜梅.故障诊断方法的研究及其在店里系统中的应用[D].上海：华东理工大学，2019：11-12.

[2]沈标正.电机故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社，2016：16-38.

[3]路小娟.动车组控制技术[M].成都：西南交通大学出版社，2017：8-24.