牵引电机的常见故障与处理Word下载.docx

1、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，防尘性能与良好的通风、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

2、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

3、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与所有零件的外壳，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

4、。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

5、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，上下层之间以与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

6、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，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的交流电流；在直流发电机中，它将绕组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形压圈与螺旋压圈将换向片，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

7、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，电刷装置应满足以下要求： （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

8、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与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

9、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

10、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

11、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与其它负载转矩），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

12、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与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

13、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，与时进行处理。（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）检查耍握与连线紧固螺栓是

14、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，除去碳粉与其他杂物，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围。注意检查刷辫不要碰上换向器的升高片，以与检查电刷是否破损，刷辫是否脱落，若有应与时更换。 （3）用电刷压力测试仪检查电刷压力是否在规定围，同一刷盒其电刷压力不应相差3N。 （4）检查所使用的电刷牌号和制造厂家规定应一致，更换电刷时同一电机应使用同一厂家同一牌号的电刷；同一电机所使用电刷的高度差与同一电刷的双分裂电刷的高度差不应超过规定数值，否则应进行更换。 （5）检查刷盒底面相对换向片的平行度符合技术要求，刷盒底面与换向器表面距离应

15、在24mm围。 （6）换电刷前，应先打磨电刷接触面，使其与换向器圆弧面贴合，以保证良好的换向。 （7）检查并调整刷盒，以保证刷盒上的电刷在电枢窜动围都在换向器工作面上。 （8）经常应用干燥的高压空气吹扫刷握，用干净布擦拭绝缘刷杆外表面的油垢与污物。（9）锉掉连线接头和刷盒上因飞弧而造成的铜瘤或铜毛刺。 （10）换损坏刷杆时，应重校刷杆等分度。若在机车上更换同一刷握的两个刷杆，应先更换一个刷杆，紧固定位后再更换另一个刷杆，并做好刷杆位置标记。不允许两只刷杆同时拆下更换，更换会影响刷盒的中位性。 （11）检查刷架圈定位销与撑紧装置的固定情况。3 电枢轴承的维护保养轴承是电机中比较关键的部件，电枢轴

16、承烧损，会使转子固死、造成机破。 （1）经常检查电枢轴承的温升（2）检查电枢轴承和抱轴轴承的密封情况是否良好（3）电枢轴承用3号锂基脂润滑，轴承室润滑脂不能太多或太少，否则会引起轴承发热。五 牵引电机的故障分析与处理1 轴承故障这是发生在机械方面最主要的故障，而且问题往往较复杂，还导致了别的故障发生。由于牵引电机的工作条件恶劣，其轴承常见故障症状有保持架铆钉松动、断裂或外围挡边偏磨，滚性与滚道剥离、灼痕、拉伤、裂纹、歪磨或径向间隙增大，圈松动或咬死，轴电流电蚀与润滑脂变质，轴承甩油箱松动变形等。因此往往引起振动与噪声增大，导致小齿轮碰撞磨损、绕组绝缘损伤、联接线断裂、换向不良、引起接地或环火、

17、甚至发生转子咬死难于转动而裂轴等恶性事故。（1）轴承损坏。更换轴承。（2）轴承与轴配合过松或过紧。过松时在轴承上镶套，过紧时重新加工轴到标准尺寸。（3）电机两端端盖或轴承未装平。将端盖或轴承止口装平，旋紧螺栓2 主附极和补偿绕组接地原因：机座面尖棱、焊瘤、凸台与线圈护罩和弹簧垫板压伤绝缘，更多的情况是主附极线圈在运行过程中受到频繁的振动冲击，致使线圈或紧固螺栓松动，引起绝缘磨损与绕组短路。有时还发生线圈联线绝缘卡破接地，少数情况也有因定子绝缘受潮油污或过热老化损坏绝缘所致。对补偿绕组主要是端部或联线固定不牢，受振动冲击力和过载磁拉力产生变化后，可能使绝缘破损接地。除开明显是绕组低电位接地外，发

18、生绕组接地故障后，要暂时切除该电动机。处理：认真清理机座安装线圈的凸台面，并对整个线圈加装环氧酚醛玻璃布垫。各线圈压弧时和装配时，都要注意做到不损伤线圈绝缘。对线圈引线头和铁芯间的间隙要用绝缘板垫紧。由于加装了弹簧垫板还不能从根本上解决主附极绕组的接地问题；宜取消线圈护罩和弹簧垫板，实行环氧树脂浇注或上胶聚酯纤维毡压绝缘结构一体化，特别是环氧树脂浇注一体化能很好地提高主附极绕组的耐振、耐潮、导热和电气性能，或采取填充泥固化成一体。对补偿绕组，除槽部特别是槽口应保障绝缘良好外，在两端应加装绝缘绑扎箍环防止端部变形。将补偿槽由向心槽改为平行槽后，则补偿线圈可采用预制成型的连续绝缘，能明显提高补偿绕

19、组绝缘能力和有利造修。此外，应注意固定和保护联线绝缘，特别注意卡子处不要损伤联线绝缘。各对地绝缘应包扎均匀紧固，最后整个定子施用整体浸渍无溶剂漆以提高绝缘能力。并注意保护牵引电动机有足够的通风量和避免绝缘受潮油污。对于绕组与联线的活接地，则应细心加以判别。3主附极和补偿绕组联线与引出线断裂线圈引线头焊接不良，联线接触不好发生过热，引出线拐弯处应力集中。更主要的是联线悬空过长与震动冲击疲劳断裂，其中影响最大的是传动齿轮啮合不良和磁极紧固螺栓松动引起振动冲击。此外，引出大线电缆的接头处开焊或振动磨破外表绝缘也有发生。在主附极绕组实现绝缘结构一体化后，绕组联线就成为定子绕组的薄弱环节，特别应加强改进

20、。定子绕组联线完全断裂后如果是处于满磁场工况，则串激牵引电动机一般将不能工作。如果主极绕组联线断裂是处于磁场消弱工况，将会造成磁场消弱电阻发红烧损。对定子线圈引线头推荐采用压弯出线工艺，以省去银铜焊接引线头，并注意控制引接线的拐弯圆角和弯制后退火处理以消除应力。对联线各接头可采用高频电流焊接或其他确保联接质量的方法，各接头处的绝缘填充与包扎要注意做到紧密。对于联线的固定，推行用外橡胶缓振绝缘垫，再用螺栓卡压强力固定。并要求各支承点间距离不应超过15厘米。对引出大线电缆接头压接后要采用搪锡焊接，并且也应该增加出线口处固定支点与改善绝缘环境。定子绕组绝缘结构一体化后，能有利减轻振动冲击对联线的影响

21、。作为最根本的措施，应将联线改为薄铜片或铜丝编织的绝缘软联线，其中首先应考虑将换向极绕组与刷架联线和主极绕组C2引出线改为绝缘软联线。实际运行证明，软联线对减少联线断裂是行之有效的，当然也是应该设法减小振动冲击对定子联线的影响。4定子、转子铁芯故障检修 定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成，是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。（1）轴承过度磨损或装配不良，造成定、转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电动机铁损增加，使电动机温升过高，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。（2）拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向

22、外开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。（3）因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。5 电动机不能启动或带负载运行时转速低于额定值（1）电源未接通。检查线路上的接头是否有油污，灰尘；接线头松脱时，须将螺栓旋紧；检查开关的的触点，如不能修复应更换新开关。（2）熔断器的熔体熔断。按设备容量计算，更换新熔体。（3）电压太低。室外的绝缘导线太细，起动时电压降太大，可更换适当的较粗导线。（4）过载保护设备动作。若因过载保护设备的选用调整不当，则可适当提高整定值；（5）定子绕组中有一处断线。用万

23、用表，绝缘电阻表等检查定子绕组的断路处。（6）定子或转子绕组断路。当个别绕组发生局部短路时，电机还是能起动的，这时只能引起熔体熔断；如果短路严重，电动机的绕组很快冒烟，这时电机必须拆线重绕。（7）轴承损坏。将转子拨动，用螺钉旋具尖端放在轴承盖处用耳听或用手摸，检查出来后更换新的轴承。6 电机有不正常的振动或响声（1）电动机的地基不平，电动机安装不符合要求。检查地基与电机的安装情况，加以纠正，并将松动的地脚螺栓用螺母旋紧。（2）转子与定子摩擦。校正转子中心线；锉去定子，转子外圆的硅钢片突出部分；（3）转子不平衡。将转子在车床上用千分尺找正后，针对具体情况，将转子铁芯或轴加以修复。（4）滚动轴承在

24、轴上装配不良或轴承损坏。检查轴承的装配情况或更换新轴承。7 电机温升过高或冒烟（1）定子绕组有短路或接地故障。打开电机，检查定子线圈，用目测，耳闻，手摸检测短路处。如短路严重，则更换电机。（2）转子运转时和定子铁芯相摩擦，致使定子局部过热。检查定子铁心是否变形，轴是否弯曲，校正好转轴中心线；更换磨损的轴承。8 牵引电机环火（1）电弧环火。将换向器端头部分车出较大圆角，端头部分的云母沟用锉刀开大些，以阻止电弧形成。（2）对换向片出现的铜毛刺情况，处应立即清除外，还应检查产生的原因。如是电刷跳动引起的，则应合理调整电刷压力和预防电刷严重磨损，与时更换磨损的电刷。（3）对于片间电压较高，经常发生环火

25、事故的电机，则应适当降低电压保护整定值。对于因换向情况不好而经常发生环火的电机，则应加强对换向器的维护工作，防止换向恶化。（4）在刷架之间增设挡弧隔板，以减少电弧飞越的可能性。还可以利用电机通风，正负刷架间造成轴向气流，以产生吹弧作用，防止空气游离和电弧飞越。9窜油窜油与油封不良，原因：油封不良与电机本分结构不合理所引起。首先改进传动齿轮罩的装配工艺，如增强齿轮罩分箱面接触处的刚度，采用聚硫橡胶粘接其接缝处，并可以考虑适当提高齿轮润滑车轴油的粘度。对电枢滚柱轴承的油封，应减少与转轴间的间隙，并在油封迷宫入口处圆周涂抹密封胶或设置朔料甩油环。在传动端端盖的筋条上设置多个通大气孔，以抵消后端盖中心

26、部的负压吸入作用。对抱轴承，则在轴瓦面和领圈上画回油沟，油箱上设置回油孔，并增设油封外档板，防止齿轮箱油与抱轴润滑油相窜。10 电刷故障 电刷跳动火花大（1）有铜刺和尖棱。需要重新倒角。（2）电刷压力太小。需要调整压力或更换弹簧。 电刷过热（1）电刷压力太大。（2）各电刷压力不匀造成负载分配不均。需要横换不等高电刷，调整个别电刷的压力。11 磁极绕组过热（1）并励磁场线圈部分短路。可用电桥测量每个线圈电阻，检查阻值是否相符或接近，电阻值相差较大的应拆下重新绕制。（2）电机气隙太大。查看励磁电流是否过大，拆开调整气隙。（3）电机转速太低。应提高转速。参考文献1电力机车电机 龙 中国铁道 2008

27、年2电力机车检修基础中央 中国铁道 2006年后语经过了3个星期的学习和考察，我完成了牵引电动机常见故障的原因与处理论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到文章完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做每一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能

28、有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。本设计在湘老师的精心指导和严格要求下进行，从课题选择、方案论证到具体设计和布局，无不凝聚着老师的辛勤汗水。在三年的学习和生活期间，也始终感受着各位科任老师的精心指导和无私关怀，我受益匪浅。在此表示深深的感和崇高的敬意。最后祝老师工作顺利。铁路科技职业技术学院毕业设计（论文）任务书课 题 牵引电机的常见故障与处理 编 号 JC308-02- 专 业 铁道机车车辆（电力机车方向） 班 级 机车车辆308-2 学生 彬 纪祥 赖林皓 指导单位 机车车辆系 指导教师 湘 设计（论文）任务与要求：在规定的时间完成毕业设计，打印并装订成册。论文格式符合要求，论文容应包括以下方面：设计（论文）依据的原始资料：机务段技术分析与攻关信息