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摘要：现阶段，我国的高速动车建设越来越多，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。
关键词：动车组；牵引电机；结构功能；故障分析
引言
牵引电机作为动车组主要动力设备，将电能转化为机械动能的核心设备之一,它的安全性、可靠性关系到整列动车的行车安全以及人身安全。
1牵引电机原理
牵引电机采用200级绝缘结构，H62C有机硅浸渍漆，可长期稳定工作在240℃温度下，短时可工作在250℃温度下。定子温度传感器测取温度的位置较定子绕组位置有一定距离。定子温度保护值上限（190℃）对应绕组最高温度为236℃，该温度值低于电机绝缘的最高允许温度值，且仍有近14℃的裕度。
2牵引电机常见故障
（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。（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）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。（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。
3故障分析
动车组受电弓升起后，受电弓将接触网25KV高压电送至车体。当主断路器闭合后，通过牵引变压器将电压降低后，输出给牵引变流器。Q1闭合后，则牵引变流器内部的整流、逆变模块得电。（1）牵引变流器通讯故障原因。当牵引变流器报出牵引变流器通讯故障后，下载MVB数据分析，TCU生命信号不刷新，判断为牵引变流器控制CPU板卡故障，其内部控制器件不受控制，导致Q1主接触器未断开。（2）车主断路器未断开原因。根据数据分析可知，7车报出牵引变流器通讯故障、牵引求助打开主断路器、请求主断路器断开。通过MVB数据分析可知，TCU检测到主断路器信号反馈为断开，网络内部检测主断路器显示主断路器断开，但网侧电流互感器仍能检测到网侧电流值，判断为3车主断路器未断开。（3）牵引变流器内部放电原因。对7车牵引变流器控制电空开进行复位后，牵引变流器内部由于失电进行电压泄放，同时由于失电导致Q1断路器动作，导致了Q1断路器带大电流动作产生放电烧损。主断没有断开时。复位牵引变流器空开后，牵引变流器内部失电，进行电压泄放，通过Q1断路器，A6模块制动斩波器及制动电阻将电压进行消耗，此时由于Q1异常断开，导致Q1带大电流动作放电，放电过程中Q1烧损，对地短接，使得牵引变流器内部箱体产生火花。Q1断路器断开后，牵引变流器内部通过内部电阻将电压缓慢进行消耗，消耗过程中无大电流产生。而2、4、5车牵引变流器未断空开，TCU正常工作，当Q1电流小于50A时，断开Q1，Q1动作时未带大电流动作，因此Q1正常断开。根据对主断内部拆解情况分析，判断由于真空包漏气导致空气进入，使得真空包内部发生放电，主断绝缘性能下降，导致主断路器主触点断开后，主断仍然导通。
4牵引电机故障诊断
（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。（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。（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）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。
4试验平台搭建
试验平台设计的硬件组成分别有:电压传感器、电流传感器、模/数转换模块、信号处理器单元、中央计算单元等。主要采用芯片组合结构，应用数字处理等强大的数据信号处理功能以及嵌入式设备资源丰富、低功耗、性价比高等优点。DSP主要负责数据采集、数据计算、故障检测等，嵌入式芯片主要负责键盘操作、液晶显示。两个中央处理器独立工作,互不影响,通过双口ARM交换数据。实验装置的信号采集单元LEM电流传感器主要测量牵引电机三相电流,LEM电流传感器的量程为20A,输出信号为0～20mA电流，检测精度为0.5级以上。实验装置的核心处理器CPU单元主要采用DSP+DARAM+ARM的结构,其中32位定点DSP控制器TMS320F2812数字信号处理器,是目前控制领域最先进的处理器之一。其最高工作频率为100MHz,最大程度提高了控制系统的控制精度和芯片处理能力。ARM处理器其选用型号为S3C44B0S作为辅助处理器，负责键盘操作，液晶显示和串口通信等工作。配置IDT公司生产的64K×32bit的RAMIDT70V9289L8作为两个中央处理器数据交换用的共享存储器。
结语
综上所述，目前对牵引电机状态检测和保护手段主要包括人员检修和采用继电保护装置来完成。但是,继电保护属于被动保护,只有电机已经发生严重事故或者故障发展到一定程度后,动作保护指令才开始执行。而人员检修通常依靠动车所检修人员的经验、阅历等对牵引电机的外观状态进行进一步检查,不能早期识别牵引电机内部故障。通过牵引电机在实际线路运行过程中,受到外部复杂工作环境的影响,如网压/网流波动、电磁辐射、车辆快速起/停等，使得牵引电机所受到交变应力的作用，包括空气阻力、电磁力、离心力等。除此之外，还包括牵引电机制造本身缺陷,也导致了牵引电机同时存在定子绕组、转子导条等部件故障。所以,对牵引电机进行状态检测、故障预测、故障诊断,在故障产生的初期及时发现、处理,统筹安排运营、检修、维护,最大限度避免故障造成列车晚点或影响行车安全，意义重大。
参考文献
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