摘要：随着我国交通运输行业的不断发展，动车组成为了目前我国交通运输行业中最为重要的一部分。动车组运行的质量直接关系到交通运输的质量与安全。而动车组牵引电机又是保证动车组平稳运行的基础性设备，如果牵引电机发生了故障将会对动车组正常的运输造成影响。因此，本文在分析动车站牵引电机工作原理的基础上，对动车组牵引电机常见故障诊断与处理方式进行了探究，希望能为动车组牵引电机故障的快速诊断处理提供帮助。
关键词：动车组；牵引电机；故障分析
0引言
动车组牵引电机能够将电能转化为动车运动的动能，是为其提供动力的重要设备，牵引电机的运行状态直接关系着动车组的运行状态，一旦牵引电机出现了故障问题将会影响到动车组的正常运行。以往对动车组牵引电机故障分析主要通过人工或者继电保护装置来进行，但是这些保护方式都是被动性的保护方式，只有当动车组出现类似的故障状态时才能进行识别。随着我国对动车组运行可靠性要求的提升，以往的故障诊断手段已经不能满足动车组发展的需求。因此，对牵引电机故障及其诊断方法进行探讨研究是非常必要的。
1动车组牵引电机工作原理
目前，我国动车机组大多数采用三相鼠笼式异步电机，其悬挂方式通常为架悬式，利用风冷装置进行散热。异步牵引电机的工作原理主要是当绕组接入三相电源后，定子绕组产生的磁动势作用在气隙上产生感应电势，转子电流则在定子磁场作用下产生机械转矩，旋转的磁场和转子导体内的电流通过相互作用产生电磁力，拖动转子顺着旋转磁场方向旋转。以常用的CRH1型车为例，一般在动车上布设四台牵引电机，全列布设20个，而CRH2型列车使用的为四极三相鼠笼式异步电机，在每列动车组的动力转向架上设有16个电机，转向架组成如图1所示。牵引电机包含四大部分：定子、转子、轴承以及机组。
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图1转向架组成图
2动车组牵引电机常见故障诊断与处理
本文以CRH380AL型动车组为研究对象，结合作者自身经验指出几点动车组牵引电机常见故障，并针对相应的故障提出解决措施。该型车牵引电机主要由定子、转子、端盖、轴承以及排风罩构成，电机包含定子铁心以及线圈，定子焊接方式为全叠片形式，采用200级绝缘结构。
2.1牵引电机接地和匝短故障
在进行牵引机定转子分离后，发现在非传动端1点方向处出现出槽口处线圈电磁线层间烧损现象，同时还存在少量的铜瘤如图2所示。初步诊断后判定为线圈匝短导致接地引起的故障，在将该区域槽楔摘除后，发现线圈外部并无烧灼现象，之后将线圈各项级间的连接进行分解，对每级线圈绝缘情况进行测定，并未确定故障区域，最后发现非传动端11点方向槽口线圈出现烧灼现象，如图3所示。因此确定该牵引机故障为电机接地和匝短故障。
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图3去除该区域槽楔后槽口线圈烧灼图
为确定造成电机接地以及匝短故障的原因，进一步对引起故障的因素进行排查。通过分析，在生产过程中线圈的涨形、嵌线整形过程操作的不规范可能会导致电机接地故障，另外，在进行牵引电机检修的过程中，如果清洗电机时所使用的沙粒打磨技艺不成熟、不合规同样会造成电机接地故障；在动车组行驶的过程中，空气中存在的小沙粒等进入电机内，会对电机绕组线圈表面的绝缘层造成伤害，进而造成电机接地。此外，电机内存在极个别电磁线质量缺陷加上电机工作环境的潮湿特性也会导致电机线圈匝间击穿，发生短路故障。为了防止在运行的过程中电机槽口受到外部杂物损伤，可加强槽口位置的抗风沙打磨，进而保护线圈的绝缘层不受到异物侵蚀，也可通过对线圈涂抹氟硅胶来改善线圈的防护性能。
2.2CRH380BG型动车组头车4位牵引电
机温度异常在检修动车组牵引电机的过程中发现头车存在4位牵引电机温度异常问题。经过简单的排查初步确定为异温问题与轮轨黏着条件相关，在进一步测试后发现头车牵引电机1、2、3出现空转，而牵引电机4显现出较好的轨道黏着状态，此时，电机4的运转速度小于电机1、2、3，表明电机4输出扭矩高于最高转矩，从实际测试时电机的转速来看，是电机输出功率时间高于额定功率造成4位牵引电机温度异常故障。在之后的整改中，经轴承检验试验可知是由于电机的传动轴承出现疲劳失效，因此，又从轴承的选型、结构、电机的检修、维护保养等进行深层次探究，经研究发现：轴承选型及结构设计、轴承本身、电机检修装配等均符合要求，确定为列车运行中异常载荷以及未按照手册进行保养引起的。
2.3牵引电机速度传感器故障分析
在牵引电机速度传感器转配完成后，使用塞尺测量，发现探头与测速齿盘间存在30cm左右的空隙，经初步检查后确定是操作不当引起的探头电机轴划伤，根据记录在案的维修保养资料可知，近期对故障速度传感器进行过拆卸维修，在对划痕位置进行拆卸检查后确定划痕是近期维修造成的。目前，除了对电机速度传感器进行检修控制外，还要求对传感器的直流电阻、电流以及实验波形进行检测，确保速度传感器运行的稳定性。
3故障统计及概率分析
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，通过对动车机组牵引电机常出现的故障进行统计，将牵引电机出现各种故障的概率进行统计，文章给出了动车组牵引电机常见的故障及发生概率，如表1所示。
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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。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。
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。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。
3.3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。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，如表2所示。
表2轴承故障定子电流频率变化
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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。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结语
动车组牵引机是动车机组的重要动力提供部分，是将动车机组电能转化为动能的重要装置，其运行的安全性以及稳定性事关整个动车机组运行的可靠性，因此，在日常工作中要对动车组牵引电机常见的故障进行分析，改进动车组牵引电机故障检测技术，确保动车组牵引电机稳定运行，为动车稳定运行提供保障。
参考文献
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