晏学众
中国铁路北京局集团有限公司北京动车段 北京 102600
摘要：动车组在长期运行中,牵引电机可能发生故障，导致动车组无法有效行驶，因此，研究动车组牵引电机的故障分析及诊断非常有必要，研究动车组常见的故障，分析成因，将其作为数据支撑，之后对症下药进行系统诊断，发现问题及时解决，从而达到从源头避免故障发生的目的，这也就是本文阐述的目的，希望对控制动车组牵引电机的故障有所帮助。
关键词：动车组；牵引电机；故障分析及诊断
引言：
牵引电机是应用在各种电力机车、动车组、地铁车辆上的，起到牵引作用的电机，对于动车组牵引电机的故障来说较为复杂，分析好牵引电机的故障，建立常见故障的数据库，才能更好地对症下药，做到对牵引电机故障的有效控制。
一、牵引电机工作原理简述
本着详尽的原则，这里简单介绍动车组牵引电机工作的简单原理，首先，动车组的牵引传动设备主要有“受电弓——变压器——牵引变流器——牵引电机——联轴节——齿轮箱——车轴——车轮”如下图1所示，而动车组为了降低输电线的能耗，降低设备的运营费用，采用“高压+交流”的输电方式，但动车组的牵引传功方式是“交——直——交”的方式，高压电在经过受电弓传输后，首先经过牵引变流器进行降压，同时将单相交流电换成直流电，在经过牵引变流器中的逆变器，将直流电变成符合标准、要求的电压、电流、频率的三相交流电，随后正是进入牵引电机，将标准化的电能转化为机械能，带动齿轮箱转动，最终带动车轮前进。可以看出，牵引电机在其中扮演着电能转化为机械能的作用[1]，以CRH3型动车为例，全列车多采用四个牵引单元组成，每个牵引单元由一台牵引变压器、两台牵引变流器、八个牵引电机组成，牵引电机一旦出现故障，必然会影响到列车的正常运行。
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图1.牵引系统工作简图及模型
二、常见故障分析
动车组牵引电机的故障原因是多方面的，且电机是较为容易发生故障的，不过动车组采用多个牵引电机组合的方式，其中一个出现故障，也不会影响到其他牵引电机工作，牵引电机故障篇幅原因无法一一列举，下文将列举最常见的几项进行简单分析。
1. 电机三相负荷电流不平衡：三相负荷电流不平衡会引发负序磁场，从而增加损耗，引起磁极绕组及套箍等部件发热，内部熔丝熔断，从容导致牵引电机无法正常工作。
2.定子铁芯绝缘损坏[2]：定子铁芯绝缘损坏，会造成铁芯局部的涡流损失增加而发热，工作绕组因此受到损害甚至直接短路，造成牵引电机能够启动但无作用，并且牵引电机内部发生轻微的响动。
3.定子绕组并联导致断裂：会使其他导线的电流增大而发热，牵引电机无法工作。
4.轴承磨损：轴承磨损的原因多样，轴承在长期的运动中必然会造多磨损，同时也会受到电流影响，轴承磨损，会造成定子和转子摩擦，会造成局部温度迅速升高，在外表现为牵引电机发出剧烈的异响，牵引电机有可能还处于工作中，这时候应该立刻停止牵引电机工作，检查维修。
5.风道运转不良：风道运转不良的原因同样多样，风道受到杂物堆积，进风温度过高等等，冷却器受到吨色，无法有效降低牵引电机工作的温度，牵引电机造成更多磨损，功耗急剧增高。
6.润滑有误：在轴承内应按规定加润滑脂，通常为轴承室的1/2-1/3(转速低的取上限，转速高的取下限)，并以不超过轴承室的70%为宜，如果润滑油质量不足，含有太多杂质，或是润滑油太少或太多，都会造成轴承磨损过度，轴承变形等，牵引电机产生异常响动，响动大小和润滑有误程度有关。
三、针对故障的分析和快速诊断
（一）构建故障类型的诊断系统
首先，如果牵引电机发生故障，一定会有外在的表现形式，这时候最好的办法均提倡停机检查，其次，根据不同的外在变现形式，迅速针对对应的故障类型，能快速解决故障，构建故障类型的诊断系统，为后续维护提供数据支撑，更好地从源头遏制故障发生[3]。
牵引电机故障的外在表现形式包含有以下几项：
1.电机中性线对地有异常电压：在牵引电机显示电表中，对地有异常电压，很可能是因为以下情况：1.1.正常情况下，如果对地电压较小，大多是各磁极下的气隙不均、磁势不等引起的，不会有危险；1.2如果对地电压较大，可能是发电机绕组短路或对地绝缘不良，一定会影响到牵引电机的性能，必须立即停机检查；1.3如果空载时中性线对地无电压，而有负荷时出现电压，是由于三相不平衡引起的，应调整三相负荷使其基本平衡。
2.听牵引电机声音[4]：2.1如果牵引电机声音正常但就是无法正常启动，很可能是接触电源有误，或是电力已经将内部熔丝熔断，不能正常工作；2.2牵引电机无法正常工作，且伴随有轻微响动，很可能是各零件轻微晃动，不紧固，或是定子钻芯问题，或是轴承轻微磨损；2.3牵引电机无法正常工作，且伴随有强烈响动，可能是绕组绝缘损伤、短路，铁芯片间短路。
3.感受牵引电机温度：3.1如果牵引电机温度正常，可排除影响温度的故障选项；3.2牵引电机温度明显偏高，很有可能是风道故障，或是轴承磨损太过，或是定子绕组断裂，应立刻停机检查。
（二）根据故障类型的诊断系统快速诊断
建立上述的快速诊断系统，建立图标型的诊断机制，在牵引电机不能有效工作或产生轻微响动、温度异常、震动异常时，就应该高度重视起来，按照故障类型的诊断系统迅速对故障发生的外在形式进行检查，按故障类型的针对系统迅速排查非必要的故障成因，两两结合，快速找到问题所在，而后及时解决问题，看问题是否严重，是否需要停机处理。
四、结束语
本文本着阐述详尽的原则，首先简单分析了动车组牵引系统的工作原理，其次简单分析了动车组牵引电机常见的故障以及故障发生的原理，最后阐述了应对不同的牵引电机故障外在表现形式，迅速判断牵引电机的故障所在，及时发现问题解决问题，保障牵引电机的正常工作，进而保障动车组能快速、平稳、安全运行，具有较强的现实意义。
参考文献
[1]刘勇.浅谈CRH2型动车组牵引电机检修常见故障及分析[J].中国科技博览,2013(37):548-548.
[2]陈姗.地铁车辆电机牵引故障的诊断及维修技术方案分析[J].中国科技投资,2017(14)
[3]李永新,葛兴来.基于有限元分析的动车组牵引电机转子断条故障特性分析[J].电源学报,2015:49-55.
[4]樊海军.牵引电动机绝缘失效的原因分析及故障诊断[J].内蒙古科技与经济,2005(19):156-157.