动车组牵引电机温度过高故障浅析

郭从民　张立军　李化明　张利平

摘要：动车组牵引电机温度过高对运营安全可靠有很大影响，为保证动车组安全可靠运行，有效降低故障率，动车组牵引电机温度升高超过限值时将限速运行，影响运营秩序。文章对导致牵引电机温度过高的故障原因进行了分析，并提出了整改和维护措施，以保证动车组安全可靠运行。

关键词：动车组；牵引电机；温度过高故障；冷却通风装置；通风量 文献标识码：A

中图分类号：U266 文章编号：1009-2374（2016）21-0091-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.044

1 概述

动车组牵引电机温度过高对运营安全可靠有很大影响，为保证动车组安全可靠运行，有效降低故障率，通过对牵引电机温度监控系统、电机轴承、电机冷却通风系统以及运行环境四个方向进行深入分析，结合实际情况，提出了整改和维护措施。

2 牵引传动简介

一个牵引单元的牵引主电路设备主要由1个受电弓、1个牵引变压器、2个牵引变流器、8个牵引电机和2个牵引控制单元（TCU）组成。每个牵引电机带有一套机械传动装置包括齿轮箱、联轴节。动车组牵引系统的组件分布在以下车上，它们对称地位于两个牵引单

元中。

牵引传动装置利用交-直-交传动技术，采用AC25kV接触网供电。每列动车组都由两组互相对称的牵引单元组成，它们之间用车顶电缆连接起来。每列动车组的牵引功率为8800kW，再生制动时为8000kW。

主电路主要由网侧高压电器、牵引变压器、牵引变流器和牵引电动机等组成。

牵引电机为三相四极异步牵引电机，牵引工况作为电动机运行，再生制动时作为发电机运行，电机安装有温度传感器和速度传感器，用于测量电子定子的温度和电机的转速，该电机采用风冷的方式进行冷却，额定电压值较高，约为2700V，以适应电机宽调速范围、动车组高速运行的需要。

牵引电机主要由定子、转子、轴承、端盖等部件组成，定子采用铸造机座加工后套装铁心结构，定子机座采用高质量的球墨铸铁制造，铁心由绝缘冷轧硅钢板叠压，采用绝缘拉杆固定。定子框架为焊接结构，由高强度低损耗的硅钢片叠压而成，可以抑制定子内铁损。有多根拉板分布在定子冲片的四周，焊接到定子压圈上。定子绕组线圈为双层成型绕组，由扁铜导体绕成，导体外包绝缘薄膜。线圈嵌入定子槽内，定子槽进行了良好的绝缘。槽楔采用聚酰亚胺树脂浸润玻璃制成。嵌线完成后，通过高温铜点焊连接引线。

电机转子为鼠笼结构，由高强度锻造合金钢转轴、绝缘冷轧硅钢板叠压铁心、铜导条鼠笼绕组等部件

组成。

转子由硅钢片叠压而成，该硅钢片热套在一个套筒上，并在两个转子压圈之间进行叠压。转子笼由合金导条和端环通过高频钎焊焊接而成。电机在最高转速内都满足转子高精度的动平衡要求。电机轴由高强度合金钢制成，通过护环对端环进行保护。转子轴由轴承支撑，可以承受一定转矩产生的应力，所有轴承均使用脂润滑，油脂可以通过端盖上的加油油嘴进行补充。外端盖对电机部件起到保护、支撑的作用。

电机轴承用于承担径向及轴向的作用力，在电机的驱动端采用的是圆柱滚动轴承、非驱动端采用的是球滚动轴承。

一台牵引电机通风机为转向架的两个牵引电动机提供所需的通风。SL583775SL590179牵引电机通风机位于动车组的地板下区域（靠近转向架），牵引电机内部设有风道并与外部风道相连，用于牵引电机内部的通风

冷却。

3 故障分析及处理措施

牵引电机温度升高故障原因主要有如下四点：牵引电机轴承、电机温度监控系统、电机冷却通风系统、运行环境。其中电机冷却通风系统通风量不足，冷却效果差导致电机温度升高的为主要原因。

3.1 牵引电机自身原因分析

3.1.1 电机轴承问题。牵引电机轴承损坏、磨损以及轴承润滑脂过多、过少或者污染老化都可能会引起电机温度的升高。

电机温度升高时，可打开贮存室盖板对油脂量和油脂状态进行检查：如油脂发黑，清理后则需进行跟踪观察；如室内干燥，缺少油脂，则需补加适量油脂；如室内油脂偏多，则需清除多余油脂。

3.1.2 电机转子问题。电机笼型转子断条，电机在额定负载下转子发热，会使电机温升过高。需查明断条处，并重新补焊。

3.1.3 电机绕组问题。电机绕组匝间短路或相间短路以及绕组接地，会使电机温升过高。此类故障需查明绕组故障，重新绝缘处理。

3.2 温度监控系统原因分析

牵引电机温度由温度传感器监控，当传感器故障时，会报出温度测量不可信或者传感器失效故障。

此时需检查电机温度传感器外观是否正常，插头各针脚是否正常，有无进水、缩针等故障现象，测量传感器阻值是否正常，并对故障件进行更换。

3.3 牵引电机通风装置原因分析

牵引电机温度升高故障中，大部分由牵引电机通风装置问题导致。而这其中，通风装置入口空气过滤器堵塞是导致通风量降低的主要因素。

电机通风装置空气过滤器堵塞问题。如图1，牵引电机通风装置入口空气器过滤器的过滤方式为阻挡式。通过三层非封闭式圆形管壁组成了过滤风道。到达每个过滤层都会使灰尘杂物被阻挡，被阻挡的灰尘杂物靠自重下落到过滤器底部的集尘槽内。并且由于过滤器内部风道有较窄区域，使较大体积杂物直接被阻挡，但此区域由于狭窄，较容易产生堵塞。经过三层阻挡式过滤，较为干净的气体被吸进叶轮风道。

总结该故障情况的判断方案如下：（1）由于通风装置通风量小引起的电机温度高的特点是同一转向架的两个牵引电机会同时报故障，因为同一转向架上的两个牵引电机共用一个通风冷却装置，可通过这一特点初步判断牵引电机温度高的故障原因；（2）动车组高压供电，要求通风机起高速，用风速计（或U型管）对比测量故障牵引电机和正常牵引电机（要求选取不同转向架的电机）传动端出风口的风速，如果对比风速明显偏小，则说明通风量小，基本断定空气过滤器发生堵塞，需要及时清洁处理。测量风速对比时需注意选取电机相同位置的出风口作为测量对象。

此类故障多发生在每年春季，这段时间为柳絮末期和气温的快速回升期。结合现场实际情况，考虑过滤器本身结构特点、杂物堵塞程度、过滤器拆装难易程度、堵塞物（多为絮状物）等因素，针对牵引电机通风装置的清洁做出以下建议方案：

第一年3月底至第二年2月底之间的M1、M2、M3修时：（1）拆解过滤器下方集尘槽，并进行清洁；（2）拆解过滤器外防护罩，用毛刷清洁。

单个风机过滤器清洁所需人员为钳工2名，所需时间为无电作业约20分钟。整列车作业需考虑流水作业约需3.5小时（未考虑分组）。

每年2月底至3月底（柳絮期，高温季之前）的专项检修需对所有车组通风装置过滤器进行一轮水洗清洁：（1）拆解过滤器下方集尘槽，并进行清洁；（2）拆解过滤器整体，对过滤器内外两个面用高压水枪进行冲洗，用高压空气吹干后恢复安装。

3.4 牵引电机运行环境原因分析

牵引电机定子温度除了与冷却通风装置通风量有关，还受运行环境温度、最高运行速度持续时间（中间停站频率）的影响。运行环境温度越高，电机定子温度越高；最高运行速度持续时间越长，定子温度峰值

越高。

因此，日常维护中气温较高时，需注重电机冷却通风装置的检查，发现通风量减小时需立即处理，尤其对于停靠站较少的长交路运行车组，通风量问题的处理更是刻不容缓。

4 结语

针对牵引电机温度高故障，从牵引电机温度监控系统、电机轴承、电机冷却通风系统以及运行环境四个方向进行了统计和分析，根据实际情况出现问题提出整改和维护措施，以达到有效降低高速动车组牵引电机温度升高故障率，保证动车组安全可靠运行的目的。结合上述分析，对牵引电机温度过高故障处理提出以下建议：利用风速测量仪，对不同线路、不同最高运营速度持续时间、不同环境温度、不同检修里程时对车组牵引电机通风量进行测量，建立通风量数据库。通过对数据的有效分析，分析不同环境下通风量允许的最小值，制定精确的通风装置空气过滤器的清洁计划方案，以减小人力物力的浪费。

优化通风装置空气过滤器的安装方案设计，使之便于拆装，减小清洁工作量，降低动车组的维护成本。

参考文献

[1] 梁习锋，王宝金，赵建农.高速列车牵引电机冷却风机风量实车测量方法研究[J].流体机械，2003，31（2）.

[2] 王红萍.铂电阻温度传感器测温研究[J].抚顺石油学院学报，2003，23（2）.

作者简介：郭从民，男，中车唐山机车车辆有限公司高级技师，研究方向：动车组调试、售后服务。

（责任编辑：小 燕）