电力机车交流牵引电机故障诊断研究

电力机车交流牵引电机故障诊断研究电力机车交流牵引电机故障诊断研究毕业设计（论文）题目：电力机车交流牵引电机故障诊断研究系部：机车车辆系专业：铁道机车车辆学生姓名：佟阔学号：1250536指导教师：顾贺10日题系学生姓名目：电力机车交流牵引电机故障诊断研究部：机车车辆系佟阔专业：铁道机车车辆学号：1250536采样模拟牵引电机定子电流信号 , 运用小波包分解算法 分析 和处理电机故障信号 ,并提取出有效的电机故障特征向量 , 应用 了对牵引电机较为常见的电气和机械故障的综合诊断 模拟实验。

二、研究方法论文采用定子电流法 , 在总结和汲取前人研究成果的基础上 , 以 例 ,对牵引电机的故障机理和诊断方法进行了研究。

同时 电机发生电气故障和机械故障时的特性 , 揭示了各种电 机故障与特征频 率之间的内在联系 , 并提出了一种模拟牵引电机故障 信号的方法。

三、研究步骤研究方案理论基础论文是基于BP 神经网络实现DJl 型机车为分析和总 结了指导教师签名：审核日期：年月日题目电：力机车交流牵引电机故障诊断研究系部：机车车辆系专业：铁道机车车辆学生姓名：佟阔学号：1250536毕业设计（论文）完成情况（包括设计图纸、说明书、实验报告、计算机软硬件、外文翻译及摘要、论文书写及规范化等）评价：毕业设计（论文）成果质量评价意见：学生工作态度和考勤情况评价：开题报告的评定成绩：总成绩：__ 指导教师（签名）：日期：年月日题目电：力机车交流牵引电机故障诊断研究部：机车车辆系专业：铁道机车车辆学生姓名：佟阔学号：1250536毕业设计（论文）完成情况和成果质量（工作量、任务难度、专业理论的运用、综合运用能力、资料的充足与可信情况、成果水平）评价意见：答辩表现评价意见：评定成绩：答辩组长：日期：年月日摘要随着列车向高速化方向发展，铁路行车安全的重要性越来越突出。

在我国铁路跨越式的大背景下，交流传动电力机车的核心设备之一，它的安全运行关系到整个列车的行车安全，因此开展对交流牵引电机的故障诊断研究是非常必要的。

论文在总结和吸取前人的研究成果的基础上，以DJ1型机车为例，对牵引电机的故障机理和诊断方法进行了研究。

针对牵引电机的工作机理，系统分析了电机在发生定子匝间短路故障轴承故障和转子气隙偏心故障时的表现特性，提取出了电机在故障时相应的特征频率，揭示出各类故障与特征频率之间的内在联系。

牵引电动机作为电力机车主要电气设备之一，其质量的好坏对机车整体质量起着至关重要的影响。

在铁路的发展历史中，牵引电动机是重要的组成部分之一。

牵引电动机是有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，与此同时，牵引电动机也具有故障率高和运用保养质量可以直接决定电动机的使用寿命的特点。

虽然近年来，在制造厂家与各科研部门的共同努力下，牵引电动机基础质量得以不断提高；但由于受机车长交路、大提速恶劣环境以及超吨位等多种运用条件因素影响，对牵引电机使用性能提出更高的要求，因此落修率依然较高，给检修生产带来一定的压力。

本文对造成牵引电机的主要惯性故障原因进行深入分析，提出在检修运用中相应的解决对策，希望能对牵引电机运用的可靠性和安全性起到积极作用。

关键词牵引电机故障原因处理措施目录摘要............................ I.目录.. (II)第1 章绪论..................... 1.1.1............................................... 早期发展阶段 (1)1.2............................................... 近代发展阶段 (1)第2 章电力机车牵引电机的技术资料 32.1............................................... 交流变频牵引电机 (3)2.2............................................... 牵引发电机..................... 3.2.3............................................... 辅助电机....................... 4.2.4............................................... 发展趋向....................... 4.第3 章电力机车牵引电机的结构图纸. 53.1............................................... Mitrac TM 3800F 型电机横剖面图5.3.2............................................... 大过盈附件应力 (6)3.3............................................... 大过盈结合压强 (6)第 4 章电力机车牵引电机的检修工艺资料.64.1检修工艺特点： (7)4.2采用“三新”技术使用情况 (8)4.3传统的故障诊断方法 (8)4.4故障的智能诊断方法 (9)第5 章电力机车牵引电机故障统计数据及其分析...................... 1. 05.1 交流牵引电机常见故障..... 1 05.2交流牵引电机常见故障的机理分析1. 15.3改进措施 (1)45.4牵引用铅酸蓄电池使用须知及注意事项 ........................ 1. 4 结论............................ 1. 5致谢............................ 1. 7参考文献......................... 1. 8第 1 章绪论1.1早期发展阶段1891~1892年德国西门子公司试验成功了三相交流电源直接供电的最早的绕线式转子异步牵引电动机。

1898 年德国西门子公司在一台两轴车上安装了变压器，并由三根架空线提供10kV 、50Hz 的三相交流电。

该车采用了三相绕线式异步牵引电动机。

1903 年德国试验线上交流传动车辆的最大速度达到210km/h ，采用的是绕线式异步牵引电动机。

1917 年德国试制成功采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车，采用的是三相异步牵引电动机。

1943 年匈牙利国铁定购的机车和1955 年法国国营铁路的一台样车上都装有旋转变频机组，但由于系统结构复杂、机组体积庞大，这2 种机车都没有继续发展下去。

1955年水银整流器机车问世，标志着电力牵引电传动交直技术实用化的开始，使电力牵引交流传动技术的早期发展阶段终告结束，用于交流传动的牵引电动机的研制也告一段落。

1.2近代发展阶段1964年分谐波控制的逆变器（即现在的脉宽调制逆变器）的出现使电力牵引系统发生了根本性的技术革命，交流传动技术发展进入了一个新的时代。

1971年德国研制成功第1台交流传动内燃机车（DE2500），采用三相异步电动机。

1980～1987年间研制了4台DE2500交流传动内燃机车（德国），改装了12001 交流传动电力机车（瑞士）对不同供电方式下的PWM 逆变器—异步牵引电机系统在转差—电流控制下的机车性能进行了多方面的试验，结果向世人展示了交流传动系统的意想不到的优越性，这些机车采用的是三相异步牵引电动机。

1983 年研制成功BR120 型交流传动干线电力机车，这是交流传动机车发展史上的一个重要里程碑，标志着交流传动技术走向成熟阶段，其采用了三相异步牵引电动机。

1988 年德国西门子ICEV 动车创造了407km/h 的世界第一速，采用的是三相异步电动机。

80 年代至今，随着磁场定向控制和直接转矩控制等交流传动控制技术的发展，德国、法国、日本、美国等各国已研制出多种型号的交流传动电力机车、交流电传动内燃机车和高速电动车组随着经济的发展,铁路建设迅速发展,铁路运行安全的重要性日益著。

交流传动电力机车在我国铁路跨越式发展的背景下将成为开发应用的主流机车。

牵引电机作为交流电力机车的核心部件之一,其工作环境恶劣、负载变换频繁、动力作用大等因素使牵引电机较易出现故障。

牵引电机的安全运行关系到整个列车的行车安全,展开交流牵引电机的故障诊断具有重要意义中国是人口大国，交通运输的能力至关重要，铁路具有运载量大，速度快等特点，符合我国的现状，国家正大力发展铁路行业，有效的缓解了交通压力，为中国的经济又好又快发展提供了坚实的基础。

近年来，我国大面积，大幅度的提高现有电气化铁道的运行速度，主要干线逐步达到160·200KM/h ，2006年，京沪高速铁路开工建设，设计时速350 公里，将成为我国第一条高速铁路，我国电气化铁道总里程达到26000公里。

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，滚性及滚道剥离、灼痕、拉伤、裂纹、歪磨或径向间隙增大，内圈松动或咬死，轴电流电蚀及润滑脂变质，轴承甩油箱松动变形等。

因此往往引起振动及噪声增大，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、甚至发生转子咬死难于转动而裂轴等恶性事故。

牵引电机作为牵引传动系统的核心部件，其运行特性对机车的运行特性起着关键性的作用，其故障也对机车的运行安全有着极大的影响，因此对其故障的产生原因进行调查分析，找到解决的措施，提高其工作可靠性，从而保证机车的安全运行。

第 2 章电力机车牵引电机的技术资料2.1交流变频牵引电机交流变频牵引电机作为车辆驱动的原动机是国际上二十世纪八十年代发展起来的先进牵引技术。

它以十分显著的优良特性在德、日、法等经济发达国家迅速发展，很快取代了传统的直流牵引电机。

随着交流变频调速技术的日益成熟，可以对交流牵引电机进行平稳可靠的无级调速，调速范围可达1：1000，比直流调速范围更大，尤其是没有了直流电机换向器的存在，因而克服了直流电机的许多弊端，交流牵引电机与直流电机相比，结构简单可靠、体积小、重量轻，更适合车辆对电机的安装空间和重量等方面的要求，更重要的是交流牵引电机因具有功率大、过载能力强、噪声小、调速范围宽（0～5000r/min 左右）、再生制动力巨大、可防止车轮打滑、可靠性高、维护方便、平稳舒适、节电20～30% 等优点，成为现代城市轨道交通牵引机车驱动电机的首选产品。

1、城市轨道交通用交流牵引电机2、轻电车轨用交流牵引电机3、地铁用交流牵引电机2.2牵引发电机专用于电力传动内燃机车，以供给牵引电动机电力的发电机，又称主发电机。

牵引发电机有直流和交流两种。