矿用电机车牵引电动机故障原因及防治措施

矿用电机车牵引电动机故障原因及矿用电机车牵引电动机故障原因及 防治措施防治措施 直流电动机与交流电动机相比 具有良好的起动性能 在宽广范围内平滑而经 济地调速的性能 在电磁制动方面 投入附加设备少 容易实现 所以直流电 动机广泛使用在煤矿井上 下运输的架线式和蓄电池式电机车上 但是 比交 流电动机结构复杂 运行中维修比较麻烦 只有对直流电机车的故障原因正确 地分析判断 才能采取相应的方法 措施 预防和处理故障 王庄煤矿机运二队井下使用的 ktt 550 型矿用直流架线式电机车 其牵引电动 机型号为 zq 37 5 型 从 2003 年至 2007 年离车修理直流电动机共 75 台 故 障情况统计如下 王庄煤矿机运二队牵引电动机故障统计表 对牵引电动机 故障统计表中 发生故障部位 进行分析 从 中找出直流电 动机使用在架 线式电机车中 常发生的故障 及其原因 1 上列表中 故障部位及原 因分析 1 1 换向器 故障 从统计表中可 看出换向器故障比例最大 这说明直流电动机换向方面的故障占突出地位 在 牵引电动机使用中 解决换向器故障仍是一个不容忽视的问题 时 间 故 障 次 数 故 障 部 位 20032004200520062007 合计比例 换向器 453341925 主磁极 524431824 电刷 362211419 电枢 143121115 轴承原因 20331912 其它 0102145 合计 151815151275100 从直流电动机的工作特性可知 直流电动机在运行中 换向是一个较复杂的物 理 化学等多方面问题的综合表现 所以换向器故障是直流电动机常见的一种 故障 换向器常会出现灼伤痕迹 分两种情况 一种是从换向器灼伤表面看不 太严重 用纱布沾汽油可以擦除 不留明显痕迹 另外一种是灼伤较严重 用 沾汽油的纱布擦拭后 留有灼伤痕迹 造成换向器灼伤的主要原因是 在换向时有火花产生 甚至产生环火所致 换 向器产生火花的原因主要有机械原因和电磁原因两类 1 1 1 换向器火花产生的机械原因 换向器表面不清洁 主要有污垢 电刷磨 损粉末 换向器表面不光洁 主要有换向片突出 换向片间云母绝缘突出 换 向器表面太粗糙 各换向极的气隙不均匀 转子平衡不好 出现电刷在换向器 上跳动 1 1 2 换向器火花产生的电磁原因 延迟换向 使后刷边的电流密度增大 当 后刷边离开换向片的瞬间 换向元件中还储存一部分磁场能量要放出来 因而 后刷边可能出现火花 超越换向 使前刷边的电流密度增大 而前刷边刚接触 换向片 接触面积较小 可能因接触面上出现很高的电压降和很大的热量而在 前刷边下出现火花 延迟换向 还可能发生更严重的故障 即产生环火 在电动机牵引过程中 受 电弓出现突然离开架线或突然接触架线 使直流电动机受到冲击负载的作用 这时电机电枢电流急剧增加 换向元件的电抗电势增大 远大于换向电势 造 成过分延迟换向 使后刷边出现强烈的火花和电弧 由于电枢的旋转和电动力 的作用 火花和电弧将被拉长 使电弧向外扩张 另一方面 电流的急剧增加 换向片间电压明显增加 从而发生电位差火花 后刷边的火花和电位差火花汇 合在一起 最后可能成为跨越正负极之间的电弧 使整个换向器被一圈火花所 包围 环火不仅能把换向器和电刷烧坏 而且会使电枢绕组受到损坏 1 2 电刷故障 直流电动机电刷的故障比较常见 主要原因有 电刷压力大小不当 主要是压 力弹簧所致 电刷压力一般为 14 7 24 5kpa 电刷在刷握中内太松而发生跳 动 电刷在刷握内太紧而被卡死 电刷磨损过短 造成与换向器接触不良 各 电刷杆之间的距离不相等 以致有些电刷所短路的元件不在几何中心线上 电 刷含铜比例高 降低了换向回路电阻 对换向造成影响 电刷没有研磨好 使 电刷与换向器接触面小 这些原因 都可能造成换向时火花产生 损坏换向器 和电刷 1 3 主磁极 电枢绕组故障 主磁极 电枢绕组的故障有 绕组短路 断路 接地等几种形式 牵引电动机 故障统计表中列出的每年故障情况中 主磁极 电枢绕组的故障中 绕组接地 故障比例最大 所以 着重分析造成绕组接地的原因 1 3 1 工作环境 电机车牵引电动机的工作条件比较恶劣 常有潮气侵入电动 机内 使主磁极绕组和电枢绕组绝缘受潮 绝缘阻值降低 由于电动机密封不 是很严密 常有粉尘进入电动机内部 电刷与换向器摩擦产生的碳粉和可导电 的铜粉 也遗留在电动机内部 这些混合物具有吸潮的作用 会引起绝缘电阻 值的进一步下降 最终导致绕组接地故障 1 3 2 绕组绝缘空气隙 电机车在正常电压运行时 牵引电动机绕组绝缘在电 磁力的作用下会发生磨损 长期磨损会使绝缘层内产生空气气隙 在空气隙内 产生少量电子 当电压达到一定程度时 这些电子与原子相互碰撞使绝缘中带 电的电子增多 增多到一定数量时 产生气隙放电侵袭绝缘层 使绝缘层逐渐 变薄 最终导致绝缘击穿 1 3 3 绝缘老化 电动机外部积尘较厚 内部粉尘较多 使绕组散热不良 经 常过负载运行 使电动机长时间在温度较高的情况下工作 这些都会使电动机 绝缘热老化 导致绝缘变脆 绝缘性能下降 由于安装牵引电动机采用吊挂式 电机车轮对过轨道接口 传动齿轮的间隙 电动机承受冲负载 都会产生各种 机械振动和电磁振动 这些振动和电动机内部的电磁力作用于电枢和磁极上 而引起电动机振动 导致绝缘结构产生磨损 发生龟裂 1 4 轴承故障 轴承是牵引电动机的重要部件 轴承故障是常见的故障 故障 原因有 轴承本身存在着缺陷 轴承在装配时受到损伤 轴承缺润滑油 使用 了不合格的润滑油或润滑油的牌号不对 2 防治措施 在正常情况下使用 牵引电动机寿命是比较长的 对电动机正确使用和合理维 护 能减少电动机的故障发生 针对牵引电动机故障统计表和上述的故障分析 应采取相应措施 避免不发生的故障 2 1 使用前的检查 对新电机 较长时间未使用的电机 应作如下检查 检查 电动机的绝缘电阻 绕组的直流电阻 用手盘动电动机转子 转动是否灵活 检查电刷研磨情况 压力太小 与换向器的接触情况 2 2 电动机在使用中 机车司机应正确操作 避免过载运行 避免承受冲击负 载 避免操作过电压 2 3 定期维护 清除电动机外部的积尘 改善电动机的散热条件 检查清擦电 动机的接线端子 保证接线不松动 不虚接 定期检查 清洗电动机的轴承 更换润滑油脂 定期检查绝缘电阻 定期清扫电刷与电动机换向器表面 检查 电刷与换向器接触情况 电刷压力是否适当 电刷在刷握内是否松动或固死 2 4 检修和修理 根据直流电动机的检修完好标准规定进行 修理工艺符合要 求 更换元件要与原元件的型号一致 质量不低于原元件 换向器表面有一层 氧化膜 修理时把换向器擦干净 处理灼伤即可 不得用纱布打磨 以免造成 换向器表面不光滑和破坏表面