4.1直流牵引电动机

4.1.1直流牵引电动机的结构特点

直流牵引电动机通常是指用于驱动各种机车、车辆或舰船的直流电动机，乂称为直 流主牵引电动机；直流辅助牵引电动机是指装于机车、车辆或舰船上驱动空气压缩机、通 风机、辅助电源发电机的直流电动机。

目前常用的直流牵引电动机是一种广调速的直流串励电动机，其丁作原理与一般直 流电动机相同。但由于工作环境和特性要求的不同，故对直流牵引电动机的设计结构、 制造丁艺和维修方法有更高的要求。

对立流牵引电动机性能的特殊要求及其结构、工艺特点见表4 -1。

4.1.2 直流牵引电动机的主要的技术要求

直流牵引电动机比普通直流电动机有更高的技术要求。在直流牵引电动机的修理 过程中，必须注意这些技术要求，采取有效措施，保证修理质量，提高直流牵引电动机的 使用可靠性。直流牵引电动机的主要技术要求如下：

1.电源电压

由电网供电的牵引电动机受运用机车台数及与变电所之间距离变动等因素影 响，使牵引变电所的负载变化很大，电网电压波动范围大，按规定，直流电力牵引电 压波动为额定值（见表4-2)的67%〜120%，为此，牵引电动机在设计和制造时，应 采取有效措施，以适应剧烈的电压波动。

2. 最大过载电流

牵引电动机应能承受频繁的启动和剧烈的过负荷冲击，此时的转矩可达到额定数值 时的2〜2. 5倍。此外，为能在电网电压降到下降时能满足在整个牵引特性的范围内运 行的要求，电动机应能承受的最大过载电流如表4-3,换向火花不超过2级。

3. 允许温度

牵引电动机允许温度见表4-4。

4. 换向

立流牵引电动机换向试验的要求工况及允许火花等级见表4-5。

5 . 超速

牵引电动机在热状态下应能耐受 2 mm 的超速试验 D 试验后电动机各转动部件 （ 如

电枢线國 、 绑扎 、 槽楔 、 轴承及换向器等 ） 应无任何影响电动机正常运转的机械损伤和永

久变形 ， 超速试验要求见表 4 - 6 。

2. 转速特性

曱期生产的牵引电动机，仅要求在额定工况下任一方向的转速与规定转速的偏差在 ± 5 %范围内，两个方向转速的差值与规定转速值之比在5 %内。近期生产的牵引电动机 则要求整条转速特性曲线（至少为三个点）与设计转速特性曲线一致，轮番生产时的曲线 与首批6〜10台电动机的曲线（也称“典型转速特性曲线”）相一致，以保证多台电动机并 联运行时的负载分配均匀，提高使用可靠性。

3. 绝缘介电强度

牵引电动机的各绕组应能在热态下承受60s的丁频绝缘介电强度试验，应无闪烁和 击穿现象。其试验电压值规定如下：

(1) 由接触网或经变压器转换后供电的牵引电动机，当额定电压> 600V时，介 电强度试验电压为2. 25UY + 2000CV)。

(2) < 600V或是由机车车辆肖备电源供电的牵引电动机，介电强度试验电压为 2L7、，+ ]_000( V)(最低 1500V)。

4. 绕组匝间绝缘介电强度试验

在1. 3倍额定电压下进行5mm的过电压试验，各绕组的匝间绝缘应不击穿。

5. 在热状态下的绝缘电阻

电机各绕组在热状态下的绝缘电阻应不低于下式所求得的数值：

式中 R 电机绕组的绝缘电阻（ΜΩ);

U——额定丁作情况下电机的对地电压或他励绕组的端电压（V);

P——电机的额定功率（kW)。

电压U在250V以下的电机绕组，绝缘电阻应>0. 25ΜΩ。额定电压500V及以下的 电机应采用500V兆欧表测量，额定电压500V以上的电机应采用1000V兆欧表测量。 同一台电机上，运行时连接在一起的各绕组（如换向极绕组、电枢绕组、刷架等）应合并在

一起测量。

4.1 . 5 直流牵引电动机常见的机械故障及处理方法

立流牵引电动机常见的机械故障及处理方法见表 4 - 9 。

4.1.6直流牵引电动机产生环火的原因及预防

直流牵引电动机在试车或运行时，有时由于换向器片间相继被击穿，或因强烈换向 火花造成的电弧飞越，最后导致直流电机正负极性刷架间电弧短路，即环火事故。环火 事故发生时，整个换向器表面产生了强烈的电弧，并伴随有S响„这时全部电枢元件和 换向片被电弧所短路，绕组内流过了很大的短路电流电机内其他绕组，因空气被电弧 所游离而伴随发生弧光接地和相互短路，因而也会受到不同程度的损害。同时在电机各 结构部件上，瞬时施加了短路力矩，电机产生了强烈振动，在极短的时间内，将使电机遭 到严重破坏，严重地影响了使用。由此可见，环火事故是十分危险的，环火事故对电机造 成的后果是严重的。

立流牵引电动机产生环火的原因如下：

(1) 设计原因。设计时换向器片间电压太高。当换向器表面状态不好时，容易 发生片间击穿。当个别换向片间击穿时，与之相邻的换向器片间电压就会升高，击 穿的可能性更大，在相邻换向片连续击穿后，则因换向片电位分布曲线的严重畸变， 最终必将导致在一排刷架区域内的换向片间全部被击穿，造成正负极性刷架的短路 和环火。

(2) 换向器维护不良。换向器维护不及时，云母沟中就积存有炭粉，此外云母片凸 片、换向片凸片等都将引起片间短路、闪烁和击穿，或引起严重的换向火花。当换向火花 严重时，火花拖长造成电刷磨道上的空气游离，换句器片间空气击穿电压将大大降低，从 而导致发生环火。特别是换向片出现铜毛刺时，由于片间距离缩短和尖端放电现象突 出，环火发生的可能性也大大增加。

(3) 换向恶化。电机发生换向器升高片开焊或电枢绕组并头套开焊时，电机将会产 生严重火花，并可导致环火。当误操作和电机突然过电流时，会产生强烈喷射状火花，在 空气开关还来不及动作时即发生环火。

(4) 电气控制系统故障。如突然断路、电压负反馈极性错误等，多数是由于将电压 负反馈环节变为正反馈而引起。当电机存在剩磁电压时，在电压反馈环节的作用下，很 快就会自激，超过额定电压而到达磁化曲线的饱和点上。由于片间电压的提高，当换向 器不干净时很容易导致环火，这种环火是最危险的，控制系统中的任何保护都不起作用， 电压反馈一直维持着电弧，造成的破坏作用就大，后果也严重。

为了避免产生环火事故，首先应改进设计，及时排除电气控制系统故障。此外，环火 发生和损害较重的部位一般在换向器的端头部分。这是由于换向器端部换向片间是尖 角相对，电场较集中，易造成尖端放电所致。环火发生后，正负刷架间的电弧将受到短路 电流的磁吹作用而被推向换向器的端部，所以，一般受损最严重的部位也是在换向器的 端部。为预防环火事故的发生和扩展，通常采取如下措施：

(1) 将换向器端头部分车出较大的圆角，端头部分的云母沟用锉刀开大些，以阻止 电弧的形成。

(2) 加强换向器的维护丁作，最主要的是经常保持换向器表面的清洁，经常地吹风 清扫和擦抹换向器表面。此外应定期检查换向器表面，看是否有换向片凸片，S母沟中 是否有炭粉积留。

(3) 对换向片出现的铜毛刺情况，除应立即清除外，还应检查产生的原因。如是电 刷跳动引起，则应在换向器表面涂以石蜡来改善润滑；如因电刷材质不适引起，则应更换 电刷牌号，改用比较适宜的电刷。

(4) 对于片间电压较高，经常发生环火事故的电动机，则应适当降低过电压保护整 定值。对于因换向情况不好而经常发生环火的电动机，则应加强对换向器的维护工作， 防止换向恶化。

(5) 在刷架之间增设挡弧隔板，以减少电弧飞越的可能性。还可以利用电动机通 风，在正负刷架间造成轴向气流，以产生吹弧作用，防止空气游离和电弧飞越。

(6) 在换向器的端部3 °面上黏贴聚四氟乙烯带，以减少换向器端部炭粉的积留。

(7) 采用快速动作断路器。当电动机的电流达到危险值时，用快速动作断路器切断 外电路。如快速断路器能在电弧扩展到达相邻电刷之前断开，可起防止环火的作用；即 使在环火发生后断开，也能减小电动机的损坏程度。