贺志刚

摘要：伴随着交流变速体系的发展，该产业产生了架线式变频变速电机车。而本文就是以电机车为源头，分析了矿用架线电机车直流牵引电机的特征，故障产生的因素，以及应采取的相应防范措施。

关键词：架线电机车；煤矿

前言

直流电发动机被广泛地应用到煤矿井上输送的架线型与储电池型的电机车里，因为其具备较好的机器把控特性。直流发动机与交流发动机相比较，其优点有：1、具有优良的驱动性能；2、在广阔的范围内，可平滑、经济地转速运行；3、在电磁制动上，投入的附件配置虽低，然而容易生效。但是，直流电动机构造繁杂，运营中维修比较困难。相对直流电机车来说，平常唯有对故障形成的原因做出明确地剖析判断，方可以采用相应的措施，做好防备与故障处理。

一、故障产生的因素

当前煤矿井下应用的煤矿通电架线型电机车有很多，根据这些年的运用经验整理，脱车直流电发动机修整率极高。作为直流电机，关键出现在变向器、电刷、主磁极和电枢绕组、轴承等部位，依据这些可以找到直流电动机运用在架线式电机车中常产生故障形成的因素。

（一）变向器。在牵引电动机运行进程中，变向器出现故障机率较为显著。所以，处理变向器故障确实是一个关键的问题。大家从直流电动机运行的工作特质知道，直流电动机在运行中，其变向是一个相对繁杂的物理、化学等多样式问题的整体表现。所以，变向器出现问题亦是直流电发动机一般会发生的故障。此问题的特点在于：灼热留痕，其有两大可能性：其一，假若由变向器的灼热表面观察情况还好，则选用纱布湿润了汽油再擦拭，没有出现显眼的留痕就行了；其二灼热比较严重时，选用湿润汽油的纱布清洁后，仍有灼热留下的迹象。

变向器在变向时会有出现火花，以至形成环火，其则是造成变向器灼伤的重要因素。 出现火花关键有机械与电磁两种：①机械原因：变向器表层关键有灰尘、电刷磨损粉没擦干净现象；变向器表层还有变向片突出、变向片间云母绝缘突出、变向器表面不够光洁现象；每种变向器的气隙不匀称；转子不够平衡，而且产生电刷在变向器上跳动。②电磁原因：推迟变向，使用后剧边的电流密度扩大，当后刷边离开变向片的时候，变向元件中还存有一些磁场热能还没释放出来，因此后刷边也许产生火花。超越变向，使前刷边的电流密度扩大，而前刷边刚触碰到变向片，触碰到面积较窄，也许接触面上形成较高的电压降和较大的热量而在前刷边下产生火花。

关于拖延变向，也许还会发生更重大的故障，才会产生环火。在电动机牵引进程中，受电弓发现忽然离开架线抑或是忽然触碰到架线，使直流电动机遭到冲击负载的影响。此时因为电机电枢电流急剧加大，变向元件的电抗电势增强，远大于变向电势，导致造成过分耽误变向，让后刷边产生猛烈的火花与电弧。由于在电枢的扭转与发电力的作用下，火花与电弧势必会伸张，让后者往外拓张。进而，电流的快速上升，变向片压强显著上升，从而出现电位差火星。两种火花综合在一起，最后可能会变成超越两级的电弧，甚而会造成变向器的崩溃。

（二）电刷。在直流电动机的电刷产生故障的机率也较高。压力弹簧导致电刷压力普遍在l4.7-24.5kPa之间，如果压力大小不适当，则会产生故障；电刷在刷握内太松而产生跳动；电刷在刷握内太紧而被卡死；电刷磨损太深；形成和变向器接触不好；各电刷杆之间的距离不相同，导致部分电刷所短路的元件不在几何中心线上；电刷含铜占比高，降低了变向同路电阻，对变向导致制约；电刷没有研磨好，让电刷与变向器接触面小。如此均是形成电刷故障的关键因素，都能够促成变向器时产生火化，接着毁坏变向器和电刷。

（三）主磁极与电枢绕组。绕电阻短路、断掉、连地线等各种形式均是主磁极、电线绕组的问题。由于發电机主磁极电线绕组而发生的问题中，绕电阻连地线出问题的占比相对高。所以，应注重剖析导致绕组接地的原因。

1、绕电阻隔绝气体缝隙。电机车在日常电压运作时，引导发动机绕组绝缘在电力的作用下会发生摩擦损坏的情况。因为长时间的摩擦损坏会让绝缘层内形成空气气隙，在空气隙内形成少数电子。当电压达到相应程度时，这些电子与原子互相冲击让绝缘中带电的电子加多，累积到相应数量时，出现气隙放电侵入绝缘层，让绝缘层变渐渐变薄，最后引致绝缘损坏。

2、绝缘老化。在电动机表层积累的灰尘太厚，而机身里面灰尘也太多，方会使绕组散热不好；通常过负载运转，让电动机长期在温度太高的现象下工作。这样一来都会让发动机绝缘层在化学作用下老化，造成隔绝成效很低，绝缘性能削减。由于引导发动机应用悬挂式装配，电机车轮对于轨道接头处、带动车轮的缝隙、发动机承载中的负担均会出现各种机器振动和电磁振动。其振动和发动机内部的电磁力作用于电枢与两极上，从而带动发动机振动，导致绝缘架构发生摩擦损坏情况。

3、工作条件。电机车牵引发动机长时间在较差工作条件下运转，通常有湿气侵入电动机内，使主磁极绕组与电枢绕组绝缘潮湿，绝缘阻值下降；电动机密闭得不够严实，灰尘侵入电动机里面，电刷与变向器摩擦产生的碳粉与可导电的铜粉也残存在发动机内部，其组合物拥有防潮的特效，会造成隔绝电阻数额的再一次削减，最后是出现绕组连地线出现问题。

4、轴承故障。作为牵引发动机的关键部件——轴承，也经常出现故障。轴承自身存有缺陷；轴承在装配时受到损伤；轴承缺润滑油；采用了不合格的润滑油抑或是润滑油的牌子不适合等，均是故障形成的主要因素。

二、防范措施

普遍运用的牵引发动机，它寿命相当长的。准确运用与合理维护发动机，可以减轻故障的产生。依据上段牵引发动机故障剖析成效，尽可能规避与减少发动机故障的发生，应采用相关的防范措施。

（一）应用前的故障排查。对于全新的、长时间未有使用的电机做好故障的排查工作：人力转动发动机转轮观察其运动有否灵便；观察发动机的隔绝电阻；绕组的直通电流电阻；检验电刷摩擦损毁情况，压强的多少，和变向器的触碰大致情形。

（二）适当操作。在电动机运行的过程中，电机车司机应适当操作，尽可能规避超载运行、承担冲击压力与操控过电压等情况。

（三）按标准检修。依据直流发动机的检修完善标准规定进行检修，其修理工艺应符合需求；更换元件要和原来的元件的型号同样，而且质量不差于原来的元件；变向器表层有一层氧化膜，修理时把变向器擦干净，处理灼伤即可，不可以用纱布打磨，避免导致变向器表层不平滑与损坏表面氧化膜；电刷应尽可能研磨，安装时还应关注刷把里面的张弛度与压强的合理范围；电刷装配后需和变向器进行研磨；轴承要求必定要温度高时再装配，而且涂上相应的润滑油；发动机维修完后，要转动轮齿，观察其运转灵活与否，未有卡死等情形出现方可。

（四）按期维持保护。按期清理发动机表面的灰尘，改善电动机的散热情况；检查发动机的接线端子，确保接线不松脱、接实了；如期检验、清洁发动机的轴承，换上新的润滑机油；如期检测隔绝电阻；如期清洁电刷和发动机变向器的表层，观察电刷和变向器的接触情形，其压强有否适中，电刷在刷把里有否松落抑或者卡死等现象。

三、结束语

对于架线式牵引电机车的发动机，一定要搞清楚故障出现的原因。剖析明确后，相应的采取防范措施，则效果较好。在装配、应用、维护、检查、修整等各程序中，均要严格细致，早发现早排查，方不会让问题继续恶化。

参考文献：

[1]薄煤层矿井架线电机车常见故障的处理及处理方法 郭英杰； 张瑞强 科技传播 2011-05-23

[2]矿用电机车的永磁同步电机控制关键技术研究 郑昌陆 上海大学 2013-09-01

[3]煤矿井下辅助运输系统设计方法与智能调度研究 高峰 山东科技大学 2011-04-01

[4]煤矿平巷运输安全保障系统的研究 卢伟 华中科技大学 2012-01-01