内燃机车主发电机励磁联线开路故障原因分析及预防措施

接亚明,王猛,冷旭东

摘要：步入新时代以来，我国铁路机车运载能力提升，运作负荷加重，部分机车的主发电机出现老化或进入金属异物等问题，导致设备绝缘性下降，电机励磁联线出现开路故障，影响机车正常工作。本文主要分析了内燃机车主发电机的基本结构与励磁联线的功能，并指出了励磁联线开路故障的产生原因与有效预防措施。

关键词：内燃机车主发电机;励磁联线;开路故障原因

前言：内燃机车主发电机励磁联线开路故障是一种常见的故障，它会导致发电机输出电压降低或消失，影响机车的牵引性能。技术人员应明确设备检测与功能调试指标，把握磁励联线开路故障发生原因，及时更换电机绕组与其他老化部件，及时解决线卷绝缘层损坏、负荷电流不平衡等问题。

一、内燃机车主发电机结构与励磁联线功能分析

内燃机车主发电机一般由定子、转子、端盖、轴承、风扇、刷架等部件组成。定子是发电机的固定部分，它包括定子铁芯、定子绕组和定子外壳。定子铁芯是由多片硅钢片叠压而成的圆筒形结构，提供了发电机的磁路。定子绕组是由多根导线按一定规则绕制在定子铁芯上的线圈，这一装置是发电机的输出部分，产生交流电。定子外壳是由铸铁或钢板制成的外壳，它起到保护和支撑定子铁芯和绕组的作用，同时也起到散热和隔音的作用。转子是发电机的旋转部分，它包括转子铁芯、转子绕组和转子轴。转子铁芯是由多片硅钢片叠压而成的圆筒形结构，它与定子铁芯形成了发电机的气隙。转子绕组是由多根导线按一定规则绕制在转子铁芯上的线圈，是发电机的励磁部分，产生直流电。转子轴是由钢材制成的轴，连接了内燃机和转子，传递了内燃机的动力。端盖是安装在发电机两端的盖板，它起到封闭和固定发电机的作用，同时也支撑了轴承和刷架。轴承是用来支撑和减少转子轴与端盖之间摩擦的滚动元件，一般采用滚动轴承或滑动轴承。风扇是安装在转子轴上的风叶，通过旋转产生风力，为发电机提供冷却空气。

励磁联线是连接发电机与励磁控制器、励磁调节器等设备的导线系统，它起到控制和调节发电机励磁电流的作用。励磁联线一般分为两种类型：串励联线和并励联线。串励联线是将发电机输出端与励磁控制器串联在一起，形成一个闭合回路。这种方式可以使发电机自动调节励磁电流，保持输出电压稳定。但是这种方式也有缺点，例如输出功率受限、效率低、过载能力差等。并励联线是将发电机输出端与牵引电动机并联，同时将励磁控制器与励磁调节器并联在发电机的励磁端。这种方式可以使发电机的输出功率和效率提高，同时也可以通过励磁调节器对发电机的励磁电流进行精确控制，实现输出电压的调节。但是这种方式也有缺点，例如需要额外的设备、控制复杂、故障难排等。

二、内燃机车主发电机励磁联线开路故障特点与基本原因

当励磁联线开路时，励磁机的励磁电流会突然增大，导致励磁机过载保护装置动作，切断励磁电源，使励磁机失去励磁。此时，主发电机的励磁电流也会减小或消失，使主发电机的输出电压降低或消失。如果此时机车正在牵引列车，就会出现牵引力下降或消失，速度降低或停止的现象。如果此时机车正在制动，就会出现制动力下降或消失，速度增加或失控的现象。导致该故障出现的基本原因有：首先是线圈磁励电流过大导致磁励联线断裂。一方面是由于励磁机的负载过大，或者励磁调节器故障，使得励磁机的励磁电流超过了线圈的承受能力，造成线圈发热、变形、断裂。由于引线头与线圈之间的焊接不牢固，或者引线头受到振动、冲击、拉力等外力作用，造成引线头焊缝开裂、脱落。部分情况下，发电机输出端子与牵引变压器输入端子之间的连接不良，或者牵引变压器内部故障，造成发电机三相负荷电流不平衡，使得某一相或两相的负荷过大，导致相应的励磁联线过载、断裂。另一方面，由于发电机长期运行，在高温、高湿、高压等恶劣环境下，造成绕组绝缘老化、变脆、开裂，导致绕组之间或绕组与地之间发生短路、漏电等现象，影响励磁联线的正常工作[1]。

三、内燃机车主发电机励磁联线开路故障的整改措施

内燃机车主发电机励磁联线开路故障是一种常见的故障，会导致主发电机输出电压降低，影响机车牵引力和制动力。为了及时排除这种故障，需要重新焊接引线头。引线头是连接主发电机励磁联线的重要部件，如果引线头断裂或松动，会造成励磁联线开路。因此，需要检查引线头的状态，如果发现有断裂或松动的情况，应及时用焊枪将其焊接牢固，确保引线头与励磁联线之间的良好接触。技术人员应正确组装磁极绕组，磁极绕组是主发电机的核心部件，它产生了主发电机的磁场。如果磁极绕组安装不正确，会导致励磁联线开路。因此，需要按照规范的方法将磁极绕组安装在主发电机的定子上，注意对准磁极绕组的标记和定子的槽号，防止出现错位或反向的情况。应正确使用主发电机磁极解体工装，主发电机磁极解体工装是一种专用的工具，用于拆卸和安装主发电机的磁极绕组。如果使用不正确，会损坏磁极绕组或励磁联线。因此，需要按照操作说明书的要求使用主发电机磁极解体工装，注意调整工装的位置和角度，避免对磁极绕组或励磁联线造成过大的压力或拉力。在发生励磁联线开路故障时，应立即停止机车运行，切断励磁电源，检查并修复故障部位，恢复励磁联线的连通性，重新试验发电机的输出电压，确认无误后方可继续运行

[2]。

检测人员应根据《内燃机车主发电机检修技术规程》和《内燃机车主发电机检修技术标准》，制定主电机励磁联线开路故障的检查测量方法和判定标准，包括励磁绕组的直流电阻、励磁绕组的交流阻抗、励磁绕组的绝缘电阻、励磁绕组的感应电压等项目，以及相应的合格值和不合格值。由于主发电机励磁联线开路故障的主要原因是磁极引线头与励磁绕组的焊接不牢或断裂，因此需要对磁极引线头进行重新焊接或更换。为了保证焊接质量，可设计一种专用的磁极引线头焊接平台，可以固定住磁极引线头和励磁绕组，使焊接过程更加稳定和准确。在完成焊接后，需要对主发电机进行摇表测试，检查励磁绕组的绝缘情况。摇表测试是一种利用手摇式万用表测量励磁绕组的直流电阻和交流阻抗的方法，可以判断励磁绕组是否有开路或短路等故障。摇表测试应按照《内燃机车主发电机检修技术规程》规定的方法和频率进行，记录测试结果，并及时处理异常情况。

结论：技术人员必须定期检查和清洁励磁联线及其连接部位，消除松动、脏污、氧化等不良现象，保证联线的完整性和良好的接触性。主动调整励磁调节器的工作状态，避免出现过大或过小的励磁电流，保证励磁机的正常运行。主动检查测量发电机三相负荷电流，排除不平衡的原因，保证发电机的平衡运行。重点检测发电机绕组的绝缘电阻，及时发现和处理绝缘故障，保证发电机的安全运行。

参考文献：

[1]唐怀路.内燃机车主发电机励磁联线开路故障原因分析及预防措施[J].机电信息,2017(03):23-25.

[2]郭永杰.DF_(11)型内燃机车主发电机常见故障原因分析及应对措施[J].铁道机车车辆,2016,36(02):70-72.