摘 要：ZD109型直流牵引电动机是装用于东风4B型客运机车、东风4C型机车及东风8型机车，额定功率480Kw，在各厂段俗称为480电机，该电机后又发展出ZD109A型（530Kw，东风4E车装用）、ZD109B型（530Kw，东风4D车装用）、ZD109C型（530Kw，东风8B车装用）、ZD109E型（630Kw）等多种衍生型号，是一款由410Kw电机向大功率直流电机过渡的机型，在中国内燃机车牵引电机发展史上具有特殊地位，但由于其原设计上存在先天不足，导致在实际运用过程中常会发生一些故障，本文对其定子常见故障进行了汇总分析并提出改进措施。本文对ZD109型直流牵引电机定子常见故障进行了汇总分析并提出改进措施。

关键词：牵引电机；定子；引出线；引线头；接地；振动

1 故障简述

根据装用ZD109型直流牵引电动机机车在段应用情况反馈，初步归纳出常见故障主要有：定子引出线断、定子磁极引线头子断、定子接地。

1.1 定子引出线断

ZD109型直流牵引电动机定子引出线包括主磁极引出线C1、C2，附加极引出线H2及换向极与刷架间的连线。因ZD109型直流牵引电动机为直流串励电机，因此机车在运行过程中发生任一定子引出线断时，电机整个回路将成断路状态，整个电机将卸载，电枢电流和定子电流为零。

1.2 定子磁极引线头子断

ZD109型直流牵引电动机定子磁极引线头子分为主磁极引线头子和附加极引线头子，一般情况下运行机车发生此类故障时，其现象与1.1表现相同。但如果机车运行于磁场削弱工况时，主磁极引线头子断，此时由于磁场削弱电阻与主磁极并联，因此不会造成电机无电流。根据串励电机原理，励磁回路开路，电机的反电势会突然降低，从而导致故障电机电枢电流急剧增大，造成电机其他故障，如转子放炮烧损、削磁电阻烧损、机车过压过流保护等故障。

1.3 定子接地

ZD109型直流牵引电动机定子接地，主要分为主磁极接地、附加极接地、引线接地、联线接地和接线板接地，机车运行过程中发生电机接地，接地继电器动作，一般情况下切除电机后，机车可以正常运行，一般只影响到机车功率。

2 故障处理

对于ZD109型直流牵引电动机定子故障，检查处理方法如下：

2.1 定子引出线断

对于定子引出线断检查一般通过外观观察和直流电阻测量可以直接检查出。外观检查主要针对直接烧损断裂的故障电机，查有没有烧损部位，有没有绝缘变色部位，通过这种方法可以查处大部分引出线断的故障。而对于外观上看不出来的故障，可通过用双臂电桥测量引出线两端电阻方法，同时可以用木榔头敲击被测量部分，关注电桥指针有无明显波动，从而判断引出线的状态。发生此类故障一般更换引出线恢复电机即可。

2.2 定子磁极引线头子断

该故障检查方法与2.1相同，查出故障后，更换故障磁极，按要求进行绝缘处理后，电机方可恢复使用。

2.3 定子接地

定子接地故障的检查较为复杂，检查方法一般采取分段排除法。首先检查判断主磁极接地还是附加极接地，，判断方法可以用万用表测量、兆欧表测量、交流耐压试验、直流漏电流检测，根据定子接地程度选用合适方法，一般来说仪表（仪器）的选用顺序为万用表、兆欧表、直流漏电流检测、交流耐压机。查出故障点后，绝缘可以修复的可以采用环氧玻璃布板、聚酰亚胺薄膜等绝缘材料进行修复，不能修复的则更换相应配件。针对电机具体接地故障点通过上述方法无法查找的（一般未完全接地的较难查找），可采用通入大电流的方法进行检查，即：把电源正极接到线圈上，负极接到机座上，慢慢调节通入的电流，观察对地绝缘层有冒烟、火花的地方即为接地点。此方法优点是快速简单，缺点是如果操作不当容易导致线圈及铁芯烧损。

3 原因分析

根据多年来对ZD109型直流牵引电动机定子故障检查处理情况，发现造成ZD109型直流牵引电动机定子故障的根本原因是牵引电机工作时的振动引起。ZD109型直流牵引电动机采用滑动抱轴瓦抱轴悬挂结构，这种悬挂结构的特点是成本低、结构简单，工艺执行要求低，但是运行时对于电机而言振动较大，因此振动大是造成ZD109型直流牵引电动机定子故障的主要因素。电机的振动造成电机线圈松动之后使得线圈与联线引出线之间存在相对振动，导致磁极引出线、联线或引线头子裂开，造成局部电阻大，根据电阻发热量计算公式，可见电阻增大时发热量也随之增大，最终在机械和电热的双重作用下造成引出线断、联线断、磁极引线头子断等故障。其次线圈与机座间的相对振动还造成线圈与机座间的绝缘层不断磨损，最终导致定子接地。

4 改进措施

针对多年来经常发生的ZD109型直流牵引电动机定子故障我们采取了多种改进措施，并取得一些效果。

4.1 改进引出线

ZD109型直流牵引电动机定子引出线原设计为硬铜线加软铜编织线，这种引出线的特点是软铜编织线具有一定的抗振性，但过电流能力不强，硬铜线抗振性差，但过电流能力强。因此这种引出线在受到振动和过电流的双重考验时，屡屡发生故障。后经过调研，将其改成耐高温硅橡胶线，这种线抗振性强，过电流能力强，改进后的引出线没有发生过一次断线事故。

4.2 改进附加极装配

引出线的改进一定程度上减少了引出线的故障，但经过一段时间的运用发现，引出线故障减少了但磁极引线头子断裂故障增加了。后来通过对事物进行检查，发现附加极组装存在隐患，传统的ZD109型直流牵引电动机附加极装配没有波形板，当电机附加极因电机振动发生松动后，造成的危害增大，附加极往往因此造成线圈引线头子断或附加极联线断。为此在通过技术调研后，通过在组装工艺上进行了改进，即在附加极与机座间加装了波形板，这样既可以减少附加极线圈松动的可能，又可以减小附加极松动后的振动。最终有效的降低了附加极的故障发生率。在附加极加装波形板时，附加极的引线头子与机座间绝缘比较薄弱，因此在加装波形板的同时，对附加极绝缘垫片也作了相应改进，加强了线圈引线头子处绝缘，减少了产生“爬电”故障的可能性。通过改进附加极的故障率大大降低了。

4.3 改进主磁极装配

在附加极装配改进成功的基础上，我们对主磁极装配也进行了改进的研究，在确信能够保证主磁极对径和主磁极铁芯挡板强度足够的基础上，经分析确认在主磁极安装波形板也是可行的，波形板安装后可以达到与附加极波形板同样的效果，目前这项措施已经实施。

4.4 连线改造

由于极间连接采用硬线连接，因此抗震性较差，容易产生裂纹，因此在后续工艺中采用了软连线，效果有显著的提高。但对于软连线结构的电机，经过一次厂修后，因绝缘浸漆会变硬，为了解决此问题，采取了先浸漆后连线的措施。通过此措施使得厂外连线烧损故障减少了一半以上。

5 结论

通过对ZD109型直流牵引电动机定子故障处理分析，要提升ZD109型直流牵引电动机定子可靠性就必须减少定子磁极振动，上述工艺改造是经济有效的，值得在全路推广应用。