IGBT逆变器供电的电力机车转向架轴承失效分析-论文.pdf

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1、第34卷第4期铁道机车车辆Vo1．34No．42O14年8月RAILWAYLOCOMOTIVE8LCARAug．2014文章编号：1008—7842(2014)04—0038—06IGBT逆变器供电的电力机车转向架轴承失效分析王立国(中国北车集团大连机车车辆有限公司技术开发部，辽宁大连l16022)摘要对由IGBT变流元件构成的交流传动逆变器供电的电力机车转向架的驱动装置轴承和轴箱轴承的电流通路进行探索、分析，特别对ElectricDischargeMachining(EDM)电流进行了分析，提出

2、了判断轴承电蚀失效的依据及相应的解决措施。关键词交流传动电力机车；IGBT逆变器；转向架轴承；EDM电流；轴承失效中图分类号：U264．8文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1008—7842．2014．04．08近年来，随着铁路向高速重载方向发展，电力机车电经过变压器TMI(图1)，二次绕组转换的低压单相交和动车组牵引已经实现了由交直传动到交直交传动的流电，连接到相应的由IGBT元件构成的网侧变流器(图转变。我国干线铁道电力牵引采用工频25kV供电系2)，一般采用四象限变流器这是

3、主牵引系统的整流环节；统]。目前，由IGBT等功率元件组成的变频逆变器供整流后的电流经过中间直流环节后，经电机侧整流器，由电的大功率交流传动系统，广泛应用于机车和动车组驱IGBT元件构成的逆变器逆变为交流电机M～适用动装置和驱动系统中。由于牵引交流电路电流经车轴的三相交流电，这是主电路的逆变环节，如图2所示。轴端接地，给电力机车转向架上的轴承带来了失效威胁]。国内外的研究人员，特别是交流电机研究人员，1ATM1对如何避免电机轴承损伤做了相当多的研究，关于这方蕊～至牵引变流器≥面的文献也颇多'”]，

4、但其仅仅局限于电机本身，很堑牵引变境器——2少论及与电机相连的负载。要想确定影响轴承失效的墨l}具体因素，特别是与电机相连的负载中所包含的轴承损伤，需要对整个交流传动系统有整体上的认识，需要从J100昌}l系统的角度来分析。EBl～EB61电力机车牵引系统电流通路介绍对转向架轴承有影响电流通路总结起来，主要有原边电流接地通路、主电路牵引系统电流通路以及列车间图l电力机车牵引系统的电流平衡通路。原边电流路径示意图1．1电力机车原边电流通路电力机车在单机运行时，电力机车牵引系统的电流有两个主要的通路。

5、一个为原边电流通路，如图1所示。接触网25kV，经受电弓PG，高压套管HVB，高压隔离开关QS，主断路器MCB，到主变压器TM1，与主变压器TM1的原边绕组A端子连接，经主变压器原边绕组后，经X端子流出，经过6个并联的轴端接地装置EB1～EB6接地，从轮对回流至钢轨返回变电所。1．2电力机车主牵引系统电流通路图2交流传动主电路系统示意图电力机车单机运行时，另一通路为25kV单相交流王立国(1978)男，工程师(修回日期：2014—01—14)第4期IGBT逆变器供电的电力机车转向架轴承失效分析39

6、正是由于采用IGBT元件构成的逆变器供电，牵引电机悬挂、轮对、基础制动装置、一、二系悬挂装置等构电机才会产生EDM电流。EDM电流是造成轴承电蚀成。此种类型的转向架，根据电机悬挂装置的安装方失效的主要原因，也是本文分析的重点。式，又分为半悬挂和全悬挂转向架。即交流牵引电机一1．3电力牵引的列车间的电流通路端通过抱轴箱轴承非弹性的抱合在车轴上，另一端通过电力牵引的列车主要分为两类，一类为电力机车牵弹性橡胶关节，悬挂在构架的横梁上。牵引电动机质量引客车组成的客运列车，另一类为电力机车牵引货车组的一半通

7、过带有弹性橡胶关节的电机吊杆，悬挂在构架成的货运列车。机车与被牵引车辆间也存在平衡电流，上，另一端通过与抱轴箱相连接，为滚动抱轴形式。当此平衡电流会对转向架轴箱轴承造成电蚀影响。可参前，120km等级的客货运电力机车而言，均采用半悬挂考文献L3—4。形式，本文主要研究半悬挂形式的电力机车转向架。如2转向架轮对驱动装置组成及EDM电流路径图3所示为电力机车轮对驱动装置剖面示意图。2．1转向架轮对驱动装置组成牵引电机3为电压型PWM逆变器供电的交流异电力机车或车辆转向架(走行部)可以大致分为两步牵引电

8、机，单机功率可以达到1200kW到1600类，一类是带牵引电机的转向架，称为动力转向架，一类kw。牵引电机非驱动端通过抱轴箱轴承8，与车轴9是不带动力的转向架，称为非动力转向架。对于目前我相连，驱动端通过牵引主动齿轮5与套装在车轴上的大国正在运行的主力机型六轴、八轴电力机车而言，均为齿轮7啮合，传递力矩。车轴两端分别通过轴箱轴承11动力转向架。对于无动力客车和货车转向架，均安装非与轴箱相连，有的轴箱还带有轴端接地装置10。三相动力的两轴转向架。本文主要针对交流传动六轴电力交流电机运