電力機車三相非同步鼠籠式牽引電機故障診斷畢業(yè)論文.doc

西南交通大學網(wǎng)絡教育畢業(yè)設計（論文） 8題 目： 電力機車三相非同步鼠籠式牽引電機故障診斷院 系： 西南交通大學網(wǎng)絡教育學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓 名： 雷理 指導教師： 周利軍 西 南 交 通 大 學 網(wǎng) 絡 教 育 學 院院系 西南交通大學網(wǎng)絡教育學院 專 業(yè) 電力工程及自動化 年級 13春 學 號 13822247 姓 名 雷理 學習中心 貴陽學習中心 指導教師 周利軍 題目 電力機車三相非同步鼠籠式牽引電機故障診斷 指導教師評 語 是否同意答辯 過程分(滿分20) 指導教師 (簽章) 評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯組組長 (簽章) 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書班 級 13春 學生姓名 雷理 學 號 13822247 發(fā)題日期：2014 年 12 月 19日 完成日期：2015 年 5 月 22 日題 目電力機車三相非同步鼠籠式牽引電機故障診斷 題目類型：牽引電機故障診斷 處理措施 理論研究 電力機車三相交流傳動設計任務及要求本文介紹了電力機車用sea-107型三相鼠籠式感應電機的技術參數(shù)、基本結構和特性，并結合該電機的特征闡述了牽引電機設計參數(shù)的特點及選取要點。 從進口的8g型電力機車輔機225l型三相鼠籠電機的轉子故障入手,闡述鼠籠轉子測量的重要性,并對多種測量鼠籠轉子質量的方法進行比較,指出用電阻法測量鼠籠轉子的斷條、縮孔、細條和裂紋準確、直觀,好于其他測量方法.隨著機車異步牽引的發(fā)展,該檢測裝置及方法應得到廣泛的應用。 一、 應完成的硬件或軟件實驗 進行系統(tǒng)測試。 二、 應交出的設計文件及實物（包括設計論文、程序清單或磁盤、實驗裝置或產品等）畢業(yè)設計、畢業(yè)論文、含畢業(yè)設計論文和源代碼的光盤 三、 指導教師提供的設計資料 1電子稿件和電子圖書 四、 要求學生搜集的技術資料（指出搜集資料的技術領域） 1故障檢測方法資料。 五、 設計進度安排第一部分 熟練課題，收集、整理課題相關資料 （ 4 周 ）第二部分 系統(tǒng)需求分析與總體設計 （ 3 周 ）第三部分 畢業(yè)論文文檔編寫整理 （ 3 周 ）評閱及答辯 （ 1 周）指導教師： 年 月 日學院審查意見：審 批 人： 年 月 日誠信承諾一、 本設計是本人獨立完成；二、 本設計沒有任何抄襲行為；三、 若有不實，一經查出，請答辯委員會取消本人答辯資格。承諾人（鋼筆填寫）：雷理2015年04月13日目 錄摘要.viiabstract.vii第一章 緒 論.1第二章 牽引電動機概述.2 第一節(jié)直流電動機的模型結構.2 第二節(jié)直流電動機的基本結構.2 第三節(jié)定子與轉子.3 第四節(jié)電刷裝置.6 第五節(jié)電樞軸承和抱軸軸承.8 第六節(jié)直流電動機的工作原理.9第三章牽引電動機的一般概念.10 第一節(jié)牽引電動機的傳動與懸掛方式.10 第二節(jié)個別傳動與組合傳動.15 第三節(jié)牽引電動機的工作特點.16第四章牽引電動機的檢查與維護.21 第一節(jié)換向器的維護保養(yǎng).21 第二節(jié)電刷裝置的維護保養(yǎng).22 第三節(jié)電樞軸承的維護保養(yǎng).24 第四節(jié)牽引電動機的常見故障原因及其處理辦法.24第五章電力機車常見故障處理辦法.27第六章小結.31致謝.32參考文獻.33摘 要機車由各自獨立的又互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成，每一節(jié)車均為一完整的系統(tǒng)。它電路采用三段不等分半控調壓整流電路。采用轉向架獨立供電方式，且每臺轉向架有相應獨立的相控式主整流器，可提高粘著利用。電制動采用加饋制動，每臺車四臺牽引電機主極繞組串聯(lián)，由一臺勵磁半橋式整流器供電。機車設有防空轉防滑裝置。每節(jié)車有兩個b0-b0轉向架，采用推挽式牽引方式，固定軸距較短，電機懸掛為抱軸式半懸掛，一系采用螺旋圓彈簧，二系為橡膠疊層簧。牽引力由牽引梁下部的斜桿直接傳遞到車體?？諝庵苿訖C采用dk-1型制動機。機車功率持續(xù)6400kw，最大速度100km/h，車長215200mm，軸式2（b0-b0），電流制為單相工頻交流。牽引電動機作為ss4g型電力機車主要電氣設備之一，其質量的好壞對機車整體質量起著至關重要的影響。在鐵路的發(fā)展歷史中，牽引電動機是重要的組成部分之一。牽引電動機是有高可靠性、好精確度、快速響應的特點，與此同時，牽引電動機也具有故障率高和運用保養(yǎng)質量可以直接決定電動機的使用壽命的特點。雖然近年來，在制造廠家與各科研部門的共同努力下，牽引電動機基礎質量得以不斷提高；但由于受機車長交路、大提速惡劣環(huán)境以及超噸位等多種運用條件因素影響，對牽引電機使用性能提出更高的要求，因此落修率依然較高，給檢修生產帶來一定的壓力。本文對造成牽引電機的主要慣性故障原因進行深入分析，提出在檢修運用中相應的解決對策，希望能對牽引電機運用的可靠性和安全性起到積極作用。關鍵詞： 牽引電機故障診斷 處理措施 電力機車三相交流傳動 abstract機車由各自獨立的又互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成，每一節(jié)車均為一完整的系統(tǒng)。它電路采用三段不等分半控調壓整流電路。采用轉向架獨立供電方式，且每臺轉向架有相應獨立的相控式主整流器，可提高粘著利用。電制動采用加饋制動，每臺車四臺牽引電機主極繞組串聯(lián)，由一臺勵磁半橋式整流器供電。機車設有防空轉防滑裝置。每節(jié)車有兩個b0- b0轉向架，采用推挽式牽引方式，固定軸距較短，電機懸掛為抱軸式半懸掛，一系采用螺旋圓彈簧，二系為橡膠疊層簧。牽引力由牽引梁下部的斜桿直接傳遞到車體?？諝庵苿訖C采用dk-1型制動機。機車功率持續(xù)6400kw，最大速度100km/h，車長215200mm，軸式2（b0-b0），電流制為單相工頻交流。 locomotive composed by independent and interrelated two cars, each car is an integral system. the circuit uses three section of unequal semi controlled rectifier circuit. the bogie with independent power supply mode, and each bogie with phase controlled rectifier and the corresponding independent, can improve the adhesion utilization. electric brake with feedback braking, every car four sets of traction motor winding in series, is composed of a half bridge rectifier excitation power supply. the locomotive is equipped with anti air turn antiskid. each car has two b0- b0 bogie, the push-pull mode of traction motor, fixed wheelbase short axle suspension for the semi suspension, a system using cylindrical spiral spring, two lines for rubber laminated spring. the diagonal rod traction traction lower beam is passed directly to the body. air brake type brake with dk-1. locomotive power for 6400kw, the maximum speed of 100km/h, the commander of 2 x 15200mm, shaft type 2 (b0-b0), the current system for the single-phase ac.牽引電動機作為ss4g型電力機車主要電氣設備之一，其質量的好壞對機車整體質量起著至關重要的影響。在鐵路的發(fā)展歷史中，牽引電動機是重要的組成部分之一。牽引電動機是有高可靠性、好精確度、快速響應的特點，與此同時，牽引電動機也具有故障率高和運用保養(yǎng)質量可以直接決定電動機的使用壽命的特點。雖然近年來，在制造廠家與各科研部門的共同努力下，牽引電動機基礎質量得以不斷提高；但由于受機車長交路、大提速惡劣環(huán)境以及超噸位等多種運用條件因素影響，對牽引電機使用性能提出更高的要求，因此落修率依然較高，給檢修生產帶來一定的壓力。 本文對造成牽引電機的主要慣性故障原因進行深入分析，提出在檢修運用中相應的解決對策，希望能對牽引電機運用的可靠性和安全性起到積極作用。the traction motor is one of the main electrical equipment of type ss4g electric locomotive, its quality has a very important influence on the overall quality of locomotive. in the history of the development of the railway, the traction motor is one of the important part of. traction motor is a high reliability, good accuracy, fast response characteristics, at the same time, the traction motor also has the characteristics of high failure rate and the maintenance quality can directly determine the service life of the motor. although in recent years, the joint efforts of the manufacturer and the scientific research departments, traction motor foundation to improve the quality; but because of the long road, high speed machine environment as well as a variety of super tonnage using conditional factors, on the use of performance put forward higher requirements of traction motor, so the fall repair rate is still high. bring some pressure to overhaul production. in this paper, the main failure caused by inertia of traction motor to carry on the thorough analysis, proposed in the maintenance and operation of the corresponding countermeasures, hoping to positive effects on the safety and reliability of the traction motor starting.關鍵詞： 牽引電機 故障原因 處理措施 理論研究 電力機車 三相交流傳動 同步牽引電動機keywords: traction motor fault treatment theory of three-phase ac drive electric locomotive traction motor西南交通大學網(wǎng)絡教育畢業(yè)設計（論文） 35第一章 緒 論在兩個u型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵。通電后，棒型磁鐵與u型磁鐵之間產生相互吸引和排斥作用，帶動輪軸轉動。牽引電機，在機車上用于驅動一根或幾根動輪軸的電動機。牽引電動機有多種類型，如直流牽引電動機、交流異步牽引電動機和交流同步牽引電動機等。牽引電動機在機車或動車上用于驅動一根或幾根動輪軸的電動機。牽引電動機有多種類型，如直流牽引電動機、交流異步牽引電動機和交流同步牽引電動機等。直流牽引電動機，尤其是直流串勵電動機有較好調速性能和工作特性，適應機車牽引特性的需要，獲得廣泛應用。牽引電動機的工作原理與一般直流電動機相同，但有特殊的工作條件：空間尺寸受到軌距和動輪直徑的限制；在機車運行通過軌縫和道岔時要承受相當大的沖擊振動；大、小齒輪嚙合不良時電樞上會產生強烈的扭轉振動;在惡劣環(huán)境中運用,雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牽引電動機在設計和結構上也有許多要求，如要充分利用機體內部空間使結構緊湊，要采用較高級的絕緣材料和導磁材料，零部件需有較高的機械強度和剛度，整臺電機需有良好的通風散熱條件和防塵防潮能力，要采取特殊的措施以應付比較困難的“換向”條件以減少炭刷下的火花等。牽引電動機有兩種懸掛方式。一種是牽引電動機和動輪軸連接的懸掛方式，稱為抱軸式懸掛或半懸掛。采用這種懸掛方式時，動輪通過軌縫和道岔所產生的沖擊振動會直接傳給牽引電動機。抱軸式懸掛適用于結構速度低于120公里/小時的機車車輛。另一種是架承式懸掛(或稱全懸掛)。采用這種懸掛方式時牽引電動機固定懸掛在轉向架構架上，在牽引電動機軸端和小、大齒輪之間加入各種彈性連接元件，以減小沖擊振動的影響。而機車牽引電機工作環(huán)境較為惡劣，是主回路中最為薄弱的環(huán)節(jié)，且易發(fā)生接地，本論文著重討論牽引電機的接地故障。第二章 牽引電動機概述第一節(jié)直流電動機的模型結構鐵路干線電力機車、工礦電力機車、電力傳動內燃機車和各種電動車輛（如蓄電池車、城市電車、地下鐵道電動車輛）上用于牽引的電機。牽引電機包括牽引電動機、牽引發(fā)電機、輔助電機等。圖2-1 電機結構圖在機車或動車上用于驅動一根或幾根動輪軸的電動機。牽引電動機有多種類型，如直流牽引電動機、交流異步牽引電動機和交流同步牽引電動機等。直流牽引電動機，尤其是直流串勵電動機有較好調速性能和工作特性，適應機車牽引特性的需要，獲得廣泛應用。定子直流電機定子的作用是產生磁場和作為電機的機械支撐。主要由機座、主磁極、換向極和電刷裝置等組成。嵌有一線圈（稱為電樞繞組），線圈首末兩端分別連接到兩個弧形鋼片（稱為換向片）上。在兩個主磁極n、s之間裝有一個可以轉動的、由鐵磁材料制成的圓柱體，圓柱體表面嵌有一線圈（稱為電樞繞組），線圈首末兩端分別連接到兩個弧形鋼片（稱為換向片）上。換向片之間用絕緣材料構成一整體，稱為換向器，它固定在轉軸上（但與轉軸絕緣），隨轉軸一起轉動，整個轉動部分稱為電樞。為了接通電樞內電路和外電路，在定子上裝有兩個固定不動的電刷a和b，并壓在換向器上，與其滑動接觸。第二節(jié)直流電動機的基本結構直流電機由靜止的定子和旋轉的轉子兩大部分組成，在定和轉子之間有一定大小的間隙(稱氣隙，如所示。圖 直流電機結構圖1-直流電機總成；2-后端蓋；3-通風機；4-定子總成；5-轉子（電樞）總成；6-電刷裝置；7-前端蓋第三節(jié)定子與轉子圖2-2 三相異步電動機結構圖2-3 電機定子電機中都有定子和轉子。定子是指固定在電機上不動但可以產生磁場的那一部分，而轉子是指電機上旋轉的那一部分。定子一般用細銅線繞成，其通電后可產生磁場；而轉子有的是用永久磁鐵做成，有的也是用細銅線繞成。定子和轉子可以都是電磁鐵。而且也可以倒過來外面是轉子，但是要考慮一個問題，就是安全的考慮。小功率的還可以，如果是大功率的話，外面的轉子就相當于一個快速旋轉陀螺，就非常危險的而且在操作的過程中，如何保證操作人員的安全也是必須要考慮的。簡單說：電機的定子即固定部分，轉子即轉動部分，定子的機座內裝有鐵芯和三相繞組，機座兩端裝有端蓋，端蓋內裝軸承，以支承轉子。電動機定子 電動機的靜止部分稱為定子，其組成部分主要包括定子鐵芯、定子繞組、機座等部分。定子鐵芯：定子鐵芯的作用是作為電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。定子鐵芯一般由0.350.5毫米厚，表面涂有絕緣漆的環(huán)狀沖片槽的硅鋼片疊壓而成，如圖2-4所示。定子繞組：定子繞組是電動機的電路部分，通入三相交流電，產生旋轉磁場。圖2-4 三像繞組接線方法 小型號異步電動機定子繞組通常用高強度漆包線（銅線或鋁線）繞制成各種線圈后，在嵌放在定子鐵芯槽內。大中型電動機則用各種規(guī)格的銅條經過絕緣處理后，再嵌放在定子鐵芯槽內。為了保證繞組的各導電部分與鐵芯之間的可靠絕緣以及繞組本身之間的可靠絕緣，故在定子繞組制造過程中采取了許多絕緣措施，三相異步電動機定子繞組的主要絕緣項目有以下三種：1. 對地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心之間的絕緣。2. 相間絕緣：各相定子繞組之間的絕緣。3. 匝間絕緣：每相定子繞組各線匝之間的絕緣。定子三相繞組的槽內嵌放完畢后共有六個出線端引到電動機機座的接線盒內，可按需要將三相繞組接成星形接法（y接）或三角形接法（接），如圖所示。機座：它的作用是固定定子鐵芯和定子繞組，并以兩個端蓋支撐轉子，同時起保護整臺電動機的電磁部分和散發(fā)電動機運行中產生的熱量，一般是鐵或鋁鑄造而成。電動機轉子是電動機的旋轉部分，包括轉子鐵芯，轉子繞組和轉軸等部分。圖2-5 轉子鐵芯 轉子鐵芯：作為電機磁路的一部分，并放置轉子繞組。一般由0.5毫米厚的硅鋼片沖制疊壓而成。如圖2-5所示。 轉子繞組：其作為切割定子磁場，產生感應電動勢和電流，并在旋轉磁場的作用下受力使轉子轉動。根據(jù)構造的不同可分為鼠籠式和繞線式轉子兩種類型。1. 鼠籠式轉子：它的結構是轉子鐵芯的槽溝內插入銅條，在銅條兩端焊接兩個銅環(huán)，如下圖2-6（a）所示。這樣轉子繞組好像一個鼠籠型轉子。為了節(jié)約銅材和便于制造。目前絕大部分鼠籠均采用鋁代替。如下圖2-6（b）所示。 圖2-6 鼠籠式轉子2. 繞線式轉子：繞線式轉子繞組也和定子繞組一樣做成三相對稱繞組，經過適當?shù)呐帕泻徒M合。圖2-7 繞組轉子嵌入并固定轉子鐵芯槽內，最后使三組繞圈接成星形連接，三個引出線分別接到固定的轉軸上的三個銅滑環(huán)上，在各個環(huán)上，分別放置著固定不動的電刷，通過電刷與滑環(huán)的接觸，使轉子繞組與外加變阻器接通，一邊啟動電機。如圖2-7所示。3. 轉軸：用以傳遞轉矩及支撐轉子的重量。一般都由中碳鋼或合金鋼制成。除了定子和轉子兩大部分外，還有端蓋，風扇等其他附件。第四節(jié)電刷裝置電刷裝置電刷裝置是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電刷，刷握，刷桿和連線等部分組成，圖所示，電刷是石墨或金屬石墨組成的導電塊，放在刷握內用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面，旋轉時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個電刷組，同極性的各刷桿用連線連在一起，再引到出線盒。刷桿裝在可移動的刷桿座上，以便調整電刷的位置。轉子的主要部件包括： 直流電機的轉動部分稱為轉子，又稱電樞。轉子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸、軸承、風扇等。圖2-8 電機轉子電樞鐵心 電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內。為減少電樞鐵心內的渦流損耗，鐵心一般用厚0.5mm且沖有齒、槽的型號為dr530或dr510的硅鋼片疊壓夾緊而成，如圖2-9所示。小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機的電樞鐵心沖片先壓裝在轉子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通風，沖片可沿軸向分成幾段，以構成徑向通風道。圖2-9 小型電機電樞鐵心沖片電樞繞組電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，他是直流電機的電路部分，也是感生電動勢，產生電磁轉矩進行機電能量轉換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣，并用槽楔壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。圖2-10 換向器換向器前面已經指出，在直流發(fā)電機中，換向器起整流作用，在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個v形環(huán)夾緊而構成，如圖210所示。每個電樞線圈首端和尾端的引線，分別焊入相應換向片的升高片內。小型電機常用塑料換向器，這種換向器用換向片排成圓筒，再用塑料通過熱壓制成。論是三相籠型還是繞線式電動機 。 或者說是同步電動機 ，他的定子旋轉磁場產生的原理都是一樣的 。 其實那個所謂的旋轉磁場你不要想的多么有深度 簡單點說就是有 n對磁極在那里轉 ， 就是n s 在那里不停的轉 。那么這個磁場為什么會轉動呢 這個就要牽扯到三相電的問題了 。我們知道三相電是交替達到最大值的 相位差是120度 舉個例子 我們在定子上放三個線圈 。讓他們做星型連接或做三角都行 這三個線圈我們給他們通上三相電 ， 是每個線圈接一根相線哦 。 現(xiàn)在我們來看 ，由于三根相線的電壓是交替達到最大的（你暫時可以這樣理解 就是誰是最大值誰就有電 另外兩相都沒有電） 。這樣的話 三個線圈并不是同時得電的。 也就是說一瞬間只有一個線圈有電 并且線圈會隨著三根相線的交替得電而交替得電 線圈得電是要產生磁場的 。 我們把三個線圈給他標上號 分別是1 2 3 1號線圈接的是u相線 2號線圈接的是v相線 3號線圈接的是w相線 1 2 3號線圈是交替順序得電的 誰得電誰就有磁場 他們的得電順序是這樣的 1 2 3 1 2 3 1.。 我們假設誰得電誰對轉子呈現(xiàn)n極的話 那么 我們是不是可以認為是n一直在做旋轉運動啊 ， 旋轉磁場就這么產生了 ，當然了 旋轉磁場都是成對出現(xiàn)的。 就是一個n和一個s我們稱為一對磁極， 計算轉速就是頻率除以磁極對數(shù) 即： f/p 這個就是旋轉磁場一秒鐘的轉速， 乘以六十就是一分鐘的轉速 ，我們常說的都是一分鐘的轉速 ，這個算出來的只是旋轉磁場的轉速， 這個轉速又叫同步轉速， 這個轉速不等于電動機轉子的旋轉轉速 ，如果要算轉子轉速的話還要將轉差率考慮進去 轉差率用s表示 他等于同步轉速減去轉子轉速再比上同步轉速， 即：s=(n0-n1)/n0 轉子轉速 n1=（1-s)60f/p 這個算出來就是實際轉速了 ，也就是電動機的轉速 ，值得注意的是電動機的轉差率s與負載的大小有著密切的關系 負載大了轉差率也大 ，這就是為什么負載大了 轉速就低了的原因。 按堵轉電壓為0.4*380v計算，單相電阻為0.4*380v/（2.1*0.42a）=172歐姆，繞組又是角型連接，則每個繞組為172*3歐姆。不知道你這是干啥的電機，轉差率太大，效率太低，發(fā)熱太多。第五節(jié)電樞軸承和抱軸軸承1.電樞軸承脈流牽引電動機的轉子通過兩個電樞軸承和端蓋支撐在機座上?，F(xiàn)代牽引電動機大都采用承載能力大的滾柱軸承。2.抱軸軸承抱軸式懸掛牽引電動機的抱軸軸承是指將電動機支承在動輪軸上的凸出結構，可采用滑動軸承或滾動軸承。在目前技術條件下，動輪軸上安裝滾動軸承還11有困難，所以一般采用滑動軸承。1.3直流電動機的工作原理導體中流過的電流，導體所受的電磁力方向由左手定則確定。在此瞬間，ab位于n極下，受力方向從左向右,cd位于s極下，受力方向從左到右，電磁力對轉軸便形成一電磁轉矩t。在t作用下，電樞便逆時針旋轉起來。當電樞轉過90時，電刷不與換相片接觸，而是與換向片間的絕緣片相接觸，此時，線圈中沒有電流流過。i=0,故電磁轉矩t=0。但由于機械慣性的作用，電樞仍能通過一個角度，電刷a、b又將分別于換向片2、1接觸。線圈中又有電流i通過，此時，導體ab、cd中電流方向變了方向，即為a,dc，且導體ab轉到s極下，ab所受的電磁力f方向從左向右，cd轉到n極下，cd所受的電磁力f方向從左向右因此線圈仍然受到逆時針方向電磁轉矩的作用電樞始終保持同一方向旋轉。在直流電動機中，電刷兩端雖然加的是直流電源，但在電刷和換向器的作用下，線圈內部卻變成了交流電，從而產生了單方向的電磁轉矩，驅動電動機持續(xù)旋轉。同時，旋轉的線圈中也將產生電動勢e，其方向與線圈中電流方向相反，故稱為反電動勢。直流電動機若要維持繼續(xù)旋轉，外加電壓就必須高于反電動勢，才能不斷克服反電動勢而匯入電流，正是這種不斷克服，實現(xiàn)了將電能轉化為機械能。由此可見，直流電機具有可逆性，即一臺直流電機既可以當作發(fā)電機運行，也可以當作電動機運行。當輸入機械轉矩將機械能轉化為電能時，電機當發(fā)電機第六節(jié)直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理 圖2-11直流電動機的原理圖對上一頁所示的直流電機，如果去掉原動機，并給兩個電刷加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 a 流入，經過線圈abcd，從電刷 b 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個轉矩，使得轉子逆時針轉動。如果轉子轉到如上圖（b）所示的位置，電刷 a 和換向片2接觸，電刷 b 和換向片1接觸，直流電流從電刷 a 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 b 流出。此時載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產生的轉矩仍然使得轉子逆時針轉動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產生的轉矩的方向卻是不變的。 實用中的直流電動機轉子上的繞組也不是由一個線圈構成，同樣是由多個線圈連接而成，以減少電動機電磁轉矩的波動，繞組形式同發(fā)電機。將直流電動機的工作原理歸結如下：將直流電源通過電刷接通電樞繞組，使電樞導體有電流流過。電機內部有磁場存在。載流的轉子（即電樞）導體將受到電磁力 f 的作用 f=blia （左手定則）所有導體產生的電磁力作用于轉子，使轉子以n(轉/分)旋轉，以便拖動機械負載。旋轉電機都是由定子和轉子兩大部分組成，每一部分也都由電磁部分和機械部分組成，以便滿足電磁作用的條件。換向極用來改善換向。第三章牽引電動機的一般概念直流電機的物理模型圖解釋。這是分析直流電機的物理模型圖。其中，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；固定部分還有電刷。轉動部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。(其中2個小圓圈是為了方便表示該位置上的導體電勢或電流的方向而設置的)圖3-1 直流電機模型上圖表示一臺最簡單的兩極直流電機模型，它的固定部分（定子）上，裝設了一對直流勵磁的靜止的主磁極n和s，在旋轉部分（轉子）上裝設電樞鐵心。定子與轉子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由a和x兩根導體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構成的整體稱為換向器。換向器固定在轉軸上，換向片與轉軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷b1和b2，當電樞旋轉時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。第一節(jié)牽引電動機的傳動與懸掛方式抱軸式懸掛 牽引電動機抱軸式懸掛，或稱半懸掛（tractionmotorsemi-suspension）：牽引電動機的端通過抱軸承剛性抱合在車軸上，另一端彈性懸掛在轉向架構架的橫梁或端梁上的安裝方式牽引電動機質量的一半支懸在構架上，為簧上質量，故稱半懸掛。牽引電動機的另一半質量在車軸上，為簧下質量。左圖為彈性軸懸式牽引電機 固裝在牽引電動機電樞軸上的小齒輪與固裝在車軸上的大齒輪組成一級減速裝置，牽引電動機驅動車軸回轉。借助于抱軸承的定位作用，保證了牽引電動機電樞軸與車軸平行，且大小齒輪的中心距保不變，保證了大小齒輪的正常嚙合。彈性軸懸式也屬于牽引電動機半懸掛（軸懸式）。彈性軸懸式的結構與剛性軸懸式相似，見上圖。牽引電動機的一端彈性支在轉向架構架上，另一端通過抱軸承支承在空心軸上，此空心軸套裝在車軸的外面，從動大齒輪固裝在空心軸端部，空心軸兩端通過彈性元件支承在輪心上，牽引電動機輸出的力矩通過小齒輪傳至大齒輪，通過空心軸、彈性元件傳至輪對，空心軸與車軸一同旋轉。裝在輪心上的彈性元件，既要支承牽引電動機約一半的重量和空心軸及大齒輪的全部重量，還要傳遞牽引電動機通過大齒輪傳來的力矩。4、優(yōu)缺點 （1）優(yōu)點：牽引電動機半懸掛由于結構簡單、工作可靠、制造容易、成本低廉、維修方便等優(yōu)點，在電傳機車上得到廣泛應用。彈性軸懸式牽引電動機只要存在一點彈性，來自鋼軌的硬性沖擊，經過彈性元件的緩沖，使抱軸承及牽引電動機的垂向加速度大為減小，改善了牽引電動機的工作條件。牽引電動機的力矩經彈性元件傳至輪對，改善了牽引齒輪副的工作條件。 （2）缺點： 簧下質量大，因而輪軌垂向動載荷大。 牽引驅動裝置中的大齒輪全部質量以及牽引電動機、圖3-2 原理圖小齒輪和齒輪箱等約一半的質量是壓 在車軸上的簧下質量。 牽引電動機及牽引齒輪的工作條件差。 來自鋼軌的沖擊直接傳至牽引電動機和牽引齒輪嚙合面，牽引電動機垂向加速度大，牽引齒輪嚙合面的接觸動應力大，影響它們的工作可靠性及使用壽命。因此，隨著機車速度的提高，牽引電動機半懸掛不再適應要求而要采用牽引電動機全懸掛。一般情況下，機車最大運用速度不超過120km/h，可以采用牽引電動機半懸掛。 牽引電動機抱軸承的技術狀態(tài)對驅動裝置的工作有重大影響。抱軸承過去都采用滑動軸承，滑動抱軸承與車軸之間徑向間隙較大，且隨著機車走行里程的增加，滑動抱軸承的間隙增大，大小牽引齒輪的中心距發(fā)生變化，齒輪嚙合條件惡化，抱軸承間隙增大，使牽引電動機電樞軸與車軸不平行度增大，也使齒輪嚙合條件惡化，影響齒輪的使用壽命。因此必須嚴格注意抱軸承的潤滑與維護，保證軸承間隙不超限。滑動抱軸承在速度較高的情況下磨損快，且容易發(fā)熱而引起燒瓦事故?；瑒颖лS承缺點是：運用可靠性差，維修工作量大，維修費用高，牽引齒輪副的嚙合條件差，影響齒輪使用壽命。近些年來，國內外一些機車采用滾動抱軸承。與滑動抱軸承相比，滾動抱軸承的優(yōu)點為滾動軸承工作可靠，維修工作最小，而且減小了抱軸承的徑向間隙，改善牽引齒輪的嚙合條件，延長牽引齒輪的使用壽命。彈性軸懸式的動力學性能及其結構復雜性介于剛性軸懸式與架懸式之間，適用于是最大速度為120km/h160km/h的機車。 這種懸掛方式通常是把牽引電動機懸掛在車體的底部，使其成為二系彈簧以上的質量。這樣一來，轉向架構架的質量及回轉慣性矩就大為減小，容易保持轉向架高速時的蛇形穩(wěn)定性，對減輕輪軌的垂向及橫向動