(完整版)鐵道畢業(yè)論文設(shè)計.doc

1、優(yōu)秀論文審核通過未經(jīng)允許切勿外傳吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：劈相機常見故障分析姓名 ： 閆更民專業(yè)：鐵道機車車輛職務(wù)：學(xué)生學(xué)號：110050335聯(lián)系電話計 ( 論文 ) 指導(dǎo)教師：邢湘利摘要隨著社會的不斷發(fā)展， 經(jīng)濟的不斷增長， 人們的運輸工具也在不斷改進，然而鐵路運輸依舊是我國經(jīng)濟運行的大動脈，在我國交通體系中占有重要的地位。近幾年來我國鐵路加快了以高速、重載、安全為主題的發(fā)展步伐。我國鐵路運輸開始向電氣化的飛速發(fā)展 , 鐵路電力機車日益增多 , 而電力機車上的輔助電機 , 尤其是劈相機的可靠起動甚為重要 . 鐵路機車劈相機是電力機車的心臟部分，它的

2、好壞直接影響到機車的行車安全及人們的生命安全。本文就簡要介紹一下劈相機的結(jié)構(gòu)、 特點、電力機車控制電路的作用與工作原理，并結(jié)合電力機車劈相機控制電路的結(jié)構(gòu)、起動原理分析一下鐵路機車劈相機常見的故障問題。本文簡要敘述電力機車劈相機的結(jié)構(gòu)相關(guān)知識、特點。從起動方式及其工作原理分析其控制電路的結(jié)構(gòu)；結(jié)合劈相機和控制電路分析其控制方法，以及對電力機車劈相機的基本故障以及分析其解決方法。分析 SS4G 型電力機車劈相機的故障，再到劈相機的日常保養(yǎng)與維護都做了介紹。關(guān)鍵詞：劈相機；故障；電力機車；啟動電阻；目錄第一章 劈相機概述 .11.1.劈相機的結(jié)構(gòu) .21.2.劈相機的特點 .4第二章劈相機的工作原

3、理 .62.1.電力機車劈相機 .62.2.異步劈相機的工作原理 .72.3.劈相機的起動方式 .82.3.1.劈相機的負載工況 .102.3.3.單相電容運行電動機 .132.3.4.單相電阻起動電動機 .143. 1.劈相機電路故障分析及處理 .153.1.1.接觸器故障分析及處理 .153.1.2. 電器元件誤動作 .163.1.3.劈相機接線錯誤 .163.1.4.起動電阻值變大 .173.1.5.供電電壓過低和輸入電壓嚴重不對稱.173.1.6.劈相機故障，通風(fēng)機兼作“劈相機”分相起動183.1.7. 劈相機不起動183.2.劈相機機械故障分析及處理193.2.1.軸承有異音193.

4、2.2.軸承過熱203.2.3.劈相機有異常噪音或振動過大213.2.4.電機升溫過高或冒煙223.3. 劈相機啟動按鈕故障現(xiàn)象233.3.1主斷即跳的檢查處理243.3.2.無任何聲音的檢查處理243.3.3.無劈相機啟動聲音的檢查處理243.3.4.劈相機啟動聲音異常的檢查處理253.3.5.SS4G 型電力機車劈相機起動電阻燒損的原因分析及改進措施253.4 劈相機常見故障及處理方法27第四章 劈相機的保養(yǎng)與維護294.1.運轉(zhuǎn)前的檢查294.2.劈相機的啟動294.3.劈相機的運行與停止29結(jié) 論30參 考 文 獻31致 謝32第一章劈相機概述劈相機是一種結(jié)構(gòu)特殊、用途特殊的三相異步電

5、機，是異步電動機的簡稱。其實質(zhì)是由單相電動機和三相發(fā)電機組合而成的旋轉(zhuǎn)電機，它是一種能實現(xiàn)單三相變換的異步電動機，用于一切由單相電源供電，而又以三相異步電動機為負載的場合。它是電力機車的專用裝置。劈相機是由異步電機演變而來，因此它具備異步電機的一系列優(yōu)點。它的特性又正好和三相異步電動機進行最佳配合，所以在單相工頻交流電力機車的輔助系統(tǒng)中，異步劈相機（簡稱“劈相機”）用來將主變壓器輔助繞組供給的單相電源“劈成”三相，向輔助系統(tǒng)所有三相異步電動機供電 .劈相機在國內(nèi)外電力機車上有多年的運用歷史，在當(dāng)今晶閘管技術(shù)相當(dāng)發(fā)達的變相領(lǐng)域中，劈相機仍能以它獨有的經(jīng)濟、可靠、結(jié)構(gòu)簡單和節(jié)能等顯著優(yōu)點力克群芳，

6、 深深吸引從事單相電源變相技術(shù)的國、 內(nèi)外專家，在工頻 60Hz 的新型電力機車上仍廣泛采用。劈相機除了在電力機車上的應(yīng)用外，對一線一地的供電系統(tǒng)，使用劈相機也很有價值。劈相機不應(yīng)該是一臺三相異步電動機不對稱運行工況的延伸，應(yīng)該是異步電動機群中和電動機相互作用。每一臺已經(jīng)運行著的電動機均可作為劈相機或者輔助劈相機向其他電動機供電，每一臺電動機的工況都是可逆和自然過渡的。它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠、維修方便等優(yōu)點及可以直接在單相220 V 交流電源上使用的特點，因此在家用電器( 電扇、洗衣機、電冰箱、空調(diào)器等 ) 及輕工業(yè)裝置上得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，目前也正逐漸應(yīng)用于電力機車等行業(yè)。1

7、.1.劈相機的結(jié)構(gòu)劈相機是鼠籠式異步電機中的一種，根據(jù)其運行特點需要一種趨膚效應(yīng)差的單鼠籠轉(zhuǎn)子，它可以用于一切單相供電有要求使用三相異步電動機的場合，作為單相電網(wǎng)三相負載直接進行相數(shù)變幻的裝置。鼠籠轉(zhuǎn)子可以是銅條的，也可以是鑄鋁的。從運行經(jīng)驗看銅條轉(zhuǎn)子不如鑄鋁的好，銅條易疲勞損壞而使轉(zhuǎn)子端環(huán)處斷裂，所以壽命不及鑄鋁的高。其次是轉(zhuǎn)子鐵芯兩端需要壓圈，增加了電機的重量和零部件的數(shù)量。鑄鋁式轉(zhuǎn)子不需要壓圈，不可利用端環(huán)和和導(dǎo)條把鐵芯壓得很緊。更主要的是，由于導(dǎo)條、鐵芯和端環(huán)鑄成一體后消除了端環(huán)和導(dǎo)條之間的相對運動、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式的疲勞應(yīng)力，從根本上解決了端環(huán)處導(dǎo)條斷裂的問題，因此鑄鋁結(jié)構(gòu)比銅條式的可靠。

8、劈相機的結(jié)構(gòu)和一般鼠籠式異步電動機的結(jié)構(gòu)相似，主要是由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成 , 定轉(zhuǎn)子之間有氣隙，此外還有端蓋、軸承和出線盒等部件。作為專用劈相機軸上是不帶任何機械負載的，故該電機無軸伸端?，F(xiàn)簡單介紹如下：1）. 定子劈相機的定子由機座，定子鐵芯和定子繞組等組成。定子采用F絕緣繞組嵌線完成后，整個定子應(yīng)浸漬5152 無溶劑漆或1032 三聚氰胺醇酸樹脂漆兩次。劈相機定子和異步電動機的相似，由定子繞組、定子鐵芯和機座組成。 定子繞組是不對稱的三相繞組， 由它產(chǎn)生劈相機的旋轉(zhuǎn)磁場。 更主要的是通過它直接把電源變換成三相電源，由它決定劈相機的主要性能。各相繞組的匝數(shù)按性能要求實際決定。 繞組線圈按一

9、定規(guī)律依次嵌入定子槽中， 并按照一定的接法連接起來。容量大的劈相機都采用雙層繞組，每一槽內(nèi)的導(dǎo)線分為上下兩層，中間用絕緣隔開。定子繞組有硬繞組和軟繞組兩種。低電壓的中小型電機都廣泛采用軟繞組?？傊?，劈相機定子繞組成形、嵌制和結(jié)構(gòu)與一般異步電動機相同。 定子鐵芯是劈相機的磁路，它由定子沖片疊壓而成，定子采用0.5mm 的硅鋼片，雙面涂以硅鋼片漆。一般情況，定子鐵芯上有兩個繞組：一個稱為工作繞組或主繞組，用以產(chǎn)生主磁場和從電源吸收電功率輸入給電機；另外一個稱為啟動繞組或輔助繞組，用來起動電動機壓裝方式鐵片疊壓成鐵芯后壓入機座的稱為外壓裝式；鐵芯沖片在機座內(nèi)疊壓的稱為內(nèi)壓裝式。中心高在 280mm以

10、下的電機多數(shù)采用外壓裝， 外壓裝的工藝可保證定子內(nèi)圓和機座止口，是一種較好的鐵芯結(jié)構(gòu)。某些較大尺寸的劈相機采用內(nèi)壓裝的形式，尺寸更大的電機可采用扇形沖片在電機內(nèi)部結(jié)成整圓，這種方式主要可以節(jié)省材料， 但是內(nèi)圓需要旋圓。 主要作用是固定和支撐鐵芯，裝配端蓋、軸承和轉(zhuǎn)子，并起保證定、轉(zhuǎn)子和氣隙均勻的作用。目前生產(chǎn)的幾種劈相機一般都采用鑄鐵機座，為了加強散熱能力采用開啟式的結(jié)構(gòu)，兩側(cè)和下部有通風(fēng)孔。2）. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是劈相機的旋轉(zhuǎn)部分，也是劈相機變換相數(shù)的主要部件。劈相機旋轉(zhuǎn)起來以后，旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子對定子負序磁場有很強的阻尼作用，氣隙中負序磁場的大小與轉(zhuǎn)子負序阻抗成比列，轉(zhuǎn)子繞組中的負序電流有雙倍電源的

11、頻率，因此趨膚效應(yīng)很強。劈相機的鼠籠轉(zhuǎn)子以單鼠籠為佳，轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計時要考慮到在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中負序電流滲透的有效高度范圍內(nèi)，槽形面積盡可能要求要大。劈相機的轉(zhuǎn)子均采用軸膚效應(yīng)較差的單鼠籠式結(jié)構(gòu)，而轉(zhuǎn)子槽型的設(shè)計應(yīng)考慮到在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中負序電流滲透的有效高度范圍內(nèi)的槽型面積能盡可能大些，通常采用上寬下窄的倒梨型槽或中字形組合槽， 劈相機的定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯之間氣隙約在1mm左右。3）. 氣隙定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯之間的氣隙時很小的， 氣隙大小根據(jù)劈相機容量而定，目前生產(chǎn)的集中劈相機氣隙在 1mm左右。氣隙小不但裝配困難、同心度要求高，而且諧波電流產(chǎn)生的寄生力矩也大。氣隙大磁阻就大，需要的激磁電流也大，為了減小

12、激磁電流，氣隙應(yīng)盡可能小。這兩方面的要求是相互矛盾的，因此劈相機的氣隙值要由幾方面的因素決定的，比一般同尺寸的三相圖 1-1 異步劈相機的主要結(jié)構(gòu)圖 1-1 異步劈相機的主要結(jié)構(gòu)異步電動機要大出15%25%。異步劈相機的主要結(jié)構(gòu)如圖1-1 所示：1.2.劈相機的特點 電壓變化范圍雖電網(wǎng)電壓而變化，適用于電網(wǎng)電壓變化較大的電網(wǎng)系統(tǒng)中，一般將來電壓變化范圍在0.7 1.2 倍額定電壓范圍內(nèi)。 劈相機過載能力達尤其電動機起動時能提供較大的起動電流。 劈相機供電時已經(jīng)運行的異步電動機能協(xié)助劈相機供電給其它正在起動的電動機。它本身具有劈相機的功能。 劈相機只有在額定電壓下、額定負載下輸出的三相電壓才能使

13、對稱的，對每一個電壓來講只有在某一個負載下劈相機才能輸出三相對稱電壓。在其它負載下它的輸出時不對稱的。（5） 劈相機除 W相繞組能向三相負載送出電流外，其轉(zhuǎn)軸還可能拖動功率比較小的機械負載，這種機械負載的功率約為劈相機的10%左右。從這一方面講劈相機兼有電動機的功能，但是它所拖動的機械應(yīng)是類似鼓風(fēng)機那樣的軟特性機械。否則由于劈相機起動過程中的最小轉(zhuǎn)矩比較小，機械負載的阻力距比較大，而使劈相機無法起動。第二章劈相機的工作原理2.1.電力機車劈相機電力機車的劈相機實際上是單相電動機與三相發(fā)電機的組合。就針對于目前 SS4改進型電力機車的劈相機而言，SS4改進型電力機車上所有的輔助電動機均由主變壓器

14、的輔助繞組a6-x6 供給單相電源，經(jīng)異步劈相機將單相電源劈成三相電源，再供給輔助電路的所有三相異步電動機使用。異步劈相機的結(jié)構(gòu)與三相異步電動機不同，轉(zhuǎn)子為鼠籠式，定子繞組按三相不對稱規(guī)律嵌入在定子槽內(nèi)，劈相機實際上是單相電動機與三相發(fā)電機的組合。劈相機的電負荷不是固定的，是隨機車運行工況的改變而變動。由于三相負載D側(cè)的 U相 V 相電流可直接從單相電網(wǎng)獲得，這樣就可以大大減輕劈相機的負擔(dān)，劈相機只需要向三相負載的W相提供電流和電能即可。它尤其適用于電動集群的場合，例如在電力機車上，一臺劈相機可供電給 6 10 臺電動機在電動機群總?cè)萘坎蛔兊那闆r下，臺數(shù)越多、容量越小越適合。因此，對電氣化鐵路

15、兩側(cè)邊遠山區(qū)中小容量的農(nóng)機廠也比較適合，更適合用于電力機車和電動車組上。電動機單相交流電通過電機定子的單相繞組時，產(chǎn)生交變的脈振磁場，一個脈振磁場可以分解為兩個幅值一樣，轉(zhuǎn)速相等轉(zhuǎn)向相交的旋轉(zhuǎn)磁場，與電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相同為正序放置磁場，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的磁場為負序旋轉(zhuǎn)磁場。劈相機的電動相繞組接到單相交流電源上，在劈相機的空氣隙中產(chǎn)生兩個大小相同的磁場，當(dāng)劈相機的轉(zhuǎn)子靜止不動時，這兩個磁場在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)的電動勢和電流的大小相等，方向相反。由此而產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩也大小相等，方向相反而互相抵消。起動轉(zhuǎn)矩為零，劈相機不能自行起動。如果轉(zhuǎn)子與正序旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度比較小，而轉(zhuǎn)子與負序旋轉(zhuǎn)磁場的相對速

16、度比較大，轉(zhuǎn)子以幾乎兩倍于同步轉(zhuǎn)速的速度切割該負序磁場，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)出近兩倍于電網(wǎng)頻率的電勢和電流，該電流產(chǎn)生的磁場幾乎抵消了定子繞組產(chǎn)生的負序磁場。即當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，在劈相機的氣隙中主要剩下了一個正序旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，克服了轉(zhuǎn)子的機械阻力矩及轉(zhuǎn)子負序電流產(chǎn)生的電磁阻力矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子沿著正序旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)， 同時該正序旋轉(zhuǎn)磁場切割定子三相繞組，并使它感應(yīng)出三相電勢，于是單相電源被劈成三相電源。在劈相機定子的三相輸出端接上電負載，因其中兩相負載直接與單相電源相聯(lián)，不需要經(jīng)過劈相機而直接從單相電源得到供電，而另一相負載則由劈相機的發(fā)電相得到供電，所以劈相機是將單相交流電源劈

17、成三相，而本身只輸出一相的異步電機。在單相工頻交流電力機車的輔助系統(tǒng)中，異步劈相機( 簡稱劈相機 )用來將主變壓器輔助繞組供給的單相電源“劈成”三相，向輔助系統(tǒng)所有三相異步電動機供電。2.2.異步劈相機的工作原理圖 21 所示為異步劈相機工作原理線路圖。2-1異步劈相機工作原理線路圖劈相機的結(jié)構(gòu)與三相鼠籠式異步電動機相似，轉(zhuǎn)子為鼠籠式， 定子繞組按三相不規(guī)律嵌放在定子槽內(nèi)。劈相機的工作原理：在單相工頻交流電力機車的輔助系統(tǒng)中，異步劈相機( 簡稱劈相機 ) 用來將主變壓器輔助繞組供給的單相電源“劈成”三相，向輔助系統(tǒng)所有三相異步電動機供電。如圖2-1 所示。劈相機的實質(zhì)：是一種本身只輸出一相電流

18、的異步電機。劈相機工作狀態(tài)實際上是三相異步電機在不對稱條件下運行的一個特例。異步電機進入劈相機工作狀態(tài)一般應(yīng)具備以下兩個條件：(1) 、電機軸上的機械負載不變。(2) 、三相電網(wǎng)中 W相缺相 , 使 W相電流反相輸出。只要具備上述條件， 一般的三相異步電動機同樣具有劈相機功能。2.3. 劈相機的起動方式異步劈相機的起動方法有輔助電動機起動法和分相起動法兩種。輔助電動機起動法是在劈相機的轉(zhuǎn)軸上安裝一臺輔助電動機，起動時先由輔助電動機帶動劈相機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，待劈相機轉(zhuǎn)速達到一定值時，將劈相機投入單相電網(wǎng)，并切除輔助電動機的電源。分相起動法分為電阻分相起動和電容分相起動兩種。這兩種啟動方法具有線路簡單，

19、設(shè)備成本低等優(yōu)點，因而得到廣泛的應(yīng)用。劈相機的電阻分相起動原理線路如圖2 3(a) 所示，圖中 RQ為起動電阻。當(dāng)劈相機的電動相繞組UV接通單相電源起動時，可以把定子繞組看作是由兩相組成：一相是VOU，它直接由單相電源供電；另一相是VOW，它與起動電阻RQ串聯(lián)后由單相電源供電。這時流經(jīng)VOU相電流滯后電壓圖 2 3 劈相機電阻分相起動原理圖(a) 原理線路圖； (b) 向量圖90電角，而流經(jīng)VOW相電流滯后角（ 90 ) ，如圖 2 3(b) 所示。這兩個時間上有不同相位的起動電流通人在空間彼此相差一定電角度的兩相繞組中，所產(chǎn)生的氣隙合成磁場是一個旋轉(zhuǎn)磁場，在該磁場的作用下能產(chǎn)生較大的起動轉(zhuǎn)矩

20、，使劈相機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。當(dāng)轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的80%-90%時，借助接觸器切除起動電阻，起動即告完成，劈相機投人空載運行。由于單相異步電動機轉(zhuǎn)子不能自行啟動，為了解決啟動問題，應(yīng)設(shè)法加大正向磁場，抑制反向磁場，使在啟動時電動機氣隙中能夠形成一個旋轉(zhuǎn)磁場。例如在定子上另裝一個空間和時間上與工作繞組都不同相的啟動繞組。根據(jù)啟動方法或運行方法的不同，單相異步電動機可分為單相電容啟動電動機、單相電容運行電動機、單相電阻啟動電動機、單相罩極啟動電動機等幾類，下面介紹單相電容啟動電動機、單相電容運行電動機和單相電阻啟動電動機的啟動方法。2.3.1.劈相機的負載工況當(dāng)劈相機與三相電負載接通后，因U、 V 兩

21、相負載直接與單相電源相連，不需要經(jīng)過劈相機即可直接從單相電源獲得負載電流和。 W 相負載電流則由劈相機的 W相提供。因為當(dāng)電網(wǎng) W相缺相時，劈相機的 W相電勢高于 W相端電壓，從而使 W相電流反相，源源不斷地向三相負載輸出第三相電流件，這時電機才真正進人劈相機工況運行。由于專用劈相機的軸上均不帶機械負載，故劈相機負載前后的軸輸出機械功率是不變的，所以它的氣隙正序磁場也應(yīng)保持不變。但 W相輸出電流產(chǎn)生的單相磁勢將使氣隙磁場發(fā)生變化， 這就需要從 U 相和 V 相輸人相應(yīng)的附加電流面和，以保持氣隙正序磁場不變， 而定子的負序磁場將隨著 W相電流的增加而增加，這些新增加的負序磁場同樣由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生新的負

22、序電流去抵消，仍然保持氣隙負序磁場幾乎為零的特點。用數(shù)學(xué)關(guān)系式來表示上述兩個物理現(xiàn)象，可把劈相機負載時的定子三相電流分解成兩組：一組是劈相機空載時，僅在U、V 相繞組中流過的單相電流，此電流與轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，以維持轉(zhuǎn)子的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，故稱此電流為電動機電流，習(xí)慣上將U、 V 相繞組稱為劈相機的電動相繞組；另一組是劈相機負載后，在三相繞組中重新加人的三相電流和 ，該電流與轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生電磁阻轉(zhuǎn)矩， 相應(yīng)地將這一組電流稱為發(fā)電機電流， 習(xí)慣上將 W相統(tǒng)組稱為劈相機的發(fā)電相繞組。 由此可知，當(dāng)劈相機負載時， 在劈相機的發(fā)電相繞組中僅有發(fā)電相電流流過， 而在 U、 V 電動相繞組中同時存在著電動機電流

23、和發(fā)電機電流 、 ，所以劈相機負載后的定子三相電流的關(guān)系可寫成：因此，劈相機無論是空載工況還是負載工況，其定子三相電流都是不對稱的，這種三相電流的不對稱是劈相機負載后三相電壓不對稱的重要原因之一，這將直接影響輔助電動機的正常運行。如何在劈相機負載后或負載變化時保持其輸出三相電壓的對稱性，也是劈相機運用中必須解決的核心問題之一。上述分析表明：劈相機實質(zhì)上是一種本身只輸出一相電流的異步電機。劈相機工況實際上是三相異步電機在不對稱條件下運行的一個特例。異步電機進入劈相機工況一般應(yīng)具備以下兩個條件：（ 1）電機軸上的機械負載不變；（ 2）三相電網(wǎng)中 W相缺相，使 W相電流反相輸出。只要具備上述條件，一

24、般的三相異步電動機同樣具有劈相機功能。對于多臺異步電動機并聯(lián)運行的場合，如果電網(wǎng)突然缺相造成三相異步電動機單相運行，那么先運行的電動機便會自動投人劈相機工況來起動后面的電動機，當(dāng)后面的電動機起動完成后，該電機的劈相工況自動結(jié)束。根據(jù)這個原理 SS4 改型電力機車的每節(jié)內(nèi)僅設(shè)置一臺劈相機，另將一臺牽引通風(fēng)機電動機作為先導(dǎo)機，即它不僅是一臺通風(fēng)機。也是一臺“劈相機”。在劈相機燒損或控制失靈的故障情況下，作為應(yīng)急手段，實踐證明這種設(shè)計是有益的。2.3.2.單相電容起動電動機圖 2 4 單相電容啟動電動機的接線原理圖單相電容啟動電動機的接線原理圖如圖 24 所示。裝在定子鐵芯上的啟動繞組 ( 又稱副繞

25、組 ) 與工作繞組 ( 又稱主繞組 ) 在空間互差 90。電角度。啟動繞組與電容器 C串聯(lián)后：通過離心開關(guān)或繼電器觸點 s 與工作繞組一起并接到同一電源上。采用分析三相旋轉(zhuǎn)磁勢的方法，可以得到如下結(jié)論：向空間位置互差90電角的兩相定子繞組內(nèi)通人在時間上互差90的兩相電流， 產(chǎn)生的磁勢也是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢。適當(dāng)?shù)剡x擇電容器值，使啟動繞組中的電流超前工作繞組中的電流約90。相角，則在定子內(nèi)圓氣隙中就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁勢，相應(yīng)地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在該磁場的作用下，能產(chǎn)生較大的啟動轉(zhuǎn)矩，使電動機轉(zhuǎn)動起來。啟動繞組是按照短時運行方式設(shè)計的，如果長期通過電流，會因過熱而損壞。因此，當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速達到同步

26、轉(zhuǎn)速的75 80時，由離心開關(guān) s 把啟動繞組從電源斷開，電動機便作為單相異步電動機運行。單相電容啟動電動機有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，但啟動電流也較大，適用于各種滿載啟動的機械，如小型空氣壓縮機，在部分電冰箱壓縮機中也有采用。2.3.3.單相電容運行電動機如果啟動繞組不僅供啟動用，而且允許長期接在電源上工作，這種電機就稱為單相電容運行電動機，如圖2 5 所示。圖 2-5單相電容運行電機電容運行電動機實質(zhì)上是一臺兩相異步電動機，其兩個繞組在空間相隔 90。電角度，繞組中的電流也相差約90相角。單相電容運行電動機的性能有較大的改善，其功率因數(shù)、效率及最大轉(zhuǎn)矩都比普通單相異步電動機高。單相電容運行電動機結(jié)構(gòu)

27、簡單，使用維護方便，只要任意改變工作繞組 ( 或啟動繞組 ) 的首端、末端與電源的接線，即可改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，使電動機反轉(zhuǎn)這類電動機常用于吊扇、臺扇、洗衣機、吸塵器等。2.3.4.單相電阻起動電動機將圖 2-6 中的電容器換成電阻就構(gòu)成單相電阻啟動電動機，如圖2-6 所示。這圖 2-6 單相電阻啟動電動機種電動機的特點是啟動繞組的導(dǎo)線直徑較細，匝數(shù)少，又與啟動電阻串聯(lián)，則該支路的總電阻遠大于感抗，可近似看作流過繞組中的電流與電源電壓同相位；工作繞組的導(dǎo)線直徑較粗，匝數(shù)較多，則感抗遠大于繞組中的直流電阻，可近似看作流過繞組中的電流滯后電源電壓約90電角。因此，可近似看作啟動繞組中的電流與工作繞

28、組中的電流相差90電角，從而在定子與轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子獲得轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。這種電動機啟動轉(zhuǎn)矩不大，宜于空載啟動。第三章 劈相機常見故障及分析處理劈相機本來就一臺將單相電源轉(zhuǎn)換成三相電源的機組。當(dāng)劈相機沒有輸出時，就是一臺單相運行的空載電動機，這樣的運行當(dāng)然是正常的；但是改進型電力機車中受力比較復(fù)雜的一種電機，它既要承受大功率電流的負荷，而且又要受到各種扭轉(zhuǎn)力矩的影響，因此在實際工作中它的故障率比其它輔助電機要高一些。從劈相機的故障分析來看主要有兩種：一種是電路故障，一種是電機機械故障。3. 1. 劈相機電路故障分析及處理3.1.1.接觸器故障分析及處理劈相機通電后，劈相機轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，而且

29、無任何反映，初步判斷為劈相機接觸器沒有動作，這時應(yīng)該拆下劈相機接觸器201KM，檢查其觸點在通電情況下是否全部閉合良好，如果無任何反應(yīng)，證明接觸器已損壞，應(yīng)立即更換新的接觸器。在機車整備中還有一種情況是按下劈相機按鍵開關(guān)（ 404SK）后，劈相機起動信號顯示不滅，到機車輔助室就會聽到劈相機發(fā)出嗡嗡聲，觀察劈相機轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動很慢，用手觸摸感覺發(fā)熱嚴重，這時應(yīng)初步判斷劈相機“走單相”，應(yīng)該立刻檢查劈相機接觸器（201KM）和起動電阻接觸器（ 213KM），看看是否還在動作，如果有不動作的狀況，應(yīng)該立刻更換接觸器， 從而保證劈相機能夠正運轉(zhuǎn)。 如果接觸器沒有問題，表明電機內(nèi)部有故障，用萬用表測量該

30、電機三相電阻可查出哪項開路，應(yīng)立即對電機進行檢修。3.1.2.電器元件誤動作控制劈相機的電器元件誤動作一般有兩種情況，一種是劈相機起動后，從機車的信號顯示屏上看，劈相機起動信號顯示不滅，機車設(shè)置的過流保護延時不能提前動作，劈相機停止工作，表明輔機過流保護提前誤動作。這時判斷可能是輔機保護插件出現(xiàn)問題，應(yīng)拔出輔機保護插件，按下劈相機接觸器手動按鈕，若劈相機能正常起動，則說明劈相機過流保護出現(xiàn)故障應(yīng)更換保護插件；另一種情況是劈相機起動后，劈相機起動信號顯示熄滅又顯示，劈相機在某一轉(zhuǎn)速下“爬行”或降速至停轉(zhuǎn)，輔機保護動作，初步分析為起動繼電器提前誤動作，劈相機轉(zhuǎn)速沒有達到額定轉(zhuǎn)速的 0.9 倍，起動

31、繼電器就將起動電阻切除，如果劈相機起動后，起動信號顯示不滅， 劈相機劇烈抖動、 電磁噪音大， 會看到起動電阻發(fā)紅或燒斷，這說明起動繼電器晚動作或者不動作，即起動電阻遲甩或者甩不開，應(yīng)立即切斷電源，否則劈相機會被燒壞，所以應(yīng)盡快檢查和排除起動繼電器故障。這時可以人為地按下起動繼電器的凸鍵而讓其動作，使常開聯(lián)鎖閉合，使 566KA吸合，切斷 213KM線圈電源，甩開起動電阻，若是 215EF常閉聯(lián)鎖故障，則可暫時把該聯(lián)鎖短接維持機車運行， 入庫處理完后再恢復(fù)正常。有時也不排除繼電器本身機械故障： 如批示件顯示不正確或鎖鉤誤動作等。3.1.3.劈相機接線錯誤如果劈相機任意兩根線互換， 這都會使劈相機

32、反轉(zhuǎn)。 如果劈相機反轉(zhuǎn)，則表明有兩根線接反，就應(yīng)判斷為劈相機接線錯誤，立即打開劈相機接線盒。但有一種特殊情況：當(dāng)三相接線相互反接時，劈相機轉(zhuǎn)向與正常轉(zhuǎn)向一致，即：劈相機電動第一相V1 端子接機車201 母線，劈相機電動第二相 V1 端子接 203 母線，劈相機發(fā)電相 W1端子接機車 202 母線， V 相作為發(fā)電相與起動電阻連接，由于起動電阻與 V 相繞組不匹配，劈相機起動困難，且由于 V 相繞組匝數(shù)最少，即使劈相機啟動起來，由于三相電壓嚴重不對稱，使負載電機啟動困難，這時劈相機帶不動負載，對此我們檢修人員也應(yīng)打開劈相機接線盒，認真檢查劈相機聯(lián)線，并加以更正。3.1.4.起動電阻值變大起動電阻

33、變大會引起劈相機起動困難。起動電阻值變大會使劈相機起動轉(zhuǎn)矩變小，劈相機額定起動電阻值為0.79 ，如果電阻的制造公差較大，或者由于每次起動時間較長，都會使劈相機起動電阻發(fā)燙或燒紅，電阻氧化，有效截面積變小，次數(shù)多以后，劈相機起動電阻值會逐漸變大，個別會達到 0.87 ，在低網(wǎng)壓下使劈相機起動困難，甚至不能起動，這時我們檢修人員就應(yīng)用兆歐表測量劈相機起動電阻值，如果大于0.79 ，則改用另一組起動電阻，電阻值偏大的劈相機起動電阻須及時更換。而且劈相機電阻也不宜超期使用，避免致使大量電阻內(nèi)部衰變呈幾何型發(fā)展。導(dǎo)致劈相機電阻過熱并燒損，電阻更換頻繁，影響了機車正常運輸，浪費了大量人力物力，所以平時應(yīng)

34、加強對機車劈相機起動電阻的檢測和維護。3.1.5.供電電壓過低和輸入電壓嚴重不對稱接觸網(wǎng)的供電電壓應(yīng)該在2029KV 之間在接觸網(wǎng)事故供電時電網(wǎng)電壓應(yīng)不低于19KV，相應(yīng)輔助繞組的空載電壓為301V，相應(yīng)劈相機起動時的電壓應(yīng)大于275V，如果接觸網(wǎng)電壓更低，低于18KV時，個別啟動就很困了?！俺粤Α?，噪音大，起動時間過長，引起過流保護動作，應(yīng)檢查電壓表，觀察劈相機輸入電壓，如果低于270V，表明網(wǎng)壓過低，應(yīng)立即停止劈相機起動。 另一種情況是劈相機噪音大，發(fā)熱嚴重，檢查電機三相電壓，如果低網(wǎng)壓時，電壓不對稱度大于10%，高網(wǎng)壓時大于7%，表明電壓不對稱度超標，諧波增大，諧波損耗增加。 如果劈相機

35、輸入電壓在270V 至 460V正常范圍內(nèi)，則應(yīng)根據(jù)劈相機的故障判斷處理。在一般情況下， 劈相機連續(xù)起動次數(shù)應(yīng)不超過 3 次，如仍然不能起動，一定要查明原因消除故障： （ 1）更換起動電阻； （ 2）檢查連線是否接錯，方可再行起動劈相機。3.1.6.劈相機故障，通風(fēng)機兼作“劈相機”分相起動第一臺牽引通風(fēng)機 3MA的電容分相起動電路是為劈相機發(fā)生故障而設(shè)的電路，在機車運行中，劈相機一旦發(fā)生故障，司機在無法查清原因的情況下，為保證其它輔機繼續(xù)正常工作， 即可切除劈相機，而以起動電容253C對風(fēng)機電機 3MA直接進行分相起動，這時要把劈相機故障轉(zhuǎn)換開關(guān) 242QS 打向“ 1FD”位，即把 283A

36、K 監(jiān)測劈相機發(fā)電相電壓引入線接到通風(fēng)機電機 3KA的第三相上，同時必須把閘刀開關(guān) 296QS倒向起動電容位（因起動電阻不能起動通風(fēng)機），起動過程由起動繼電器 283AK控制，起動完成后283AK常開聯(lián)鎖閉合，使213KM線圈失電，其主觸頭打開，切除起動電容，即可投入其它輔機運行，值得注意的是在運用牽引通風(fēng)機3MA替代劈相機作電容分相起動時，司機操縱與使用劈相機時相同，由于兩節(jié)車的輔助電路未重聯(lián)，因此可以一節(jié)車做劈相機電阻起動，另一節(jié)車由牽引通風(fēng)機3MA電容分相起動。我們在使用這種方法時，接觸網(wǎng)電壓必須要在22KV 以上時，才能用電容分相起牽引通風(fēng)機電機。3.1.7.劈相機不起動原因分析：（

37、1）劈相機控制電路斷路（ 2）劈相機控制電路無電故障處理：（ 1）如兩節(jié)車“劈相機”燈不亮，則確認 605QA 自動開關(guān)接觸良好，重新起動，若仍不起動，則換端啟動劈相機，若起動正常，處理操縱節(jié)劈相機扳鈕 404SK。（ 2）如一節(jié)車“劈相機”燈不亮。則檢查該節(jié)車 567KA 接線是否良好，進行處理后若仍不起動，則人為閉合 567KA，起動劈相機。注意：人為閉合 567KA后，與“主斷”斷開后，必須使 567KA釋放，合閘后再閉合劈相機扳鈕，將 567KA固定在吸合位。3.2. 劈相機機械故障分析及處理劈相機除常見的電路故障外，機械故障也是劈相機應(yīng)用中常見的故障，尤其是軸承工作質(zhì)量的好壞，直接影

38、響著機車的行車安全。劈相機在運行中，軸承出現(xiàn)故障，往往會造成劈相機嚴重損壞以至于整機報廢。為了保證電力機車的行車安全，就必須保證劈相機的軸承工作的可靠性。造成劈相機軸承出現(xiàn)故障的原因是多方面的，主要有以下幾種：3.2.1.軸承有異音在機車運行中，要嚴格區(qū)分軸承噪音與輕微的有害異音是比較困難的，我們只有在不斷地探索和實踐中積累經(jīng)驗，才能較準確地分清各種異音排除故障。軸承發(fā)出異音，分析其原因主要有：缺少潤滑油，軸承內(nèi)部有傷或損壞，軸承中侵入雜質(zhì)，那么檢修人員就要對號入座，逐個進行判斷和處理。首先，軸承如發(fā)出干磨聲，而且聲音中含有與轉(zhuǎn)速無關(guān)的不規(guī)則金屬聲，判斷為軸承潤滑脂過少，需要補充潤滑脂，但應(yīng)該

39、注意潤滑脂的質(zhì)量，選用合適類型的潤滑脂，并且保證潤滑脂的純度、不變質(zhì)，保護其清潔度。補充潤滑脂后干磨聲基本消失，軸承恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)；其次軸承發(fā)出“咕嚕、咕?！甭暎渲芷谂c轉(zhuǎn)速成正比，我們判斷為軸承的滾柱或滾珠表面有傷痕，則需要及時更換；還有軸承若發(fā)出不連續(xù)的“梗、梗”聲，則表明軸承內(nèi)圈或外圈破裂，也應(yīng)及時更換；再者軸承如發(fā)出的聲音小，而且不規(guī)則與轉(zhuǎn)速無關(guān)，但也會產(chǎn)生“咕嚕”聲，表明軸承內(nèi)侵入了雜質(zhì)，這時檢修人員應(yīng)該拆下軸承進行清洗。如要更換新的軸承，首先要進行簡單處理。因為新軸承上雖然涂有防銹油，但是在包裝和運輸過程中有可能混入細砂和灰塵，若帶著污物轉(zhuǎn)動，將會在軸承滾道上留下痕跡，防銹油除不凈，

40、也不利于潤滑油膜的形成。這些都會引發(fā)軸承故障。因此組裝前應(yīng)對軸承進行徹底清洗除去污物，保證軸承的正常運轉(zhuǎn)。3.2.2.軸承過熱從軸承過熱的情況分析來看主要幾點： . 潤滑脂過多，軸承運行阻力加大，溫度增高；潤滑脂過少，軸承干磨，溫度也升高，因此引起軸承發(fā)熱。根據(jù)異音（和規(guī)定，軸承潤滑脂應(yīng)裝滿軸承室的 1223，二極電機裝滿 12 即可，四極及以上電機裝滿 23即可）可判斷是否應(yīng)補充潤滑脂。 . 電機或負載轉(zhuǎn)動部分不平衡量太大，電機兩端軸承都出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，振動大。如果負載是風(fēng)葉，則風(fēng)葉發(fā)出的聲音不均勻，且隨轉(zhuǎn)速的變化而變化?；蜉S承過熱或振動過大，需拆下電機檢查修理，調(diào)整電機不平衡度。 . 定子、

41、轉(zhuǎn)子相擦，軸承及電機表面均嚴重發(fā)熱，振動大，運行中能聽到“嚓、嚓”聲，表明電機定子、轉(zhuǎn)子相擦，該電機出現(xiàn)故障須及時處理調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙。（ 4）兩端軸承裝配不平衡，電機兩端軸承同時出現(xiàn)發(fā)熱、動作大、噪音大。停機后，用手扳動轉(zhuǎn)動部分比較吃力。檢查端蓋螺栓是否有松動，地腳螺栓是否有松動。擰緊后，如仍出現(xiàn)軸承嚴重發(fā)熱，需對電機進行檢查及重新裝配，調(diào)整電機軸承水平度。（ 5）軸承若出現(xiàn)以下情況應(yīng)立即更換軸承：a 軸承破裂或內(nèi)部有缺陷，這時軸承發(fā)熱嚴重，伴隨有振動，異音出現(xiàn)；b 軸承“走內(nèi)圈”或“走外圈”，軸承出現(xiàn)嚴重過熱，噪音增大，并有明顯的不連續(xù)的金屬干磨聲，這樣會使軸承固死，引起電機繞組燒

42、損。這表明軸承“走內(nèi)圈”或“走外圈”；c 軸承中浸入雜質(zhì)或銹蝕，根據(jù)軸承的異音可判斷出原因，應(yīng)拆下軸承進行清洗，如嚴重銹蝕，必須更換新的軸承；d 軸承滾道出現(xiàn)傷痕以及滾道呈現(xiàn)深藍色或棕褐色，這說明軸承在運行中溫度過高，此時滾道可能因退火而變軟損傷；e 內(nèi)圈出現(xiàn)大面積疲勞剝離；f 軸承工作面損壞。表現(xiàn)為疲勞損壞、電流腐蝕、裂紋、保持架磨損等。3.2.3.劈相機有異常噪音或振動過大（ 1）劈相機轉(zhuǎn)子斷條電機運行中出現(xiàn)籠形轉(zhuǎn)子斷條，機身抖動較大， 有時高時低的 “嗡嗡”聲，轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴重。 用鉗形電流表測量三相電流，電流表指針周期性擺動，電機轉(zhuǎn)速比正常轉(zhuǎn)速稍低。如果軸承溫升過高，需及時對電機進行修理或

43、更換轉(zhuǎn)子。（ 2）劈相機鐵心松動電機運行中出現(xiàn)“噠噠”聲，快慢隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。此為電機鐵心齒部松動產(chǎn)生中頻齒諧波聲。應(yīng)及時修理，以免刮壞繞組絕緣部分，引起短路或接地等故障。（ 3）劈相機地腳螺栓松動電機振動大，斷電后，振動現(xiàn)象不能立即消失，隨電機轉(zhuǎn)速降低而衰減，觀察該電機是否與其它設(shè)備或機車共振。如果沒有，則應(yīng)檢查電機地腳螺栓是否松動。如果擰緊地腳螺栓后，振動如果仍存在，則為電機內(nèi)部或負載不平衡度太大所引起的故障，需及時對電機進行修理。3.2.4.電機升溫過高或冒煙從電機升溫過高或冒煙這種現(xiàn)象分析，即有機械故障的可能性，又有線路故障的可能性：（ 1）首先從機械故障檢查：軸承故障：打開軸承蓋

44、看是否缺少潤滑脂或內(nèi)有雜物磨擦所產(chǎn)生難聞的氣味；再查看潤滑脂是否乳化，如判斷正確，則更換潤滑脂。電機通風(fēng)不暢：軸承發(fā)熱但振動噪音均無異常，檢查電機兩端的防護網(wǎng)是否堵死，由于電機無法散熱，所以導(dǎo)致電機溫度升溫過高，應(yīng)立即除去電機防護網(wǎng)上的污物。（ 2）其次從線路故障檢查：電機并聯(lián)支路中有一路斷路：電機發(fā)熱嚴重但沒發(fā)現(xiàn)有其他異?，F(xiàn)象，測量三相電流也沒有太大變化。停機后用兆歐表測量三相電阻值，如果有一項電阻值比其他兩項電阻值的平均值約大 20%以上，表明該項有條支路斷路，需及時修理，否則沒斷的支路也會因過熱而老化或者燒壞。 定子繞組匝間短路： 電機局部過熱， 雖然匝間電壓很小， 但感應(yīng)電勢會在電阻很

45、小的閉合回路里產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，引起局部過熱，并發(fā)出一股焦臭味或冒煙。如電機長期運行，最終會導(dǎo)致相間短路或接地，使過流保護繼電器動作。該電機需及時修理，尤其不能進行重新起動，否則電機會燒損。3.3.劈相機啟動按鈕故障現(xiàn)象在機車正常起車時按下劈相機的啟動按鈕，閉合劈相機扳鈕，某節(jié)劈相機無啟動聲音的檢查處理， 此時會出現(xiàn)閉合劈相機扳鈕， 某節(jié)顯示屏“劈相機”燈長亮 （或亮 8 秒后滅），各輔機時間繼電器吸合正常。處理方法： . 啟動劈相機時該節(jié)“劈相機”燈常亮，應(yīng)在3 秒內(nèi)立即斷開劈相機或主斷扳鈕（防止劈相機燒損）檢查該劈相機三極自動開關(guān) 215QA是否跳開，跳開時人工閉合，（必須在主斷分閘狀態(tài)

46、下進行）。 215QA 一時無法合上時，應(yīng)急處理可立即轉(zhuǎn) 1FD位電容分相起動閉合“劈相機”扳鈕，檢查故障節(jié)劈相機起動電阻接觸器 213KM未吸合時，可人工閉合 213KM，待劈相機啟動 35 秒后松開。如 213KM故障時，甩故障節(jié)處理。 若 213KM吸合正常而劈相機仍不能啟動時，可將故障節(jié)劈相機開關(guān) 242QS置“通風(fēng)機位”、 296QS 置“電容位”，改用一位牽引風(fēng)機電容分相起動，在網(wǎng)壓不低于 22KV 時，即可投入其他輔機運行。通風(fēng)機電容啟動注意事項：將 242QS打“ 1FD”位；將 296QS往下打至電容位；啟動時仍按“劈相機”扳鈕啟動；該節(jié)顯示屏“劈相機”燈不滅；啟動聲音為通風(fēng)

47、機啟動聲音，與正常劈相機啟動聲音不同。具體有以下幾方面：3.3.1主斷即跳的檢查處理現(xiàn)象：閉合劈相機扳鈕，主斷即跳，顯示屏顯示“零壓”，劈相機不啟動。檢查處理：將零壓故障隔離開關(guān)LYK置“故障位”，維持運行。運行中應(yīng)密切注意輔助電壓表的顯示，發(fā)現(xiàn)指針抖動嚴重或無網(wǎng)壓時，應(yīng)及時降弓或斷開劈相機扳鈕。3.3.2.無任何聲音的檢查處理現(xiàn)象：閉合劈相扳鈕，兩臺劈相機均不啟動，各輔助機時間繼電器無法未吸合。檢查處理：1、將零壓故障隔離開關(guān)LYK 置“故障位”，若恢復(fù)正常，可維持運行（注意事項同第五條）。2、LYK置“故障位”后劈相機仍不能啟動時，應(yīng)將 LYK恢復(fù)至“正常位”，檢查自動開關(guān)5ZK跳開時，可

48、重合5ZK，繼續(xù)運行；3、5ZK良好時，可更換劈相機扳鈕或閉合非操縱端的劈相機扳鈕，維持運行。若閉合非操縱端劈相機扳鈕而遇突然發(fā)生必須斷開劈相機的情況時，應(yīng)及時斷開主斷，瑞斷開非操縱端的劈相機扳鈕。3.3.3.無劈相機啟動聲音的檢查處理現(xiàn)象：閉合劈相機扳鈕，兩臺劈相機均不啟動，各輔機時間繼電器吸合正常。檢查處理：1、將劈相機故障隔離開關(guān)1PXK置“故障位”，若第二臺劈相機啟動正常時，維持運行。2、1PXK置“故障位”后第二臺劈相機不能正常啟動時，應(yīng)將 1PXK恢復(fù)至“正常”位。檢查劈相機起動電阻接觸器QBC未吸合時，可用絕緣物人工閉合 QRC，劈相機啟動 35 秒后松開。此操作應(yīng)注意安全防止觸電。3.3.4.劈相機啟動聲音異常的檢查處理現(xiàn)象：劈相機啟動聲音異常檢查處理：1、立即斷開劈相機扳鈕。2、將劈相機故障耳聞開關(guān)1PXK置“故障位”，若第二臺劈相機啟動正常時，可維持運行。3.1