当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

电力机车环火论文


柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE





一、直流电机的结构和工作原理·························1 ························ (一)直流电机的结构···············

·············2 ··························· (二)直流电机的工作原理··························2 ························· 二、换向的物理概念、换向原件中的电动势和电流·················3 ················ (一) 换向的物理概念···························· 3 ···························· (二)换向原件中的电动势和电流·······················3 ······················ 三、火花产生的原因······························4 ····························· (一) 电磁原因······························· 4 ······························· (二) 机械原因······························· 5 ······························· (三)化学原因·······························6 ······························ 四、火花等级·································7 ································ 五、改善直流牵引电动机的换向的方法······················8 ····················· (一) 采用分裂式电刷和装设换向极····················· 8 ····················· (二) 设置补偿绕组和移动电刷改善换向··················· 8 ··················· 六、脉流牵引电动机换向的特点及改善脉流牵引电动机换向方法·········· ··········9 七、换向器表面的环火···························· ····························10 八、怎样减少脉流对牵引电动机的不利影响··················· ···················11 (一) 在电枢电路中串联平波电抗器······················ ····················· 11 (二) 在牵引电动机的主极串励绕组上并联固定分路电阻············· ············ 11 结束语··································· 12 ··································· 参考文献·································· 13 ·································· 致 谢 词································ 14 ································

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

如何预防电力机车牵引电动机环火
内容摘要 摘要:电机工作时,换向器表面产生的换向火花是直流电机所固有的构造缺陷。换向是装 有换向器电机运行时的薄弱环节,对电机正常运行有很大的影响,也是评定电机质量优劣 的标准之一。由于牵引电动机工作条件恶劣,负载变化大、要承受巨大的轮轴冲击了,使 得换向更为困难,尤其是脉流牵引电动机,其换向性能更加恶化。电极换向不良会引起换 向火花,而火花过大会对电机造成伤害,轻者烧损电刷和换向器,重者烧毁整个电机,从 而机车的正常运行。换向火花过大是直流和脉流牵引电动机常见的最严重的故障之一,应 此,研究牵引电动机的换向问题,进而改善牵引电动机换向的措施,对保证牵引电动机安 全运行有着非常重要的意义。 关键词:换向火花、脉流牵引电动机、环火、电抗电动势

-1-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

一、机车如何预防电力机车牵引电动机环火 机车如何预防电力机车牵引电动机环火
直流电机运行时往往电刷下会产生火花,这是由于换向不良而引起的。电刷下部产生 的微小火花对电机运行并无危害,如果产生火花程度强烈、范围较大,则将灼烧换向器和 电刷,使换向器电刷的接触面粗糙,产生灼痕,从而造成接触不良,火花继续增大引起的 恶性循环,将使发电机不能正常运行,情况严重可以烧毁电机。换向不良会引起换向火花, 而火花过大会对电机造成伤害,轻者烧损电刷和换向器,重者烧毁整个电机。在机车运行 中,因受多种因素影响,无法预见牵引电机火花前的特征,因而不能防止牵引电机火花的 发生。为了减少和防止直流电机故障,我在下文当中通过自己的分析来述说直流电机换向 火花产生的原因以及预防措施提出自己的看法。为了更好地说明问题,首先从直流电机的 结构和原理谈起。

一、直流电机的结构和工作原理
(一) 直流电机的结构

图 1-1 这是一台国产直流电机的结构装配图和结构剖面图。旋转电机都是由定子和转子两大 部分组成,每一部分也都由电磁部分和机械部分组成,以便满足电磁作用的条件。换向极 用来改善换向。

-2-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

(二)直流电机的工作原理 电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕 套线圈,再通过直流电产生磁场。其中 If 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个, 也就是,电机有几个磁极就有几个励磁线圈,这几个线圈串联(或并联)起来就构成了励 磁绕组。这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。在以上条件下环外导体将感应电势, 其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比,其 方向用右手定则判断。 但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电 了。这便是直流发电机的工作原理。

二、换向的物理概念、换向原件中的电动势和电流 换向的物理概念、
(一)换向的物理概念 换向过程也就是电枢绕组元件被电刷短路的过程,被电刷短路的元件中电流(即换向 电流)的变化规律,取决于闭合回路中的电动势和电阻。

图a (二)换向原件中的电动势和电流

图b

将机械能转变成直流电能的电源装置。结构示意如图 1。固定部分包括主磁极(及其 励磁线圈)、(及其励磁线圈)、电刷和机座等,转动部分包括电枢绕组、电枢铁芯和换 向器等。磁极与铁芯构成一定形状的磁路。电枢线圈绕在铁芯的凹槽内。换向器由若干彼 此绝缘的铜片构成,每一铜片均按励磁方式不同,直流发电机可分为他励和自励两类。他 励发电机的励磁电流由其他直流电源提供,使用永久磁铁产生磁场的也属此类。自励发电 机的励磁电流由电机本身提供,其中励磁绕组与电枢绕组并联的称并励发电机,串联的称

-3-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

串励发电机,既有并联又有串联的称复励发电机。励磁方式不同,发电能力和基本特性也 不同,但工作原理基本相同。图 2 表示与换向器中一对铜片相连的一个电枢线圈。在外力 矩 T1 用下,电枢线圈作切割磁场线的转动,产生动生电动势 ? 和相应的感应电流 I。在图 示位置时,电刷 A 的电势高于 B 的电势。转过 180°后,线圈内的电动势和电流均反向, 但通过换向器的作用,A、B 间的电势关系不变。电枢线圈中各绕组连续不断地通过图示位 置,电刷 A、B 即源源不断地输出直流电能。感应电流 I 的出现使线圈受到与外力矩反向的 安培力矩 Tem 的作用。当稳定运行时,机械外力矩 T1 与安培力矩 Tem、空载力矩 T0 达到 平衡,即 T1=Tem+T0, 电枢即按一定转速旋转。输出电压为 V=∈-IR, 式中 R 为电枢线圈的电阻。动生电动势 e 与电枢转速ω、工作磁通(量)F 以及电枢 线圈的匝数、有效边长等决定的结构参数 C 成正比,即 e=CωF。 由于整流技术的发展,现在一般都通过整流将交流电转变为直流电。但在一些要求较 高或没有交流电源的地方仍使用直流发电机。在自动控制系统中,直流发电机作为校正和 测量元件起着重要作用。

三、火花产生的原因
换向火花产生的原因是多种多样的,要在众多的因素中,找到主要原因,方能排除故 障,改善换向。到目前为止,对产生火花通常归纳为电磁、机械、化学等 3 个方面的原因。 (一)电磁原因 这是换向火花产生的主要原因。 换向过程中由于电磁原因引起的火花称为电磁火花。换向元件的电磁过程使换向回路 产生电势、附加电流,并导致了电刷后刷边的电流密度增大和迟后换向。迟后换向时,换 向元件周围将存在附加电流建立的磁场,在换向结束时,这种磁场的一部分能量会以电磁 火花的形式通过后刷边释放出来,造成电刷后刷边火花严重,这种火花就是电磁火花。 1、当电机处于直线换向时 尽管电流密度可能很大,但电刷下不会产生火花。 2、当延迟换向不太严重时 在换向开始和结束瞬间,附加换向电流都等于零,这时,后刷边电流密度虽然很大, 但并不产生火花。只有过分延迟换向时。换向电流还未降到零,在换向元件和电刷断开瞬 间,换向元件中的换向电流以电磁能量的形式释放出来,当这部分能量足够大时,后刷边
-4-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

就会产生火花。因此,可以认为,附加换向电流过大是产生火花的电磁原因。 3、当电机工作在严重超越换向时 前刷边电流密度增大,同时电刷与换向片刚开始接触仅少数点接触。使这个增大的电 流集中在电刷与换向片开始接触的少数点上,导致电刷局部过热而在前刷边出现火花或电 弧。 (二)机械原因 牵引电动机在运行中受到强烈振动,换向器、转子和电刷装置不良也会引起电机产生 火花,这类火花称之为机械火花。 机械火花产生可以归纳为两大类: 1、 向器及电机旋转部分的缺陷 (1) 个别换向片或云母片突出; (2) 换向器偏心、转子动平衡不好; (3) 换向器工作表面污染,有毛刺、斑痕或拉伤沟纹等; (4) 换向器工作表面变形,如呈椭圆形、腰形或锥形等。 2、电刷装置的缺陷 (1) 电刷接触面研磨的不光滑,接触面不良或只是局部接触; (2) 电刷在刷盒中间间隙不合适,造成跳动、倾斜或卡死学校; (3) 电刷上压力不适当; (4) 刷握装置不稳固,造成刷握位置偏离几何中心线; (5) 刷架圈的定位不准确或安装不牢固等。 (三)化学原因 电机运行在有害气体中会引起化学火花,正常层氧化亚铜薄膜、具有较大的电阻,可 以减小附加电流;在水蒸气较多或其他有害气体中运行的电机,这层氧化亚铜薄膜很容易 遭到腐蚀而破坏,引起附加电流和火花增大。由于化学原因产生的火花成为化学火花。 在正常情况下,当电机运行后,换向器滑动面会覆盖一层很薄的薄膜,电刷在与换向 器接触时,并不是直接与换向器铜片本身接触,而是通过这曾薄膜与换向器铜片接触。要 获得良好的换向,除保持电磁和机械方面的良好条件外,还必须在换向器表面形成均匀而 光亮的薄膜层,不正常薄膜的出现将预示着电机换向的恶化。 薄膜的形成、 1.薄膜的形成、化学成分及作用 换向器滑动面的薄膜是电刷与换向器接触并在相对运动过程中逐渐形成的。由于大气 中有水蒸汽,使电刷和换向器表面都覆盖着一层水膜。而铜离子不断穿越最初建立的膜, 再与空气中的氧相遇产生新的膜,使薄膜不断加厚。随着膜的不断加厚,新生膜的速度也 逐渐减慢,直到一定的厚度为止。这样,换向器滑动面的氧化膜就形成了。同时,在这层 薄膜上面又吸附着一层非常薄、有粘性的石墨和碳粉组成的碳膜。碳膜附着物在吸收空气 中的水分之后能产生良好的润滑作用,减小电刷与换向器之间的磨耗,使电刷运行稳定。

-5-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

另外,薄膜与电刷间相互存在着一定的粘附作用,可以缓冲或减小电刷的颤振频率和速度, 保持电刷与换向器之间滑动接触的稳定性,减小或消除机械性火花。 2.不正常的换向趋薄膜 换向器薄膜并非静止不变。直流牵引电动机和脉流牵引电动机在换向不良、内部发生 故障或者在高原缺氧、干燥以及周围空气中有某种化学气体的环境中运行时,都会使换向 器表面薄膜遭到破坏,出现异常状态。不正常的换向器薄摸,主要有以下几种: (1)黑片 黑片是指换向片工作表面出现无光泽的黑膜。如果整个换向器表面都发黑,表明电机 在正常运行时,火花达到 2 级或以上,此时必须对该电机进行换向调整。通常换向器表面 只是部分换向片发黑,分为有规律和无规律分布两类。 ①有规律分布的黑片 有规律分布的黑片是指沿换向器圆周,按一定的间隔距离,在换向器表面出现的黑片。 按槽节距分布的黑片,产生这种现象的原因主要有:电刷或换向极黑片的分布不等分; 电刷未主极中心线上;换向极气隙特别是第二气隙不合适;换向极绕组或补偿绕组匝间短 路等。 ②无规律的换向片发黑 换向器工作表面上无规律的换向片发黑,大多是由于机械方面的原因,使电刷与换向 器表面接触不良引起的。如电刷压力不够;电刷在刷盒中活动不灵活;个别换向片或云母 片凸出;电枢动平衡不好;换向起表面有油污等。 (2)条纹和沟槽 条纹是指沿换向器圆周表面形成的有明暗色调变化的平行圆环,其宽度是不规则的。 条纹的继续发展会在换向器表面产生沟槽。 条纹的形成是由于电刷接触面上局部电流比较集中或电刷的机械摩檫作用,使局部薄 膜变薄或消失而造成的。电刷接触面上沉淀有铜离子,或者电刷成膜性能差、结构不均匀、 含有较硬的杂质等,均易引起条纹,甚至发展成为沟槽。 (3)电刷轨痕 这是指平行的电刷轨道之间在色调上的不同。其主要原因有:同一刷握内各并联电刷 之间的电流分配不均匀;电刷压力相差太大;并联电刷牌号不同;电刷高度相差太大;个 别电刷与刷盒连接不良等。 (4)铜毛刺 铜毛刺是指在换向片边缘出现象碎片一样的毛刺,它们逐渐发展成薄铜片延伸至云母 槽内。铜毛刺继续发展,会使相邻的换向片短路,此时铜薄片被烧掉,在两换向片边缘处 出现一些麻点,严重时,可能引起环火。 铜毛刺是由于电刷滑行过程中的压延作用和电刷振动时的捶击作用形成的。如果换向 器表面没有形成薄膜层,电刷的摩擦作用显著增加,在此机械力的作用下,容易发生铜毛 刺。此外,电刷在刷盒中间隙过大,运行时电刷接触面过小(有时只有 30%) ,从而使电刷 下电流密度和单位压力大幅度增加,换向器表面由于过热而产生铜退火,这时因压延作用 易产生铜毛刺。

-6-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

(5)换向器表面高度磨光 这是指换向器表面的氧化膜被摩擦掉,露出本铜色,抛光发亮,像镜面一样。此时, 电刷与换向器之间的接触电阻很小,附加换向电流 iK 增大,从而使电机换向恶化。同时, 由于电刷与换向器之间的摩擦增加,电刷会产生高频振动和异常磨耗,严重时,只运行几 百公里时换向器就磨损到限。 换向器表面状态反映了电机运行是否正常。因此,在电机运行时,应当经常注意和检 查换向器的表面状态,观察薄膜的变化情况,许多牵引电动机的故障在尚未造成破坏前, 往往可以根据换向器表面的异常状态来进行早期诊断,找出故障发生的原因和部位,及时 进行处理,以保证电机正常运行。

四、火花等级
人们从生产实践中发现,直流电机运行时,其电刷与换向器之间常常伴有火花。火花 通常出现在电刷的后刷边,发生火花是直流电机换向不良的直接表现。如果火花在电刷上 的范围很小,亮度微弱,呈浅蓝色,它对电机运行并无危害,不必要求绝对没有火花。但 当火花在电刷上的范围较大,比较明亮,呈白色或红色,就会灼伤换向器及电刷,影响电 机的正常运行。电刷下的火花是有害的,但也是无法避免。少量微弱的火花危害不大,是 允许的,强烈的火花对换向器、电刷危害很大,严重时甚至会烧毁电刷及换向器工作面, 使电机不能运行。 直流牵引电动机和脉流牵引电动机由于工作条件恶劣,如负载急剧变化、电网电压波 动、强烈的机械振动和冲击、在脉流电压下工作等,都使电机换向困难。为了保证牵引电 动机运行可靠,直流牵引电动机在运行时的火花等级应限制在下述范围内:在额定磁场和 削弱磁场极位正常上运行时,火花不应超过 3/2 级;在其他情况下运行时,火花不应超过 2 级。对于脉流牵引电动机,其换向条件更为困难,允许在 2 级火花下持续运行。此时, 换向器表面将发黑,但只要不损坏换向器工作表面,这种火花所允许的。 我国国家标准“电机基本技术要求” (GB 755—2000)中,对直流电机换向器上的火花 等级作了规定,见表 4-1。 火花等级 1 1
1 4 1 2

电刷下的火花程度 无火花 电刷边缘仅小部分有微弱的 火花或有微弱放电性火花 电刷边缘大部分或全部有轻 微的火花

换向器及电刷的状态

换向器上没有黑痕、电刷上没有灼伤 换向器上有黑痕出现,但不发展、用汽油 擦其表面能除去, 同时电话有轻微的灼痕

1

-7-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

2

电刷边缘大部分或全部有较 强的火花

换向器上有黑痕出现,用汽油不能擦去, 同时电刷上有灼痕。 如短时间出现这一级 火花,换向器上不会出现灼痕,电刷不被 烧焦或损坏

3

换向器上的黑痕相当严重,用汽油擦不 电刷整个边缘有强烈的火花, 去,同时电刷上有灼痕。如果在这一级火 同时有火花飞出 花下短时运行,则换向器出现灼痕,同时 电刷被烧焦或损坏 图 4-1

五、改善直流牵引电动机的换向的方法
改善换向的目的在于消除电刷下的火花。消除换向火花的实质,是设法减小换向元件 中附加换向电流。从换向过程分析可知,减小换向元件中附加换向电流,可通过减小换向 元件合成电势 ∑ e 和增大换向回路电阻两条途径来实现 (一)设计换向级 换向级装在电机几何中心线上, 其作用是在元件的换向区域内建立一个换向级磁势 Fw, Fw 与交轴电枢反应磁势 Faq 相反,它除了抵消电枢反应磁势外,还剩下一个换向磁势 Fk, 并在换向区建立换向磁场 Bk,换向元件切割 Bk 后,就会在换向元件产生一个与电抗电势 相反的换向电势 ek,如果 ek 大小与 er 相等,既合成电势 =0,从而改善电机的换向。 为了保证在任何负载下换向电势都能恰好抵消电抗电势,换向极应满足以下要求: 1、极性正确 换向极极性要保证其磁场方向与交轴电枢反应磁场方向相反。因此,对于电动机,换 向极极性应与沿旋转方向表面的主磁极极性相反。 2、换向极绕组必须与电枢绕组串联 电机运行时电抗电势 er 的数值不是常数,er 随着负载电流变化成正比变化。为了保 证 ek 在整个负载范围内随时抵消 er,则要求 ek 也必须随着负载电流变化而变化。因此, 换向极绕组必须与电枢绕组串联。 3、换向极磁路处于低饱和状态 换向电势 ek 是换向元件切割换向区磁密 Bk 产生的,只有磁路不饱和时,才能保证 Bk 与电枢电流 Ia 成比例变化,满足 ek 正比于 Ia 的要求。 为了使换向极磁路不饱和,在设计电机时,通常采用较大换向极气隙以使换向极磁密 降低。但是,如果单纯增大换向和电枢表面的空气隙,将使漏磁通也是造成换向极磁路饱 和的重要因素。为此,牵引电动机常将换向极气隙分成两部分,即电枢与换向极极靴之间 的第一气隙 和换向极根 与机座内壁的第二气隙 ,如图 。第二气隙垫以非磁性垫以非磁 性垫片,如果发现换向电势补偿不当,还可通过调节第二气隙的大小来调整 Bk 的数值,使 电机得到良好的换向。

-8-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

(二)减小电抗电势 er 的数值 为了得到良好的换向,在设计牵引电动机时,希望电抗电势 er 的数值尽可能小些,这 样抵消电抗电势 er 所需要的换向电势 ek 也就减小些。 当这两个电势的绝对值都减小以后, 它们的剩余电势也相应减小,这样在改善了电机的换向条件。同时,由于 er 减小,相应 ek 也减小,在换向极气隙较小范围内都能较好地抵消。 但是,过分减小 er 值将会使电机重量增加,经济指标下降。因此,电抗电势的数值应 控制在适当的范围内。 (三)增加换向回路的电阻 换向回路电阻主要是决定于电刷与换向片之间的接触电阻,增加接触电阻可以减小附 加换向电流 ik 的数值,从而改善电机换向。

六、脉流牵引电动机换向的特点及改善脉流牵引电动机换向方法
(一)脉流牵引电动机换向的特点 一台换向正常的直流牵引电动机,若工作在脉动电源下,这台电机换向将显著恶化, 这是因为在脉动电源条件下,牵引电动机的换向元件中,除了直流电势外,由于脉动电源 中交流分量的作用,还将引起另外 3 种交流电势,即: (1)由电枢电流交流分量 Ia~引起的交流电抗电势 er~; (2)由换向区磁通交变分量由φK~引起的交流换向电势 ek~; (3)由主极磁通交变分量φf~引起的变压器电势 et。 交流电抗电势 1、交流电抗电势 交流电抗电势是由电枢电流交流分量换向产生的。 2、变压器电势 变压器电势是由主极磁通交变分量的作用,在换向元件中感应的电势。脉流牵引电动 机通常采用固定分路电阻以降低主磁通的脉动程度。 3、交流换向电势 交流换向电势是换向元件切割换向区合成交变磁通而产生的,其大小取决于换向区合 成交变磁通的数值,相位与交变磁通相同。 4、换向元件中的交流合成电势 过大的剩余电势是引起脉流牵引电动机换向困难的根本原因。因此,要改善脉流牵引 电动机的换向,就要尽可能地减小交流剩余电势。 (二)改善脉流牵引电动机的换向方法 脉流牵引电动机的换向比直流牵引电动机困难,为了保证脉流牵引电动机可靠运行, 必须针对它在换向方面存在的问题采取一定的措施。一方面是在设计、制造脉流牵引电动 机时,必须保证电机在直流电源下运行时换向可靠,这样就必须采取使直流牵引电动机换 向良好的一系列措施;另一方面,还必须考虑到脉流牵引电动机中存在交变电流和交变磁 通,在换向元件产生 3 种交变电势这一特殊问题。针对这 3 种电势的性质和作用,采取以 下措施。

-9-

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

1、减小交流电势的数值 (1)减小交流电抗电势 (2)减小变压器电势 2、改善交流换向电势的相位 (1)换向极铁心采用电工钢片叠制 (2)机座内壁敷设磁桥 (3)减小换向极漏磁通 (4)采用全叠片或半叠片机座 3、选择合适的变压器电势补偿不平衡电势 由换向元件各交流电势的相位关系可见,变压器电势与交流电抗电势的相位几乎是相 反的,因此可利用来抵消。实践证明,这是积极有效的办法。为了使在数值上和相位上都 能补偿,必须选择合适的固定磁场削弱系数。 4、采用感应分路 为改善脉流牵引电动机高速运行时的换向,通常在磁场削弱电阻上串联一个电抗器, 整个磁场分路称为感应分路。

七、换向器表面的环火
主要原因在电刷. 主要原因在电刷.: 电刷材质太硬,刮伤换向器,运用 3 万 km~ 4 万 km,实测换向器磨耗 0.5 mm。 电刷 尺寸不合要求,电刷放不进刷盒或上下移动不灵活。对刷架圈松故障,采用三点螺栓紧固 的改进措施,效果较好。 电机环火产生的原因十分复杂。为严防电机环火故障的发生,应从日常易忽视的环节入 手,建立合作共保机制,全力筑起防控保障体系。保持电机清洁是防止电机环火的重要一 环。要严明电机吹扫制度,规定吹扫次数和擦拭标准。同时,机车启动走车时,适量撒沙, 防止轮对空转;运行途中平稳操纵,缓慢加载,牵引电流呈阶梯式升降。电刷超龄服役是 造成电机环火的另一重要原因。可以在电刷寿命线前统一画上一道预警线,规定磨耗达到 预警线时,必须及时更换电刷,保证电刷使用的有效性。同时,为确保电机拥有"和谐"的 工作环境,提高"免疫力",还要做到了四个同一,即同一电机必须使用同一制式刷握和同 一厂家的同一牌号电刷。

- 10 -

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

八、怎样减少脉流对牵引电动机的不利影响
(一)在电枢电路中串联平波电抗器 1、利用平波电抗器所具有的感抗,来减少电流的脉动程度。 平波电抗器是串接在牵引电动机回路中的电感装置,可用减小整流电流的脉动,以改 善牵引电动机的换向和限制过高的温升,对于采用不可控单向全波整流电路的电力机车, 其电流脉动系数 Ki 可用下式近似求出: 由式中: er ~ = I a ~ = (I a max ? I a min )2 = Ki= (I a max + I a min ) K i er = I空载时的整流电压,Udo=0.9Uz; a= Udo -----2 ω ------角频率ω=2π f; Ld ------牵引电动机回路的总电感量(只要是平波电抗器的电感量) Id ------ 流过平波电抗器的平均电流。 从牵引电动机安全换向角度考虑,希望电流脉动系数小,并且在牵引电动机负载范 围内尽量保持不变。实际上过分压低电流脉动系数并不可取,因为 Ki 值过低要求平波电抗 器的电感量大,会使平波电抗器的体积和重量增加;同时主变器绕组中电流的高次皆波成 分增加,而增加对附近地区通讯线路的干扰。一般要求电流脉动系数 Ki 值在 25%~30%范围 内;额定工况下,Ki 约为 28%。 (由式上可见) ,为了使电流脉动系数在负载范围内保持不 变,则要求平波电抗器的电感-电流特性曲线在工作范围内为一条双曲线。即平波电抗器电 感量 L 与流过平波电抗器的整流电流平均值 Id 的大小成反比。但实际的平波电抗器电感电流特性与双曲线有一定出入,故实际的 Ki 值在一定的范围内变化。通常,为使平波电抗 器在大电流下仍具有一定数量的电感,要求其磁路具有较大的气隙,以便在磁路高饱和时, 磁化曲线仍具有较大的斜率。这样,在小电流下工作时,电感量比要求值小很多,故电流 脉动系数可能超过 30%. (二) 在牵引电动机的主极串励绕组上并联固定分路电阻 因为并联分路电阻后,主极串励绕组可以认为是一个无电阻纯电感电路,而固定分路 电阻可以认为是一个无电感纯电阻电路。这样电枢通过脉动电流时,其中大部分交流分量 通过了电阻电路,直流分量大部分通过主极串励绕组,使主极串励绕组的脉动成分大大减 少,降低了电机换向元件的变压器电势,改善了牵引电动机的工作条件。

- 11 -

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

结束语
本文主要通过脉流牵引电机的换向来对机车的影响来展开的,依次介绍了换向是电机 特有现象,火花的产生、形成及对机车的危害等等。针对这些现象提出如何改善电机的结 构和环节,提出如何改善加强换向的方法及措施,以提高机车的运行速度,减缓了电机的 频繁落修、延长电机的使用寿命、机车的运行效率也得到了提高,保证机车良好运行状态。 经过上述的这么多分析,电机产生火花是牵引电机产生故障率较高之一。按照上述的方法 去保养牵引电机,实施有效的相应措施,有效的防止牵引电机火花故障发生。那么机车牵 引电机的故障将大大减小,提高机车的使用寿命,运输量大大增加,提高了经济效率。

- 12 -

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE

参考文献
[1] 西南交通大学电机系编 ,直流牵引电动机原理、设计及试验[M]北京:人民铁 道出版社 1977. [2] 赵敬超 张金才 内燃机车电传动[M].北京:中国铁道出版社.2007. [3] [4] [5] [6] [7] [8] 张龙 电力机车电传动[M]北京; 中国铁道出版社.2006. 李晓村 内燃机车故障综合分析与处理;中国铁道出版社.2007 童春辉.内燃机车电力传动.北京:中国铁道出版社,1981 郭 欣.内燃机车牵引电动机绝缘检测技术探讨.机车电传动, 1993 朱利湘.机车电传动,1992 东风 4B 型内燃机车电力传动.大连理工大学出版社,1989

- 13 -

柳州铁道职业技术学院
LIUZHOU TRANSPORT VOCATIONAL TECHNICAL COLLEGE







经过五周的努力奋斗我终于完成这次的毕业设计论文。随着我的论文完成接近尾声的 那一刻时,我的心情也轻松了许多。从原来接手论文的开始,自己根本无从下手,由于自 己的一些专业知识的和理论的匮乏,这次的毕业设计论文写起来难免有些不知所措,还好 在这时候有孙杰老师的细心、耐心、专业指导,我很顺利完成了这次毕业设计的论文。 所以,首先向导师孙杰老师表示衷心的感谢,本文是在他的悉心指导下完成的。在整 个论文设计期间,老师渊博的知识,严谨的治学态度、孜孜不倦的钻研精神、强烈的敬业 精神,激励着我完成整个论文设计流程,使我终生难忘。同时,老师乐观的生活态度和在 学习中给予我们的帮助,使我受益匪浅。至此毕业设计完成之际,谨向老师致以最衷心的 感谢和崇高的敬意。

- 14 -


相关文章:
机车车辆毕业设计(论文)
2014 年 3 月 26 日题 目 韶山 3 型 4000 系机车牵引电机火花与环火问题简析 1、本论文的目的、意义 (1) 、掌握韶山 3-4000 系电力机车牵引电机的主电路...
浅析牵引电机环火的原因及防护措施文献综述
文献综述 牵引电机在电力机车上的应用是一个传统行业,经过 200 多年的 发展,...机环火浅析》 、 彭文生编写《关于直流牵引电动机环火故障的对策》等论文均从...
谈牵引电动机环火及其防御措施
前言: 牵引电动机是驱动机车车辆动轮轴的主电动机, 它的运行性能直接影响 着电力机车的牵引性能。牵引电动机的环火,是牵引电动机正常工作的一大 祸源。牵引电动机...
设计电力机车
设计电力机车_语文_高中教育_教育专区。毕业论文 题目:和谐型机车牵引电机常见...联接线断裂、 换向不良、引起接地或环火、甚至发生转子咬死难于转动而裂轴等...
电力机车保护线路分析
(论文) 摘 要 本份毕业设计主要内容是关于韶山 4 改型电力机车关于线路保护的...能量发生瞬间突 变所引起的,对机车的电气设备会造成绝缘击穿、电机环火等严重...
电力机车电机
电力机车电机_自然科学_专业资料。毕业论文 2006— 一、 调查 2006—2007 年入厂电机发生环火统计数据表表 一 电机型号 ZQDR-410 ZQDR-410C ZD10913 ZD106 环...
关于电力机车新技术应用的调研报告
关于电力机车新技术应用的调研报告一、摘要近年来, ...且由于换向器能力限制, 负载大时 易环火,故无法...6 致谢 本论文是在多位老师指导下完成的。在论文...
改善电力机车脉流牵引电动机换向的措施分析
改善电力机车脉流牵引电动机换向的措施分析_交通运输_工程科技_专业资料。西南交大...西南交通大学网络教育毕业论文 第1页 第 1 章 绪论 环火是指牵引电动机正负...
电力机车电机作业答案
电力机车电机作业答案作业一 1.简述直流电机的可逆性。 直流电机具有可逆性,即...5.什么叫环火?电机环火的后果是什么? 环火:直流电动机运行时,正、负电刷...
SS4改电力机车
西安铁路职业技术学院毕业设计(论文) - 8 - 2 部分电力机车线路保护种类及部位...(2)短路保护 机车运行中出现变 压器次边短路、晶闸管击穿、牵引电机环火等短路...
更多相关标签:
电力机车司机技师论文 | 电力机车论文 | hxd3电力机车论文 | 电力机车受电弓论文 | 电力机车毕业论文 | 电力机车技师论文 | 电力机车制动机论文 | hx电力机车技师论文 |