改进型电力机车的劈相机工作原理
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劈相机的主要作用及产生原理分析
单相变压器可以变出三相吗?
不可以,因为想用单相变出三相只有用劈相机或逆变器才可以做到。
劈相机是指电力机车中将单相交流电源换成三相交流电源的一种特殊电机。
其构造与鼠笼式异步电动机相同。
也由定子(包括定子铁芯,定子绕组和机座),铸铝转子(包括转子铁心,转
子绕组,转轴)及端盖,轴承盖等组成。
将电机中三个定子绕组接成Y形,其中两端接在牵引变压器辅助绕组上,若用某种方法使转子旋转起来,则在电机气隙内就会形成正转磁场,此磁场切割定子三相绕组,三相绕组将感应出三相电势,这样,单相电源就劈为三相电源,可用来给辅助电动机供电。
要使转子旋转起来,常用的起动方法在第三端与辅助绕组的任一端之间接入电阻,在转速达到某一数值后,将电阻切除。
为了改善三相电压的对称性,在容量较大的负载电动机中还应加入平衡电容器。
劈相机的作用是:机车受电弓从接触网上获得的电源为25KV单相工频交流电。
而机车上的辅助机组,需要380V的三相交流电源,还有很多地方要用到220V的单相交流电源,25KV的电源首先经过变压器,变压器次边的一小段通往劈相机,使其到达输出380V三相交流电源的目的。
异步电机进入劈相机工作状态一般应具备以下两个条件:
(1)电机轴上的机械负载不变。
(2)三相电网中W相缺相,使W相电流反相输出。
只要具备上述条件,一般的三相异步电动机同样具有劈相机功能。
异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。
SS4改型电力机车劈相机控制电路结构分析SS4改型电力机车劈相机控制电路结构分析【摘要】铁路运输是我国经济运行的大动脉,在我国交通体系中占有重要的地位。
随着国民经济的迅速发展,我国铁路加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐。
铁路的快速发展对铁路行车设备质量和行车安全性提出了更高更严的要求。
目前,SS4系列电力机车已成为铁路运输的主要牵引机型,而劈相机又是电力机车辅助电路中的核心部分,保证其可靠工作对机车安全运行至关重要。
本文主要论述了劈相机的结构特点、SS4改型机车劈相机控制电路作用原理等内容,供大家参考。
【关键词】劈相机;劈相机启动;劈相机控制一、引言劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机。
它是一种能实现单一三相变换的异步电机,用于一切由单相电源供电,而又以三相异步电动机为负载的场合。
在单相工频交流电力机车的辅助系统中,异步劈相机(简称“劈相机”)用来将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相,向辅助系统所有三相异步电动机供电。
国产SS系列电力机车上先后采用过YPXZ-280M-4型、JP402A型、YPX-280M-4型等型号的劈相机,它们都是由相近容量的三相异步电动机改型设计而成。
SS4改电力机车劈相机主要是将主变压器辅助绕组A6、X6提供的单相交流电源转变成三相交流电源,为机车上的各辅机提供三相交流电源。
二、异步劈相机的起动在单相电网中,劈相机不能自行起动,需采用特殊的起动方法。
异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。
辅助电动机起动法是在劈相机的转轴上安装一台辅助电动机,起动时先由辅助电动机带动劈相机转子转动,待劈相机转速达到一定值时,将劈相机投入单相电网,并切除辅助电动机的电源。
显然,这种起动方法需要增加设备,而且使劈相机的结构复杂,故一般都不采用。
电阻分相起动具有线路简单、设备成本低等优点,因而得到广泛的应用,国产SS系列电力机车上的劈相机都采用电阻分相起动的方法。
SS4改电力机车劈相机不启动故障原因分析及处理作者:王春燕来源:《中国科技博览》2015年第17期[摘要]电力机车上劈相机是为大部分辅助机组提供电源的,在运行中经常发生劈相机不启动的故障,严重影响正常铁路运输。
下面从劈相机原理及控制回路分析其不启动原因并提出解决办法。
[关键词]劈相机;原理;故障分析;处理中图分类号:U264.57 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)17-0042-01在SS4改电力机车上,为各辅助机组提供三相交流电源的劈相机是一种将单相电变换成三相电的特殊电机,其实质是由单相电动机和三相发电机组合而成的旋转电机。
电力机车上劈相机是为大部分辅助机组提供电源的,在运行中经常发生劈相机不启动的故障,严重影响正常铁路运输。
下面从劈相机原理及控制回路分析其不启动原因并提出解决办法。
1.异步劈相机工作原理如图所示劈相机不能自行起动。
异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。
分相起动法分为电阻分相起动和电容分相起动两种。
分相启动是在发电相接入电阻或电容,使两电动相电源之间有一相位差,从而产生旋转磁场,并在转子上产生启动转矩,当转速达到某一数值,将电阻或电容切除。
SS4电力机车上的劈相机采用电阻分相起动的方法。
劈相机的电阻分相起动原理线路如图所示。
劈相机的结构和一般的鼠笼式三相异步电动机结构相似,SS4改型电力机车采用的是JP402A型劈相机。
劈相机的结构特点之一是没有输出轴。
劈相机采用两种方法改善三相电压的对称性:一是采用三相不对称绕组,增加发电相W相的匝数,减少电动相V的匝数;一是在负载侧的U、W端子并联电容器。
2.SS4改型电力机车均采用传统的劈相机供电系统劈相机单—三相供电系统辅机均采用三相异步电动机拖动,电源来自主变压器的辅助绕组b6—c6—x6,其中b6—x6额定电压为389 V,x6—c6额定电压为229V,单相交流电源从b6—x6经库用转换开关235QS至导线201、202给各辅机及窗加热、取暖设备供电,机车在库内可通过辅助电路库用插座294XS引入380V单相或三相交流电源,将235QS投向库用位,则辅助电路设备可由库内电源供电。
改进型电力机车的劈相机工作原理劈相机是SS4改进型电力机车辅助系统的主要电机之一。
它的性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。
异步电动机的许多故障现象都会在劈相机上发生,但劈相机又有其自己的特性。
要想快速准确地找到劈相机的故障并及时排除故障就必须对劈相机有一个全面的了解。
首先就要了解劈相机在电力机车上的作用及工作原理。
SS4改进型电力机车的劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。
SS4改进型电力机车上所有的辅助电动机均由主变压器的辅助绕组a6-x6供给单相电源,经异步劈相机将单相电源劈成三相电源,再供给辅助电路的所有三相异步电动机使用。
异步劈相机的结构与三相异步电动机不同,转子为鼠笼式,定子绕组按三相不对称规律嵌入在定子槽内,劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。
劈相机的电负荷不是固定的,是随机车运行工况的改变而变动。
电动机单相交流电通过电机定子的单相绕组时,产生交变的脉振磁场,一个脉振磁场可以分解为两个幅值一样,转速相等转向相交的旋转磁场,与电机转子的转动方向相同为正序放置磁场,与转子转动方向相反的磁场为负序旋转磁场。
劈相机的电动相绕组接到单相交流电源上,在劈相机的空气隙中产生两个大小相同的磁场,当劈相机的转子静止不动时,这两个磁场在转子导体中感应的电动势和电流的大小相等,方向相反。
由此而产生的两个转矩也大小相等,方向相反而互相抵消。
起动转矩为零,劈相机不能自行起动。
如果转子与正序旋转磁场的相对速度比较小,而转子与负序旋转磁场的相对速度比较大,转子以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场,使转子导体内感应出近两倍于电网频率的电势和电流,该电流产生的磁场几乎抵消了定子绕组产生的负序磁场。
也就是说,当转子转动时,在劈相机的气隙中主要剩下了一个正序旋转磁场,它与转子相互作用产生电磁转矩,克服了转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩,驱使转子沿着正序旋转磁场方向旋转,同时该正序旋转磁场切割定子三相绕组,并使它感应出三相电势,于是单相电源被劈成三相电源。
劈相机工作原理
由于干线电力机车的功率很大,对应辅助系统所要求的功率也就必须相应增加,驱动电动机采用三相异步电动机是大势所趋。
而干线电力机车采用单向交流供电,所以,必须设法将电网单向25kV交流转换成三相交流。
至今为止,国产交-直流电力机车的辅助电路大都采用旋转劈相机供电方式。
旋转劈相机实际上可以看成为一台单相交流电动机与一台三相交流发电机的组合,如图1。
图1旋转劈相机工作原理图
定子绕组有三相绕组:oa、ob、oc,转子为鼠笼式。
从主变压器来的单相交流经降压后,接到b、c端,ob、oc绕组中的电流产生一个大小随时间作正弦变化,空间位置不动的脉振磁场。
如果通过电阻或者电容分相等方式设法使旋转劈相机的转子转动起来,这时劈相机就作为一台单相异步电动机运行。
一个脉振磁场可以分解成两个幅值相同而转向相反的旋转磁场:与转子转向相同的旋转磁场称为正转磁场,与转子转向相反的旋转磁场称为反转磁场。
转子以几乎两倍于同步转速的速度切割反转磁场,并在转子中感应出几乎两倍电网频率的电流,此电流所产生的磁场抵消反转磁场,因此在电机气隙内只剩下一个正转磁场,它切割oa、ob和oc三相绕组,感应出三相电势。
于是将单相电源“劈”为三相电源。
ob和oc绕组称为劈相机的电动相绕组, oa绕组称为发电相绕组。
发电相负担三相负载的一部分功率,而负载的其余功率则直接由电网供电。
电力机车劈相机故障原因分析及处理作者:吴利锋来源:《农村经济与科技》2017年第24期[摘要]文章主要论述了劈相机的概念、结构特点及SS4G型电力机车劈相机控制电路作用原理等内容,并介绍了劈相机电路故障的种类,对其故障原因作了分析,最后提出了故障处理措施。
[关键词]电力机车;劈相机;故障处理[中图分类号]U269.6 [文献标识码]ASS4G型机车作为货运牵引的车型之一,时常发生劈相机故障,造成机车临修、机破,直接影响了机车安全运行和正常的运输秩序。
通过对近年来SS4G机车发生的劈相机电路故障进行分析总结,解决好该型机车劈相机故障的问题,对于保证机车安全运用、铁路运输秩序有着重要的意义。
1 劈相机工作原理劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机,是SS4G型电力机车辅助系统的主要电机之一,其性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。
它是一种能实现单—三相变换的异步电机,用于一切由单相电源供电,而又以三相异步电动机为负载的场合。
在单相工频交流电力机车的辅助系统中,异步劈相机(简称“劈相机”)用来将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相,向辅助系统所有三相异步电动机供电。
异步劈相机的结构与三相异步电动机不同,转子为鼠笼式,定子绕组按三相不对称规律嵌入在定子槽内。
劈相机的电负荷不是固定的,是随机车运行工况的改变而变动。
电动机单相交流电通过电机定子的单相绕组时,产生交变的脉振磁场,一个脉振磁场可以分解为两个幅值一样、转速相等、转向相交的旋转磁场,与电机转子的转动方向相同为正序放置磁场,与转子转动方向相反的磁场为负序旋转磁场。
劈相机的电动相绕组接到单相交流电源上,在劈相机的空气隙中产生两个大小相同的磁场,当劈相机的转子静止不动时,这两个磁场在转子导体中感应的电动势和电流的大小相等,方向相反,由此而产生的两个转矩也大小相等,方向相反而互相抵消,起动转矩为零,劈相机不能自行起动。
如果转子与正序旋转磁场的相对速度比较小,而转子与负序旋转磁场的相对速度比较大,转子以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场,使转子导体内感应出近两倍于电网频率的电势和电流,该电流产生的磁场几乎抵消了定子绕组产生的负序磁场。
电力机车劈相机启动系统的分析及改进摘要:电力机车在运用过程当中,机车频繁的起动。
在机车起动时,劈相机启动继电器故障就有可能引起劈相机起动电阻等其它机车电器的烧损,造成机车故障,严重时引起机车火灾,影响机车的安全运用。
文章先归纳总结了电力机车劈相机启动继电器的问题产生及原因分析,得出一套安全可靠的电力机车双备份劈相机启动继电器的控制方案。
从而保证了机车的工作可靠性和安全性。
关键字:电力机车;劈相机;双备份劈相机启动继电器、起动电阻。
概述劈相机是电力机车中将单相交流电源换成三相交流电源的一种特殊电机。
其构造与鼠笼式异步电动机相同。
将电机中三个定子绕组接成Y形,其中两端接在牵引变压器辅助绕组上,辅助电机使转子旋转起来,则在电机气隙内就会形成正转磁场,此磁场切割定子三相绕组,三相绕组将感应出三相电势,这样,单相电源就劈为三相电源,可用来给辅助电动机供电。
要使转子旋转起来,常用的起动方法在第三端与辅助绕组的任一端之间接入电阻,在转速达到某一数值后,将电阻切除。
当机车起动时,劈相机启动继电器的对Uab和Ucn 的电压进行监测、比较,当劈相机起动后达到一定的转速时,Ucn和Uab的电压接近,劈相机启动继电器动作,通过其常开触点闭合中间继电器PXZJ,该中间继电器的常闭触点使得接触器QRC失电而断开劈相机起动电阻,从而切除该起动电阻,完成劈相机将主变压器供给的单相电源劈成三相电源再供给辅助电路的所有电机,劈相机启动继电器在机车起动过程中参与了劈相机的劈相,是机车的重要组成部分,劈相机启动继电器的正常工作是保证电力机车正常运行的先决条件之一,其性能指标直接影响机车的正常起动及运行。
劈相机启动继电器由于其工作环境复杂,现有的单倍份劈相机启动继电器满足不了机车正常运行的要求。
近年来,为了提高机车运用质量,减少机车运用故障,从技术上解决机车起动过程中的故障已迫在眉睫。
通过对各机务段劈相机启动继电器的调研发现,目前机车上使用的劈相机启动继电器仍延续老式电路的设计理念,在使用过程中个别电阻发热严重,对劈相机启动继电器整体电路有一定的影响。
劈相机电路故障分析及处理劈相机工作原理电力机车的劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。
改进型电力机车上所有的辅助电动机均由主变压器的辅助绕组供给单相电源,经异步劈相机将单相电源劈成三相电源,再供给辅助电路的所有三相异步电动机使用。
异步劈相机的结构与三相异步电动机不同,转子为鼠笼式,定子绕组按三相不对称规律嵌入在定子槽内,劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。
劈相机的电负荷不是固定的,是随机车运行工况的改变而变动。
电动机单相交流电通过电机定子的单相绕组时,产生交变的脉振磁场,一个脉振磁场可以分解为两个幅值一样,转速相等转向相交的旋转磁场,与电机转子的转动方向相同为正序放置磁场,与转子转动方向相反的磁场为负序旋转磁场。
劈相机的电动相绕组接到单相交流电源上,在劈相机的空气隙中产生两个大小相同的磁场,当劈相机的转子静止不动时,这两个磁场在转子导体中感应的电动势和电流的大小相等,方向相反。
由此而产生的两个转矩也大小相等,方向相反而互相抵消。
起动转矩为零,劈相机不能自行起动。
如果转子与正序旋转磁场的相对速度比较小,而转子与负序旋转磁场的相对速度比较大,转子以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场,使转子导体内感应出近两倍于电网频率的电势和电流,该电流产生的磁场几乎抵消了定子绕组产生的负序磁场。
也就是说,当转子转动时,在劈相机的气隙中主要剩下了一个正序旋转磁场,它与转子相互作用产生电磁转矩,克服了转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩,驱使转子沿着正序旋转磁场方向旋转,同时该正序旋转磁场切割定子三相绕组,并使它感应出三相电势,于是单相电源被劈成三相电源。
在劈相机定子的三相输出端接上电负载,因其中两相负载直接与单相电源相联,不需要经过劈相机而直接从单相电源得到供电,而另一相负载则由劈相机的发电相得到供电,所以劈相机是将单相交流电源劈成三相,而本身只输出一相的异步电机。
一接触器故障分析及处理劈相机通电后,劈相机转子不转,而且无任何反映,初步判断为劈相机接触器没有动作,这时应该拆下劈相机接触器201KM,检查其触点在通电情况下是否全部闭合良好,如果无任何反应,证明接触器已损坏,应立即更换新的接触器。
劈相机的常见问题分析西安铁路职业技术学院毕业论文摘要随着社会的不断发展,经济的不断增长,人们的运输工具也在不断改进,然而铁路运输依旧是我国经济运行的大动脉,在我国交通体系中占有重要的地位。
近几年来我国铁路加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐。
我国铁路运输开始向电气化的飞速发展,铁路电力机车日益增多,而电力机车上的辅助电机,尤其是劈相机的可靠起动甚为重要.铁路机车劈相机是电力机车的心脏部分,它的好坏直接影响到机车的行车安全及人们的生命安全。
本文就简要介绍一下劈相机的结构、特点、电力机车控制电路的作用与工作原理,并结合电力机车劈相机控制电路的结构、起动原理分析一下铁路机车劈相机常见的故障问题。
本文简要叙述电力机车劈相机的结构相关知识、特点。
从起动方式及其工作原理分析其控制电路的结构;结合劈相机和控制电路分析其控制方法,以及对电力机车劈相机的基本故障以及分析其解决方法。
分析SS4G型与SS3电力机车劈相机的故障,再到劈相机的日常保养与维护都做了介绍。
关键词:劈相机;故障;ZD115型牵引电机维护与检修目录摘要 (I)引言 (1)1 劈相机概述 (2)1.1. 劈相机的结构 (2)1.2. 国产劈相机的相关知识 (4)1.3. 劈相机的特点 (7)2 劈相机的工作原理 (8)2.1. 电力机车劈相机 (8)2.2. 异步劈相机的工作原 (9)2.3.劈相机的起动方式 (9)2.3.1. 劈相机的负载工况 (10)2.3.3. 单相电容运行电动机 (12)2.3.4. 单相电阻起动电动机 (13)2.3.5. 劈相机手动控制 (13)2.3.6. 劈相机自动控制 (14)3 劈相机常见故障及分析处理 (15)3. 1.劈相机电路故障分析及处理 (16)3.1.1. 接触器故障分析及处理 (16)3.1.2. 电器元件误动作 (16)3.1.3. 劈相机接线错误 (17)3.1.4. 起动电阻值变大 (17)3.1.5. 供电电压过低和输入电压严重不对称 (17)3.1.6. 劈相机故障,通风机兼作“劈相机”分相起动 (18)3.1.7. 走单相”故障 (18)3.1.8.劈相机不起动 (19)3.1.9. 合劈相机扳钮,“劈相机”灯亮,不起动 (19)3.1.10. 劈相机起动后,电磁噪音大,起动电阻甩不开 (19)3.2.劈相机机械故障分析及处理 (20)3.2.1. 轴承有异音 (20)3.2.2. 轴承过热 (20)3.2.3. 劈相机有异常噪音或振动过大 (21)西安铁路职业技术学院毕业论文3.2.4. 电机升温过高或冒烟 (22)3.3. 劈相机启动按钮故障现象 (22)3.3.1 主断即跳的检查处理 (23)3.3.2. 无任何声音的检查处理 (23)3.3.3. 无劈相机启动声音的检查处理 (23)3.3.4. 劈相机启动声音异常的检查处理 (23)3.3.5. SS4G型电力机车劈相机起动电阻烧损的原因分析及改进措施 (24)3.3.6. SS3电力机车劈相机的控制电路故障判断 (25)3.4.异步劈相机三相不对称调整 (27)3.4.1.异步劈相机电压三相不对称的原因 (27)3.4.2.三相不对称调整方法 (28)3.5劈相机常见故障及处理方法 (28)3.6.劈相机故障控制 (29)4 劈相机的保养与维护 (31)4.1.运转前的检查 (31)4.2.劈相机的启动 (31)4.3.劈相机的运行与停止 (31)4.4.劈相机的存放与运输 (31)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)西安铁路职业技术学院毕论文引言众所周知,电力机车通过劈相机与通风机配合,而且一条电气化铁路会分段供电,且不说因为一些原因运行中的劈相机启动故障,就说在遇到电阻烧损时,牵引通风机带劈相机工作。
电力机车劈相机控制电路结构分析电力机车劈相机控制电路结构分析在电力机车的运转过程中,劈相器是非常重要的控制设备,它起到了控制电力机车主电路电压的作用,保证了电力机车的正常运转。
在劈相器的控制过程中,要使用到控制电路,本文将对电力机车劈相器控制电路结构进行详细地分析。
一、电力机车劈相器原理电力机车劈相器是一种交流电源主电路控制器,其作用是将主电路上的交流电源劈开并整流,然后提供给驱动电机或其他耗电设备使用;同时,通过控制劈相器开关的状态,可以改变主电路电压,实现电力机车的调速控制。
劈相器一般由静触头、动触头、整流单元、控制单元等组成。
电力机车主电路系统电机工作时,其初始电源是由交流电源提供的。
该电源可以通过劈相器进行控制。
劈相器的静触头和动触头可以控制主电路的通断。
简单来说,劈相器是通过控制主电路的电源开关,来实现对电力机车电机的控制。
二、电力机车劈相器控制电路结构为了实现对劈相器的控制,需要用到一定的电路控制技术。
电力机车劈相器控制电路一般由脉冲发生器、脉冲放大器、开关驱动等部分组成。
1. 脉冲发生器脉冲发生器是电力机车劈相器控制电路的核心,是控制劈相器开关动作的信号源。
脉冲发生器一般采用555定时器芯片制成,其运行频率和占空比直接影响到劈相器的工作状态。
通过设置定时器电路的参数,可以实现对劈相器的精细调节。
2. 脉冲放大器脉冲放大器是将脉冲信号放大,以便能够正常驱动开关功放,同时还需要滤波电路对脉冲信号进行滤波,避免控制电路对其造成干扰。
放大器一般采用场效应管作为功率放大元件,并使用电阻、电容、二极管等器件来进行驱动。
3. 开关驱动开关驱动部分是将放大器输出的电流信号转换为控制劈相器开关的信号,其主要承担控制与执行的功能。
开关驱动器一般采用光电隔离激光二极管,通过其对主电路进行控制,实现对劈相器开关的控制。
三、电力机车劈相器控制电路的运行过程当初始电源通过电枢绕组通电时,劈相器的静触头和动触头处于断开状态。
电力机车劈相机电路探究发表时间:2019-03-29T16:05:33.957Z 来源:《电力设备》2018年第30期作者:李延民[导读] 摘要:铁路运输是现代交通运输体系之中的重要组成部分,其整体的发展情况,将会影响到人们的日常出行,同时对于社会经济的持续稳定增长也具有重要意义。
(中车兰州机车有限公司甘肃兰州 730050)摘要:铁路运输是现代交通运输体系之中的重要组成部分,其整体的发展情况,将会影响到人们的日常出行,同时对于社会经济的持续稳定增长也具有重要意义。
本文主要是从劈相机的基本情况分析入手,重点介绍了劈相机的工作原理、起动情况,并且提出了一些劈相机的控制和日常保养工作方式,为全面有效提升电力机车劈相机电路的总体运行水平提供一定借鉴和参考。
关键词:电力机车;劈相机;电路1.前言现阶段国民经济的健康发展,促进了铁路运行行业的发展,相应的对于铁路行车设备的总体质量安全提出了较高的要求。
电力机车运行过程中,劈相机发挥着十分重要的作用,其整体的电路应用效果,将会影响到电力机车的运行水平。
全面细致的研究电力机车劈相机的电路情况,将能够为最大限度发挥其优势和作用提供重要的前提条件。
2.劈相机的基本情况分析劈相机,是三相异步电机的一种类型,其拥有着特殊的结构和用途,是能够实现单一三相变换的异步电机,能为各种单相电源供电提供重要支撑,并且将三相异步电动机作为负载。
单相工频交流电力机车的辅助系统之中,劈相机能够将主变压器辅助绕组所提供的单向电源进行划分,使其成为三相,从而向各电力机车辅助系统内部的各个三相异步电动机实施供电作业。
当前国内所使用的SS系列电力机车之中都广泛使用劈相机,这类劈相机都是从一些拥有相近容量的三相异步电动机进行改装设计而实现的。
劈相机的容量较小,采用交流电的形式,具有较高的经济性和可靠性,结构较为简单,因而维修十分便利,能够直接接入到正常交流电源上开展使用。
3.工作原理劈相机包含定子绕组和鼠笼式转子,这和一般的异步电机拥有着相似的结构。
改进型电力机车的劈相机工作原理劈相机是SS4改进型电力机车辅助系统的主要电机之一。
它的性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。
异步电动机的许多故障现象都会在劈相机上发生,但劈相机又有其自己的特性。
要想快速准确地找到劈相机的故障并及时排除故障就必须对劈相机有一个全面的了解。
首先就要了解劈相机在电力机车上的作用及工作原理。
SS4改进型电力机车的劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。
SS4改进型电力机车上所有的辅助电动机均由主变压器的辅助绕组a6-x6供给单相电源,经异步劈相机将单相电源劈成三相电源,再供给辅助电路的所有三相异步电动机使用。
异步劈相机的结构与三相异步电动机不同,转子为鼠笼式,定子绕组按三相不对称规律嵌入在定子槽内,劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。
劈相机的电负荷不是固定的,是随机车运行工况的改变而变动。
电动机单相交流电通过电机定子的单相绕组时,产生交变的脉振磁场,一个脉振磁场可以分解为两个幅值一样,转速相等转向相交的旋转磁场,与电机转子的转动方向相同为正序放置磁场,与转子转动方向相反的磁场为负序旋转磁场。
劈相机的电动相绕组接到单相交流电源上,在劈相机的空气隙中产生两个大小相同的磁场,当劈相机的转子静止不动时,这两个磁场在转子导体中感应的电动势和电流的大小相等,方向相反。
由此而产生的两个转矩也大小相等,方向相反而互相抵消。
起动转矩为零,劈相机不能自行起动。
如果转子与正序旋转磁场的相对速度比较小,而转子与负序旋转磁场的相对速度比较大,转子以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场,使转子导体内感应出近两倍于电网频率的电势和电流,该电流产生的磁场几乎抵消了定子绕组产生的负序磁场。
也就是说,当转子转动时,在劈相机的气隙中主要剩下了一个正序旋转磁场,它与转子相互作用产生电磁转矩,克服了转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩,驱使转子沿着正序旋转磁场方向旋转,同时该正序旋转磁场切割定子三相绕组,并使它感应出三相电势,于是单相电源被劈成三相电源。
在劈相机定子的三相输出端接上电负载,因其中两相负载直接与单相电源相联,不需要经过劈相机而直接从单相电源得到供电,而另一相负载则由劈相机的发电相得到供电,所以劈相机是将单相交流电源劈成三相,而本身只输出一相的异步电机。
(劈相机工作原理图附图3-1)(二)改进型电力机车劈相机与控制电器的关系我们了解了SS4改进型电力机车劈相机的工作原理,而它在电力机车上是如何起动和运行的,这对我们排除劈相机故障也是十分重要的。
起动劈相机是电力机车动车前的预备性操作,其电路属于控制电路。
在其受电弓升弓以及闭合主断路器后进行,SS4改进型电力机车的劈相机控制有手动和自动两种,它是通过对选择开关591QS进行选择,我们主要以手动为例,这样更好地认清各个电器件在劈相机起动过程中的作用。
由于劈相机直接单相电源起动时只能在气隙中产生一个脉振磁场,而不能产生一个旋转磁场,起动转矩为零,劈相机必须带电阻或电容进行分相起动,起动电阻或电容必须接在劈相机电动第一相U1相与发电相W1之间,即辅助回路202母线与203母线之间,起动电阻值为0.79Ω起动电容为10个12kvar、138μF电容并联。
所有辅机控制电源由605QA自动开关控制,劈相机的控制是完成其他辅机控制的先决条件。
(劈相机起动原理图附图3-2)劈相机的运转与停止是通过相应的接触器201KM控制,因为劈相机是单相电动机与三相发电机的组合,所以起动时必须在第二电动相绕组与发电相绕组之间接入起动电阻263R 进行分相起动,起动电阻的接通与开断由接触器213KM来执行。
由劈相机起动继电器283AK 监测起动过程并控制起动电阻回路的开断。
283AK的工作电源是从导线531经533KT常开联锁由导线281引入的。
首先我们按下劈相机按键(404SK)导线560经404SK与591QS,使导线564有电,劈相机中间继电器567KA得电动作,其常开触点闭合。
导线560经567KA的常开触点,使导线561有电,然后分成几个支路。
导线561经劈相机起动中间继电器566KA的常闭接点,使分相接触器(213KM)和劈相机起动延时继电器533TK得电动作,起动电阻将投入工作。
劈相机的接触器(201KM)闭合,导线561经213KM的辅助触点,使导线572有电。
经劈相机故障隔离开关(242QS),使201KM得电动作。
劈相机的主回路沟通,开始起动。
若起动正常,则劈相机的起动继电器(283AK)动作,其常开点闭合。
导线561经283AK,使导线568有电,劈相机起动中间继电器566KA得电动作。
其常闭点打开,切断213KM和533KT的供电回路,甩掉劈相机起动电阻,劈相机进入正常工作状态。
同时,566KA的常开触点闭合,215QA和566KA常开触点,使566KA继续得电自锁:导线561经533KT的常闭触点,使导线577有电,为其它辅助电机的正常工作做好准备。
致此,劈相机的控制顺利完成。
从这一过程可以看出,电路中的控制电器与劈相机能否正常工作是密不可分的。
劈相机是SS4改进型电力机车中受力比较复杂的一种电机,它既要承受大功率电流的负荷,而且又要受到各种扭转力矩的影响,因此在实际工作中它的故障率比其它辅助电机要高一些。
从劈相机的故障分析来看主要有两种:一种是电路故障,一种是电机机械故障。
(三)劈相机电路故障分析及处理1接触器故障分析及处理劈相机通电后,劈相机转子不转,而且无任何反映,初步判断为劈相机接触器没有动作,这时应该拆下劈相机接触器201KM,检查其触点在通电情况下是否全部闭合良好,如果无任何反应,证明接触器已损坏,应立即更换新的接触器。
在机车整备中还有一种情况是按下劈相机按键开关(404SK)后,劈相机起动信号显示不灭,到机车辅助室就会听到劈相机发出嗡嗡声,观察劈相机转轴不转或转动很慢,用手触摸感觉发热严重,这时应初步判断劈相机“走单相”,应该立刻检查劈相机接触器(201KM)和起动电阻接触器(213KM),看看是否还在动作,如果有不动作的状况,应该立刻更换接触器,从而保证劈相机能够正运转。
如果接触器没有问题,表明电机内部有故障,用万用表测量该电机三相电阻可查出哪项开路,应立即对电机进行检修。
如果在机车运行中劈相机接触器出现故障不能及时处理,后果是很严重的,甚至会造成重大事故。
例:某机务段的0634号电力机车牵引1473次货物列车从南站开车时,机车轰地一声巨响,二号低压电器柜随之起火。
机车立即返回段里,经过检查发现二号低压柜内的劈相机接触器201KM严重烧坏。
从0634号机车二号低压柜着火烧毁情况分析,着火的原因显然是劈相机接触器201KM强烈放电引起的,而接触器触头严重松动是造成劈相机接触器“强烈放电”的根本原因,它对接触器的破坏集中在触头与导电片的电气接触面上。
它对接触器的破坏性集中表现在:①接触器在闭合瞬间,高达数百安的辅助电动机起动电流,将被迫从安装螺钉上流过,因此产生的电动斥力和焦耳热触,极易成接触器“强烈放电”。
接触器闭合和断开时,将引起触头振动,在触头与导电片间产生金属桥和电弧,造成电气磨损,一旦导流截面减少到不能承受强大的辅助电动机起动电流时,接触器也会“强烈放电”。
③触头松动将加剧本身的塑性变形,形成静触头以弧形接触面与导电片接触,导流面被局限在安装孔附近一个不稳定的小区域内更加重该处的电气磨损。
例:某段0146号电力机车在库外做高压试验时,发现劈相机接触器触点焊死有放电现象,后经检查发现,原来是检修人员由于工作上的马虎,把额定工作电流75A的油泵接触器安装在额定工作电流为170A的劈相机起动电阻接触器的位置上,虽然它们的外观一样,但它们的作用却相差甚远,所以造成了这起事故。
我们检修人员在机车进行辅修时,就应该着重注意检查劈相机接触器,用500兆欧检查接触器对地及相间绝缘电阻值不小于3MΩ,在88-121VDC电压下检查接触器闭合、断开情况,闭合、断开均应可靠、动作应灵活,不许有卡住及接触器不良现象。
线圈不许有过热。
一旦发现有上述情况,应马上采取措施,避免造成更大的损失。
因此说接触器故障是导致劈相机不能正常运转的原因之一。
2电器元件误动作控制劈相机的电器元件误动作一般有两种情况,一种是劈相机起动后,从机车的信号显示屏上看,劈相机起动信号显示不灭,机车设置的过流保护延时不能提前动作,劈相机停止工作,表明辅机过流保护提前误动作。
这时判断可能是辅机保护插件出现问题,应拔出辅机保护插件,按下劈相机接触器手动按钮,若劈相机能正常起动,则说明劈相机过流保护出现故障应更换保护插件;另一种情况是劈相机起动后,劈相机起动信号显示—熄灭—又显示,劈相机在某一转速下“爬行”或降速至停转,辅机保护动作,初步分析为起动继电器提前误动作,劈相机转速没有达到额定转速的0.9倍,起动继电器就将起动电阻切除,如果劈相机起动后,起动信号显示不灭,劈相机剧烈抖动、电磁噪音大,会看到起动电阻发红或烧断,这说明起动继电器晚动作或不动作,即起动电阻迟甩或甩不开,应立即切断电源,否则劈相机会被烧坏,所以应尽快检查和排除起动继电器故障。
这时可以人为地按下起动继电器的凸键而让其动作,使常开联锁闭合,使566KA吸合,切断213KM线圈电源,甩开起动电阻,若是215EF常闭联锁故障,则可暂时把该联锁短接维持机车运行,入库处理完后再恢复正常。
有时也不排除继电器本身机械故障:如批示件显示不正确或锁钩误动作等。
3、劈相机接线错误从SS4改进型电力机车的辅助电路图可以看到,劈相机电动第一相U1端子与机车202母线相连,劈相机的电动第二相V1端是与机车201母线相连的。
发电相WL端子与203母线相连,起动电阻接在U相与W相之间。
如果劈相机任意两根线互换,这都会使劈相机反转。
如果劈相机反转,则表明有两根线接反,就应判断为劈相机接线错误,立即打开劈相机接线盒。
但有一种特殊情况:当三相接线相互反接时,劈相机转向与正常转向一致,即:劈相机电动第一相V1端子接机车201母线,劈相机电动第二相V1端子接203母线,劈相机发电相W1端子接机车202母线,V相作为发电相与起动电阻连接,由于起动电阻与V相绕组不匹配,劈相机起动困难,且由于V相绕组匝数最少,即使劈相机启动起来,由于三相电压严重不对称,使负载电机启动困难,这时劈相机带不动负载,对此我们检修人员也应打开劈相机接线盒,认真检查劈相机联线,并加以更正。
4、起动电阻值变大起动电阻变大会引起劈相机起动困难。
起动电阻值变大会使劈相机起动转矩变小,劈相机额定起动电阻值为0.79Ω,如果电阻的制造公差较大,或者由于每次起动时间较长,都会使劈相机起动电阻发烫或烧红,电阻氧化,有效截面积变小,次数多以后,劈相机起动电阻值会逐渐变大,在低网压下使劈相机起动困难,甚至不能起动,这时我们检修人员就应用兆欧表测量劈相机起动电阻值,如果大于0.79Ω,则改用另一组起动电阻,电阻值偏大的劈相机起动电阻须及时更换。