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浅谈电力机车牵引电动机

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命褊席街移舷*照报

Hunan Vocational Co 11 ege of Railway Technology

目录

绪论.............................................................................1摘要............................................................................2一、 交流电机机车简介............................................................31、 发展史...................................................................32、 结构.....................................................................33、 电气原理.................................................................34、 鼠笼.....................................................................4二、 三相交流异步电动机..........................................................41、 三相交流异步电动机原理..................................................42、 三相交流异步电动机结构..................................................53、 三相交流异步电动机特点..................................................5三、 交流机车交流牵引电动机.....................................................61、 YJ85A型交流电牵引电机...................................................62、 技术参数.................................................................73、 结构.....................................................................7(1) 整机结构...........................................................7(2) 定子...............................................................7(3) 转子...............................................................8(4) 轴承..............................................................84、 三相交流异步牵引电机的结构特点..........................................85、 调速方法.................................................................9(1) 变极数调速........................................................9(2) 变频调速...........................................................9(3) 串级调速..........................................................10(4) 电阻调速..........................................................10(5) 定子调压调速方法.................................................10(6) 电机调速..........................................................11(7) 耦合器调速........................................................116、 机车牵引运行的调节区域.................................................127、 牵引电动机的检修........................................................12(1) 保养标准及内容...................................................12(2) 转子..............................................................12(3) 定子..............................................................13(4) 轴承..............................................................13四、 交流牵引电动机交直交调速控制系统..........................................141、 交-直-交变频调速基本电路...............................................142、 交-直-交变频调速系统...................................................14参考文献.......................................................................15致谢...........................................................................

16Hunan Vocat i ona t Co I!ege of Rai I way Technology

绪论

随着铁路机车的发展，目前交流传动电力机车作为铁路牵引的主要机车。

交流传动及车主要以三相异步电动机作为牵引电机。用鼠笼牵引电动机驱动的

交流电力机车，因鼠笼电动机简单、可靠、造价低、重量轻、体积小、易于维

护检修、防潮和抗有害气体性能好、牵引特性硬等优点，可以防止机车轮对和

钢轨间的打滑（空转），运行部分的牵引特性又可调节成恒功率性能。最大程

度地利用了机车上机电设备的功率。因此，这种电力机车具有重载、高速、可

靠等特点。

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摘要：近30年来，由于电子技术特别是大功率晶闸管以及 其他大功率可控 电子器件变流技术的迅速发展，研制出体积小、重量轻、功率大、效率高的变

流装置一一静止逆变器，作为三相交流电机的变频电源，使三相交流牵引电机

在铁路电力牵引中的应用取得了突破性进展。

本论文主要介绍HXD3型电力货运机车的牵引电机，YJ85A型交流电牵引 电机。详细的介绍了交流牵引电动机的构造、原理和特点，分析了牵引电动机

的调速特性，并简述了牵引电动机的检修。

关键字：三相交流电机 牵引电机 YJ85A

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Hunan Vocational Co 11 ege of Railway Technology

—、交流电机机车简介

1、 发展史

交流电力机车是随着鼠笼式感应电动机的发明而产生的，略晚于直流电力机车，始于19 世纪末期。由于三相交流接触网供电系统过于复杂，交流电力机车最初无法与直流电力机

车竞争。直到20世纪40年代，随着水银整流器、引燃管等整流器件的应用，基本上解决

了交流变直流的整流问题，交流电力机车中的直流传动机车才得以发展。60年代，随着电

力半导体的应用，这种机车获得了更大的发展。70年代后期，由于电力半导体已能提供大

功率变频装置，使得性能优越的鼠笼电动机电力机车和电动车辆在一些欧洲国家率先获得

应用。80年代，大功率可关断电力半导体的出现，以及微机技术的应用，交流电力机车的 性能变得更完善、更优越。

2、 结构

交流电力机车由电气系统和机械结构两大部分组成。电气系统包括受电弓、主断路器、

一台大容量的牵引变压器、4〜6台牵引电动机，两套司机控制设备、一套由晶闸管或可关 断晶闸管构成的变流器，以及功率不等的辅助电动机和大量电器、电子器件等。此外，还

有通讯设备、仪表，有些电力机车还装有电脑控制装置。牵引电动机装在轮轴和转向架上，

通过齿轮传动驱动力。受电弓装在车顶，其余电工设备均在车体内。机械结构主要由车体、

车架和转向架构成。车体通过车架安装在转向架上，转向架再通过弹性支承装置和轴箱，

将机车重量均匀地分配到各个轮对上。中国电力机车的每轴载重量为23to

3、 电气原理

交流电力机车所用电能从接触网获得，再由装在车顶的受电弓导入车体，然后经过主

断路器进入牵引变压器的原边，降压后输入特殊形式的整流器（变流器）和电抗器，使之成为

电压可以平滑调节的直流电流，供给牵引电动机。通过调节整流器的直流输出电压，即电

动机的端电压以及电动机的励磁电流，实现机车的起动和调速。

4、 鼠笼

用鼠笼牵引电动机驱动的交流电力机车，因鼠笼电动机简单、可靠、造价低、重量轻、

体积小、易于维护检修、防潮和抗有害气体性能好、牵引特性硬等优点，可以防止机车轮

对和钢轨间的打滑（空转），运行部分的牵引特性又可调节成恒功率性能。最大程度地利用

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页Hunan Vocat i ona t Co I!ege of Rai I way Technology了机车上机电设备的功率。因此，这种电力机车具有重载、高速、可靠等特点，是电力机

车的发展方向。

二、三相交流异步电动机

三相交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转

子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通往三相交流电源后，产生旋转磁场并切割转子，

获得转矩。三相交流异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、

安装、维护方便等优点，被广泛应用于各个领域。

1、三相交流异步电动机原理

旋转磁场：

定子三相绕组通入三相交流电即可产生旋转磁场。当三相电流不断地随时间变化时，

所建立的合成磁场也不断地在空间旋转。旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致，任

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电力机车与牵引传动试题

电力机车与牵引传动试题

电力机车与牵引传动整体认知

一、填空题

1、目前世界各国电气化铁道大部分已采用单相工频交流制电力牵引供电系统，

接触网供电电压______千伏。

2、我国已形成了 4、6、8 轴的______系列的电力机车型谱，仅株州电力机车厂

一家生产总台量到2001年底已达2893台。

3、交流电机简单可靠，具有良好的防空转性能、______特性和制动特性。

4、从整台机车来说，电力机车的轮周功率最高已达______KW以上，内燃机车最

高功率为4800KW（柴油机功率，若折算到机车轮周，则还要降低20％～30％）。

5、客运电力机车运行速度已可达到 250KM/H，货运电力机车也可达到______

KM/H，随着新型电力机车的不断出现，机车运行速度将进一步提高。

6、蒸汽机车的平均热效率为 8～10％，内燃机车的平均效率为 25％左右。电力

机车本身的效率是很高的，但考虑到整个电力牵引系统，其平均效率则______，

它与供电系统的电能来源有关，在由水力发电站供电的情况下，电力牵引的效率

可达到60.70％。

7、自给式机车的过载能力要受两方面的限制，一方面受机车发动机过载能力的

限制， 另一方面又受机车所带的能量装置过载能力的限制。 对于______电力机车，

其能量是来自较强大的供电系统，因而机车的过载能力是较高的。

8、由于______整备作业少，宜于长交路行驶，这样就可以减少机务段的数目，

如我国宝成铁路使用蒸汽机车牵引时，全线共有四个机务段，电气化后仅设有两

个机务段， 而且乘务人员和使用的机车台数也相应减少， 使劳动生产率大大提高。

9、电力牵引的能源可以来自多方面，因而实行电力牵引可以合理的利用能源，

特别是可以利用丰富而廉价的______和天然气资源，即使由火力发电站供电，发

电站也可以使用质量较差的煤作燃料，蒸汽机车则要消耗______。

牵引电机

牵引电机

牵引电机

一．牵引电动机的组成

牵引电动机主要由定子和转子两部分组成。

定子又包括定子铁芯、定子绕组和机座。定子铁芯由硅钢片叠成，用于放置定子绕组，构成电动机的磁路；定子绕组由铜线绕制而成，构成电动机的电路；机座一般由铸铁或铸钢制成，是电动机的支架。

转子又包括铁芯和转轴。转子铁芯和定子铁芯相似，也由硅钢片叠成，作为电动机的中磁路的一部分。铁芯上开有槽，用于放置或浇注绕组，它安装在转轴上。工作时随转轴一起转动。绕组分为笼型和绕线型两种。笼型转子绕组由铸铝导条或铜条组成，端部用短路环短接。绕线型转子绕组和定子绕组相似。转轴由中碳钢制成，两端由轴承支撑，用来输出转矩。

为了保证牵引电动机的正常运转，在定子和转子之间存在气隙，气隙的大小对电动机的性能影响极大。气隙大，则磁阻大，由电源提供的励磁电流大，使电动机运行的功率因数低；但气隙过小，将使装配困难，容易造成运行中定子和转子铁芯相碰。

二．牵引电机的作用

铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆(如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆)上用于牵引的电机。 由于机车既要求有大的牵引力，又要求能高速运行，因此加到电动机上的电压与电流变动幅度较大，故要求电动机能适应较大的调压比，并有一定深度的磁场削弱能力。

牵引电动机在露天工作，环境恶劣，经常受到风沙、雨雪的侵袭，运用地区海拔高度、环境温度的差别很大，空气中的湿度、盐分（海滨区热季）和含尘量也不相同，这些都能使电动机绝缘变差。因此，牵引电动机的绝缘材料和绝缘结构应具有较好的防尘、防潮能力。

由于牵引电动机在运行中经常启动、制动、过载和磁场削弱，且机车运行时电动机受到冲击和振动都比普通电动机严重，因此，无论是电磁原因或是机械原因都会造成牵引电动机换向困难，换向器上经常产生火花甚至会形成环火。尤其要指出的是，在脉动电压下工作的牵引电动机，其换向和发热更为困难，因此对脉流牵引电动机的结构选择还要考虑这方面的特殊问题。运行中的冲击和振动除造成换向恶化外，还易使电动机的零部件损坏，因此要求牵引电动机的零部件必须具有较高的机械强度。

浅谈DF4D型机车牵引电机常见故障与检修

浅谈DF4D型机车牵引电机常见故障与检修

浅谈DF4D型机车牵引电机常见故障与检修

摘要：随着科技的不断进步，机车的发展也发生了巨大的变化，电力机车以其突出的优越性在铁路运输中发挥着越来越重要的作用。我国铁路运输正朝着高速、重载、自动化方向发展，而牵引电机是保证机车正常运转的重要组成部分，所以牵引电机检修也就成为铁路机务部门的重点工作。随着铁路的飞速发展，电力机车以其快速、可靠、节能、环保等诸多优点，在铁路运输中扮演着越来越重要的角色。然而，电力机车在运用过程中也存在着诸多故障和隐患，特别是牵引电机故障问题一直困扰着电力机车的运用安全。牵引电机作为电力机车的主要传动部件，其质量的好坏直接影响到机车运行的安全。因此，如何有效地对牵引电机进行检修，就成为了确保电力机车安全运行的重要课题。本文对牵引电机检修存在问题进行了分析，并针对问题提出了相应对策，为以后进一步做好DF4D型机车牵引电机检修提供借鉴。

关键词：DF4D；机车牵引；电机常见故障

引言：DF4D型机车是我国目前运营的最先进的大功率交流传动内燃机车，自2011年投入运营以来，由于其具有牵引功率大、动力强劲、制动性能好、运用可靠等优点，已成为我国铁路运输的主力机型。随着列车编组不断增加，牵引电机的检修周期也越来越短。中国铁路干线的京沪线上担负着北京至上海间货物列车牵引任务，该区间属典型的长大坡道，且线路弯道多、坡度大。特别是今年以来，受电弓故障及“三跨”整治影响，造成机车牵引电机故障率大幅上升，严重影响了牵引电机的运用质量和机车运用寿命。因此如何做好牵引电机检修工作已成为当务之急。

1.牵引电机故障的常见原因 牵引电机在运用中易出现电机定子绕组的绝缘损坏、绝缘老化、匝间短路及电机缺相运行等故障，其中，电机绝缘损坏和匝间短路是造成电机故障的主要原因。造成牵引电机绝缘损坏和匝间短路的原因主要有以下几点：（1）牵引电机定子绕组匝间短路，其表现形式为绝缘局部放电，或局部出现火花放电现象。当局部出现火花放电时，会使导线、线匝、绝缘和铁心等因高温而变形，导致绝缘损坏。由于电机运行时的温度较高，造成局部电流过大而产生局部过热，从而导致绝缘层老化或烧毁。同时，由于受电磁场作用的影响，导致磁路发生变化，在磁通密度增加的情况下会出现感应电动势的突变，从而造成匝间短路。（2）牵引电机绕组的绝缘电阻降低或不合格。主要是由于老化、受潮或工作环境不良而引起的。此外，因机车长期在潮湿的环境中运行或存在导电灰尘进入绕组、铁芯内有水等也会引起绕组绝缘电阻降低或不合格。（3）牵引电机轴承润滑不良及润滑油脂变质。轴承是机车上最重要的部件之一，在机车运行中起着承受交变载荷、传递扭矩和导向作用。由于长期不对轴承进行润滑保养，导致轴承润滑不良或润滑油脂变质后会使电机轴承受到很大的摩擦力而引起电机定子绕组匝间短路；或因润滑油污染或变质而引起电机定子绕组绝缘电阻降低而引起电机绝缘破坏。（4）牵引电机绕组接地。因受电弓、接触网等设备漏电而使绕组接地。如果接地体或连接线材料不符合要求、位置接错、接头连接不良、绝缘电阻降低等均会造成电动机接地故障[1]。

电力机车牵引电机的故障处理及维护保养

电力机车牵引电机的故障处理及维护保养

电力机车牵引电机的故障处理及维护保养

摘要：我国社会在不断的进步之中，我国的经济也随之处在了上升阶段。这些因素慢慢的就使得我们更快更好的发展了我国的铁路事业，使得我国在这方面的建设更加完善。铁路运输全靠车头带，随着电气化铁路事业的发展，蒸汽和内燃机车渐渐退出历史舞台，电力机车逐步成为铁路运输事业的生力军。在这一整套的电力机车设备之中，最为重要的部分就是电力机车的牵引电机。这个部分最重要而且也更加有维护保养的难度，因为牵引电机的工作环境比较特殊，它所处于的工作环境与其它部分相比而言比较恶劣，并且它对于工作强度的要求还是相对较高的，这就使得牵引电机在使用过程中很容易发生故障而不能继续运行。本文根据牵引电机容易发生的故障进行一定的分析和对它进行维护保养的方法，从这两个方面对电力机车在电机牵引的过程中进行调查研究，对这两个方面会出现的情况进行分析，以此来更好的保证列车在运行的过程中能够更加的安全和稳定，从而能够保证运输货物或者是乘坐列车的乘客的安全，以此从另外一方面更大程度的保证铁路运输给我们国家能够带来的经济效益。

关键词：电力机车；牵引电机；故障处理；维护保养

正文

电力机车牵引电机之所以容易出现故障，是因为它在运行的这个过程中是高速运转的，并且在这个过程中会接受到来自于不同部位之间的冲击而造成的振动、相互之间的摩擦以及因为摩擦过程中而产生的的腐蚀反应，这就导致它的各个部位的构件会比较容易发生磨耗，然后造成零件的变形，加快了组成零件的老化或者是损坏的速度和程度。如果仅仅是机车一小部分零件发生了耗损从而导致它的功能失效，这就会使故障特别容易的发生，进而就会是这一整个机器不能再继续正常工作运行。不仅仅是会这样，严重的话对行车过程中的安全问题造成影响也不是不可能的。所以，这就要求我们要能够保证机车在运行过程中的的正常行进，因此我们在平常的工作中要一定要非常注意机车基本检查和维护，并且还要更加注重它的保养工作。即使在它已经被投入运行后，也必须要及时对电力机车进行必要的故障处理工作和不能缺少的检查保养工作，在最短的时间内恢复机车的每个部分的零件的最佳状态，以此来更大程度上的保证每一辆电力机车在工作中的正常运行。