第六章 直流和脉流牵引电动机的试验

实验一直流电力牵引系统实验一、实验目的1.了解熟悉直流电力牵引系统的构成及各部分作用；2.重点掌握三段桥的工作原理；3.了解直流牵引系统牵引和制动原理；4.了解交直流传动系统对电网的谐波和无功污染。

二、实验内容1.直流电力牵引系统牵引和制动原理实验；2.测试三段桥各段桥的电压；3.测试直流电力牵引系统工作时电网的谐波和无功功率。

三、实验线路及原理整个实验系统组成框图如图1-1图1-1三相380V交流电进入配电柜后，由柜中变压器将其变为交直传动柜和交直交柜所需的单相交流电，控制台发出相应控制指令到交直传动柜，由其将交流电整流成直流电，再去驱动电动机组，系统所需的交流辅助电源由交直交柜提供，直流辅助电源由配电柜提供。

以上几部分连接原理图如图1-2：图1-2QS101-输入空气开关TM101-交直传动变压器QA101,QA102-牵引绕组空气开关QA103-电机励磁绕组空气开关TC301-同步变压器U301,U302-直流变流器模块M501-直流电机R305-磁场削弱电阻PWM-蓄电池充电模块MF301-辅助风机R306-制动电阻KZ301,KZ302-散热器过热保护器TV301-直流输出电压传感器TV302-励磁直流电压传感器TA301-直流输出电流传感器TA302-直流励磁电流传感器R301,R302,R303-空载电阻KM301-电机电枢接触器KM302,KM303-位置转换开关KM305-励磁输出接触器KM306-电阻制动接触器KM307-转向转换开关PV301,PV302,PV303-显示仪表●直流电力牵引系统各主要部件工作原理和作用：交直传动变压器TM101：将380伏三相工频交流电电源降压成三段单相电，其次边绕组分别为a1-b1-x1，a2-x2，a3-x3，其中a1-b1-x1电压为154V，a2-x2电压为77V，这两段电压为单相三段经济桥提供交流电，a3-x3电压为77V，这一段为电机励磁提供交流电。

牵引电动机组装后的试验要求
牵引电动机组装后的试验要求可能因具体的应用和行业标准而有所不同。

以下是一些具体的试验要求：
1. 绝缘试验：对电动机的绝缘性能进行测试，包括绕组对地缘绝电阻、相间绝缘电阻等。

2. 空载试验：在无负载条件下，测试电动机的转速、电流、电压等参数，以验证电动机的运行性能。

3. 负载试验：在加载条件下，测试电动机的输出功率、转矩、效率等参数，以验证电动机在实际工作条件下的性能。

4. 温升试验：测量电动机在运行过程中的温度升高情况，以确保电动机在正常工作温度范围内运行。

5. 振动和噪声试验：测量电动机在运行过程中的振动和噪声水平，以验证其对设备和环境的影响。

6. 耐压试验：对电动机进行耐压测试，以确保其在高电压环境下的安全运行。

7. 保护功能试验：测试电动机的保护装置，如过载保护、短路保护等，以确保其在异常情况下能够及时动作。

8. 外观和尺寸检查：检查电动机的外观是否完好，尺寸是否符合设计要求。

《机车电传动系统》课程实施性教学大纲一、课程性质和任务本课程是电力机车专业的一门综合专业课程，主要学习电机学基本理论和原理、结构，牵引电机与主变压器、机车电器、机车电气线路、控制原理和常见故障处理等内容。

使学生掌握电力机车的控制理论和主型客、货运机车主、辅、控电路结构，为学生专业技术实训打好基础。

二、课程教学目标课题一概述1.电力牵引的优越性和在铁道运输中的地位2.电力牵引发展概况及趋势课题二电力机车工作原理1.直直型电力机车工作原理2.交直型整流器电力机车工作原理3.交直交型电力机车工作原理课题三直流电机的基本结构和运行分析1.直流电机的工作原理2.直流电机的基本结构3.直流电机的电枢绕组4.直流电机的磁场5.直流电机的感应电势和电磁转距6.直流电机的基本方程式7.他励直流发电机的特性8.并励直流发电机的自励过程和特性9.串励和复励发电机的特性课题四直流牵引电动机的特性1.牵引电动机的一般概念2.直流牵引电动机的工作特性3.各种励磁方式牵引电动机的特性分析4.直流牵引电动机的起动、调速、反转和制动5.直流串励牵引电动机的磁场削弱实验一：并励直流电动机的起动和调速实验实验二：并励直流电动机的负载实验实验三：串励直流电动机的调速和负载实验课题五直流和脉流牵引电动机的换向及通风冷却1.换向的基本概念2.直流电机产生火花的原因和改善换向的方法3.脉流牵引电动机的电磁特点4.脉流牵引电动机的换向特点5.改善脉流牵引电动机换向的方法6.直流和脉流牵引电动机的环火及防止措施7.牵引电动机的发热和通风冷却课题六直流和脉流牵引电动机的基本结构1.牵引电动机的定额及额定数据2.牵引电动机常用的电工材料及绝缘材料3.脉流牵引电动机的基本结构4.典型脉流牵引电动机的结构特点课题七直流和脉流牵引电动机的试验1.牵引电动机的试验内容与试验线路2.牵引电动机的试验方法课题八变压器的基本结构和运行分析1.变压器的基本结构、分类及铭牌2.变压器的工作原理及运行分析3.变压器的参数测定4.变压器的运行特性5.单相变压器的联结组别6.自藕变压器7.电压互感器和电流互感器实验四：单相变压器实验课题九主变压器及平波电抗器1.主变压器的基本结构2.典型主变压器的结构特点3.平波电抗器课题十异步电动机的基本结构和运行分析1.三相异步电动机的基本结构、分类及铭牌2.三相交流绕组3.交流绕组的电势4.交流绕组的磁势5.三相异步电动机的工作原理6.三相异步电动机的功率和转矩平衡关系7.三相异步电动机的机械特性8.三相异步电动机的工作特性9.三相异步电动机的起动、调速和制动实验五：三相异步电动机的起动、调速和反转实验实验六：三相异步电动机的负载实验课题十一交流辅助电动机1.劈相机的工作原理及起动方法2.劈相机三相电压对称性的调整3.辅助电动机课题十二三相交流牵引电动机1.三相异步牵引电动机2.晶闸管同步牵引电动机课题十三电器的发热与电动力1.电器的发热与散热2.不同工作制下电器的发热3.短路时电器的发热及电器的热稳定性4.载流导体的电动力及电动稳定性课题十四电弧及灭弧装置1.电弧的物理基础2.直流电弧及其灭弧3.交流电弧及其灭弧4.电弧熄灭的方法及装置课题十五触头1.触头的接触电阻2.触头的振动3.触头的磨损4.触头材料课题十六传动装置1.电磁传动装置2.电磁铁的吸力与特性3.电空传动装置课题十七接触器1.电磁接触器2.电空接触器3.真空接触器课题十八继电器1.电磁继电器2.机械式继电器课题十九电力机车主型电器及其它电器1.受电弓分类、用途、单臂受电弓的结构、动作原理、静态及动态特性，主要技术参数2.高压连接器的作用、结构、动作原理3.主断路器:主断路器的用途、结构、动作原理、主要技术数据4.真空断路器的结构及动作原理5.转换开关:转换开关用途、结构、原理6.司机控制器:主司机控制器、辅助司机控制器的用途、结构、动作原理、联锁要求6.其它电器:熔断器、自动开关、火花间隙与氧化锌避雷器、传感器、互感器、万能转换开关、蓄电池。

第一章直流电机实验一直流他励电动机机械特性一．实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性。

二．预习要点改变他励直流电动机械特性有哪些方法？三．实验项目1．直流电动机固有机械特性的测定。

2．直流电动机人为机械特性的测定。

四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．电机导轨及测功机、转矩转速测量3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）5．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）6、直流电压、电流、毫安表（NMEL-06）7．电机起动箱（NMEL-09）五．实验方法及步骤1．固有机械特性接线图如图1-1。

M为直流并励电动机M01（接成他励方式），U N=220V，I N=0.55A，n N=1600r/min，P N=80W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f＜0.13A。

G为直流并励电动机M03（接成他励方式），U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min;直流电压表V1为220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（NMEL-06）；直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（NMEL-06）R1选用900Ω欧姆电阻（NMEL-03）R2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联）R3选用3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）R4选用2250Ω电阻（用NMEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）开关S1、S2选用NMEL-05B中的双刀双掷开关。

图1-1 直流他励电动机机械特性测定接线图按图1-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。

（2）电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。

（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。

直流电机的试验项目、周期和要求序号项目周期要求说明1 绕组的绝缘电阻1）小修时2）大修时绝缘电阻值一般不低于0.5MΩ1）用1000V兆欧表2）对励磁机应测量电枢绕组对轴和金属绑线的绝缘电阻2 绕组的直流电阻大修时1）与制造厂试验数据或以前测得值比较，相差一般不大于2%；补偿绕组自行规定2）100kW以下的不重要的电机根据实际情况规定3 电枢绕组片间的直流电阻大修时相互间的差值不应超过正常最小值的10%1）由于均压线产生的有规律变化，应在各相应的片间进行比较判断2）对波绕组或蛙绕组应根据在整流子上实际节距测量电阻值4 绕组的交流耐压试验大修时磁场绕组对机壳和电枢对轴的试验电压为1000V100kW以下不重要的直流电机电枢绕组对轴的交流耐压可用2500V兆欧表试验代替5 磁场可变电阻器的直流电阻大修时与铭牌数据或最初测量值比较相差不应大于10%应在不同分接头位置测量，电阻值变化应有规律性6 磁场可变电阻器的绝缘电阻大修时绝缘电阻值一般不低于0.5MΩ1）磁场可变电阻器可随同励磁回路进行2）用2500V兆欧表7 调整碳刷的中心位置大修时核对位置是否正确，应满足良好换向要求必要时可做无火花换向试验8 检查绕组的极性及其连接的正确性接线变动时极性和连接均应正确9 测量电枢及磁极间的空气间隙大修时各点气隙与平均值的相对偏差应在下列范围：3mm以下气隙 ±10%3mm及以上气隙 ±5%10 直流发电机的特性试验1）更换绕组后2）必要时与制造厂试验数据比较，应在测量误差范围内1）空载特性：测录至最大励磁电压值2）负载特性：仅测录励磁机负载特性；测量时，以同步发电机的励磁绕组作为负载3）外特性：必要时进行4）励磁电压的增长速度：在励磁机空载额定电压下进行11 直流电动机的空转检查1）大修后2）更换绕组后1）转动正常2）调速范围合乎要求空转检查的时间一般不小于1h。

实验一牵引电机试验线路及原理简介电力机车牵引电机试验台的原理线路图如图5-1所示：图中1、2是被、陪试电机，由LJ 作同轴连接。

感应调压器GT 和整流器ZL 构成“线路发电机”提供试验电机端电压U ；SY 是一个专用的相控整流器，称为“升压机”，用于提高陪试机支路电压，使其作为发电机运行，提供负载试验电流，其两端电压为U s 。

LF 1、LF 2分别是电机1和电机2的串激绕组；H 1、H 2分别是电机1和电机2的换向绕组。

图5-1 试验线路图 现将线路的工作原理简述如下：当调节升压机相控角α使得E s =0时，电机1、2都是在电网电压U 下空载运行的电动机，由电源输送空载电源I 0及I '0（如图虚线所示方向），由于1和2两电机机械耦合，其转速相同，而且激磁绕组串于同一支路，激磁电流相等，因此，两电机的电势E 1和E 2相等，且小于电网电压U 。

当调节升压机相控角α使得E s 与E 2同向且二者之和大于U ，则Es 在机电2及1的输入送了电流I'，这时在电机2的支路中总电流为2I I I '-'= 而在电机D 的支路中总电流为1I I I '+'= I 1与I 2的电流方向如图中所示，按照图中所示的极性，I 1的方向与E 1方向相反，1作为电动机运转；I 2的方向与E 2方向相相同，电机2作为发电机运转。

因此，决定该电机负载（制动力）的大小的电流I 2为()222R UE E I S -+=式中，R 2为电机2的电枢、换向极及补偿绕组的电阻。

如上所述，此线路的升压机SY 的作用可归结为：如没有升压机，则作为负载电机（陪试机）的电机2就不可能作为发电机运转。

当升压机E S 过低时，可能使E S +E 2≤U ，这时电机1与2就是处于空载状态下的串激电动机，它们将处于飞速状态，因此，在试验过程中，过分调大升压机的相控角α是不允许的。

试验起动过程是：先调高线路机输出电压（不超过试验电机的30%），使机组成并联电动机运行，然后调节升压机增加负载电流，再调节线路机电压、再调节升压机调整负载电流，直到需要的试验值为止。

一、实训目的本次实训旨在使我对牵引电动机的结构、工作原理、调速方法及运行特性有一个全面、深入的了解。

通过实训，提高自己的动手能力，培养严谨的实验态度和团队协作精神。

二、实训内容1. 牵引电动机的结构及工作原理（1）牵引电动机的结构：实训中，我们学习了牵引电动机的结构，包括定子、转子、端盖、轴承、风扇等部分。

通过观察实物，了解了各部分的作用和相互关系。

（2）牵引电动机的工作原理：实训中，我们学习了牵引电动机的电磁感应原理。

当交流电流通过定子绕组时，产生交变磁场，磁场与转子绕组中的电流相互作用，产生电磁力，从而驱动电动机旋转。

2. 牵引电动机的调速方法（1）改变定子绕组电压：通过改变定子绕组电压，可以改变电动机的转速。

实训中，我们学习了如何通过改变电压来调节牵引电动机的转速。

（2）改变定子绕组极对数：通过改变定子绕组极对数，可以改变电动机的同步转速。

实训中，我们学习了如何通过改变极对数来调节牵引电动机的转速。

（3）改变转子绕组电阻：通过改变转子绕组电阻，可以改变电动机的电磁转矩。

实训中，我们学习了如何通过改变电阻来调节牵引电动机的转速。

3. 牵引电动机的运行特性（1）牵引电动机的转矩特性：实训中，我们学习了牵引电动机的转矩特性曲线，了解了转矩与转速的关系。

（2）牵引电动机的功率特性：实训中，我们学习了牵引电动机的功率特性曲线，了解了功率与转速的关系。

（3）牵引电动机的启动特性：实训中，我们学习了牵引电动机的启动特性，了解了启动过程中电动机的转速、转矩和电流变化。

三、实训心得1. 通过本次实训，我对牵引电动机的结构、工作原理、调速方法及运行特性有了全面、深入的了解，提高了自己的动手能力。

2. 实训过程中，我学会了如何通过改变电压、极对数和电阻来调节牵引电动机的转速，掌握了牵引电动机的调速方法。

3. 实训过程中，我明白了严谨的实验态度和团队协作精神的重要性。

在实验过程中，我们要认真观察、记录数据，及时发现问题，与团队成员共同解决问题。