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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。
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。
第十一章辅助电机SS4型电力机车辅助电路系统是采用单相交流电源转变成三相交流电源供异步电动机工作的方式，由旋转式异步劈相机实现单—三相交流电源的转换。
主要辅助机械均由三相异步电动机拖动（升弓辅助压缩机组除外）。
SS4型电力机车上安装了下列辅助电机：1.YPX2-280M-4型异步劈相机两台（SS4型1~158号车用）；JP402A型异步劈相机二台（SS4改型机车用）；2.YFD-280S-4型牵引离心通风机电动机二台；3.YYD-280S-6型空气压缩机电动机二台；4.JD305型制动电阻轴流风机电动机四台5.JD306型主变压器双级轴流风机电动机二台(SS4型1~158号车用）；TZTF6.0F/JT61-2LA型主变压器轴流风机电动机二台（SS4改型机车用）；6.Y100L-Z型硅整流装置轴流风机电动机12台(SS4型1~158号车用,SS4改型机车取消)；7.TG1B80-200/10D-2型变压器油泵电动机二台。
这些辅助电机应能在下列条件下正常工作：1.单相电源电压在270~460V（相当于电网电压从19~29kV）范围内波动。
2.由异步劈相机供电系统带来的辅助回路三相线电压的不对称。
其不对称度（即输出三相电压的负序分量与正序分量之比）在270V是应不超过10℅，在460V时应不超过7℅。
3.机车运行中所产生的冲击和振动及劈相机所产生的100Hz的振动频率。
4.环境空气温度：最高为45℃（车体内），最低为-25℃。
5.空气相对湿度；最湿月平均最大相对湿度为90℃(该月月平均最低温度为25℃)。
6.海拔不超过1200m.当使用于海拔1200~1500m的地区，且该地区环境空气温度不超过45℃与所需的环境空气温度降低补偿值之差值时，应能正常运算。
所需的环境空气温度降低补偿值是按1200m以上，每100m降低温升限值的1％计算。
由于YFD-280S-4型牵引离心通风机电动机、YYD-280S-6型空气压缩机电动机和TG1B80-200/10D-2型变压器油泵电动机分别与SS3型电力机车的一样，为避免重复叙述，上述三种电动机请参阅《韶山3型电力机车》一书中第七章辅助机组。
SS4G型电力机车劈相机电路分析及应急故障处理铁路运输是我公司的支柱产业，随着铁路重载技术的不断发展。
如何实现多拉快跑，创造出更高的经济效益是机务工作的重中之重。
但行车安全是铁路运输的永恒主题，货物越拉越重对机车的安全性提出了更高更严的要求。
我公司运用的机车基本都是SS4G型电力机车，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。
而劈相机中的控制电路更是决定了劈相机能否正常工作的核心部分。
文章就劈相机工作原理作了分析，在电力机车上的应用、使用中常见故障及处理方法、日常保养作了简要介绍。
标签：劈相机；劈相机的启动；故障处理1 劈相机介绍单相异步劈相机是利用单相交流电源供电的一种小容量交流电机。
因为其经济、结构简单、运行可靠、维修方便等优点和可直接接到220v交流电源上使用的特点，因此被广泛运用到家庭电器及轻工业装置中。
2 劈相机工作原理异步劈相机和普通的异步电机的结构基本一样，有定子绕组和鼠笼式转子。
定子绕组有三绕组Y型和两绕组T型两种结构。
T型绕组的主绕组接牵引变压器二次侧辅助绕组的两端，辅绕组则接在主绕组的中点。
电机启动之后，辅绕组的电压超前输入的单相电压90°，因而在输出的三端得到三相电压。
Y型绕组在国产得韶山系列上运用普遍，下面对Y型定子的异步劈相机进行分析。
如图1所示，Y型的定子绕组的oc、ob端接在牵引变压器二次侧的辅助绕组两端，输出的三个端子接三相负载。
在cb端通入单相交流电之后，绕组oc、ob中会产生空间位置不变、大小按正弦规律变化的脉动磁场。
若只有绕组oc、ob，在转子启动之后，劈相机则作为一台单相异步电机运行。
所以转子是以接近于2的速度切割负序磁场，因此转子导体中感应出接近2倍频率的电流和电势，因而产生的磁场抵消了负序磁场。
在劈相机起动以后，可认为气隙中只有正序旋转磁场存在且切割Y型定子绕组oa、ob、oc而感应出一组三相电Eoa、Eob、Eoc，从a、b、c三个端子来看，劈相机又是一台三相发电机，给三相负载供电。
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。
电力机车劈相机故障分析学生姓名：学号：专业班级：指导教师：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，铁路运输在我国交通运输体系中有着重要的地位。
近几年来我国铁路运输加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐，电力机车的功不可没。
劈相机作为电力机车的关键部分，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SS4改型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：劈相机控制故障分析目录摘要 (1)目录 (2)引言 (3)1 劈相机概述 (4)1.1劈相机的结构 (4)1.2 劈相机的工作原理 (6)1.3 劈相机的负载工况 (6)2 劈相机的起动方式 (8)2.1 单相电容起动电动机 (8)2.2 单相电容运行电动机 (9)2.3 单相电阻起动电动机 (9)2.4 劈相机手动控制 (10)2.6 劈相机自动控制 (10)3 改进型电力机车劈相机与控制电器的关系 (12)3.1劈相机电路故障分析及处理 (12)3.1.1 接触器故障分析及处理 (12)3.1.2 电器元件误动作 (13) (13) (13)3.1.5 网压过低和输入电压严重不对称 (13)3.1.6 劈相机故障，通风机兼作“劈相机”分相起动 (14) (14) (14)3.1.9 劈相机起动后噪音大，起动电阻甩不开 (14)3.2 劈相机机械故障分析及处理 (15)3.2.1 轴承有异音 (15)3.2.2 轴承过热 (15)3.2.3 劈相机有异常噪音或振动过大 (16)3.2.4 电机升温过高或冒烟 (16)3.2.5 劈相机按键故障 (16)3.2.6 无劈相机启动声音时检查处理 (17)3.2.7 劈相机启动声音异常检查处理 (17)4.1运转前检查 (18)4.2 劈相机的启动 (18)4.3 劈相机的运行及停止 (18)4.4 劈相机的存放及运输 (18)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)引言随着社会的发展，经济的发展，人们的运输工具也在不段的发展，铁路运输在整个交通运输体系中占有很大比例,是我国经济运行中的大动脉。
韶山型电力机车劈相机原理
韶山型电力机车是我国铁路干线上的主力军，而劈相机是韶山型电力机车必要的部件。
其实它就是一种将单相工频交流电转换成三相交流电，给电力机车各个用电设备供电的特殊异步电机，是单相电动机和三相发电机的特殊组合，从而平衡电力系统的三相负荷。
论文主要对韶山型电力机车劈相机的工作原理和控制方法进行了研讨，对输出三相电压的不对称性进行了分析和调整。
【Abstract】ShaoShan type electric locomotive is the main force of China railway line，and the split-phase machine is the necessary component of Shao Shan type electric locomotive. In fact，it is a special asynchronous motor that converts single-phase frequency alternating current into three - phase alternating current，and provides electric for individual electrical equipment of the electric locomotive. Electrical equipment is a special combination of single-phase and three-phase motor generator，so as to balance the three phase load of power system. This paper mainly discusses the working principle and control method of Shao Shan type electric locomotive split-phase machine，and the asymmetry of output three-phase voltage is analyzed and adjusted.
标签：电力机车劈相机；单相；三相；工作原理；控制方法
1 劈相机工作原理
劈相机是一种结构特殊的三相异步电机，它的用途非常专一，能完成单相和三相电的变换。
电力机车的供电电源是单相电源，但负载又是三相的异步电机，劈相机的特殊作用就在于此。
劈相机就是用来将主变压器从接触网接收的单相电源转换成三相的工频交流电，向三相负载（异步电动机）供电。
图1-1即是劈相机工作原理线路图[1]。
如图1-1所示连接异步电机的各绕组，电机作为单相异步电机运行，单相电源接绕组V、U两端，通电后，绕组VOU将产生一个与异步电机转子转动方向相同的正序旋转磁场和一个与异步电机转子转动方向相反的负序旋转磁场，这两个磁场虽然方向相反，但大小、周期完全相同。
当转子运行起来后，转子导体感应出来的电流产生的磁场将会抵消负序旋转磁场，最后在劈相机的气隙里就剩下一个正序旋转磁场。
这样，闭合的三相绕组VO、OU、OW处在正序磁場中，被正序磁场磁力切割，产生了电流，这样单相交流电源就被“劈”成了三相。
2 劈相机的起动控制
劈相机常用的起动方法有：分相起动和起动电动机法。
2.1 分相起动
劈相机是一种特殊的异步电机，它可以看成是一个单相异步电动机与三相发电机的组合体。
在单相电源的条件下，由于无起动力矩，因此是不能直接做单相起动的，必须接入起动电阻（或电容）进行分相起动，接入方法如图2-1（a）所示。
当电机起动完毕后，再甩开起动电阻（或电容）。
如上图2-1（a）所示，图中的RQ作为起动电阻。
当劈相机的UV绕组（电动相绕组）接通单相电源起动后，定子绕组可以看作是由VOU相和VOW相组成：VOU相直接由单相电源供电，而VOW相与起动电阻RQ串联后由单相电源供电。
这样，电压UVU超前电流IQ1（流经VOU相的电流）90°（电感效应），而UVU超前电流IQ2（流经VOW相的电流）φ角（φ<90°），如图2—1（b）所示。
这两个时间上有不同相位的起动电流通入在空间彼此相差一定电角度的两相绕组中，所产生的气隙合成磁场是一个旋转磁场，在该磁场的作用下能产生较大的起动转矩，使劈相机的转子转动起来。
当转速达到同步转速的80%～90%时，使用接触器切除起动电阻，起动即告完成，劈相机投入空载运行[2]。
从以下两个方面保证劈相机可靠起动：
①选择合理的起动电阻，以获得最大的起动转矩。
因为起动电阻值的大小直接影响到发电相起动电流2QI的幅值和相位，起动电阻过大或过小都会使合成后的磁场变成幅值变动、非恒速的椭圆形磁场，起动转矩也随之变小。
所以，不同型号的劈相机都应该有一个相对应的最佳起动电阻值。
②控制好切除起动电阻的时间。
在起动转矩达到最大值时，应该及时地把起动电阻甩掉。
起动电阻切除时机不当，将严重影响劈相机的可靠性。
2.2 起动电动机法
起动电动机法是指加装一台辅助电动机在劈相机的转轴上，起动时劈相机转子在辅助电动机的带动下转动，当转速达到一定值后，切除辅助电动机的电源，用单相电网为劈相机供电。
这种起动方法很明显需要另外增加新的设备，而且使劈相机的结构更加复杂，加大维修难度，因此一般都不采用这种起动方法。
综上所述，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[3]。
3 三相电压不对称性调整
3.1 劈相机负载后三相电压不对称的原因
分析图1-1，绕组VO、OU相当于异步电机的定子绕组，绕组OW相当于
起发电作用。
在劈相机负载时，绕组VO、OU中有两种电流（电动机电流和发电机电流）流过，而在绕组OW中只有一种电流（发电机电流）流过，这样就导致劈相机的三相电流不对称，电流流过绕组将产生阻抗压降，流过的电流不对称，则三相绕组产生的阻抗压降也不对称。
当是电动机电流时（设电动机电流方向为正），阻抗压降方向为正，绕组的端电压将大于感应电势；当是发电机电流时，阻抗压降方向为负，绕组的端电压将小于感应电势。
如果流过绕组VO、OU、OW的电流对称，则会产生对称的感性电势。
负载后，由于三相绕组电流不对称，阻抗压降就不对称，所以劈相机的三相端电压就不对称。
而且，在负序磁场抵消的过程中可能还有剩余，三相绕组将产生负序感应电势，这也是造成三相电压不对称的一大原因。
3.2 改善劈相机三相电压不对称性的措施
①把一个电容器并联在负载的两端；
②把劈相机的定子绕组做成三相不对称的绕组。
4 结论
劈相机的实质是把单相电源转变成三相电源。
只有合理解决劈相机的起动问题和在负载后保持三相输出电压的对称性问题，劈相机才能可靠起动并运行，才能更好地为韶山型电力机车服务。
【参考文献】
【1】王立民.SS4G型电力机车劈相机启动控制电路故障分析与处理[D].黑龙江：黑龙江交通职业技术学院，2012.
【2】王宗信.SS4改型电力机车劈相机控制电路结构分析[J].电子世界，2012（08）：51-52.
【3】许聪明.电力机车控制[M].北京：中国铁道出版社，2004.。
