劈相机的故障与维修要点.pdf

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1、目录 摘要、关键词 1 绪论 2 一、劈相机的结构和技术参数 2 1、劈相机的结构特点 . 2 2、劈相机的技术参数 . 3 二、劈相机的工作原理 4 三、劈相机的启动与运行 4 四、劈相机的控制 . 5 1、手动控制 . 5 2、自动控制 6 3、 “低压实验”控制及库内辅助电路电源实验 7 五、劈相机的维护保养与常见故障及处理办法 8 1、劈相机的维护保养 . 8 2、劈相机的常见故障机处理办法 . 8 3、轴承异音 10 4、轴承过热 11 后语. . 12 参考文献： 12 感言 . 13 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 1 页 共 13 页 劈相机在 SS4G型电力机车上的应用

2、与分析 摘要： 本论文主要介绍 JP402A型劈相机的结构与工作原理， 劈相机在 SS4G上机 车的控制及运用，基于生产实践，总结归纳了几种劈相机常见的故障及相应的 处理办法。 关键词：SS4G 劈相机应用分析 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 2 页 共 13 页 绪论 近年来，中国铁路坚持用科学发展观统领各项工作，从服务社会主义和谐 社会建设出发，立足于解决铁路运输生产力不适应经济社会发展需求的矛盾， 以快速扩充运输能力和快速提高技术装备水平为主，深入推进和谐铁路建设， 提升了我国铁路整体技术装备水平和管理水平，开创铁路改革发展的新局面。 SS4G 机车按照铁道部科技政策“重载、高速”

3、和“提速”的方针，SS4G 型八轴机车的开发在2（B。- B 。）轴列、 B。转向架、低位牵引装置以及相控 调压、加馈电阻制动、 800KW 牵引电机等方面填补了我国新机型的空白，为第三 代机车开创和完善起到了先行作用。劈相机作为SS4G 机车的重要组成部分， 将主变压器供给的单相电源劈成三相电再供给辅助电路的所有辅机。 本论文对 SS4G型 JP402A型劈相机的结构和原理， 以及故障处理有较系统 的介绍，将知识点和能力点有机的结合，以专业知识为主要内容突出了JP402A 型劈相机在 SS4G机车上的重要作用。 一、劈相机的结构和技术参数 1、劈相机的结构特点 JP402A型劈相机在结构上与

4、三相鼠笼式异步电动机相似，也是由定子（包 括定子铁心、，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，在定子与转子间有1mm 的气隙。该劈相机为自行通风 防护式，依靠转子上的铸铝风叶在旋转时将冷空气从机座两端端盖孔吸入，将 热空气从机座中部的出风口排出，达到自行冷却的目的。 定子铁心和转子铁心均采用0.5mm 厚 DW47050 冷轧硅钢片，按给定图 形冲制的冲片叠压而成，定子铁心外径为423mm，内径为280mm，铁心长 280mm，定子槽形为半闭口梨形槽，定子绕组为双层，短距、叠绕软绕组。 转子为铸铝转子结构，端环、风叶、平衡柱及槽内导体用A199.5 铝

5、采用离 心浇铸一次铸成， 并热套于转轴上。 转子外径为 278mm, 经车削加工而成 . 槽形为 半闭口平行圆底槽 , 共 50 槽, 槽斜率 15mm 。 机座、端盖及轴承盖均由HT200灰口 铁铸成。在机座出线侧的筋上与定子铁心间装有二个M16X20mm 定位用的紧固螺 钉。轴承外盖上装有 45M10X1mm 接头式压注油杯。 端盖上装有 313低噪音单 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 3 页 共 13 页 列向心球轴心。（见下图） 1313Z1 轴承 2 轴承外盖 3 油杯 4轴承内盖 5端盖 6挡风板 7定子 8转子 9接线罩 2、劈相机的技术参数 型号JP402A 型式自行通风

6、防护式 额定功率57kVA 额定电压输入单相380V 输出三相 380V 额定电流输入单相200A 输出单相 90A 额定转速1499r/min 极数 4 频率 50Hz 输入功率因数 0.80 结缘等级 F 额定种类连续 重量 586Kg 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 4 页 共 13 页 二、劈相机的工作原理 当单相交流电通过电机定子绕组时，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、转向相反的旋转磁场，与电机转子转动 方向相同的磁场称为正序旋转磁场，与转子转向相反的磁场称为负序旋转磁场。 劈相机的电动相（与单相电源相联的两相绕组）解到单相交流电源上，在 劈

7、相机的空气隙中产生两个大小相等，方向相反，周期相同的旋转磁场。当劈 相机的转子静止不动时，这两个磁场在转子导体上感应的电势大小相等，方向 相反，转子由此而产生的两个转矩大小相等，方向相反，相互抵消，即启动转 矩为零，劈相机不能自行启动。 如果用某种方法使转子转动，并达到额定的运行速度，那么转子与正序旋 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深度切割该负序磁场，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一个正序旋转磁场（实际 上气隙中的合

8、成磁场是旋转的椭圆形磁场），它与转子导体内产生的电流相互作 用产生电磁转矩，克服转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩， 驱动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负载，因其中两相负载直接与单相电源相联，并 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，而本身只输出一相电流的异步电动 机。 三、劈相机的启动与运行 当劈相机的电动相绕组U1V1 接入机车主变压器辅助绕组a6 x6 端子的单相电 源时，它的

9、转子处在两个大小相等、方向相反、周期相等的旋转磁场中，转子与正序 磁场相互作用产生驱动转矩，转子与负序磁场相互作用产生制动转矩，劈相机的启动 转矩为零，不能自行启动。要使它有一定的启动转矩，必须设法使它在启动时能产生 一个旋转磁场。SS4G 电力机车型号为 JP402A 、380V 、57KW 的劈相机采用电阻或电容 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 5 页 共 13 页 进行分相启动，劈相机的运转与停止通过其相应的接触器201KM 控制。劈相机是单相 电动机与三相发电机的组合，起动时必须在第二电动相绕组与发电相绕组间接入起动 电阻 263R进行分相起动， 起动电阻的接通与开断由接触器21

10、3KM 来执行。由劈相机起 动继电器 283AK 检测起动过程并控制起动电阻回路的开断， 283AK 的工作电源 （DC110V ） 从导线531经 533KT 常开联锁由导线281引入。 当按下劈相机按键开关后， 接触器213KM 闭合，起动电阻投入， 210KM 闭合，劈相机开始起动， 这时劈相机起动继电器检测劈相 机发电相电压（由导线279 、280引入）来间接反映（见下图） 四、劈相机的控制 所有辅机的控制电源由605Q自动开关提供， 劈相机的控制是完成其它辅机 控制的先决条件。 SS4G 型机车的劈相机控制有手动控制和自动控制两种方式， 它是通过方式选择开关591QS 进行选择的。当

11、 591QS 打在“0”位时，即为手动 位，当 591QS打在“1”位时，即为自动位，其控制电路（见下图），下面分别 加以说明： 1、手动控制 按下“劈相机”按键开关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，其常开闭合，导线560 经 567KA得 常开点，使导线561 有电。它分成几条支路：第一条支路，导线561 经劈相机 起动中间继电器566KA常闭接点，使分相接触器213KM和劈相机起动延时继电 器 533KT得电动作，为劈相机的接触器201KM闭合做好了准备；第二条支路， 导线 561 经 213KM 的辅助接

12、点。使导线 572 有电，经劈相机故障隔离开关242QS 以及劈相继辅助保护接点215EF ，使 201KM得电动作，劈相机主回路沟通， 开始 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 6 页 共 13 页 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；第三 条支路，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，使劈相机进入正常工作状态，同时，566KA的常开点闭合。第四条支路，导 线 561 经 215EF和 566KA的常开点，使 566KA继续得电自

13、锁；第五条支路，导 线 561 经 533KT的常闭点，使导线577 有电，为其它辅机正常工作做好准备。 至此，劈相机的控制顺利完成。这是单节车的情况，当两节车重联时，通过重 联线 N567KA 得电动作。起动另一节车的劈相机过程 2、自动控制 所谓自动控制是指司机操作主断路器合闸后，劈相机自动起动，无需人为 操作劈相机以及其他辅助的按键开关。这一功能主要用于机车过分相区时，减 少司机的操作步骤。当主断路器闭合后，器辅助联锁的常闭打开，导线565 失 电，劈相机自起延时继电器528KT失电，延时 1S后其常闭点闭合，导线562经 591QS和 528KT的常闭点，使 567KA得电动作，劈相机

14、开始起动， 以后的过程与 手动控制完全一样，不再复述。 劈相机故障时的控制 若劈相机故障，则将242QS打到“2”位也就是用通风机1 代替劈相机，此 时，通风机 1 通过分相电容起动后代替劈相机的功能，使其它辅机依旧能正常 工作。具体控制过程如下： （1）将 242QS打到“ 2”位； （2）将 296QS打到电容位随后的操作过程与起动劈相机相同，即先按下 404SK 。 567KA得电动作。导线 560经 567KA ， 使导线有电。第一路， 导线 561经 566KA ， 使 213KM 和 533KT得电，起动电容接入；第二路，导线561经 213KM 、242QS ， 使导线 695

15、有电， 经通风机 1 的辅机保护接点 219EF 。 使通风机 1 的接触器 205KM 动作；第三路，导线561 经 283AK使 566KA得电动作并自锁，通风机1 开始起 动，当其发电机电压达到283AK的整定值时， 283AK动作；第三条，导线561 经 283AK使 566KA得电动作，并通过其本身的常开点自锁；第四条。导线561 经 566KA的常闭点切除 213KM和 533KT的供电电路，甩掉通风机的起动电容， 使通风机 1 进入正常工作状态，第五条，导线561经 533KT ，使导线 577有电， 为其它辅机正常工作做好准备。 以上介绍的是 198号以前的 SS4G 型机车的

16、劈相机，自199 号机车开始，增 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 7 页 共 13 页 加了一个时间继电器527KT 。其作用是，当劈相机起动时，283AK动作， 566KA 常闭打开，6 用 527KT的常开点短接 566KA的一组常闭接点 561 与 571， 让 533KT 和 213KM 继续得电，延时 1S后，527KT的常闭店打开， 533KT和 213KM 都失电。 分相起动电阻和分相起动电容退出辅电路回路。这样，分相起动电阻或分相起 动电容比原来电路多了1S工作时间，进一步改善了劈相机的起动性能。 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 8 页 共 13 页 3、 “低压实

17、验”控制及库内辅助电路电源实验 机车“低压试验”时，将242QS打在“0”位（即“试验）位，并闭合按 键 404SK,则 567AK ，566KA得电闭合， 533KT失电打开，其常闭联锁接点闭合， 577 有电，即可进行其它辅机接触器操作试验，但此时劈相机接触器213KM 被切 断，由此，又可将辅助电路库用插座接上三相380V电压，直接起动压缩机和各 通风机，而起动劈相机。 五、劈相机的维护保养与常见故障及处理办法 1、劈相机的维护保养 （1）新安装或长期停用的劈相机运转前的检查 用 200-300Kpa （2-3kg/cm 2）的干燥压缩空气清除劈相机内部及外部的灰 尘和污物。 用 500

18、V 兆欧表检查定子绕组的绝缘电阻，在冷态下不低于10 兆欧，热 态下不低于 0.46 兆欧，如达不到要求，必须对劈相机的绝缘电阻进行调整直到 符合要求为止。 用 500V 兆欧表检查接线板的绝缘电阻不低于50 兆欧，要保持接线板、 接线柱等部件的干燥。 轴承润滑脂应清洁、无变质稀化现象，润滑脂量约占轴承室的50%，不 可过多，在机车走行5 万-7 万 km 以后，向轴承室注入适量润滑脂（约20g 左 右） 。 检查劈相机的接线是否与装在接线罩内部的接线图相符，同时要检查劈 相机引出线一接头的连接是否有松动、虚焊等现象，如有，则必须加以处理， 重压或重焊接头。 正式运转前，应先行试机，观察旋转方

19、向（对新安装的劈相机）、震动情 况、有无异响及局部过热等。 （2）劈相机的存放 劈相机应存放在干燥、清洁、无化学药物、无酸碱及腐蚀性气体、通风 良好的户内。 劈相机不应直接放在泥土或水泥地面上，放置应平稳可靠，勿倒置，其 上不得放置重物或尖棱的物品。 2、劈相机的常见故障机处理办法 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 9 页 共 13 页 （1）劈相机不能正常启动的原因 接触器故障 过流保护误动作 起动继电器误动作或故障 网压过低 接线错误 起动电阻值变大 劈相机内部有断路、短路等故障 （2）判断及处理方法 通电欧，劈相机不转，且无任何反应，表明劈相机接触器没有动作，检 查并排除该故障 通电

20、后，劈相机起动信号显示不灭，劈相机发出“嗡、嗡”声，转轴不转 或很慢，发热严重，表明劈相机“走单相” ，检查劈相机接触器和起动电阻接触 器是否有故障，排除故障或更换接触器。 劈相机起动后， 劈相机起动信号显示不灭， 过流保护延时不够提前动作， 劈相机停止运转，表明辅机过流保护提前动作。拨出辅机保护插件，按下劈相 机接触器手动按钮，若劈相机能正常起动，则为劈相机过流保护故障，更换保 护插件。 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。表明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

21、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，起动电阻发 红或烧断，表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，否则劈相机会被烧毁。检查和排除起动继电器故障。 劈相机起动“吃力”，噪音大，起动时间长，引起过流保护动作。检查劈 相机输入电压，如果低于270V，表明网压过低。 劈相机起动电阻接在U 相与 W 相之间，如果劈相机的任意两根线互换， 都会使劈相机反转。因此，如果发现劈相机反转，表明有两根线接反，查找并 更正。只有当三相接线相互接反时，劈相机转向与正常转向一致。但由于起动 电阻与 V 相（因为接反，因此不再是U 相和 W 相）绕组不匹配，劈相机起动

22、 困难，且由于 V 相绕组匝数最少，即使劈相机动起来，由于三相电压严重不对 称，使负载电机起动困难，这时劈相机带不动负载。此时应检查劈相机连线， 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 10 页 共 13 页 并加以更正。 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。起动电阻 值为 0.79 欧，如果电阻的制造公差较大，或者由于每次起动时间较长，将使起 动电阻发烫或烧红，电阻氧化，有效截面积减小，次数多以后，电阻值会逐渐 增大，在低网压下使劈相机起动困难，甚至不能起动。测量起动电阻值，如果 偏大，改用另一组起动电阻或者用电容起动。阻值偏大的起动电阻须及时更换。 通电后不久，劈相机出现冒

23、烟、焦臭味、强烈的电磁噪音、振动等，或 引起过流保护、接地保护、或二级保护动作等，按电动机故障类“不能正常起 动”逐条判断处理。 3、运行中劈相机发电相电压不稳或偏低或偏高 （1）原因： 转子断条； 内部有匝间短路故障； 发电相开路。 （2）判断及处理办法： 劈相机振动大，有时高时低的“嗡、嗡”声，用钳形电流表测量三相电 流，指针周期性摆动。表明转子断条，如果故障现象很严重，引起负载电机噪 音、振动加大，发热严重，劈相机需更换转子。 劈相机局部过热，严重时引起过流保护或接地保护动作。发出一股焦臭 味。劈相机任意一相有匝间短路，都会引起三相电流发生变化，使发电相电压 偏高或偏低，使三相电压不对称

24、度加大。该劈相机需修理。 发电相开路，引起负载电机全部走单相，造成辅机过载保护动作。检查 劈相机 W 相外部连线，判断是劈相机内部故障还是外部故障，如果是外部故障， 应尽力排除；如果是内部故障，该劈相机需进行修理。 劈相机的轴承故障，振动大、噪音大，发热严重等故障现象，按电动机故 障中相应故障逐条判断处理。 4、轴承异音 (1) 故障原因 缺少润滑脂。 轴承内部有伤或损坏。 轴承中侵入杂质。 (2) 判断及处理方法 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 11 页 共 13 页 轴承发出干磨声，而且声音中含有与转速无关的不规则金属声，表明轴 承润滑脂过少，须补充润滑脂。补充后干磨声基本消失。 轴

25、承发出“咕噜、咕噜”声，其周期与转速成正比，表明轴承的滚柱或 滚珠表面有伤痕，如轴承过热，则应及时更换。轴承发出不连续的“梗、梗” 声，表明轴承内圈或外圈破裂，应及时更换。 轴承发出声小而不规则，与转速无关，但也会产生“咕噜”声。表明轴 承中侵人了杂质，应拆下轴承进行清洗 5、 轴承过热 (1) 故障原因 润滑脂过多或过少； 轴承破裂或内部有缺陷； 轴承“走内圈”或“走外圈； ” 轴承中侵入杂质或锈蚀； 电机或负载转动部分不平衡量太大； 定、转子相磨擦； 两端轴承装配不平行； 通风不畅。 (2) 判断及处理方法 轴承润滑脂应装满轴承室的1/2 2/3 ，二极电机装满 l/2 即可，四极及 以上

26、电机装满2/3 即可。润滑脂太多，轴承运行阻力加大，温度增高；润滑脂 太少，轴承干磨，温度也会升高。根据异音可判断出来，是否应补充润滑脂。 轴承发热严重，伴随有振动、异音出现，根据异音可判断出属于何种故 障，应及时更换轴。 轴承严重过热，噪音增大，并有明显的不连续的金属干磨声。表明轴承 “走内圈”或“走外圈” ，应及时更换，否则会致使轴承固死，引起电机绕组烧 损。 轴承中侵入杂质或锈蚀，根据轴承异音可判断出来，应拆下清洗轴承， 或更换轴承。 电机两端轴承都出现发热现象，震动大。如果负载是风叶，则风叶发出 的声音不均匀，且随转速的变化而变化。若轴承过热，震动过大，需拆下电机 检查修理。 轴承及电

27、机表面均严重发热，振动大。运行中能听到“擦、擦”声，表 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 12 页 共 13 页 明电机定、转子相接，该电机须及时修理。 电机面端轴承同时出现发热、振动大、噪音大。停机后用手搬动转动部 分比较吃力。检查端盖是否有松动，地角螺丝是否有松动。拧紧后，如仍出现 轴承严重发热，需对电机进行检查并重新装配。 轴承发热，但振动、噪音均无异常，检查电机两端，有无妨碍通风的障 碍物。 后语 本文以JP402A为例，对劈相机在机车上的应用进行了比较全面的介绍。首 先，从劈相机的结构入手，清晰而全面的分解了劈相机的各部，及掌握了其技 术参数。关于劈相机的工作原理和启动运行做了比

28、较细致的分析。本文重点在 于对劈相机在机车上的应用，也就是劈相机的控制与常见故障的处理做了全面 的介绍。其中劈相机的控制分为手动和自动控制，并附有电路图加以说明。关 于劈相机的维护保养与常见故障及处理办法，本文收集了大量的资料，做了系 统而详细的介绍。最后，由于水平有限论文难免有错误，希望大家批评指正。 参考文献： 1.张龙.电力机车电机 .北京:中国铁道出版社 ,2008 2.张有松 朱龙驹韶山 4 型电力机车 . 北京:中国铁道出版社 ,2006 3.吴忠 蒋志勇电力机车司机 .北京：中国铁道出版社，2005 湖南铁路科技职业技术学院毕业论文 第 13 页 共 13 页 感言 非常感谢范刚

29、老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指 导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，给了我们耐心 的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，他放弃了自己的休息时间， 他的这种无私奉献的敬业精神令人敬佩，严谨的治学精神，精益求精的工作作 风，深深地感染和激励着我。在此我们向他表示我诚挚的谢意。同时，感谢所 有任课老师是他们教会了我们专业知识，教会了我们如何学习，教会了我们如 何做人，还要感谢帮助过我们的同学。正是由于他们，我们才能在各方面取得 显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意！ 完成本次毕业论文的分工如下: 搜集资料、撰写提纲由郑伟涛负责， 文字处 理及排版由李晟方负责。论文第一、三、四章节由郑伟涛完成；第二、五章节 由李晟方完成。