电力机车劈相机故障分析

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。

近年来我国铁路加快了安全、重载、高速为主体的发展步伐，我国铁路运输开始向电气化发展的飞速发展，随着电力机车的增多，而电力机车的上的辅助电机的，尤以劈相机的重要性最为重要劈相机是电力机车的心脏，他的好坏影响着电力机车运行安全以及人的安全。

本文就简要的介绍劈相机的结构特点、工作原理、控制原理及在实际运用中的故障处理问题。

1 劈相机概述劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机是异步电动机的简称。

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它是一种能实现单三相变换的异步电动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。

它是电力机车的专用装置。

劈相机是由异步电机演变而来因此它具备异步电机的一系列优点。

它的特性又正好和三相异步电动机进行最佳配合所以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. 劈相机在国内外电力机车上有多年的运用历史在当今晶闸管技术相当发达的变相领域中劈相机仍能以它独有的经济、可靠、结构简单和节能等显著优点力克群芳深深吸引从事单相电源变相技术的国、内外专家在工频60Hz的新型电力机车上仍广泛采用。

劈相机除了在电力机车上的应用外对一线一地的供电系统使用劈相机也很有价值。

劈相机不应该是一台三相异步电动机不对称运行工况的延伸应该是异步电动机群中和电动机相互作用。

每一台已经运行着的电动机均可作为劈相机或者辅助劈相机向其他电动机供电每一台电动机的工况都是可逆和自然过渡的。

它具有结构简单、成本低廉、运行可靠、维修方便等优点及可以直接在单相220 V交流电源上使用的特点因此在家用电器(电扇、洗衣机、电冰箱、空调器等)及轻工业装置上得到了广泛的应用。

当然目前也正逐渐应用于电力机车等行业。

1.1劈相机的结构电力机车劈相机实际上是单相电动机和发电机的组合体，韶山4改型电力机车上的所有的辅助电动机的电源全是由劈相机将来自变压器绕组的单相电源劈成三相电源提供的电源。

易步劈相机的结构是与三项电动机是不同的，转子是鼠笼式，定子绕组是按三相不对称规则镶在定子槽中的。

故而说劈相机是单相电动机和发电机的组合体。

他的电负荷是不稳定的，随着电力机车的工况的变化而变化。

一步劈相机的结构如下图定子：劈相机的定子由机座定子铁芯和定子绕组等组成。

定子采用F绝缘绕组嵌线完成后整个定子应浸渍5152无溶剂漆或1032三聚氰胺醇酸树脂漆两次。

劈相机定子和异步电动机的相似由定子绕组、定子铁芯和机座组成。

（1）定子绕组：是不对称的三相绕组，由它产生劈相机的旋转磁场。

更主要的是通过它直接把电源变换成三相电源，由它决定劈相机的主要性能。

各相绕组的匝数按性能要求实际决定。

（2）绕组线圈：按一定规律依次嵌入定子槽中，并按照一定的接法连接起来。

容量大的劈相机都采用双层绕组，每一槽内的导线分为上下两层，中间用绝缘隔开。

定子绕组有硬绕组和软绕组两种。

低电压的中小型电机都广泛采用软绕组。

总之，劈相机定子绕组成形、嵌制和结构与一般异步电动机相同。

（3）定子铁芯：是劈相机的磁路，它由定子冲片叠压而成，定子采用0.5mm的硅钢片，双面涂以硅钢片漆。

一般情况，定子铁芯上有两个绕组，一个称为工作绕组或主绕组，用以产生主磁场和从电源吸收电功率输入给电机，另外一个称为启动绕组或辅助绕组，用来起动电动机。

（4）压装方式：铁片叠压成铁芯后压入机座的称为外压装式，铁芯冲片在机座内叠压的称为内压装式。

中心高在280mm以下的电机多数采用外压装，外压装的工艺可保证定子内圆和机座止口是一种较好的铁芯结构。

某些较大尺寸的劈相机采用内压装的形式尺寸更大的电机可采用扇形冲片在电机内部结成整圆，这种方式主要可以节省材料，但是内圆需要旋圆。

主要作用是固定和支撑铁芯，装配端盖、轴承和转子，并起保证定、转子和气隙均匀的作用。

目前生产的几种劈相机一般都采用铸铁机座，为了加强散热能力采用开启式的结构，两侧和下部有通风孔。

转子：转子是劈相机的旋转部分，也是劈相机变换相数的主要部件。

劈相机旋转起来以后，旋转着的转子对定子负序磁场有很强的阻尼作用，气隙中负序磁场的大小与转子负序阻抗成比列，转子绕组中的负序电流有双倍电源的频率，因此趋肤效应很强。

劈相机的鼠笼转子以单鼠笼为佳，转子槽形设计时要考虑到在转子导条中负序电流渗透的有效高度范围内，槽形面积尽可能要求要大。

劈相机的转子均采用轴肤效应较差的单鼠笼式结构，而转子槽型的设计应考虑到在转子导条中负序电流渗透的有效高度范围内的槽型面积能尽可能大些，通常采用上宽下窄的倒梨型槽或中字形组合槽，劈相机的定子铁芯与转子铁芯之间气隙约在1mm左右。

气隙：定子铁芯与转子铁芯之间的气隙时很小的，气隙大小根据劈相机容量而定。

目前生产的集中劈相机气隙在1mm左右。

气隙小不但装配困难、同心度要求高，而且谐波电流产生的寄生力矩也大。

气隙大磁阻就大，需要的激磁电流也大，为了减小激磁电流，气隙应尽可能小。

这两方面的要求是相互矛盾的，因此劈相机的气隙值要由几方面的因素决定的，比一般同尺寸的三相异步电动机要大出15%—25%。

异步劈相机的主要结构如下图1.2 劈相机的工作原理电动机的单项交流电通过电机定子的单项绕组时，产生交变的脉振磁场，一个脉振磁场可以分解成为两个一样幅值的、转速一样的转向相交的旋转磁场，与电机的转向相同的为正序旋转磁场，与电机的旋转方向相反的转向为反向旋转磁场，劈相机的电动相绕组接到单相交流电电源上，在劈相机的气隙长生两个大小相同的磁场，当劈相机的转子静止不动时，这两个大小相等，方向相反的磁场的磁力就会相互抵消，启东转矩为零，也就是说劈相机不能自行起动，如果转子与正序旋转磁场的旋转速度相对娇小，而转子与负序旋转磁场速度相对较大，转子将会以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场，使得转子导体内感应几乎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定子产生的负序磁场。

换句话说，但转子转动时，在劈相机的气隙中主要就剩下了正序旋转磁场，他与转子相互作用就产生了电磁转矩，克服了机械阻力力矩及转子负序产生的电磁阻力矩，驱使转子沿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，于是单项电源被劈成三相电源，并在劈相机定子的三相输出端接上电负载，因其中两项负载与与单项电源相连，不需要经过劈相机而直接从单相电源得到供电，而另一项负载经过由劈相机发电相非到供电，所以劈相机是将单相交流电劈成三相电，而本身只输出一相的异步电机。

1.3 劈相机的负载工况当劈相机与三相电负载接通后，因U、V两相负载直接与单相电源相连，不需要经过劈相机即可直接从单相电源获得负载电流Ivm/和Ium。

W相负载电流WMI则由劈相机的W相提供。

因为当电网W相缺相时，劈相机的W相电势高于W相端电压，从而使W相电流反相，源源不断地向三相负载输出第三相电流件，这时电机才真正进人劈相机工况运行。

由于专用劈相机的轴上均不带机械负载，故劈相机负载前后的轴输出机械功率是不变的，所以它的气隙正序磁场也应保持不变。

但W相输出电流WI产生的单相磁势将使气隙磁场发生变化，这就需要从U相和V相输人相应的附加电流面ΔUI和ΔVI以保持气隙正序磁场不变而定子的负序磁场将随着W相电流WI的增加而增加，这些新增加的负序磁场同样由转子产生新的负序电流去抵消，仍然保持气隙负序磁场几乎为零的特点。

用数学关系式来表示上述两个物理现象，可把劈相机负载时的定子三相电流分解成两组，一组是劈相机空载时，仅在U、V相绕组中流过的单相电流，此电流与转子作用产生电磁转矩以维持转子的继续转动，故称此电流为电动机电流，习惯上将U、V相绕组称为劈相机的电动相绕组，另一组是劈相机负载后，在三相绕组中重新加人的三相电流和ΔWI，该电流与转子作用产生电磁阻转矩，相应地将这一组电流称为发电机电流，习惯上将W相统组称为劈相机的发电相绕组。

由此可知，当劈相机负载时，在劈相机的发电相绕组中仅有发电相电流Iw、Ip、IQ、Ivu流过，而在 U、V电动相绕组中同时存在着电动机电流PI和发电机电流ΔUI、ΔVI，所以劈相机负载后的定子三相电流的关系可写成以下公式。