劈相机的常见故障分析毕业论文Word文档格式.docx

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3.1.劈相机电路故障分析及处理15

3.1.1.接触器故障分析及处理15

3.1.2.电器元件误动作15

3.1.3.劈相机接线错误16

3.1.4.起动电阻值变大17

3.1.5.供电电压过低和输入电压严重不对称17

3.1.6.劈相机故障，通风机兼作“劈相机”分相起动18

3.1.7.劈相机不起动18

3.2.劈相机机械故障分析及处理19

3.2.1.轴承有异音19

3.2.2.轴承过热20

3.2.3.劈相机有异常噪音或振动过大21

3.2.4.电机升温过高或冒烟22

3.3.劈相机启动按钮故障现象22

3.3.1主断即跳的检查处理23

3.3.2.无任何声音的检查处理23

3.3.3.无劈相机启动声音的检查处理24

3.3.4.劈相机启动声音异常的检查处理24

3.3.5.SS4G型电力机车劈相机起动电阻烧损的原因分析及改进措施25

3.4劈相机常见故障及处理方法26

第四章劈相机的保养与维护27

4.1.运转前的检查27

4.2.劈相机的启动28

4.3.劈相机的运行与停止29

第五章结束语30

参考文献31

第一章劈相机概述

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220V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

劈相机是鼠笼式异步电机中的一种，根据其运行特点需要一种趋肤效应差的单鼠笼转子，它可以用于一切单相供电有要求使用三相异步电动机的场合，作为单相电网三相负载直接进行相数变幻的装置。

鼠笼转子可以是铜条的，也可以是铸铝的。

从运行经验看铜条转子不如铸铝的好，铜条易疲劳损坏而使转子端环处断裂，所以寿命不及铸铝的高。

其次是转子铁芯两端需要压圈，增加了电机的重量和零部件的数量。

铸铝式转子不需要压圈，不可利用端环和和导条把铁芯压得很紧。

更主要的是，由于导条、铁芯和端环铸成一体后消除了端环和导条之间的相对运动、转子旋转式的疲劳应力，从根本上解决了端环处导条断裂的问题，因此铸铝结构比铜条式的可靠。

劈相机的结构和一般鼠笼式异步电动机的结构相似，主要是由转子和定子两部分组成,定转子之间有气隙，此外还有端盖、轴承和出线盒等部件。

作为专用劈相机轴上是不带任何机械负载的，故该电机无轴伸端。

现简单介绍如下：

1）.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

⑷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。

2）.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。

3）.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

图1-1异步劈相机的主要结构

图1-1异步劈相机的主要结构

异步电动机要大出15%—25%。

异步劈相机的主要结构如图1-1所示：

1.2.劈相机的特点

⑴电压变化范围虽电网电压而变化，适用于电网电压变化较大的电网系统中，一般将来电压变化范围在0.7～1.2倍额定电压范围内。

⑵劈相机过载能力达尤其电动机起动时能提供较大的起动电流。

⑶劈相机供电时已经运行的异步电动机能协助劈相机供电给其它正在起动的电动机。

它本身具有劈相机的功能。

⑷劈相机只有在额定电压下、额定负载下输出的三相电压才能使对称的，对每一个电压来讲只有在某一个负载下劈相机才能输出三相对称电压。

在其它负载下它的输出时不对称的。

（5）劈相机除W相绕组能向三相负载送出电流外，其转轴还可能拖动功率比较小的机械负载，这种机械负载的功率约为劈相机的10%左右。

从这一方面讲劈相机兼有电动机的功能，但是它所拖动的机械应是类似鼓风机那样的软特性机械。

否则由于劈相机起动过程中的最小转矩比较小，机械负载的阻力距比较大，而使劈相机无法起动。

第二章劈相机的工作原理

2.1.电力机车劈相机

电力机车的劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。

就针对于目前SS4改进型电力机车的劈相机而言，SS4改进型电力机车上所有的辅助电动机均由主变压器的辅助绕组a6-x6供给单相电源，经异步劈相机将单相电源劈成三相电源，再供给辅助电路的所有三相异步电动机使用。

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，劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。

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。

由于三相负载D侧的U相V相电流可直接从单相电网获得，这样就可以大大减轻劈相机的负担，劈相机只需要向三相负载的W相提供电流和电能即可。

它尤其适用于电动集群的场合，例如在电力机车上，一台劈相机可供电给6～10台电动机在电动机群总容量不变的情况下，台数越多、容量越小越适合。

因此，对电气化铁路两侧边远山区中小容量的农机厂也比较适合，更适合用于电力机车和电动车组上。

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。

即当转子转动时，在劈相机的气隙中主要剩下了一个正序旋转磁场，它与转子相互作用产生电磁转矩，克服了转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩，驱使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电负载，因其中两相负载直接与单相电源相联，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，而本身只输出一相的异步电机。

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。

2.2.异步劈相机的工作原理

图2—1所示为异步劈相机工作原理线路图。

2-1异步劈相机工作原理线路图

劈相机的结构与三相鼠笼式异步电动机相似，转子为鼠笼式，定子绕组按三相不规律嵌放在定子槽内。

劈相机的工作原理：

如图2-1所示。

劈相机的实质：

是一种本身只输出一相电流的异步电机。

劈相机工作状态实际上是三相异步电机在不对称条件下运行的一个特例。

异步电机进入劈相机工作状态一般应具备以下两个条件：

（1）、电机轴上的机械负载不变。

（2）、三相电网中W相缺相,使W相电流反相输出。

只要具备上述条件，一般的三相异步电动机同样具有劈相机功能。

2.3.劈相机的起动方式

异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。

辅助电动机起动法是在劈相机的转轴上安装一台辅助电动机，起动时先由辅助电动机带动劈相机转子转动，待