SS7E型电力机车牵引电动机地特点Word文档下载推荐.docx
《SS7E型电力机车牵引电动机地特点Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SS7E型电力机车牵引电动机地特点Word文档下载推荐.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1韶山7E牵引电动机
韶山7E型电力机车采用全叠片、他复励牵引电动机，全叠片电机的最大特点是磁路均匀、个电机特性一致。
机车主电路采用不等分三段桥，机车启动时，只要司机根据列车牵引吨位与线路限速状况将手柄推到一定的极位机车将以特性控制线恒流启动与准恒速运行。
相控和他励控制点了可以方便地实现机车无极调速和无极磁场削弱。
为了使用方便、直观，认为地将司机控制器上刻度出的17个极为，每级位都对应着一定的机车速度X围，而实际上每级位都对应着一定的机车速度X围。
而实际上每级位直接仍是无极过渡。
如4极位就相对应机车的40Km/h的准恒速运行X围。
1.1牵引电动机的特点和技术参数
牵引电动机是电力机车的重要部件之一，它安装在转向架上，通过传动装置与轮对相连。
机车在牵引状态运行时，牵引电动机将电能转换成机械能，通过轮对与钢轨产生牵引力，并通过轮对驱动机车运行。
当机车在电制动状态下运行时，牵引电动机转换成发电机将机械能转成电能，通过轮对与钢轨产生制动力。
此外，电动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升，因此，脉流牵引电动机在设计和结构上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向〞和温升两个突出的问题
直流和脉流牵引电动机的工作原理和普通直流电动机是一致的，其根本结构也相似。
但是，牵引电动机的工作条件与直流电动机相比如此有很大的区别，因此牵引电动机在设计、构造、材料、工艺等方面都要特别慎重。
牵引电动机工作的主要特点是：
使用环境恶劣牵引电动机安装在车体下面，直承受到雨、雪、潮湿空气的影响，机车运行中掀起的尘土直接侵入到电动机内部。
此外，由于季节和负载的变化，还经常受到温度和湿度变化的影响。
此外，电机绝缘容易受潮、受污，对其性能和寿命产生极为不良的影响。
外形尺寸受限制：
牵引电动机悬挂在车体下面，其安装空间受到很大的限制，轴向尺寸受到规矩的限制，径向尺寸受到动轮直径的限制。
为了活的尽可能大的功率，牵引电动机必须紧促，并采取较高性能等级的绝缘材料和较好的导电导磁材料。
动力作用大：
机车运行之钢轨不平顺之处，因撞击而产生的动力作用会传递给牵引电动机，式牵引电动机承受很大的冲击和振动。
这样的动力作用常常会造成牵引电动机磁极螺栓松动、线圈连接断裂、零部件损坏等故障。
同时，由于电刷的震动影响了电刷和换向正常接触，导致换向恶化。
换向困难：
直、脉牵引电动机换向困难的原因除了受机械动力方向的影响外，还有电器方面的原因，当机车在长达坡道上运行时，电动机将长时间处于过流状态；
当机车高速运行时，采用深度磁场削弱使气息磁场畸变大；
电网电压波动时电动机两端电压升高，这些都将造成牵引电动机换向困难。
脉流牵引电动机的电流称为脉流电流，除了直流分量外，还有一定的交流分量，电磁交流分量的存在将使牵引电动机换向更为困难，致使换向火花增大甚至环火。
因此，在设计上直、脉流牵引电动机时，必须对换向问题给予特别注意。
负载分配不均匀：
牵引电动机与普通电动机的另外不同之处是：
在同一机车上的数台牵引电动机，无论是在电的方面还是机械的方面都是连接在一起的。
在电的方面，各电机时并连接；
在机械方面，各电机通过动轮与钢轨简单粘着作用而互相耦合在一起。
因此，由于同一台上牵引电动机特性有差异，各动轮直径不等或个别论对发生“空转〞、“滑行〞等原因，都有可能造成电机负载分配不均，有的电机处于过载运行，有的电机处于欠载运行，从而使机车牵引力不均，有的处于过载有的处于欠载运行，从而使机车牵引力不能充分发挥。
韶山巾型电力机车所用的牵引电动机为带有补偿绕组的6极他复励ZDl20A型脉流牵引电动机，电机外形见图1.1。
图1.1ZDl20A型脉流牵引电动机外形
ZDl20A型脉流牵引电动机在额定电压下的转速、转矩和效率特性曲线如图2.2所示。
图1.2ZDl20A型脉流牵引电动机特性曲线
1.1.1工作条件
ZDl20A型脉流牵引电动机在如下条件下可正常工作
1．海拔不超过l200m；
2．最高环境空气温度40℃（遮荫处）；
3．最低环境空气温度一40℃；
4．空气相对湿度；
最湿月月平均相对湿度最大90％（该月月平均最低温度25℃）；
5．机车受雨、雪、风、沙的侵袭时，电机冷却空气需经滤清；
6．机车正常运行时产生的冲击和振动。
1.1.2主要技术参数
额定功率（小时制）850kW
（持续制）800kW
额定电压（持续制）910V
最高电压l030V
额定电流（持续制）940A
最大工作电流l320A
最小恒功电流830A
额定转速（持续制）995r／min
最高恒功转速l665r／min
最高转速l840r／min
供电方式三段桥相控整流脉流供电
励磁方式他复励、无级削弱
最大励磁率β
最小励磁率β
绝缘等级H／H
通风方式强迫外通风
通风量125m3／min
保护方式防护式
悬挂方式架承式全悬挂
传动方式单边直齿，轮对空心轴6连杆传动
齿轮传动比75／32=2.34375
1.1.3主要结构参数
电枢直径Ø
650nm
电枢铁心长270mm
电枢实槽数93
电枢槽形尺寸8.8mm×
40.6mm
电枢每槽元件数4
电枢导体排列方式交叉立放
电枢绕组形式单叠绕组
电枢绕组支路数6
电枢绕组节距l～16
电枢绕组电阻（20℃）0.01032Ω
均压线数93
均压线节距1～125
换相器直径Ø
500mm
换向器片数372
换向器长l32mm
换向器节距l～2
极数6
主极气隙5.5mm
串励绕组匝数4
他励绕组匝数32
串励绕组电阻（20℃）0.0030296Ω
他励绕组电阻（20℃）0.08254Ω
换向极绕组匝数6
换向极第一气隙l0mm
换向极第二气隙5.5mm
换向极绕组电阻（20℃）0.002431Ω
补偿绕组匝数7
补偿绕组电阻（20℃）0.008378Ω
每刷握电刷数3
质量转子ll50kg
定子l770kg
总质量3400kz
1.1.4局部配件参数
电刷型号D3748或DE一7
电刷尺寸2（10mm×
40mm×
55mm）
轴承型号传动端SKFNU332ECM／VA301
换向器端SKFNH322ECM／VA301
润滑脂牌号：
机车牵引电动机轴承脂L—XEGEB2
1.1.5电机各局部允许温升
当冷却风量为l25m3／min时，冷却空气温度l0～40℃电机各局部允许温升限制值列于表1-1。
表1-1温升限制值
名称
绝缘等级
测量方法
允许温升
电枢绕组
H
电阻法
160
补偿绕组
180
主极绕组
换向器
B
电温度计法
105
换向极绕组
轴承
55
1.2电机结构
ZDl20A型牵引电动机结构如图1.3和图1.4所示主要由定子、转子、电刷装置等局部组成。
定子是磁场的重要通路并支撑电机。
它由主极、换向极、机座、补偿绕组、端盖、轴承等组成。
转子是产生感应电势和电磁转矩以实现能量转换的部件，它由电枢铁心、电枢绕组、换向器和转轴等组成。
电刷装置一是电枢与外电路连接的部件，通过它使电流输入电枢或从电枢输出。
二是与换向器配合实现电流换向。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流排等组成。
ZDl20A型牵引电动机采用架承式全悬挂，电机两端均悬挂在转向架的构架上。
1.1.2定子
电机定子由机座、主极、换向极、补偿绕组组成。
见图1.5。
〔1〕机座
机座既是安装电机所有部件的外壳，又是联系各磁极导磁的磁轭。
ZDl20A型牵引电动机采用全叠片无机壳机座。
机座导磁局部采用1mm冷轧钢板冲制成12边形，见图1.6。
在叠制后的定子两端放置铸钢前后压圈。
图1.3ZD120A牵引电动机纵剖图
1-前端轴承盖；
2-螺栓M20X50；
3-制动垫片；
4-轴承NJ322ECMC4+HJ322EC：
5-轴端挡板（前端）；
6-内轴承盖（前端）；
7-挡环（前端）：
8-螺栓Ml6×
30；
9-垫圈；
10-电枢装配；
ll-前端盖刷架装配；
12-定子：
l3-垫圈20；
14-后端盖装配；
15-轴承NU332ECM；
16-内轴承盖（后端）；
17-后端轴承盖装配；
18-挡环；
l9-油封；
20-轴端挡板（后端）；
21-螺栓M20×
40；
22-螺栓Ml0×
23-垫片；
24-挡圈；
25-螺栓M4×
10；
26-铭牌；
27-定位销；
28-检查孔盖装配；
29-垫圈；
30-垫圈10；
31-螺栓Ml0×
32-上观察孔盖；
33-润滑脂。
图1.4ZDl20A牵引电动机横剖图
两压圈通过18条螺栓紧固，并用l2根筋板将两压圈焊接成一个整体。
在换向器端压圈上、下开有检查孔、观察孔，同时还在换向器端上方开有一个通风孔。
（2）主磁极
主极铁心与定子磁轭冲制成一体，铁心冲片极靴局部有8个向心半闭口补偿槽（2个小6个大槽），用以安装补偿绕组。
并在极尖处局部削角，以减小横轴电枢反响。
主极线圈组成，主极线圈由他励线圈和串励线圈组成。
他励线圈由2.241TlIn×
23.6mm的TDR软铜带平绕而成，共32匝。
用二层0.13mm厚的NOMEX纸带作为匝间绝缘。
线圈对地绝缘采用0.14mm粉云母玻璃丝带半叠包二次，0.05mm聚酰亚胺薄膜半叠包一次，外包绝缘用0.2mm无碱玻璃丝带半叠包一次，经热烘除湿处理后，真空压力浸漆。
为方便外部联线，他励线圈分交叉和开口两种形式。
见图1.7。
主极串励线圈由2．5mm×
80mm的紫铜带扁绕而成，共4匝。
匝间绝缘用二层0.2mm二苯醚坯布。
线圈热压成型后，再用0.14mm粉云母玻璃丝带半叠包三次，0.05mm聚酰亚胺薄膜半叠包两次，0.2mm无碱玻璃丝带半叠包一次，并加强接线头绝缘处理。
串励绕组嵌入时靠近机座，再嵌入他励绕组。
槽楔采用4mm不锈钢板，槽绝缘采用一层0.25mmNHN复合箔与一层2mmH级聚砜毡垫并用聚砜毡垫填满间隙。
（3）换向极
换向极主要由换向极铁心和换向极线圈组成。
为改善脉流换向性能，换向极铁心采用叠片结构，由0.5冷轧电工钢板50W470冲制的冲片与3块30锻钢加工成的心块压装铆接而成。
并用3根M20、1Crl8Ni9Ti材料的螺栓将换向极铁心固定在定子磁轭的换向极底部，见图1.8。
在换向极绕组上面装有非导磁托板以防绕组脱落，由6个沉头螺钉分别固定在心块上，固定后点焊在托板上。
主极、换向极绕组采用绝缘“一体化〞结构。
换向极绕组由7.1mm×
二苯醚坯布，接线加强绝缘处理。
再用0.14mm粉云母玻璃丝带半叠包三次，0.05mm聚酰亚胺薄膜半叠包二次，0.2mm无碱玻璃丝带半叠包一次。
线圈与铁心套装后，其间的空隙用聚砜毡填满。
换向极铁心与机座间设有5.5mm的第二气隙，由聚二苯醚玻璃布板制成的垫片构成，并用不同厚度的冷轧电工钢板制成的垫片调节。
〔4〕补偿绕组
补偿绕组放置在主极极靴的补偿槽内，与电枢绕组、换向极绕组串联，用来消除电枢反响对主极气隙磁通的畸变影响，使换向器片问电压分布均匀，改善换向。
补偿绕组分为交叉和开口两种，每组绕组两边分别嵌入相邻两个主极极靴的补偿槽内。
如图1.9。
图1.9补偿绕组（交叉绕组）
补偿绕组由两根4.5mm×
13.6mm薄双丝聚酰亚胺薄膜导线并联绕制，共7层，每大槽2匝、每小槽1匝。
绕组槽内直线局部包三层0.2聚酰亚胺复合箔NHN。
槽外直线局部与端接局部用0.05mm聚酰亚胺薄膜半叠包一次，0.14mm粉云母玻璃丝带半叠包三次，0.2mm无碱玻璃丝带半叠包一次。
槽楔用4mm聚二苯醚坯布模压板和0.5mm聚二苯醚玻璃布板垫条组成。
端部用绝缘环固定。
ZDl20A型牵引电动机的定子线圈均为白坯嵌线或定装。
主极、换向极线圈引出线与各绕组之间的联线均采用银铜钎焊联接。
各联线和引出线分段固定，组装后的定子进展真空压力整体浸漆、旋转烘焙。
〔5〕端盖和油封
前后端盖与机座相连并通过轴承支撑电机转子。
两端盖采用铸钢ZG230-450，在电机端盖上留有温度传感器孔，前端盖上均布加强筋和观察孔。
后端盖均布12个扇形口作冷却空气出口。
电机运行时，由于转子转动，特别是电枢绕组后端鼻部的转动，在轴承室附近造成空气外散，而此处前后皆有部件阻隔，空气不能与时补充，形成负压。
在负压作用下将齿轮箱油吸入轴承室。
为消除轴承室周围空气负压，在后端盖上又开8个通气孔补充外散空气。
轴承室油封采用迷宫式结构，阻止油脂进入电机，油封上开有排油槽，排油槽处装有密封板防止灰尘侵入。
前端轴承型号NJ322ECMC4+HJ322EC／VA301，后端轴承型号NU322ECM／VA301，润滑脂采用锂基脂，数量约占轴承室总容量的1/3-1/2。
见图1.10。
1一挡圈；
2一密封板；
3一挡圈；
4一防松垫圈；
5一轴端螺栓；
6一轴端挡板；
7-油封；
8-挡环；
9一后端轴承盖；
10一螺栓；
11一后端内轴承盖；
l2一轴承；
l3一后端盖；
14一螺栓；
15一螺栓；
l6一前端盖；
17一螺栓；
l8一前端挡环；
19一前端内轴承盖；
20一轴承；
21一螺栓；
22一前端轴承盖；
23一轴承挡板；
24一挡圈；
25一封环。
1.2.2电枢
电枢又称转子，由电枢铁心、换向器与转轴组成。
见图1.ll。
电枢是用来感应电势，实现能量转换的部件。
（1）转轴
转轴是传递电机功率的受力部件，对其机械性能、外表粗糙度、加工精度要求较高。
转轴采用锻钢35CrMo制成，经热处理后机械性能应达到：
抗拉强度≥750MPa
屈服强度≥580MPa
延伸率（L=5d）≥15％
断面收缩率≥50％
抗冲击强度≥80J／cm2
轴伸圆锥度1：
10
轴伸局部开有油沟，供拆小齿轮用。
〔2〕电枢铁心
电枢铁心由0．5mm双面绝缘涂层冷轧硅钢片50W470冲制，铁心冲片结构见图1.12，外径Ø
650mm，内径Ø
l60mm，轴向长度270mm，沿冲片外圆均匀开93槽，槽形尺寸8.8mm×
40.6mm轴向分3排沿圆周均匀分布60个通风孔，铁心压装在转轴上。
两端用1mmQ235A钢板冲片点焊制成的端板夹紧。
电枢后支架在靠近电枢铁心的一侧开9个径向通风槽，用以降低电枢绕组后部温升。
〔3〕电枢绕组
ZDl20A电机电枢绕组由93个单叠线圈组成，见图1.l3。
槽节距l5，换向器节距l，每电枢线圈由4个并列元件组成，采用单叠交织竖放，可降低换向附加损耗，提高槽的利用率和电机效率。
线圈采用3.15mm×
8mm聚酰亚胺薄膜导线，嵌入电枢局部采用0.05mm×
×
20mm粉云母带半叠包一次，槽绝缘用0.2mmNHN复合箔，槽楔为4mm二苯醚模压板。
电枢导体引出端头压扁后嵌入升高片槽内，并采用TIG焊接。
电枢嵌线示意图见图1.14。
〔4〕均压线
4.75mm聚酰亚胺薄膜导线。
联接方式见图1.15。
〔5〕换向器
换向器是将电枢绕组内部的交流电势用机械换接的方法转换为电刷间的直流电势。
它是直流电机的主要部件。
换向性能对电机影响极大。
ZDl20A型牵引电动机换向器结构见图1.ll。
它主要由换向片、云母片、V形云母环、云母套筒、换向器套筒、换向器压圈和紧固螺栓等组成。
ZDl20A型牵引电动机共有372片换向片，换向片的横截面为梯形，采用银钢合金铜排HTYPT加工而成，其中银含量不小于0.15％。
换向片间用372片1.2mm晕母片绝缘，排成圆筒形，经屡次烘压使换向片和云母片成一体，并将两端车削成燕尾形，用换向器压圈（35CrM0钢）、换向器套筒和16根M20的35CrM0紧固螺栓拉紧，成为一体。
换向片与换向器压圈、换向器套筒之间用V形云母环和云母套筒绝缘。
整体换向器通过换向器套筒压装在电枢转轴上。
M20的35CrM0合金钢机械性能：
抗拉强度≥1000MPa
屈服强度≥850MPa
延伸率（L=5d）≥12％
断面收缩率≥45％
抗冲击强度≥80J/cm2
为提高耐电弧、耐闪络性能，在换向器前端60面的V形云母环伸出局部粘贴0.8mm四氟乙烯板，间隙用硅橡胶密封。
换向器工作面直径Ø
450端部倒角lmm×
45º
。
见图1.16，电刷接触面与换向器工作面曲率半径应一致，有利于换向。
1.2.3电刷装置
电刷装置是将电枢绕组与外电路相联接起来的部件。
电刷装置由刷架圈、刷握装置、连线等组成，见图1.17。
刷架圈由20号钢制成，装在电机前端盖上，用定位销定位，由6块导向板固定。
刷架圈开有缺口，开口处有左右旋转的双头螺栓，用以调节刷架圈的松紧和旋转、刷架圈上均布6个刷握装置与放电装置。
联线布在刷架圈的内环。
刷握装置由刷盒、弹簧、压指、调节螺栓、刷杆、刷杆座等组成，刷盒内分3个小盒，每盒内装2块（10mm×
40mm×
55mm）分裂电刷，电刷牌号为：
D374B或DE-7。
压指通过弹簧对电刷施加一定压力，把电刷压在换向器外表上。
刷握通过螺栓安装在刷杆座上，刷杆座经刷杆固定在刷架圈上，为提高刷杆耐电弧性能，在刷杆外套有聚四氟乙烯套管。
刷握装置不等分度不大于±
0.35mm。
1.2.4电机绕组联线和引出线
ZDl20A型牵引电动机的引出线共6根：
装在电机座与空心轴套配合处（合口面）的上方两个出线盒内。
在电机传动端的大出线盒内有4根，其中2根为串励绕组首端引出线D1、串励绕组尾端引出线D2，另2根为他励绕组首端引出线F1、他励绕组尾端引出线F2。
在电动机换向器端小出线盒内有2根，电枢绕组首端A1，换向极绕组尾端B2。
见图1.18。
牵引电动机内部的各绕组接线如图1.19示。
从换向器端看[图1.19（a）]：
电流由引出线A1经过3个并联的正电刷，流人电枢绕组6个并联支路，再经过3个并联的负电刷流入换向极绕组和补偿绕组，而后由B2引出线流出。
从传动端看[图1.19（b）]：
6个主极按N-S-N-N-S极性串联，串励电流由D1（或D2），由引出线D2（或D1）流出、他励电流由F1流入，由引出线F2流出。
电流由D1、F1流人时，从电机换向器端看，转向为逆时针方向旋转，反之，为顺时针方向旋转。
为消除轴电流对轴承的影响，主极串励绕组采用一进一出的双向联接方式。
1.2.5通风系统
ZDl20A型牵引电动机采用强迫通风冷却，风量125m3／min。
冷却空气从换向器端上部进风口进入换向器室，然后分成两路见图1.20，一路经过换向器外表，通过电枢外表和主极、换向极之间的间隙，到传动端；
另一路经换向器套筒风道，电枢铁心通风孔道和电枢后支架的径向与轴向风道到传动端，两路集合后由后端盖出风口排出。
风量与换向器室静风压的关系曲线见图1.21。
2脉流牵引电动机的工作特性
牵引电动机输出的机械转矩和转速是说明电动机工作特性的两个重要的物理量。
电动机的效率是衡量电机在实现能量转换过程中损耗大小的量。
当电压和历次电流恒定时，牵引电动机的工作特性是指电动机的转速n、转矩T、效率P与输出功率P2只讲的关系，且Ia随着P2机械特性是指电动机转速和电磁转矩之间的关系曲线n=f〔T〕。
2.1工作特性
2.1.1转速特性n=f（Ia）
直流电动机的转速对电枢电流的变化关系可根据直流电动机电动势平衡方程式求的，即：
Un=Ea+IaRa=Ceφn+IaRa
式中Un---加在电动机上的电压
Ia---电枢电流，A；
Ra---电枢回路电阻,Ω
升级会员 