电力机车三相非同步鼠笼式牵引电机故障诊断本科毕业论文.docx

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电力机车三相非同步鼠笼式牵引电机故障诊断本科毕业论文

题目：

电力机车三相非同步鼠笼式牵引电机故障诊断

毕业设计任务书

题目电力机车三相非同步鼠笼式牵引电机故障诊断

题目类型：

牵引电机故障诊断√处理措施理论研究电力机车三相交流传动

设计任务及要求

本文介绍了电力机车用SEA-107型三相鼠笼式感应电机的技术参数、基本结构和特性，并结合该电机的特征阐述了牵引电机设计参数的特点及选取要点。

从进口的8G型电力机车辅机АИЗ225L型三相鼠笼电机的转子故障入手,阐述鼠笼转子测量的重要性,并对多种测量鼠笼转子质量的方法进行比较,指出用电阻法测量鼠笼转子的断条、缩孔、细条和裂纹准确、直观,好于其他测量方法.随着机车异步牵引的发展,该检测装置及方法应得到广泛的应用。

一、应完成的硬件或软件实验

进行系统测试。

二、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）

毕业设计、毕业论文、含毕业设计论文和源代码的光盘

三、指导教师提供的设计资料

1．电子稿件和电子图书

四、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）

1．故障检测方法资料。

五、设计进度安排

第一部分熟练课题，收集、整理课题相关资料（4周）

第二部分系统需求分析与总体设计（3周）

第三部分毕业论文文档编写整理（3周）

评阅及答辩（1周）

指导教师：

年月日

学院审查意见：

审批人：

年月日

诚信承诺

一、本设计是本人独立完成；

二、本设计没有任何抄袭行为；

三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。

　　　　　　　　　　　　　承诺人（钢笔填写）：

雷理

　　　　　　　　　　　　　2015　　年04　　月　13　日

目录

摘要............................................................. VII

Abstract................................................................ VII

第一章绪论................................................................ 1

第二章牵引电动机概述 .................................................... 2

第一节直流电动机的模型结构 ..........................................2

第二节直流电动机的基本结构.......................................... 2

第三节定子与 转子.................................................... 3

第四节 电刷装置...................................................6

第五节电枢轴承和抱轴轴承............................................... 8

第六节直流电动机的工作原理..................................... 9

第三章牵引电动机的一般概念............................................10

第一节牵引电动机的传动与悬挂方式...................................10

第二节个别传动与组合传动............................................. 15

第三节牵引电动机的工作特点 ............................................... 16

第四章牵引电动机的检查与维护 ..................................... 21

第一节换向器的维护保养 ....................................... 21

第二节电刷装置的维护保养 ..................................... 22

第三节电枢轴承的维护保养 ..................................... 24

第四节牵引电动机的常见故障原因及其处理办法 ...................... 24

第五章电力机车常见故障处理办法.............................. 27

第六章小结................................................................ 31

致谢................................................................. 32

参考文献................................................................. 33

摘要

机车由各自独立的又互相联系的两节车组成，每一节车均为一完整的系统。

它电路采用三段不等分半控调压整流电路。

采用转向架独立供电方式，且每台转向架有相应独立的相控式主整流器，可提高粘着利用。

电制动采用加馈制动，每台车四台牵引电机主极绕组串联，由一台励磁半桥式整流器供电。

机车设有防空转防滑装置。

每节车有两个B0- B0转向架，采用推挽式牵引方式，固定轴距较短，电机悬挂为抱轴式半悬挂，一系采用螺旋圆弹簧，二系为橡胶叠层簧。

牵引力由牵引梁下部的斜杆直接传递到车体。

空气制动机采用DK-1型制动机。

机车功率持续6400kW，最大速度100km/h，车长2×15200mm，轴式2（B0-B0），电流制为单相工频交流。

牵引电动机作为SS4G型电力机车主要电气设备之一，其质量的好坏对机车整体质量起着至关重要的影响。

在铁路的发展历史中，牵引电动机是重要的组成部分之一。

牵引电动机是有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，与此同时，牵引电动机也具有故障率高和运用保养质量可以直接决定电动机的使用寿命的特点。

虽然近年来，在制造厂家与各科研部门的共同努力下，牵引电动机基础质量得以不断提高；但由于受机车长交路、大提速恶劣环境以及超吨位等多种运用条件因素影响，对牵引电机使用性能提出更高的要求，因此落修率依然较高，给检修生产带来一定的压力。

 本文对造成牵引电机的主要惯性故障原因进行深入分析，提出在检修运用中相应的解决对策，希望能对牵引电机运用的可靠性和安全性起到积极作用。

关键词：

牵引电机故障诊断处理措施电力机车三相交流传动

Abstract

机车由各自独立的又互相联系的两节车组成，每一节车均为一完整的系统。

它电路采用三段不等分半控调压整流电路。

采用转向架独立供电方式，且每台转向架有相应独立的相控式主整流器，可提高粘着利用。

电制动采用加馈制动，每台车四台牵引电机主极绕组串联，由一台励磁半桥式整流器供电。

机车设有防空转防滑装置。

每节车有两个B0-B0转向架，采用推挽式牵引方式，固定轴距较短，电机悬挂为抱轴式半悬挂，一系采用螺旋圆弹簧，二系为橡胶叠层簧。

牵引力由牵引梁下部的斜杆直接传递到车体。

空气制动机采用DK-1型制动机。

机车功率持续6400kW，最大速度100km/h，车长2×15200mm，轴式2（B0-B0），电流制为单相工频交流。

Locomotivecomposedbyindependentandinterrelatedtwocars,eachcarisanintegralsystem.Thecircuitusesthreesectionofunequalsemicontrolledrectifiercircuit.Thebogiewithindependentpowersupplymode,andeachbogiewithphasecontrolledrectifierandthecorrespondingindependent,canimprovetheadhesionutilization.Electricbrakewithfeedbackbraking,everycarfoursetsoftractionmotorwindinginseries,iscomposedofahalfbridgerectifierexcitationpowersupply.Thelocomotiveisequippedwithantiairturnantiskid.EachcarhastwoB0-B0bogie,thepush-pullmodeoftractionmotor,fixedwheelbaseshortaxlesuspensionforthesemisuspension,asystemusingcylindricalspiralspring,twolinesforrubberlaminatedspring.Thediagonalrodtractiontractionlowerbeamispasseddirectlytothebody.AirbraketypebrakewithDK-1.Locomotivepowerfor6400kW,themaximumspeedof100km/h,thecommanderof2x15200mm,shafttype2（B0-B0）,thecurrentsystemforthesingle-phaseAC.

牵引电动机作为SS4G型电力机车主要电气设备之一，其质量的好坏对机车整体质量起着至关重要的影响。

在铁路的发展历史中，牵引电动机是重要的组成部分之一。

牵引电动机是有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，与此同时，牵引电动机也具有故障率高和运用保养质量可以直接决定电动机的使用寿命的特点。

虽然近年来，在制造厂家与各科研部门的共同努力下，牵引电动机基础质量得以不断提高；但由于受机车长交路、大提速恶劣环境以及超吨位等多种运用条件因素影响，对牵引电机使用性能提出更高的要求，因此落修率依然较高，给检修生产带来一定的压力。

本文对造成牵引电机的主要惯性故障原因进行深入分析，提出在检修运用中相应的解决对策，希望能对牵引电机运用的可靠性和安全性起到积极作用。

ThetractionmotorisoneofthemainelectricalequipmentoftypeSS4Gelectriclocomotive,itsqualityhasaveryimportantinfluenceontheoverallqualityoflocomotive.Inthehistoryofthedevelopmentoftherailway,thetractionmotorisoneoftheimportantpartof.Tractionmotorisahighreliability,goodaccuracy,fastresponsecharacteristics,atthesametime,thetractionmotoralsohasthecharacteristicsofhighfailurerateandthemaintenancequalitycandirectlydeterminetheservicelifeofthemotor.Althoughinrecentyears,thejointeffortsofthemanufacturerandthescientificresearchdepartments,tractionmotorfoundationtoimprovethequality;butbecauseofthelongroad,highspeedmachineenvironmentaswellasavarietyofsupertonnageusingconditionalfactors,ontheuseofperformanceputforwardhigherrequirementsoftractionmotor,sothefallrepairrateisstillhigh.Bringsomepressuretooverhaulproduction.Inthispaper,themainfailurecausedbyinertiaoftractionmotortocarryonthethoroughanalysis,proposedinthemaintenanceandoperationofthecorrespondingcountermeasures,hopingtopositiveeffectsonthesafetyandreliabilityofthetractionmotorstarting.

关键词：

牵引电机故障原因处理措施理论研究电力机车三相交流传动同步牵引电动机

Keywords:

tractionmotorfaulttreatmenttheoryofthree-phaseACdriveelectriclocomotivetractionmotor

第一章绪论

在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。

通电后，棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用 ，带动轮轴转动。

 牵引电机，在机车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。

牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。

牵引电动机在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。

牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。

直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。

 牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：

空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用,雨、雪、灰沙容易侵入等。

因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。

牵引电动机有两种悬挂方式。

一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。

采用这种悬挂方式时，动轮通过轨缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。

抱轴式悬挂适用于结构速度低于120公里/小时的机车车辆。

另一种是架承式悬挂（或称全悬挂）。

采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动的影响。

而机车牵引电机工作环境较为恶劣，是主回路中最为薄弱的环节，且易发生接地，本论文着重讨论牵引电机的接地故障。

第二章牵引电动机概述

第一节直流电动机的模型结构

铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆（如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆）上用于牵引的电机。

牵引电机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。

图2-1电机结构图

在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。

牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。

直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。

定子直流电机定子的作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。

主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置等组成。

嵌有一线圈（称为电枢绕组），线圈首末两端分别连接到两个弧形钢片（称为换向片）上。

在两个主磁极N、S之间装有一个可以转动的、由铁磁材料制成的圆柱体，圆柱体表面嵌有一线圈（称为电枢绕组），线圈首末两端分别连接到两个弧形钢片（称为换向片）上。

换向片之间用绝缘材料构成一整体，称为换向器，它固定在转轴上（但与转轴绝缘），随转轴一起转动，整个转动部分称为电枢。

为了接通电枢内电路和外电路，在定子上装有两个固定不动的电刷A和B，并压在换向器上，与其滑动接触。

第二节直流电动机的基本结构

直流电机由静止的定子和旋转的转子两大部分组成，在定和转子之间有一定大小的间隙（称气隙，如所示。

 图 直流电机结构图

1-直流电机总成；

2-后端盖；

3-通风机；

4-定子总成；

5-转子（电枢）总成；

6-电刷装置；

7-前端盖

第三节定子与 转子

图2-2三相异步电动机结构

图2-3电机定子

电机中都有定子和转子。

定子是指固定在电机上不动但可以产生磁场的那一部分，而转子是指电机上旋转的那一部分。

定子一般用细铜线绕成，其通电后可产生磁场；而转子有的是用永久磁铁做成，有的也是用细铜线绕成。

定子和转子可以都是电磁铁。

而且也可以倒过来外面是转子，但是要考虑一个问题，就是安全的考虑。

小功率的还可以，如果是大功率的话，外面的转子就相当于一个快速旋转陀螺，就非常危险的而且在操作的过程中，如何保证操作人员的安全也是必须要考虑的。

简单说：

电机的定子即固定部分，转子即转动部分，定子的机座内装有铁芯和三相绕组，机座两端装有端盖，端盖内装轴承，以支承转子。

电动机定子电动机的静止部分称为定子，其组成部分主要包括定子铁芯、定子绕组、机座等部分。

定子铁芯：

定子铁芯的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。

定子铁芯一般由0.35～0.5毫米厚，表面涂有绝缘漆的环状冲片槽的硅钢片叠压而成，如图2-4所示。

定子绕组：

定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。

图2-4三像绕组接线方法

小型号异步电动机定子绕组通常用高强度漆包线（铜线或铝线）绕制成各种线圈后，在嵌放在定子铁芯槽内。

大中型电动机则用各种规格的铜条经过绝缘处理后，再嵌放在定子铁芯槽内。

为了保证绕组的各导电部分与铁芯之间的可靠绝缘以及绕组本身之间的可靠绝缘，故在定子绕组制造过程中采取了许多绝缘措施，三相异步电动机定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：

1.对地绝缘：

定子绕组整体与定子铁心之间的绝缘。

2.相间绝缘：

各相定子绕组之间的绝缘。

3.匝间绝缘：

每相定子绕组各线匝之间的绝缘。

定子三相绕组的槽内嵌放完毕后共有六个出线端引到电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕组接成星形接法（Y接）或三角形接法（△接），如图所示。

机座：

它的作用是固定定子铁芯和定子绕组，并以两个端盖支撑转子，同时起保护整台电动机的电磁部分和散发电动机运行中产生的热量，一般是铁或铝铸造而成。

电动机转子是电动机的旋转部分，包括转子铁芯，转子绕组和转轴等部分。

图2-5转子铁芯

∙转子铁芯：

作为电机磁路的一部分，并放置转子绕组。

一般由0.5毫米厚的硅钢片冲制叠压而成。

如图2-5所示。

∙转子绕组：

其作为切割定子磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力使转子转动。

根据构造的不同可分为鼠笼式和绕线式转子两种类型。

1.鼠笼式转子：

它的结构是转子铁芯的槽沟内插入铜条，在铜条两端焊接两个铜环，如下图2-6（a）所示。

这样转子绕组好像一个鼠笼型转子。

为了节约铜材和便于制造。

目前绝大部分鼠笼均采用铝代替。

如下图2-6（b）所示。

图2-6鼠笼式转子

2.绕线式转子：

绕线式转子绕组也和定子绕组一样做成三相对称绕组，经过适当的排列和组合。

图2-7绕组转子

嵌入并固定转子铁芯槽内，最后使三组绕圈接成星形连接，三个引出线分别接到固定的转轴上的三个铜滑环上，在各个环上，分别放置着固定不动的电刷，通过电刷与滑环的接触，使转子绕组与外加变阻器接通，一边启动电机。

如图2-7所示。

3.转轴：

用以传递转矩及支撑转子的重量。

一般都由中碳钢或合金钢制成。

除了定子和转子两大部分外，还有端盖，风扇等其他附件。

第四节 电刷装置

电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，图所示，电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向器表面形成滑动接触。

刷握用螺钉夹紧在刷杆上。

每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，同极性的各刷杆用连线连在一起，再引到出线盒。

刷杆装在可移动的刷杆座上，以便调整电刷的位置。

　　●转子的主要部件包括：

      直流电机的转动部分称为转子，又称电枢。

转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。

图2-8电机转子

　　电枢铁心——电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。

为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm且冲有齿、槽的型号为DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧而成，如图2-9所示。

小型电机的电枢铁心冲片直接压装在轴上，大型电机的电枢铁心冲片先压装在转子支架上，然后再将支架固定在轴上。

为改善通风，冲片可沿轴向分成几段，以构成径向通风道。

图2-9小型电机电枢铁心冲片

　　电枢绕组——电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。

线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。

大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。

图2-10换向器

　　换向器——前面已经指出，在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。

换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成，如图2－10所示。

每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的升高片内。

小型电机常用塑料换向器，这种换向器用换向片排成圆筒，再用塑料通过热压制成。

论是三相笼型还是绕线式电动机。

或者说是同步电动机，他的定子旋转磁场产生的原理都是一样的。

其实那个所谓的旋转磁场你不要想的多么有深度简单点说就是有N对磁极在那里转，就是NS在那里不停的转。

那么这个磁场为什么会转动呢这个就要牵扯到三相电的问题了。

我们知道三相电是交替达到最大值的相位差是120度举个例子我们在定子上放三个线圈。

让他们做星型连接或做三角都行这三个线圈我们给他们通上三相电，是每个线圈接一根相线哦。

现