劈相机的故障与维修.docx

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劈相机的故障与维修

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

劈相机在SS4G型电力机车上的应用与分析

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

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”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DW470—50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45°M10X1mm接头式压注油杯。

端盖上装有313１低噪音单列向心球轴心。

（见下图）

1—313Z1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

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U1—V1接入机车主变压器辅助绕组a6—x6端子的单相电源时，它的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213KM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型机车的劈相机，自199号机车开始，增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。

3、“低压实验”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/cm2）的干燥压缩空气清除劈相机内部及外部的灰尘和污物。

②用500V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。

③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。

④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）。

⑤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。

⑥正式运转前，应先行试机，观察旋转方向（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

①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。

②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

（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

③起动继电器误动作或故障

④网压过低

⑤接线错误

⑥起动电阻值变大

⑦劈相机内部有断路、短路等故障

（2）判断及处理方法

①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，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

①缺少润滑脂。

②轴承内部有伤或损坏。

⑦轴承中侵入杂质。

（2）判断及处理方法

①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。

②轴承发出“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。

③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

①润滑脂过多或过少；

②轴承破裂或内部有缺陷；

③轴承“走内圈”或“走外圈；”

④轴承中侵入杂质或锈蚀；

⑤电机或负载转动部分不平衡量太大；

⑥定、转子相磨擦；

⑦两端轴承装配不平行；

⑧通风不畅。

（2）判断及处理方法

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤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。

⑥轴承及电机表面均严重发热，振动大。

运行中能听到“擦、擦”声，表明电机定、转子相接，该电机须及时修理。

⑦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。

⑧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

感言

非常感谢范刚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。