HXD1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与检修
2010届毕业设计说明书
HXD1C型电力机车牵引变流器电气
原理分析与检修
专业系
班级
学生姓名
指导老师
完成日期
2013届毕业设计任务书
一、课题名称
HXD1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与使用维护
二、指导老师：
第1周至第10周进行
三﹑设计内容与要求
1．课题概述
完成本课题的设计要求学生具有电路﹑电力电子变流技术﹑模拟电子与数字电子技术及工厂电气控制设备等方面的基础知识。
本课题与电力电子变流技术有着密切的关系，随着电力变流技术的飞速发展，越来越多的机车采用交流电机作为牵引源，交流机车牵引电机采用牵引变流器提供变压变频电源实现变频调速及牵引功率的调节。变频调速易于实现电机车的平稳启动和调速运行，并具有能耗低、调速范围广、静态稳定性好等诸多优点。通过本课题的设计，学生能够熟练掌握电力电子开关器件IGBT的特性及应用，深入理解电力电子变流技术在交传机车牵引电机调速领域的应用。同时，通过对交传电力机车牵引变流器主电路与控制电路的分析,培养学生进行运用所学知识分析与解决实际问题的能力以及创新设计能力。
2．设计内容与要求
1) 大功率交传机车主传动系统分析
（1）主传动系统的结构及技术特点；
（2）交传机车牵引电机的结构与工作原理，大功率交传机车牵引电机常用的调速方式与功率调节方式；
（3）对交流机车牵引传动采用变频调速、调功与其它方式进行对比分析；
2)TGA9型牵引变流器主电路分析
（1）多重四象限整流电路工作原理分析：查阅相关技术资料，对牵引变流器常用的整流电路类型进行分析，重点对TGA9型多重四象限整流电路进行技术分析；
（2)中间直流环节滤波电路的结构与电路分析，滤波电容预充电的方式；
（3）PWM逆变器结构与工作原理分析；常用逆变开关器件的结构与工作原理，重点对IGBT的结构及集成驱动电路进行分析；
3） TGA9型牵引变流器控制电路的设计与分析
（1）掌握常用PWM芯片的结构与工作原理，根据电气原理图对PWM逆变控制电路进行分析；
（2）牵引变流器过流、过压与温度保护电路的分析。
4）TGA9型牵引变流器的使用维护
四、设计参考书
[1] 周志敏等， IGBT和IPM及其应用电路，人民邮电出版社出版
[2] 变频调速三相异步牵引电动机的设计
[3] 徐立娟、张莹，电力电子技术，高等教育出版社
[4] 王青松，三相电流型多电平整流器的研究，浙江大学硕士学位论文
[5] 郭佳，电力机车辅助变流器三相逆变器的控制研究，北京交通大学硕士学位论文
[6] 林渭勋，现代电力电子电路,浙江大学出版社
五、设计说明书要求
1．封面
2．目录
3．内容摘要（200－400字左右，中英文）
4．引言
5．正文（设计方案比较与选择、设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）
6．结束语
7．附录（参考文献、图纸、材料清单等）
六、毕业设计进程安排
1．第1周熟悉毕业设计具体任务，进行相关资料收集，了解设计原理，选定设计方案。
2．第2周至第3周完成交传机车主传动系统的结构与工作原理的分析。
3．第4周至6周完成对TGA9型牵引变流器控制电路的结构与工作原理的分析，查找资料完成牵引变流器的日常使用与维护。
4．第7至8周进行毕业设计论文初稿的撰写。
5．第9周完成论文初稿的编写。
6．第10周完成设计任务书。
7．准备毕业设计答辩。
七、毕业设计答辩及论文要求
1．毕业设计答辩要求
答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。
学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。
答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。
2．毕业设计论文要求
文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。
图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。
曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标
准或工程要求绘制。
2012年6月
摘要
HXD1C型电力机车，运行稳定、可靠，能满足该型电力机车的运用要求，实现模块化，通用化，降低了机车运营和维护成本。HXD1C型电力机车作为我国国产率最高的新型大功率机车，在现代化铁路运输起着无可替代的重要作用。
本毕业设计针对HXD1C型机车牵引变流器及控制系统的技术特点和主要参数,描述了其结
构阐述了牵引变流器功能模块和功能原理。对HXD1C型机车在运用中主变流器、制动系统、辅助系统等常见故障进行原因分析,并介绍相应的措施。
关键词：
电力机车牵引变流器冷却系统控制系统电力机车常见故障应对措施。
Abstract
HXD1C type electric locomotive, the operation is stable and reliable, and can satisfy the use of this type of electric locomotive requirements, realize modular, universal, reduce the locomotive operation and maintenance costs. HXD1C type electric locomotives in China GuoChanLv highest new type high power locomotive. In modern railway transportation plays an irreplaceable important role.
The design specification for HXD1C locomotive traction converters and control systems technical characteristics and main parameters, describes its structure elaborated traction converter function module and function principle. HXD1C locomotive main converter, braking system, auxiliary systems and common faults in the use of reason analysis. And introduce appropriate measures。
Keywords:
Electric locomotive Traction converter Cooling system Control system of electric locomotive Common faults; Measures
目录
第一章大功率交传机车主传动系统 (1)
1.1 主传动系统的结构及技术特点 (1)
1.2 交传机车牵引电机的结构. (2)
1.3 大功率交传机车牵引电机常用的调速方式与功率调节方式. (2)
第二章 TGA9型牵引变流器主电路分析 (6)
2.1 牵引变流器的简介 (6)
2.1.1 牵引变流器的主要技术特点 (7)
2.1.2 牵引变流器的主要参数 (7)
2.1.3 牵引变流器的结构 (7)
2.2 多重四象限整流电路工作原理 (8)
2.2.1四象限整流器 (9)
2.2.2滤波电容的设计 (12)
2.2.3滤波电容充电、放电过程 (12)
2.3 中间直流环节滤波电路的结构与电路 (14)
2.3.1中间支撑电容 (14)
2.3.2谐振吸收回路 (14)
2.3.3接地故障检测及固定放电电阻 (15)
2.3.4斩波放电(直流放电)电路 (15)
2.4 PWM逆变器结构及工作原理 (16)
2.4.1 PWM逆变器结构。 (16)
2.4.2 PWM逆变器原理。 (16)
2.4.3 电压型PWM整流器间接电流控制 (18)
2.5 常用PWM芯片工作原理 (19)
2.6 脉宽调制逆变器 (20)
2.7 逆变桥的换相过程 (21)
2.8 三相逆变器的变频变压的原理分析 (22)
2.8.1 基本工作方式——180°导电方式 (22)
2.8.2 波形分析（图2.25） (22)
2.9 IGBT的结构及集成驱动电路分析 (23)
2.9.1 IGBT的结构 (23)
2.9.2 IGBT集成驱动电路 (25)
2.9.3 设计栅极驱动电路时，主要考虑的问题 (25)
2.10牵引变流器过流、过压与温度保护电路. (26)
第三章 TGA9型牵引变流器的使用维护 (28)
3.1 牵引变流柜故障 (28)
3.1.1 整流，逆变模块 (28)
3.1.2 TCU控制箱插件板 (29)
3.1.3 网络控制模块故障 (29)
3.1.4 牵引变流器短接接触器 (29)
3.2 制动系统 (30)
3.3 车顶设备 (30)
3.4 辅助系统 (30)
心得体会 (32)
参考文献 (33)
第一章大功率交传机车主传动系统
1.1 主传动系统的结构及技术特点
交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电机采用了交流异步电动机，其一系列的有点都是由此变现出来的。与传统的直流传动机车相比，交流传动机车具有一些明显的优势
1、结构简单
交流传动采用的异步电动机除轴承外，没有其它摩擦部件，结构简单，使得其可靠性大大优于直流牵引电动机。直流电动机由于受到换向和机械强度的限制，最高转速只能达25O0r/min 左右，而交流电机的转速可达4O00r/min以上。所以，在同样功率的情况下，交流电机体积小，重量轻，从而改善了机车的动力学性能。
2、粘着性能好
异步电动机具有很硬的机械特性，当某个轮对发生空转时，随着转速的升高，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着能力。空转发生时，转速上升值不大，这样，机车在同样的粘着重量下，可以发挥出更大的起动牵引力和持续牵引力。异步电动机的工作点可以很方便地进行平滑调节，以实现最大可能的粘着利用，不会出现粘着中断的情况。同时，通过各轴的单独控制，当某台电机发生空转时，可调节该台电机，这样能充分利用机车的粘着性能。由于上述特性和良好的控制功能，交流传动系统的粘着系数可以利用得很高。
3、功率大，恒功率范围广
现代交流传动机车最大轮周功率可达160OkW-18O0kW，制动功率可做到与额定牵引功率相等，恒功率速度比2.5-3。牵引功率大导致牵引力大，而又由于粘着性能好，大的牵引力能充分发挥其牵引能力。因此，交流传动机车有强的使用灵活性，它既可满足货运的大的起动牵引力要求，又可满足客运高速度的要求，做到客货机车通用，实现机车多拉快跑的目的。
4、可靠性高且维修简便
异步电动机无换向器、无电刷装置;密封性好，防潮、防尘、防雪性能好;全部电气部件均是绝缘的，且所用绝缘材料均为H级或F级，绝缘性能好，耐热性能好。因此故障率低，可靠性高。同时，交流传动机车的电气主回路，取消了方向转换开关、工况转换开关等故障率较高的大电器，机车控制都是通过微机控制完成，主传动系统的可靠性很高，维修量很小，且检修简便，维修费用大大降低。
5、动力性能与制动性能好
异步电动机体积小、重量轻，同时采用特殊的悬挂装置，簧下重量小，有较高的曲线通过能力，对轨面的冲击力小。可在广阔的速度范围内实现电制动，甚至可以制动到零，制动功率大。一部分电制动的能量可用于其它辅助设备。
1.2 交传机车牵引电机的结构.
电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。
图1.1 电动机外观图
电动机有两大部分组成：定子和转子
定子：定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成 转子：电机中的旋转部件。
转子由转子铁心和转子绕组组成：
1、转子铁心：和定子铁心一样，既是电动机磁路的一部分，又能安放转子绕组。
2、转子绕组：有笼型和绕线型两种。
（1）笼型绕组：导体用铜条或铝条，两头用端环联接。结构可靠简单，但是转子电阻固定。
（2）绕线型转子：接成星型的三相绕组通过滑环与外电路联接，便于串入电阻改善电动机的运行性能。1.3 大功率交传机车牵引电机常用的调速方式与功率调节方式.
1.3 大功率交流传动机车牵引电机常用的调速方式与功率调节方式
已知异步电动机的转速n
p
f s s n n 260)1()1(1-=-= （1-1）
电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。从从上式可见，改变供电频率f
2
调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
1 变频调速
在保证电动机变频时磁通不变，该方式通过调节电源频率实现无极调速；变频调速方式又分交——交与交——直——交两大类型，而后一种类型又分为电压源型与电流源型。
2 串级调速
该方式针对绕线转子异步电动机转子串入一个反电动势进而达到调速的目的。串级调速有电子串级和电机串级两种方式。电子串级方式由整流器、电抗滤波器和有源滤波器组成。转子中的转差功率通过整流器整流、电抗滤波后，由晶闸管变换装置装换为工频交流电，经逆变变压器馈送给电网，或馈送给电动机定子变成为附加的电磁功率，此方式称为内反馈方式。电机串级调速方式则采用附加的直流电动机将转差功率变为机械能，馈送给主电动机（机械串级），或通过异步电动机转变为工频电馈送给电网，该方式目前又被内反馈式取代的趋势。
串级调速可以将差功率收回，整体效率高。但该方式如采用开环的方式，电动机机械特性较软，且仅适用于绕线转子异步电动机。
3 双馈电动机调速
双馈电动机调速就是对绕线转子异步电动机的定子馈入恒压（额定电压）恒频（工频）电源、转子馈入变压频电源的特殊型串级调速。该方式的容量在国内已达到2400KW，国外已达到几十兆瓦。该方式既可次同步调速，有可以超同步调速；但缺点是仅适应于绕线转子异步电动机
4 变极调速
该调速方式通过改变定子绕组的接法去改变极对数，进而实现有级调速；若对高电压大功率电动机进行调速，对所采用的转换开关的要求比较高，一般采用油浸式或真空式开关。
5 变阻调速
该方式通过在绕线转子异步电动机的转子回路中串入可变电阻，以改变电流，降低输出转柜，即加大转差的方法实现调速。该方式调速范围小，一般为50%~100%；为满足大功率调速的要求，且所串电阻一般为液体电阻或调速用频敏电阻。
6 液力偶合器调速
这是一种中间环节的调速装置，它以笼型电动机为原动机，以液体（油）为工质，由泵轮和涡轮组成。泵轮由原动机驱动，带动工质油旋转，油所产生的动能和压油的动能和压力，从而改变泵轮与涡轮的转差，实现液力偶合无极调速。其功过原理如图1.2示。
图1.2 液压偶合器工作原理
液力偶合器从结构上可以分为进口调节式、出口调节式和进出口调节式三种类型，国内系列化产生的液力偶合器功率范围为50~6300KW，调速范围为10%~90%，调速比为4:1或5:1，适合于3000r/min以下的大功率风机、泵类负载。缺点是：液力偶合器使用得电动机与负载之间没有直接连接，当液力偶合器出现故障时，没法切换为工频运行;油、水泵系统维修率高额定功率的15%。
表1 .1 各种调速方法的比较
第二章 TGA9型牵引变流器主电路分析
2.1 牵引变流器的简介
电力机车交流牵引传动系统主要包括各高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机及相应控制系统。其中，牵引变流器是电力机车传动级控制的核心部件，其功能是实现将工频电网中交流电通过变频变压控制，变换为适合于交流电力机车运行要求及频率可变的交流电。图2.1所示。是我国自行研制的交流传动干线货运机车的牵引变流器。
图2.1 牵引变流器外观图
牵引变流器参数
额定输入电压：970/50HZ
额定输入电流：3*1390A
中间电压：DC 1800V
额定输出电压：3AC 1375V
额定输出电流: 3*598A
最大输出电流: 3*814A
控制电压 DC 110V
辅助电源：三相440/60HZ
外形尺寸：（3100*1060*2000）mm
质量：2500kg
该牵引变流器主电路采用交一直一交结构，由电源侧整流器和电机侧逆变器两部分组成，中间直流电路采用大容量支撑电容储能的电压型结构，保证了两侧变流器(整流和逆变)能够在互不干扰的情况下工作。整流器采用四象限整流器，有利于提高机车的功率因素，减少谐波电流分量。逆变器采用单轴控制，当某一轴出现故障时，可以将其隔离，只损失部分牵引力，有
利于机车运用。中间直流回路连接有二次谐振电路、过压保护电路和接地检测电路等。此外，控制系统还采用了直接转矩控制技术、再生制动技术、TCN网络技术等先进的控制技术。
2.1.1牵引变流器的主要技术特点
1）主电路特点。牵引变流器输入端为三重四象限变流器（网侧变流器），直接连接到主变压器的 3 个牵引绕组输出端；牵引变流器输出端为三相逆变器（电机侧变流器），直接与牵引电机连接；中间直流环节包括支撑电容器、二次谐振电路、过压斩波电路、接地检测电路等。开关元件采用3 300 V/1 200 A 等级 IGBT 元件，技术成熟可靠。
2）控制电路特点。变流器输入端采用四象限变流器控制方式，具有中间直流环节电压稳定、功率因数接近于1、能量可再生等优点；输出端采用异步电机直接转矩控制方式，具有动态响应特性优良、控制简介高效、牵引力变化平稳等优点。
3）结构设计特点。各部件采用模块化设计，具有整体结构相对简单、检修维护方便等优点。
4）冷却系统特点。牵引变流器冷却采用水冷却方式，具有冷却效率高、体积质量小、维护方便等优点。
2.1.2 牵引变流器的主要参数
变流器的主要电气和结构参数如表2.1所示。
2.1.3 牵引变流器的结构
牵引变流器作为一台完整的组装设备安装在机械间内,由变流器模块、牵引控制单元（TCU）、线路接触器和预充电单元、接地检测单元、谐振电容、斩波电阻、冷却系统及各类监视控制传感器组成，各类部件可以方便地拆卸。斩波电阻布置在变流器侧面，左侧预留了检修空间，检修时可以从侧面取出。谐振电容布置在变流器背部，检修时需要将变流器吊出，但是谐振电容一般故障率较低。其余部件均布置在变流路正面。
表2.1 变流器主要电气和结构参数
2.2 多重四象限整流电路工作原理
牵引变流器电路原理图见图2.2,其功能和状态参数均由TCU监控和保护.机车在牵引工况时,变流器将主变压器次边绕组上的单相交流电转变成驱动牵引电机所需的变压变频三相电制动工况时.牵引电机处于发电工况,变流器将电机发出的电能反馈给电网,以第一个主电路单元为例说明变流器主电路的工作原理.牵引变压器牵引绕组a1原x1输入电压首先经由KM4 R1 组成的充电回路对直流回路的支撑电容充电.充电完成后闭合短接接触器KM
牵引工况时单相工
1
频电网电压经四象限PWM 整流器整流为1800V直流电压.再经逆变器逆变为三相VVVF电压供给牵引电机,再生制动工况时牵引电机发出的三相电压经整流,逆变后通过牵引变压器,受电弓反
馈回电网,电抗器L1 和C3~C8 组成二次谐振回路.用于滤除四象限PWM 整流器输出的二次谐波电流RCH1 为过压斩波电阻,用于直流回路的过电压抑制R4 为固定放电电阻袁用于将支撑电容上的电压放至安全电压以下；R8 R9 为直流分压电阻、中点接地,用于变流器主电路接地检。
图2.2 变流器电路原理图
2.2.1、四象限整流器
在牵引变流器中，四象限整流器设计成变流器模块的形式，外观图参见图2.3。变流器模块(以下简称模块)集成了IGBT元件、水冷散热器、温度传感器、门控单元、门控电源、脉冲分配单元、支撑电容器、低感母排等部件。模块上IGBT元件之间及与支撑电容的连接使用低感母排(Busba:)，减少了线路上的杂散电感，省去了吸收电路，使电路更为简洁可靠。脉冲分配单元与门控单元间的信号传输通过光纤实现，解决了高压隔离问题，提高了模块的抗干扰性能。
图2.3 变流器模块的外观图
四象限整流器在牵引工况下进行交-直变换，将来自牵引变压器的单相交流输入电压转换为直流电压，为中间电路提供电能：在再生制动工况时，通过中间直流电路进行直-交变换，
将电能回馈电网。
四象限整流器(4QS)这一术语表示的是在牵引工况以及制动工况下，电压ST U 和电流N I 间的相位角完全可调节的。通过对电压和电流间的相位角控制，能够在全部四象限内工作，从而实现能量的双向流动
图2.4 四象整流电路图原理
采用IGBT 作为开关器件的四象限整流器，由高运算粗粒能力的DSP 产生PWM 脉冲进行控制。当电机工作在电动状态的时候，整流控制单元控制整流侧IGBT 的开关和通断。IGBT 的开通与断开与输入电抗器共同作用产生了与输入电压相位一致的正弹性弦电流波形，这样就消除了二极管整流产生的谐波。使功率因数高达99%，消除了对电网的谐波污染。此时能量从电网经由整流回路和逆流回路向电机，变流器工作在第一，第三象限。输入电压和输入电流波形如图2.5所示。
图2.5 输入电压和输出电流的波形
当电动机工作在发电机状态的时候，电机产生的能量通过逆变侧的热、、二极管回馈到直流母线，当直流母线电压超过一定的值，整流侧能量回馈控制部分启动，将直流逆变成交流，此时能量由电机通过逆变侧、整流侧流向电网。变流器工作在二。四象限。输入电抗器的主要功能是电流滤波。回馈电流和电网电压的波形如图2.6所示。
图2.6 回馈电流和电网电压的波形
简单的电压型四象限脉冲整流器的基本原理，储能器与直流侧负载并联。结合图2.7 PWM 整流器的理想模型来说明 PWM 变流电路的基本功能：
图2.7 PWM 整流器
在图2.7中，AC/DC 变流器为 PWM 整流电路的主电路，输入部分由电网电动势u 和交流侧电感 L 组成，输出部分则是由负载电阻L R 和负载电动势l e 功组成(电动势是由负载电感产生)。做理想化假设，AC/DC 无损耗，则变换前后率不变，即：
D D I U ui = （2-1） 式中： ui ——输入交流侧电压和电流；
D D I U ——输出直流电压和电流。
在理想情况下，输入（交流）功率和输出（直流）功率达到平衡，因此可以通过对输入侧的控制实现对输出侧的控制，由图可以看出，输入输出各参量存在如下关系：
L u u wLi U ++=`~ (2-2) 假设交流侧输入电流的幅值保持不变，则电感上的电压的幅=L U w L i 也保持不变。电网
电压
~
u、输入电压和电感上电压三者构成三角形关系，所以通过控制输入电压即可以实现 PWM 整流电路的四象限运行。
储能器所接受的电流是正弦形的，其频率为供电频率的2倍，幅值恰好等于直流侧负载电流。
另一方面，在该储能器上的电压是一个纯直流电压。
所以，对于这个作为储能器的电抗两端网络来说，加在其上的直流电压不引起电流，而流过双倍网频的交流电流也不会在其端子上引起电压。
一般情况下电流中有一定大小的谐波。为使牵引变流器输入电流的谐波尽可能的小，四象限整流器的开关频率应足够的大。在大功率使用场合，由于开关器件自身开关时间或大电流等多方面的限制。必须采取其他措施来改善变流器输入电流的品质，我们通常采用多重化四象限整流电路，各重四象限整流器的载波错开一定的相位角，从而抵消部分谐波分量，改善输入电流品质。
2.2.2、滤波电容的设计
整流滤波电路的原理如图2.8 所示，主要有 D
1～D
4
二极管、滤波电容C 和负载电
阻 R
FZ 组成。如果负载电阻R
FZ
等效为电源设备的稳压电路，就对滤波电路提出指标要求。
在整流电路输出电压、功率保证的情况下，主要是对纹波电压的要求。纹波电压是指滤波电路、稳压电路输出直流电压含有的波动电压。如果滤波电路输出的纹波电压过大，将导致稳压电路输出纹波电压增大，甚至难以稳压。纹波电压是由整流输出的单相脉动电压对滤波电容C 的充电、放电过程产生的；在负载 R
FZ
不变的条件下，电容 C 的大小决定着纹波电压的高低。可见，电容 C 的设计，应依据纹波电压的要求来设计。
图2.8 整流滤波电路原理
2.2.3滤波电容充电、放电过程
针对图2.9 滤波电路，用示波器测试的波形图分析 C 的充电、放电过程更为直观。当K 断开时，全波整流电路输出的电压波形，即为滤波电路的输入电压Ui，如图2 所示，是把
牵引电机
牵引电机 一．牵引电动机的组成 牵引电动机主要由定子和转子两部分组成。 定子又包括定子铁芯、定子绕组和机座。定子铁芯由硅钢片叠成，用于放置定子绕组，构成电动机的磁路；定子绕组由铜线绕制而成，构成电动机的电路；机座一般由铸铁或铸钢制成，是电动机的支架。 转子又包括铁芯和转轴。转子铁芯和定子铁芯相似，也由硅钢片叠成，作为电动机的中磁路的一部分。铁芯上开有槽，用于放置或浇注绕组，它安装在转轴上。工作时随转轴一起转动。绕组分为笼型和绕线型两种。笼型转子绕组由铸铝导条或铜条组成，端部用短路环短接。绕线型转子绕组和定子绕组相似。转轴由中碳钢制成，两端由轴承支撑，用来输出转矩。 为了保证牵引电动机的正常运转，在定子和转子之间存在气隙，气隙的大小对电动机的性能影响极大。气隙大，则磁阻大，由电源提供的励磁电流大，使电动机运行的功率因数低；但气隙过小，将使装配困难，容易造成运行中定子和转子铁芯相碰。
二．牵引电机的作用 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。
由于机车既要求有大的牵引力，又要求能高速运行，因此加到电动机上的电压与电流变动幅度较大，故要求电动机能适应较大的调压比，并有一定深度的磁场削弱能力。 牵引电动机在露天工作，环境恶劣，经常受到风沙、雨雪的侵袭，运用地区海拔高度、环境温度的差别很大，空气中的湿度、盐分（海滨区热季）和含尘量也不相同，这些都能使电动机绝缘变差。因此，牵引电动机的绝缘材料和绝缘结构应具有较好的防尘、防潮能力。 由于牵引电动机在运行中经常启动、制动、过载和磁场削弱，且机车运行时电动机受到冲击和振动都比普通电动机严重，因此，无论是电磁原因或是机械原因都会造成牵引电动机换向困难，换向器上经常产生火花甚至会形成环火。尤其要指出的是，在脉动电压下工作的牵引电动机，其换向和发热更为困难，因此对脉流牵引电动机的结构选择还要考虑这方面的特殊问题。运行中的冲击和振动除造成换向恶化外，还易使电动机的零部件损坏，因此要求牵引电动机的零部件必须具有较高的机械强度。 牵引电动机安装空间尺寸受到限制。由于牵引电动机是悬挂在机车转向架上，电机结构必须考虑传动和悬挂两方面的问题，它的径向尺寸受轮对直径的限制，轴向尺寸受轨距的限制，还受到轮对中心线与机车走行部分其他构件之间
HXD1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与检修
2010届毕业设计说明书 HXD1C型电力机车牵引变流器电气 原理分析与检修 专业系 班级 学生姓名 指导老师 完成日期
2013届毕业设计任务书 一、课题名称 HXD1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与使用维护 二、指导老师： 第1周至第10周进行 三﹑设计内容与要求 1．课题概述 完成本课题的设计要求学生具有电路﹑电力电子变流技术﹑模拟电子与数字电子技术及工厂电气控制设备等方面的基础知识。 本课题与电力电子变流技术有着密切的关系，随着电力变流技术的飞速发展，越来越多的机车采用交流电机作为牵引源，交流机车牵引电机采用牵引变流器提供变压变频电源实现变频调速及牵引功率的调节。变频调速易于实现电机车的平稳启动和调速运行，并具有能耗低、调速范围广、静态稳定性好等诸多优点。通过本课题的设计，学生能够熟练掌握电力电子开关器件IGBT的特性及应用，深入理解电力电子变流技术在交传机车牵引电机调速领域的应用。同时，通过对交传电力机车牵引变流器主电路与控制电路的分析,培养学生进行运用所学知识分析与解决实际问题的能力以及创新设计能力。 2．设计内容与要求 1) 大功率交传机车主传动系统分析 （1）主传动系统的结构及技术特点； （2）交传机车牵引电机的结构与工作原理，大功率交传机车牵引电机常用的调速方式与功率调节方式； （3）对交流机车牵引传动采用变频调速、调功与其它方式进行对比分析； 2)TGA9型牵引变流器主电路分析 （1）多重四象限整流电路工作原理分析：查阅相关技术资料，对牵引变流器常用的整流电路类型进行分析，重点对TGA9型多重四象限整流电路进行技术分析； （2)中间直流环节滤波电路的结构与电路分析，滤波电容预充电的方式； （3）PWM逆变器结构与工作原理分析；常用逆变开关器件的结构与工作原理，重点对IGBT的结构及集成驱动电路进行分析； 3） TGA9型牵引变流器控制电路的设计与分析 （1）掌握常用PWM芯片的结构与工作原理，根据电气原理图对PWM逆变控制电路进行分析； （2）牵引变流器过流、过压与温度保护电路的分析。 4）TGA9型牵引变流器的使用维护 四、设计参考书 [1] 周志敏等， IGBT和IPM及其应用电路，人民邮电出版社出版 [2] 变频调速三相异步牵引电动机的设计 [3] 徐立娟、张莹，电力电子技术，高等教育出版社
浅谈电力机车牵引电机的技术管理
浅谈电力机车牵引电机的技术管理 发表时间：2018-05-23T15:36:12.900Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：高中升[导读] 摘要：电力电子技术的发展促进了铁路机车的快速发展和改进，其技术不断更新，结构更加复杂，功能更加健全。中国铁路北京局集团公司石家庄电力机务段河北石家庄 050000 摘要：电力电子技术的发展促进了铁路机车的快速发展和改进，其技术不断更新，结构更加复杂，功能更加健全。但与此同时，对铁路机车中牵引电机的可靠性要求也随之增高，可靠性己经成为铁路系统中重要的安全考核指标。结合现场存在的问题，主要分析和研究牵引电机在设计和日常维护中的技术特点和要求，提出一些想法和建议，以期融入现有的管理模式当中，能够完善牵引电机的技术管理工 作，并为牵引电机今后的管理提供有效的参考方案。关键词：牵引电机；铁路机车；技术维护；运行状态相比于传统的直流传动机车而言，交流传动机车具有大牵引力、恒功率范围较宽、功率因数较高、粘着性能好及适应性强等显著优势，如今已经成为了我国电力机车的主流，未来有取代直流机车的趋势。作为电力机车的核心部件，牵引电机的运行条件和工作坏境十分恶劣，故障率较高，同时它对机车的整体安全运行有巨大的影响，直接关系到列车的安全行驶。所以，开展对牵引电机的相关研究具有重要的现实意义。 1 铁路机车常见故障类型铁路机车牵引电机的可靠运行与故障检测和诊断息息相关，了解铁路机车牵引电机和机车部件的常见故障类型，对牵引电机的设计及维护具有基础性的参考作用。铁路机车运行系统是一个复杂的动态系统，其零件繁多、结构复杂，在工作的过程中各个模块相互配合、有层次地协助。根据电力机车系统的特点，铁路机车的故障大致可分为以下四类：机械故障，转向架故障、车体故障、轮对故障、轴承故障等。电气故障，牵引电机故障、受电弓故障、主变压器故障、牵引变流器故障、高压隔离开关故障、高压连接器故障、高压电压和电流互感器故障、避雷器和车顶绝缘子故障、辅助电路故障、辅助变流柜故障、辅助电气设备故障、微机控制系统故障。空气管路与制动系统故障，风源系统故障、控制系统管路故障、辅助系统管路故障、制动系统故障。其他故障，烟火报警故障、温度湿度故障、蓄电池和照明等故障。 2 当前牵引电机的技术管理存在的主要问题铁路科技进步的步伐日趋加大，新技术、新设备不断引入，铁路的装备质量和现代化水平不断提高，但检修现场仍维持原有的作业模式，机械化作业水平低。更需指出的是，在牵引电机的制造引入新技术尤其是使用大功率交流牵引电机后，传统的检修方式也已发生变化，这对牵引电机的技术管理提出了新的要求。按照上级部门的要求，交流牵引电机的解体检修工作在C5修及以上高级修才会开展，今后机务段级的检修作业将取消牵引电机的解体作业，这对整个技术管理的体系来说，将是一个很大的变化，管理的重点也将发生转移，这也是在新形势下的一种新挑战。 2.1 规章制度不健全牵引电机的技术管理，需要对其组织机构以及相应的职责进行明确的划分，同时，也应当对履行职责的各个项点明确履行过程和标准。当前的管理模式是依据公司“源于国铁，优于国铁”的发展理念，结合多年的现场探索形成的，大多标准是口头约定的，未形成制度将之固定化。比如牵引电机的碳刷更换记录，应由谁来填写，填写哪些内容，如何保存记录等都没有制定文件进行约束和明确。 2.2 技术标准的建立受外部影响大经过常年运用经验的积累，对特殊牵引电机的检修标准已经摸索出规律，但对部分项目进行招标时，往往遇到物资部门的质疑。比如牵引电机碳刷的选型，经过制造厂试验和现场验证后，必须指定唯一的品牌型号。但是物资部门要求招标技术不能明确型号和厂家，经过修改后的技术标准明显降低了使用碳刷的质量，对运输生产造成了极大地影响。 2.3 对既定方案的实现较缓慢人员变动影响较大牵引电机出现碳刷压指压力偏小的问题，经过排查认定是刷握涡卷弹簧生产质量问题。后续倒追该配件的生产厂家、生产年月、批次都很快，但排查在牵引电机上的安装情况以及更换工作耗用了一个月的时问，这大大地降低了解决问题的效率，提高了该故障产生更高级别风险的概率，对现场是很不利的。执行既定方案进展较慢的原因有两个，一是排查该问题的安装情况耗时较长，主要是由于记录均为纸质记录，有些记录存放时问超过三年，查阅不便。二是更换工作进展缓慢，这主要是受制于运量压力，扣车难以兑现。无论是现场操作人员还是管理人员，当发生岗位变动后，新入职人员往往进入角色较慢，存在一定的适应期，甚至出现遇到以往常见的故障也不会处理的情况。人员岗位变动，伴随着原来积累的经验也随之离开，后续人员很难全部继承，只能逐步积累，影响正常的管理过程。 3 牵引电机的技术管理建议 3.1 强化技术管理机构，提升技术标准的权威性强化现有技术管理机构的技术管理职能，离不开高素质尤其是综合技术管理能力突出的人才。健全技术管理体系，配备技术管理人员，辅以相应的配套政策等，多管齐下，是强力推进技术管理工作的有效途径。同时，加强技术管理工作也应该重视现场优秀技能操作人才的作用，利用好这些经验丰富和操作技能熟练的专业人才，能够有效地支撑技术管理的稳步提升。在重视人的作用的同时，应当重新梳理现有管理流程，对缺失的、过时的技术标准进行增补和修订，完善技术管理体系。建立技术管理委员会或是技术标准评审委员会，对现有技术标准进行审核发布，提升技术标准的权威性，保证其可靠地贯彻执行。 3.2 重视新技术、新设备的引入中国铁路发生了巨大的变化，尤其复兴号动车组列车的成功运营，具有中国铁路科技创新里程碑的意义。整个行业都十分重视科技创新，而对于牵引电机而言，现有的工装设备均为一多年前的产品，设备老化、技术陈旧是不争的事实。多方调研，学习行业领先的先进技术和手段。采纳行业先进技术提升既有设备的质量，保证技术标准的落实，提升产品的质量。不仅如此，利用微信、QQ等软件，或是专用手机、一体机等订制产品，可以将原有“教条”的流程打破，加强通讯沟通，丰富联系沟通方式，缩短处理时长，提高生产效率。尝试与国内优质设备生产企业沟通，对既有设备更新换代。利用先进的设备对牵引电机的进行检修，排除人为干扰，降低人力成本和提高生产效率。积极参与业内技术交流，尤其是与国内优秀团队之间的交流。结论
【MYHXD3C】HXD3C机车维护保养手册-4.4牵引电机检修范围V1.0
4.4牵引电机检修范围 1．电机型号 永济电机公司生产，装用于HXD3C机车的牵引电机的型号为YJ85A1。 大连东芝公司生产，装用于HXD3C机车的牵引电机的型号为SEA-107C。 1.1 额定参数 额定功率：1250 kW 额定电压：2150 V 额定电流：390(基波) A 额定转速：1365 r/min 额定功率因数：0.91 额定效率：95％ 恒功率转速范围：1365～2662 r/min 极数：4极 定子绕组接法：Y 绝缘等级：200级 冷却方式：强迫通风，风量为92m3/min{tc " 定子绕组节距：14"} 工作制连续 悬挂方式：滚抱式{tc " 悬挂方式：滚抱式"} 1.2 温升限值{tc " 2.2温升限值"}{tc " 定子绕组电阻法200 "}
3、检修工艺 第一、 安全须知 安全标识！有事故危险！有生命危险！ 必须由接受过指导且合格的人员检查和维护牵引电机，维护人员不论是段方的还是厂方的都必须接受过段方的安全技术培训，上岗人员必须穿戴劳动保护服饰。
待检查和维护的机车应停放在有地沟的轨道上； 作业前，机车的前后都必须放置禁止动车的警示标牌或在机车前后挂警示红旗；车轮处至少放置防前运动和防后运动的铁靴各一个；受电弓必须降落电源被切断，应有防止未经授权接通接触网的警示标识！如有可能，应在无接触网区或没有接触网的车间进行维护和修理。 若是由厂方人员进行检查和维护，维护前必须事先取得段方主管检修的调度人员的正式同意；厂方人员进行检查和维护完成后必须正式通知段方主管检修的调度人员。 未经厂方同意，不得改变牵引电机上的如润滑脂和测速传感器这样的材料和部件；如果电机上的材料和部件被修改，将失去厂方的任何保证和承诺。 请选择厂方的原厂备件，如用户自行选择使用其他备件，厂方不承担任何责任。 第二、清洁、清理 辅料：棉纱、抹布、 使用洁净的抹布或棉纱擦拭传感器电缆、三相引出线电缆、机座小吊挂座、小吊挂弧板处，使他们露出本色； 第三、检查 辅料：渗透探伤液； 工具：手电、手动棘轮扳手、套筒头13（M8）、套筒头16（M10）、套筒头18（M12）、手动套筒扳手加长杆、长度大于350mm直径Φ1～Φ2的铁丝1根、力矩扳手（40Nm～300Nm）、手锤、片砂轮或风铣刀、1T千斤顶2个、1000V兆欧表、
HXD1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与检修
20１0届毕业设计说明书 ＨXD1C型电力机车牵引变流器电气 原理分析与检修 专业系 班级 学生姓名 指导老师 完成日期
２013届毕业设计任务书 一、课题名称 HXＤ1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与使用维护 二、指导老师： 第１周至第１0周进行 三﹑设计内容与要求 1.课题概述 完成本课题的设计要求学生具有电路﹑电力电子变流技术﹑模拟电子与数字电子技术及工厂电气控制设备等方面的基础知识。 本课题与电力电子变流技术有着密切的关系,随着电力变流技术的飞速发展，越来越多的机车采用交流电机作为牵引源，交流机车牵引电机采用牵引变流器提供变压变频电源实现变频调速及牵引功率的调节。变频调速易于实现电机车的平稳启动和调速运行,并具有能耗低、调速范围广、静态稳定性好等诸多优点。通过本课题的设计,学生能够熟练掌握电力电子开关器件IGBT的特性及应用，深入理解电力电子变流技术在交传机车牵引电机调速领域的应用。同时,通过对交传电力机车牵引变流器主电路与控制电路的分析,培养学生进行运用所学知识分析与解决实际问题的能力以及创新设计能力。 ２.设计内容与要求 1) 大功率交传机车主传动系统分析 （1)主传动系统的结构及技术特点； （2)交传机车牵引电机的结构与工作原理,大功率交传机车牵引电机常用的调速方式与功率调节方式； (３)对交流机车牵引传动采用变频调速、调功与其它方式进行对比分析； ２)TＧA9型牵引变流器主电路分析 (１)多重四象限整流电路工作原理分析:查阅相关技术资料，对牵引变流器常用的整流电路类型进行分析，重点对TGA9型多重四象限整流电路进行技术分析; （2)中间直流环节滤波电路的结构与电路分析，滤波电容预充电的方式； （3）ＰWM逆变器结构与工作原理分析；常用逆变开关器件的结构与工作原理,重点对ＩGＢT的结构及集成驱动电路进行分析; 3) TGA9型牵引变流器控制电路的设计与分析 （1)掌握常用PWＭ芯片的结构与工作原理,根据电气原理图对PWM逆变控制电路进行分析； （２)牵引变流器过流、过压与温度保护电路的分析。 4)TＧＡ9型牵引变流器的使用维护 四、设计参考书 [１］周志敏等, IGBT和IＰＭ及其应用电路，人民邮电出版社出版 [２］变频调速三相异步牵引电动机的设计 ［3］徐立娟、张莹,电力电子技术,高等教育出版社
电力机车检修
电力机车检修
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论文关键词：电力机车在车测试测试原理测试设备改进 论文摘要：对电力机车不解体检测的部件、测试原理、测试方法和测试设备进行了综述，分析目前在车检测中存在的问题，并提出了相应的改进建议。 电力机车是铁路运输动力中效率高、污染小的主要牵引动力。经过多年发展，机车的部件测试由原来的定期检修下车才能测试发展到一些部件日常不用下车在车就能测试。在车测试几乎包含了电力机车所有重要部件，这些部件通过专用设备仪器，实现了测试并能预报部件的状态。在车测试不仅能提早发现机车故障，保证行车安全，而且可以针对性的对部件进行检修，在降低检修作业劳动强度，节省检修成本方面有很重要的作用。在机构设置上一些局段设置了专门的检测机构。本文主要对电力机车在车检测项目现状进行综述并提出几点建议。 1电器部件检测 1．1受电弓性能检测 受电弓是受流部件，其性能对受电弓与接触网状态的影响有两方面，其一是受流质量，其二是网和弓的磨损。其检测的参数包括上升下降压力、同一高度压力差和升降弓时间。 检测场地为整备线或检修库内。 检测手段现有两种：一种方法是用便携式仪器人工检测；另一种方法为自动检测。便携式仪器一般由两部分组成，平台部分和主机部分。平台部分用于测试，检测时置于受电弓弓头下方，带有挂钩的钢丝绳挂在受电弓上框架横杆上。受电弓开关合上后，钢丝绳随受电弓动作设置在平台内的压力传感器和计数器开始检测。主机部分用于对实时数据进行计算、存储、显示和打印。平台和主机之间用电缆相连接。因生产厂家不同，便携式受电弓检测仪有自备电源和采用机车电源两种。自动检测装置置于入库轨道上的检测棚内，检测机构安装在检测棚内支架上。机车通过时．系统利用对摄人图像进行处理、拼接、远程传输、计算机控制和多屏幕视频回放等实现对车顶及受电弓状态进行不停车综合检测。目前大多数机务段采用便携式仪器检测，其特点为灵活，但效率受各种因素影响较大，如整备时间、各工种交叉作业人数、机车是否断电等。自动检测投入高，效率也高。 受电弓的检测周期各局各段根据自己情况制定。有台台检测，也有90天一个周期的。检测主要性能指标也反映了受电弓的状态，如关节缺油、调节阀发生变化等。 1．2主断路器性能检测 对于主断路器性能检测空气断路器和真空断路器有所区别：对空气断路器主要测试合闸时间、分闸时间和分闸延时时间等；对真空断路器主要测试合闸、分闸时间。
本章重点牵引电动机的维护保养(精)
本章重点：牵引电动机的维护保养 本章难点：辅助电机的维护保养 第十一章《电力机车电机的维护保养》 第一节牵引电动机的维护保养 一、换向器的维护保养 1、应经常注意观察换向器工作表面。 正常的换向器表面应当是棕黄色的，在手电光照下，能反射出光泽，有一种润感，这是一层换向器表面的氧化膜与碳膜的膜层。 换向器的异常状态有： （1）黑片 （2）条纹和沟槽 （3）电刷轨痕 （4）铜毛刺 （5）电刷表面高度磨光 （6）换向器表面的变形或凸片 2、经常用干燥的压缩空气吹扫换向器表面，如有油垢，可用浸有少量酒精或丙酮的无毛抹布揩拭干净；如无效，可用0号玻璃砂布进行清擦。 3、换向器V形支母环伸出部分的表面状态，应经常保持该部分清洁。 二、电刷装置的维护及保养 1、榆刷握及连线紧固螺栓是否松动，特别是呆连线接头是否接触良好。 2、常将电刷在刷盒孔内上下移动几次，除去碳粉及其他杂物，以保持电刷活动自如。 3、同一刷盒电刷压力不应相差3N。 4、电刷牌号是否一致，双分裂电刷高度差不应超出规定数值。 5、刷盒底面相对换向片的平等度符合技术要求。 6、换电刷前，先打磨电刷接触面，保证良好换向。 7、检查并调速刷盒。 8、经常应用干燥的高压空气吹扫刷握。 9、锉掉铜瘤或铜毛刺。 10、换损坏刷要杆时，应重校刷杆等分度。 11、检查刷架圈定位销及撑紧装置的固定情况。 三、电枢轴承和抱轴轴承的维护及保养 1、经常检查电枢轴承的温升。 2、检查电枢轴承和抱轴轴承的密封情况是否良好。 3、电枢轴承用3号锂基脂润滑，轴承室内润滑脂不能太多或多少，否则会引起轴承发热。 4、抱轴轴承的润滑油应保持清洁，吸油羊毛刷应富有弹性。 四、其他部件的维护与保养 1、检查各绕组可见部分的绝缘膜有无变色或损伤现象。
SS改型电力机车控制电路
第四章控制电路 第一节概述 控制电路的组成及作用 1、控制电源电路：直流110V稳压电源及其配电电路； 2、整备控制电路：完成机车动车前的所有操作过程，升弓、合闸、起劈相机、通风机等； 3、调速控制电路：完成机车的动车控制，即起动、加速、减速； 4、保护控制电路：是指保护与主电路、辅助电路有关的执行控制； 5、信号控制电路：完成机车整车或某些部件工作状态的显示； 6、照明控制电路：完成机车的内外照明及标志显示。 第二节控制电源 一、概述 机车上的110控制电源由110V电源柜及蓄电池组构成。正常运行时，两者并联为机车提供稳定110V控制电源，降弓情况下，蓄电池供机车作低压实验和照明用，若运行中电源柜故障，由蓄电池作维持机车故障运行的控制电源。 110V电源柜具有恒压、限流特点。主要技术参数如下： 输入电源…………………………………25% 396V+-单相交流50HZ 30% 输出额定电压……………………………直流110V±5%（与蓄电池组并联）输出额定电流……………………………直流50A 限流保护整定值…………………………55A±5% 静态电压脉动有效值……………………＜5V(与蓄电池组并联) 基本原理框图：
取自变压器辅助绕组的电源经变压器降压后，经半控桥式整流电流整流，再滤波环节滤波后与蓄电池并联（同时也兼起滤波作用）。给机车提供稳定的110V 直流控制电源。 二、主要部件的作用 电气原理图见附图（九） 600QA—控制电路的交流开关和总过流保护开关 670TC—控制电源变压器，变比为396V/220V，将取自201和202线上的单相交流电降压后送至半控桥 669VC—控制电源的整流硅机组，由V1～V4组成半控桥，将输入的220V交流电整流成直流电输出，通过674AC控制相控角度改变输出电压。 674AC—电控插件箱（包括“稳压触发”插件和“电源”插件），其中“稳压触发”插件自动控制晶闸管V1、V2的导通，并根据反馈信号适时调节相控角度，使控制电源输出电压保持在110V±5%（与蓄电池并联）；“电源”插件将110V变48V、24V、15V . 1MB、2MB—给674AC同步信号，并给GK1、GK2提供触发电压 GK1、GK2—给V1、V2提供门极触发电压 671L、673C—滤波电抗与滤波电容，对669VC输出的脉流电进行滤波 666QS—整流输出闸刀（机车上叫蓄电池闸刀），将整流滤波后的输出电源与蓄电池并联。 GB—蓄电池组，正常运行时与110V控制电源并联，兼起滤波电容作用，降弓后，
电力机车牵引缓冲装置的维护和检修
电力机车牵引缓冲装置的维护和检修一电力机车的的发展历史及内部构造 1电力机车的发展历史 电力机车是指有电动机驱动车轮的机车，电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供运行中的电力机车给，所以是一种非自带能源的机车。 从1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人就试着制以电池供电的二轴小型铁路车辆。1842年苏格兰人R.戴维森首先造出一台用40组电池供电的重 5吨的标准轨距电力机车。由于电动机很原始，机车只能勉强工作。1879年德国人 W.von西门子驾驶一辆他设计的小型电力机车，拖着乘坐18人的三辆车，在柏林夏季展览会上表演。机车电源由外部150伏直流发电机供应,通过两轨道中间绝缘的第三轨向机车输电。这是电力机车首次成功的实验。电力机车用于营业是从地下铁道开始的。1890年英国伦敦首先用电力机车在 5.6公里长的一段地下铁道上牵引车辆。干线电力机车在1895年应用于美国的巴尔的摩铁路隧道区段，采用675伏直流电，自重97吨,功率1070千瓦。19世纪末，德国对交流电力机车进行了试验,1903年德国三相交流电力机车创造了每小时210.2公里的高速纪录。 第一个直流电力机车也于1914年来到中国抚顺，用于煤矿。干线铁路电力机车采用单相交流 25000伏50赫电流制。1958年制成第一台以引燃管整流的“韶山”型电力机车。1968年改用硅整流器成功,称“韶山1”型，持续功率为3780千瓦。来干线电力机车向大功
率、高速、耐用方面发展，客运电力机车速度已从每小时160公里增加到200公里，并向250公里迈进。 2 电力机车内部的基本构造 电力机车由机械部分、电气部分和空气管路系统三部分组成。 A 机械部分 包括走行部和车体。走行部是承受车辆自重和载重在钢轨上行走的部件，由2轴或3轴转向架以及安装在其上的弹簧悬挂装置、基础制动装置、轮对和轴箱、齿轮传动装置和牵引电动机悬挂装置组成。车体用来安放各种设备，同时也是乘务人员的工作场所，由底架、司机室、台架、侧墙和车顶等部分组成。司机室设在车体的两端，有走廊相通。司机室内安装控制设备，如司机控制器、制动阀、按钮开关、监测仪表和信号灯等。两司机室之间用来安装机车的全部主要设备，有时划分成小室，分别安装辅助机组、开关设备、换流装置以及牵引变压器等。部分电气设备如受电弓、主断路器和避雷器等则安装在车顶上。车钩缓冲装置安装在车体底架的两端牵引梁上。车体和设备的重量通过车体支承装置传递到转向架上，车体支承装置并起传递牵引力与制动力的作用。 B电气部分 机车上的各种电气设备及其连接导线。包括主电路、辅助电路、控制电路以及它们的保护系统。①主电路：电力机车的最重要组成部分。它决定机车的基本性能，由牵引电动机以及与之相连接的电气设
交流牵引电动机
第四节、交流牵引电动机 三相交流牵引电动机（包括变频异步牵引电动机和自控同步牵引电动机）是随着现代大力率变流技术的迅速发展而发展起来的，除工业上应用以外，现已被成功地应用于铁道干线车和高速动车上。 异步牵引电动机转子上没有换向器及带绝缘的绕组，不存在换向火花和环火稳定性问题，因此，它结构简单、运行可靠，可以以更高的圆周速度运转，使机车具有很宽的调速范围。 1．交流牵引电动机的技术优越性 由于交流牵引电动机没有换向器工作面圆周速度的限制，因而可以选用高的转速和大的传动比，这样，能显著减轻电机的重量，以获得较大的单位重量功率。另外，交流电动机充分利用了原直流电机换向器所占的空间，热量能沿定子圆周均匀散发，改善了电机的冷却效果，明显地增长了电机的寿命。交流电机的优越性可由下表所示的德国电力机车用的两种电机参数比较中得到证实，也可由日本东洋电机公司制造的交流、直流牵引电机参数比较得到证明。 两种不同类型牵引电动机参数比较表1 电机种类 三相异步电动机 脉流电动机 型号 BQCA843 UZll6—64K 安装机车型号 BRl20 181.2 功率（kW） 1400 1360（5rnin） 持续功率（kW） 1400 810 电机电压（V） 2200
360（相） 830 最大转速（r/min） 3600 1860 转子直径（mm） 930 950 重量（kg） 2380 3630 单位重量功率（kW/kg） 0.588 0.375 由上表可以看出，对于中小型容量的电机，在大致相同的重量和外型尺寸情况下牵引电动机的功率一般比直流电动机的功率大30％。中、小容量交、直流电机参数比较表2 电机类型 交流异步电动机 直流牵引电动机 型号 TDK6200-A TDK8270-A 小时功率(kW) 165 130 小时转速（r/min） 1565 L450 绝缘等级 C
焦化厂电力机车牵引
焦化厂电力机车牵引 一、直直型电力机车工作原理 1、基本工作原理 直直型电力机车通常称为直流电力机车，是现代电力机车最为简单的一种。它使用的是直流电源和直流串励牵引电动机。目前有些工矿电力机车、地铁电动车组和城市无轨电车仍采用这种型式。 图2-1所示为一般工矿用四轴直流电力机车的工作原理示意图。工作过程为：机车由受电弓AP从接触网取得直流电，经断路器QF、起动电阻R向四台直流牵引电动机M1～M4供电，牵引电流经钢轨流回变电所。当四台牵引电动机接通电源后即行旋转，把电能转变为机械能，再分别通过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮牵引列车运行。 图2-1直流电力机车工作原理图 2、直流电力机车的特点 通过分析直流电力机车的工作原理，可以得出直流电力机车具有以下特点： (1)机车结构简单，造价低，经济性好。 (2)采用适合于牵引的直流串励电动机，牵引性能好，调速方便。 (3)控制简单，运行可靠。 (4)供电效率低。由于受牵引电动机端电压的限制，接触网电压一般为1500～3000V。传输一定功率时电流较大，接触网导线耗电量较大，因此供电效率低。 (5)基建投资大。为了减少接触网上的压降，电气化区段的牵引变电所数量较多，造成基建投资大。 (6)有级调速。由于早期机车使用调压电阻起动、调速，因此调节过程中有能量损耗使
效率很低，同时也难以实现连续、平滑地调节。随着电力电子技术的发展，应用直流斩波技术进行调速，可以对牵引电动机端电压进行连续、平滑地调节，从而实现无级调速。 综上所述，直流电力机车由于受牵引电动机端电压的限制，网压不可能太高，从而限制了机车功率的进一步提高。随着现代铁路运输事业的发展，直流电力机车显然已不适应干线大功率的要求。一般应用于工矿及城市交通运输。 3、直流电力机车的基本特性 直流电力机车的基本特性包括机车的速度特性、牵引力特性、牵引特性。 在以前的课程中，我们已经了解了直流串励电动机的转速特性、转矩特性和效率特性。在研究电力机车的运行行为时，需将电机转速n换算为机车动轮轮周的线速度V、电机的转矩M换算为机车动轮轮周的牵引力F，从而得到机车的速度特性、牵引力特性和牵引特性。1）速度特性 机车运行速度与牵引电动机电枢电流的关系，称为机车速度特性。即V=f(I a)。机车速度特性计算公式的推导过程如下： 机车动轮轮周线速度V与电机转速n有下面关系： (1-1) 电机转速公式： (1-2) 由式(1-1)、式(1-2)得出机车速度特性计算式： (1-3) 式中CV——机车常数，其值为CV=60 Ceμc /πD; D——机车动轮直径(m); μc——机车齿轮传动比; UD——牵引电动机端电压(V); Ia——牵引电动机电枢电流(A); ΣR——牵引电动机回路总电阻(Ω); Φ——牵引电动机每极磁通量(Wb);
(完整版)电力机车检修及保养措施
电力机车检修及保养措施 摘要：在我国机车中，运输能力最大的就是电力机车，其优点有很多，不仅启动快、效率高，而且功率大，速度快。而且电力机车可以进行各种能源的广泛使用，运行条件良好，噪声污染小，是世界机车未来的发展方向。但因为电力机车长期在外运行，容易出现不同程度的故障，必须要注重对机车的检修和保养，及时发现其故障，提高电力机车的运行质量。 关键词：电力机车；检修；保养 电力机车在运行过程中，因为高速运行会受到冲击振动、摩擦和腐蚀作用，各构件就容易发生磨耗、变形、老化或损坏。在机车的零部件耗损并失效时，就容易发生故障，难以进行正常使用，还有可能会对行车安全产生威胁。因此，为了机车的正常工作，要注重机车的日常检修和保养。在投入运行后，电力机车必须要及时进行处理、检修和保养，对机车零部件的技术状态进行恢复，保证电力机车的正常运行。 1 电力机车 电力机车是从外界进行电力能源驱动撷取的一种铁路 机车，其电源有架空电缆、第三轨和电池等。虽然传动柴油机车和燃气机车等也使用牵动电动机的电，但它们不是电力
机车。 电动机车的驱动车轮运用的是牵引电动机。因为其所需的电能供给是电气化铁路的供电系统接触网和第三轨，所以这种机车非自带能源。电力机车的功率大、速度快、过载能力强、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、牵引力大、易于进行多机牵引、可使用再生制动且节约能量等，优点很多。对电力机车的牵引车列进行使用，对列车的运行速度和重量承载都是一?N提高，在铁路的运输能力和通过能力上都有很大的影响。电力机车进行起动的速度快，可以进行爬坡，受严寒影响小，在运输铁路干线的繁忙段和多隧道、坡度陡的山区线路上可以更好的发挥其作用[1]，而且电力旅客列车可以更好的进行客车的空气调节和电热取暖。但因为电力机车进行电气化的铁路建设投资比较大，其应用与内燃机车和蒸汽机车相比不太广泛。 2 电力机车的检修 电力机车现行的检修制度有两种：一是进行定期检修，还有一个是状态修。定期检修是将机车运行的走行公里和时间结合起来，对其检修周期和修程进行安排。结合预先规定的范围，检修部门的检修工作就会更有计划，生产更加方便，也便于对检修工作进行管理。但这样的检修有很大的盲目性，在人力、材料和设备上都是一种浪费。而状态修结合的就是机车实际的技术状态，结合技术状态对检修的周期和修程进
电力机车工作原理
电力机车工作原理 电气化铁路的回路就是火车脚下的铁路。机车先通过电弓从接触网(就是天上的电线) 上受电，在经过机车上的牵引变压器，整流柜，逆变，然后传入牵引电机带动机车，最后通过车轮传入钢轨。形成一个巧妙的电路。 和电传动内燃机车相比就是动力源不同，能量来自接触网，其他如走行部，车体等并没有本 质区别。通过受电弓将25KV的电压引至车内变压器，之后，若是交直流传动的，便进行整流，驱动直流电动机，电机通过齿轮驱动轮对。一般调节晶闸管的导通角度来调节功率，从而进行调速。交直交流传动的要在整流后加逆变环节，之后驱动异步电动机，驱动轮对。这种的调速较为复杂，要合理调节逆变的频率和整流的电压才能保证功率因数。大体过程就是这样。 电力机车是通过车顶上的集电弓(也称受电弓)从接触网获取电能，把电能输送到牵引电动 机使电动机驱动车轮运行的机车。 电力机车的分类： 1按机车轴数分： 四轴车：轴式为BO-BO ； 六轴车：轴式为CO-CO、BO-BO-BO ； 八轴车：轴式为2(B0-B0)； 十二轴车：轴式为2(C0-C0)、2(B0-B0-B0)。 轴式“ B ”表示一个转向架有2根轴；轴式“ C”表示一个转向架有3根轴；脚号“ 0”表示每个轴有一台牵引电机；"-"表示转向架之间是通过车体传递牵引力。 2、按用途分： (1)客运电力机车。用来牵引各种速度等级的客运列车，其特点是速度较高，所需牵引力较小。 ⑵货运电力机车。用来牵引货物列车，其特点是载荷大，牵引力大，但速度较低。 (3)客货通用电力机车。尤其是近年来新型电力机车中，其恒功运行速度范围大，可适用牵引客运列车，也可适用牵引货运列车。 3、按轮对驱动型式分： (1) 个别驱动电力机车指每一轮对是由单独的一台牵引电动机驱动的电力机车。 (2) 组合驱动电力机车指几个轮对用机械方式互相连接成组，共同由一台牵引电动机驱动 的电力机车。 现代电力机车大都采用个别驱动方式，而很少再采用组合驱动。 车和多流制电力机车。 直流制电力机车：即直流电力机车，它是由直流电网供电，采用直流牵引电机驱动的电力机车。 交流制电力机车：可分为单相低频(25Hz或16 2/3Hz)电力机车和单相工频(50Hz)电力机 车。 交直传动电力机车：是由接触网引人单相工频交流电经机车内的变流装置供给直(脉)流牵引电动机来驱动的机车。 交流传动电力机车：是由接触网引人单相工频交流电经机车内的变流装置供给交流(同步或异步）牵引电动机来驱动的机车。
电力机车牵引电机作业指导书
电力机车牵引电机作业指导书 序号作业 项目 工具 材料 作业步骤质量标准 备 注 作业图示 1 牵引电 动机外 部 检点 锤、各 型呆 扳手 电筒 小撬 棍锉 刀 1.检查孔盖及防落卡、 提手装置、铭牌、风筒、 风网。 1.铭牌清晰，电缆无老化、绝缘破损和油 垢，不得与其他机件摩擦，机座、，风筒、 检查孔盖密封，锁销作用良好，防落卡作 用良好。风道内无异物。 2. 检查外接电缆及其 线号牌、卡子、端盖螺 栓。 2.线号标记完整，接线正确，引线夹紧 固，，螺栓紧固。 3. 检查机体、端盖、油 管、油堵。 3.端盖无裂纹油管紧固，畅通，油堵齐全 完整，窜油严重的落修。
序号作业 项目 工具 材料 作业步骤质量标准 备 注 作业图示 4. 外观检查、清扫。 4.清扫牵引电动机外部各可见部份，达到 清洁度标准。 2 牵引电 机 悬挂装 置 手电 筒 检点 锤、各 型呆 扳手 1.检查牵引电机座、吊 杆、销、螺栓。 1.吊杆座不得有裂纹或开焊，吊杆、叉头 不得有裂纹，吊杆螺母、开口销齐全可靠。
序号 作业 项目 工具 材料 作业步骤质量标准 备 注 作业图示 2.检查安全托板、托板 框、穿销、开口销以及 防落板。 2.托板无裂纹，托板框无开焊，穿销及开 口销作用良好；防落板与吊耳横向应完全 搭接。 3.外观清扫牵引电机悬 挂装置各部。 3.清扫牵引电机悬挂装置各部，达到清洁 度标准。 3 电枢与 定子部 份 手电 筒、毛 巾、毛 刷、检 细砂 布点 锤 1.开检查孔盖，检查电 枢可见部分及换向器表 面状态。 1.换向器表面清洁，无拉伤，清除片间毛 刺和积尘，升高片无过热、开焊和片间短 路，均压线不得有缩头。 2. 检查前云母压圈外 包绝缘。 2.绕组外包绝缘良好，聚四氟乙烯板清洁 无烧痕，与换向器结合处无缝隙。无松动、 剥层、损伤及放电痕迹。紧固、无裂损压 圈无变形。
《电力机车检修》试题
《电力机车检修》试题 一、填空题 1、在检修的过程中零部件的检修一般采用分解检验、（过程检验）、（落成验收）三种方式。 2、电力机车零部件清洗的方法有（碱性溶液除油）、（有机溶剂去油）、（金属清洗剂除垢）、（压缩空气除尘）和简易工具除油。 3、对变压器引线的三个要求是（电气性能）、（机械强度）和（温升）。 4、为改善直流牵引电机的换向减小电机的脉动，在牵引电机回路中串联了（平波电抗器）。 1、变压器油样活门是为提取变压器油进行（油样分析）的专用装置。 2、电流继电器在电力机车上用作（）保护和（）保护。 3、（受电弓）是电力机车从接触网接触导线上受取电流的一种受流装置。 4、ZD105A型电动机定子由（主极铁芯）、（主极绕组）、（换向极绕组）、（补偿绕组）等组成。 5、ZD105A型电动机电枢由转轴、电枢铁心、（换向器）、（电枢绕组）等组成。 1、电力机车“四按三化记名修”制度中的“四按”指的是（）、（）、（）、（），“三化”指的是（）、（）、（）。 1、电力机车的修程可分为（）、（）、（）、（）四级。 3、主断路器连接在（）与（）之间，它是电力机车的（）和机车的（）。 二、判断题 1、同一电机必须使用同一厂家同牌号的电刷。（√） 2、换向器表面黑片主要是由于电刷火花较大而形成的。 (√ ) 3、轴承故障一般表现为轴承烧损。（√） 4、牵引通风机属于轴流式通风机。（X ） 5、油流继电器是用来测量变压器的油流情况的。（√） 6、AF系列接触器线圈为免维护结构，损坏应更换新的接触器。（√） 7、电流传感器属于车顶高压电器。（X ） 8、直流电机与交流电机基本结构相同。（X ） 9、不允许用砂布、锉刀对继电器触头进行磨修。（√） 10、牵引电机进行小修时需从机车上卸下来进行检修。（X ）
浅谈CRH2型动车组牵引电机检修常见故障及分析
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/0819333335.html, 浅谈CRH2型动车组牵引电机检修常见故障及分析 作者：刘勇 来源：《中国科技博览》2013年第37期 摘要：对CRH2型动车组牵引电机检修常见故障现象及原因进行分析，提出改进建议。 關键词：CRH2；牵引电机；常见故障；轴承；速度传感器；原因分析；改进建议。 【分类号】：U266.2；U269 1.问题的提出 动车组牵引电机作为动车组十大关键技术之一，它性能的好坏直接影响到动车组可靠运行。为维持牵引电机正常工作，检修部门不得不采取临修、专项修和定期检修等方法来维护牵引电机正常功能，但实际上牵引电机故障仍屡屡出现，运行维护成本很高。 CRH2型动车组牵引电机采用鼠笼式、三相交流异步电机，由定子、转子、轴承、通风系统及速度传感器等部件组成。同直流电动机相比，具有功率大、体积小、质量轻、结构简单、便于维护的特点。随着牵引电机绕组绝缘质量的提高及浸漆工艺的改进，绕组故障的发生逐渐减少，然而随着动车组牵引电机的高速化，牵引电机轴承故障和速度传感器故障越来越突出，两者的使用状态直接影响牵引电机使用性能，涉及到动车组运行安全。本文主要从牵引电机轴承和速度传感器常见故障现象进行分析。 2.CRH2型动车组牵引电机轴承常见故障及分析 CRH2型动车组牵引电机轴承一般采用日本NSK轴承，在运行及检修中常见故障现象有 以下两种：（1）轴承异音（2）轴承过热 根据2010年至2013年牵引电机检修期间处理的入厂鉴定和返工故障类型统计，其中轴承类故障分布大致见下表1。 2.1轴承异音故障现象及分析 在牵引电机综合试验和手动转动电机轴时，发现牵引电机轴承异音主要有以下三种故障现象： （1）轴承发出干磨声，且声音中含有与转速无关、不规则金属声音。
浅析电力机车电力牵引传动系统的工作原理及特点
浅析电力机车电力牵引传动系统的工作原理及特点 摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电力行业有了很大进展。本文通 过分析电力电子技术的发展状况，再结合电力电子技术在我国电力机车牵引电传 动系统中的应用情况，指出了宽禁带半导体技术是今后从事电力电子技术研究的 重要方向，并提出了继续探究优化改型IGBT和SiC功率器件在电力机车上的应用 研究，对促进我国电力机车的发展具有重大意义。 关键词：电力电子技术；电力机车；牵引电传动系统 引言 重视电力牵引传动与控制技术的现状与发展探讨，有利于提高这些技术的实 际利用效率，充分发挥各技术实际应用中的作用，保持不同应用领域的良好服务 水平。因此，需要从不同的方面对电力牵引传动与控制技术的现状进行深入分析，了解相关设备的优势及应用价值，促使该技术作用下我国机车电力牵引系统能够 长期处于稳定的发展状态，优化交流传动系统服务功能。 1现代化电力电子技术 20世纪80年代初期，大功率绝缘栅双极晶体管（IGBT）的出现把电力电子 技术的应用带入高频及中大功率领域。IGBT具有较高综合性能，开关频率方面， 一般可达10kHz至20kHz，小功率的甚至高达100kHz；电压等级方面，最高电压 已达到6500V，该电压下的电流可达750A，1700V电压等级的电流可达2400A； 温度方面，最高可达175℃。开关器件的高频化也促进了电感器件体积的成倍缩小。大中型功率高频IGBT的发展持续促进着电力电子设备朝轻重量、小体积、高效能方面发展，再结合日益进步的微处理芯片技术，现代电力电子技术已实现了 全控化、集成化、高频化、控制技术数字化和电路形式弱电化，应用场合越来越 广泛。由于负载对供电电能的质量要求越来越高，科研工作者还在不断进行IGBT 改型研究。经过多年应用发展Si器件为基础的电力电子技术相当成熟，Si器件在 开关频率、通态压降以及结温等性能指标上难以继续提升，发展空间较小。新一 代宽禁带半导体材料（如碳化硅）的电力电子器件具有比硅器件高得多的耐受高 电压的能力、低得多的通态电阻、更好的导热性能和热稳定性以及更强的耐受高 温和射线辐射的能力等。当前宽禁带半导体器件的发展一直受制于材料的提炼、 制造以及半导体的制造工艺水平，尚处于起步阶段。 2科学技术的不断更新，体现了交流电动机作为牵引电机的价值所在（1）相对而言，交流电动机的体积小，正常工作功率大，避免了其安装过程中占据过大的空间。同时，交流电动机质量轻的优点也为机车轮轨力提高带来了 积极影响，促使设备能够在高速度、大功率的要求下进行正常工作，提高牵引电 机运行效率的同时有利于扩大其实际的应用范围。（2）结合当前交流电动机的 实际应用概况，可知其速度变化范围大，自身的组成结构决定了该电动机具有良 好的功率；有利于提升通用式机车实际应用中的服务水平。（3）由于交流电动 机设计与制造中并未设置换向器及其它易损设备，使得该电机使用中确保了牵引 传动系统运行稳定性，降低了系统故障发生率，促使系统维护成本得以控制在合 理的范围内。（4）各种技术支持下生产制造得到的交流电动机，使用中牵引性 能显著，在复杂的环境应用中工作效率很高，确保了牵引力系统控制作用的充分 发挥。在性能可靠的电力电子开关及晶闸管整流装置工艺支持下，保持了直流传 动系统良好的应用效果。同时，通过对结构性能良好的快速晶闸管的合理运用， 为牵引电机出现打下了坚实的基础。随着时间的推移，电力牵引传动与控制技术