1、西安鐵路職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）題目：牽引電機運行中發(fā)生接地現(xiàn)象判斷與處理專業(yè)班級：姓 名：年 月 日畢業(yè)設計（論文）開題報告題目：牽引電機運行中發(fā)生接地現(xiàn)象判斷與處理本課題的來源、選題依據(jù)：經(jīng)過兩年以來所學專業(yè)知識和實踐的經(jīng)驗，以ZD105型脈流牽引電動機為標準，總結牽引電動機運行中發(fā)生接地現(xiàn)象的判斷與處理。本課題的設計（研究）意義（相關技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢）：ZD105型脈流牽引電動機及其接地故障發(fā)生的原因分析本課題的基本內(nèi)容、重點和難點，擬采用的實現(xiàn)手段（途徑）：（可以另附頁）牽引電動機結構組成；牽引電動機接地故障的判斷與處理。文獻綜述（列出主要參考文獻的作者、名稱、出版社、出版時間

2、以及與本課題相關的主要參考要點）：指導教師意見：指導教師： 年 月 日專業(yè)部意見： 簽字 年 月 日中期進展情況檢查表年 月 日課題名稱牽引電機運行中發(fā)生接地現(xiàn)象判斷與處理學生姓名學 號專 業(yè)鐵道機車指導教師職 稱主要研究內(nèi)容及進展研究內(nèi)容：電力機車主變壓器的應用與維護進展：分析牽引電動機的保養(yǎng)、使用規(guī)程、接地現(xiàn)象判斷與處理尚須完成的任務整理圖紙，結題，打印論文存在的主要問題及解決措施存在的問題：對于牽引電機接地知識沒有具體了解解決措施：向專業(yè)老師咨詢和查閱相關參考資料指導教師審查意見專業(yè)部審查意見目 錄前言 4摘要 5一、牽引電機概述7（一）電力機車牽引電動機工作原理認知7（二）SS4G電力

3、機車牽引電動機的結構組成71.定 子92.轉子103.電刷裝置114.電樞軸承和抱軸軸承12二、牽引電機接地現(xiàn)象與處理12（一）牽引電機接地的幾種情況121牽引電機環(huán)火引弧裝置向機殼放電接地122活接地，也稱浮接地123. 死接地12（二）區(qū)分并處理三種接地故障的辦法12參考文獻14結論15致謝16附錄17前言1821年英國科學家法拉第首先證明可以把電力轉變?yōu)樾D運動。最先制成電動機的人，據(jù)說是德國的雅可比。他于1834年前后成了一種簡單的裝置：在兩個U型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵。通電后，棒型磁鐵與U型磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引和排斥作用 ，帶動輪軸轉動。牽引電機，在機車或動車上用

4、于驅動一根或幾根動輪軸的電動機。牽引電動機有多種類型，如直流牽引電動機、交流異步牽引電動機和交流同步牽引電動機等。牽引電動機 在機車或動車上用于驅動一根或幾根動輪軸的電動機。牽引電動機有多種類型，如直流牽引電動機、交流異步牽引電動機和交流同步牽引電動機等。直流牽引電動機，尤其是直流串勵電動機有較好調速性能和工作特性，適應機車牽引特性的需要，獲得廣泛應用。牽引電動機的工作原理與一般直流電動機相同，但有特殊的工作條件：空間尺寸受到軌距和動輪直徑的限制；在機車運行通過軌縫和道岔時要承受相當大的沖擊振動；大、小齒輪嚙合不良時電樞上會產(chǎn)生強烈的扭轉振動;在惡劣環(huán)境中運用,雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牽引

5、電動機在設計和結構上也有許多要求，如要充分利用機體內(nèi)部空間使結構緊湊，要采用較高級的絕緣材料和導磁材料，零部件需有較高的機械強度和剛度，整臺電機需有良好的通風散熱條件和防塵防潮能力，要采取特殊的措施以應付比較困難的“換向”條件以減少炭刷下的火花等。牽引電動機有兩種懸掛方式。一種是牽引電動機和動輪軸連接的懸掛方式，稱為抱軸式懸掛或半懸掛。采用這種懸掛方式時，動輪通過軌縫和道岔所產(chǎn)生的沖擊振動會直接傳給牽引電動機。抱軸式懸掛適用于結構速度低于120公里/小時的機車車輛。另一種是架承式懸掛(或稱全懸掛)。采用這種懸掛方式時牽引電動機固定懸掛在轉向架構架上，在牽引電動機軸端和小、大齒輪之間加入各種彈性

6、連接元件，以減小沖擊振動的影響。架承式懸掛適用于結構速度高于120公里/小時的機車車輛。機車在運行途中發(fā)生主回路接地跳主斷路器，是SS4型電力機車較為常見的故障之一， 而機車牽引電機工作環(huán)境較為惡劣，是主回路中最為薄弱的環(huán)節(jié)，且易發(fā)生接地，本論文著重討論牽引電機的接地故障。摘 要牽引電動機作為SS4G電力機車主要電氣設備之一，其質量的好壞對機車整體質量起著至關重要的影響。雖然近年來，在制造廠家與各科研部門的共同努力下，牽引電動機基礎質量得以不斷提高；但由于受機車長交路、大提速惡劣環(huán)境以及超噸位等多種運用條件因素影響，對牽引電機使用性能提出更高的要求，因此落修率依然較高，給檢修生產(chǎn)帶來一定的壓力

7、。本文對造成牽引電機的主要慣性故障原因進行深入分析，提出在檢修運用中相應的解決對策，希望能對牽引電機運用的可靠性和安全性起到積極作用。關鍵詞：牽引電動機；接地故障；電機環(huán)火。Abstract（英文摘要） Traction motor as main electrical equipment SS4G electric locomotive, one of its quality is good or bad about locomotive overall quality plays a critical impact. In recent years, although the manufa

8、cturer with various research departments joint effort, traction motor based quality to be constantly improve, But affected by locomotive long into the road, increase bad environment and super tonnage and so on many kinds of applying condition factors, for traction motor performance put forward highe

9、r requirement, therefore fall repair rate remained high, give maintenance of production bring certain pressure. In this paper, the main cause traction motor inertial fault reason analysis, the paper puts forward the overhaul use corresponding solutions, in hopes of traction motor using the reliabili

10、ty and safety play a positive role. 一、牽引電機概述（一）電力機車牽引電動機工作原理認知直流電機是直流發(fā)電機和直流電動機的總稱。直流電機具有可逆性，既可作直流發(fā)電機使用，也可作直流電動機使用。作直流發(fā)電機使用時，將機械能轉換成直流電能輸出；作直流電動機使用時，則將直流電能轉換成機械能輸出。圖13所示為一臺直流電機簡單模型圖。N、S為定子上固定不動的兩個主磁極，主磁極可以采用永久磁鐵，也可以采用電磁鐵，在電磁鐵的勵磁線圈上通以方向不變的直流電流，便形成一定極性的磁極。圖1-3 直流發(fā)電機工作原理在兩個主磁極N、S之間裝有一個可以轉動的、由鐵磁材料制成的圓柱體，

11、圓柱體表面嵌有一線圈（稱為電樞繞組），線圈首末兩端分別連接到兩個弧形鋼片（稱為換向片）上。換向片之間用絕緣材料構成一整體，稱為換向器，它固定在轉軸上（但與轉軸絕緣），隨轉軸一起轉動，整個轉動部分稱為電樞。為了接通電樞內(nèi)電路和外電路，在定子上裝有兩個固定不動的電刷A和B，并壓在換向器上，與其滑動接觸。（二）SS4G電力機車牽引電動機的結構組成脈流牽引電動機的結構與普通直流電機基本相同，主要由靜止的定子和旋轉的轉子兩大部分組成。定子的作用是產(chǎn)生磁場、提供磁路和作為牽引電動機的機械支撐，由機座、主磁極、換向極、端蓋和軸承等部件組成；轉子的作用是產(chǎn)生感應電勢和電磁轉矩，從而實現(xiàn)能量轉換，由轉軸、電樞鐵

12、心、電樞繞組和換向器等部件組成。轉子通過電樞軸承與定于保持相對位置，使兩者之間有一個間隙，稱為空氣院。此外，脈流牽引電動機還有一套電刷裝置，電刷和換向器接觸，以實現(xiàn)電樞電路與外電路的連接。脈流牽引電動機由于發(fā)熱嚴重，換向困難，所以它的某些部件具有特殊的結構型式。圖172所示為SS4型和SS4改型電力機車采用的ZD105型脈流牽引電動機的縱、橫剖面圖。圖172 ZD105型牽引電動機結構圖（a）縱剖面圖;（b）橫剖面圖.1-電樞；2-油杯；3-刷架圈定位裝置；4-油管夾；5-前端蓋蓋板；6-排油管；7-前端蓋；8-軸承；9-前端軸承蓋；10-前端外蓋；11-封環(huán)；12-電樞支架；13-螺栓；14

13、-彈簧墊圈；15-螺栓；16-彈性墊圈；17-螺栓；18-刷架裝置；19-螺栓；20-彈簧墊圈；21-定子裝配；22-后端蓋網(wǎng)孔蓋板；23-預成型后支架絕緣；24-后端蓋；25-電樞支架；26-后端內(nèi)軸承蓋；27-封環(huán)；28-擋板；29-螺栓；30-止動墊圈；31-后端軸承蓋；32-上抱軸瓦；33-下抱軸瓦；34-上觀察孔蓋；35-刷握裝置；36-補償繞組；37-軸；38-開口銷；39-主極一體化裝配；40-出線盒；41-接線板；42-絕緣板；43-螺栓；44-彈簧墊圈；45-油箱；46-鍵；47-換向極一體化裝配；48-下觀察孔蓋；49-吊桿座；A-F級填充泥或硅橡膠密封膠。1.定 子（1）

14、機座圖173 牽引電動機機座形狀（a）方形機座； （b）圓形機座； （c）主極線圈壓形后，空間利用較好的圓形機座（2）主磁極脈流牽引電動機的主磁極（簡稱主極）是用來產(chǎn)生主磁場的，它由主極鐵心和主極線圈兩部分組成，如圖1一74所示。圖1-74 主極結構1-主極鐵心； 2-鐵心端板； 3-主極線圈； 4-鉚釘； 5-鐵心心柱；6-補償繞組槽；7-主極線圈接頭。（3）換向極脈流牽引電動機的換向極用來產(chǎn)生換向磁場以改善電機換向性能，由換向極鐵心和換向極線圈兩部分組成。（4）補償繞組為了改善脈流牽引電動機的換向，提高電機運行的可靠性，大容量的脈流牽引電動機設置了補償繞組。補償繞組跨嵌在相鄰兩個主極極靴槽

15、內(nèi)，其安裝情況如圖178所示。 圖178 補償繞組1-主極鐵心；2-補償繞組；3-槽鍥（5）繞組接線為了便于調節(jié)牽引電動機的磁場和改變牽引電動機的旋轉方向，總是將主極線圈單獨接成一個電路，用電纜直接引出；換向極線圈、電樞繞組及補償繞組串聯(lián)成為另一個電路，另外用電纜引出，引出電纜的端頭裝有管形的銅接頭。圖181 ZD105型牽引電動機繞組接線圖（a）換向器端；（b）非換向器端。2.轉子（1）轉軸轉軸是牽引電動機中工作最困難的部件之一，因為它不僅要傳遞牽引電動機產(chǎn)生的巨大轉矩，而且還要經(jīng)常承受很大的沖擊載荷（特別是抱軸式牽引電動機），此時轉軸將利用彈性變形來吸收大部分的沖擊力。其彈性變形雖然不大，

16、但經(jīng)常反復變形會使轉軸的材料產(chǎn)生疲勞，甚至出現(xiàn)裂紋或折損。同時，轉軸上還安裝著電樞鐵心、換向器、滾動軸承內(nèi)圈和小齒輪等零部件，使轉軸經(jīng)常存在著內(nèi)應力。所以，用來制造轉軸的鋼材必須具有很高的機械強度和足夠的韌性。電力機車牽引電動機的轉軸采用優(yōu)質合金鋼，如鉻錳鋼和鉻鋁鋼等。（2）電樞鐵心電樞鐵心是牽引電動機磁路的一部分，也是承受電磁力作用的部件。在電樞鐵心圓周表面均勻開有電樞槽，槽內(nèi)嵌裝電樞繞組。由電樞鐵心和電樞繞組構成了脈流牽引電動機的電樞，電樞繞組中流過電流，在磁場中受到電磁力的作用，使電樞旋轉，把電能轉換成機械能。可見它們是牽引電動機中實現(xiàn)能量轉換的樞紐，因此稱之為“電樞”。圖182 電樞沖

17、片1-電樞槽；2-通風孔；3-標記孔；4-軸孔；5-鍵槽。（3）電樞繞組電樞繞組是脈流牽引電動機實現(xiàn)能量轉換的部件，把電樞線圈嵌放在電樞鐵心圓周的電樞槽中，按一定規(guī)律與換向器連接起來就構成了電樞繞組。（4）換向器換向器是直流和脈流牽引電動機特有的重要部件，其作用是在發(fā)電機狀態(tài)下將電樞繞組中產(chǎn)生的交變電勢整流成電刷間的直流電勢；在電動機狀態(tài)下將輸人的直流電流逆變成電樞繞組中的交變電流，以產(chǎn)生單方向的電磁轉矩。電機運行時，換向器既要通過很大的電流，又承受各種機械應力。換向器工作情況的好壞，直接影響著電機的運行性能。圖184 換向器結構1-換向片；2-絕緣套筒；3-云母片；4-升高片；5-V形云母環(huán)

18、；6-換向器套筒；7-轉軸；8-鍵；9-換向器螺栓；10-壓圈。3.電刷裝置脈流牽引電動機的換向器端裝有電刷裝置，其作用是使轉動的電樞繞組與外電路連接起來。電刷裝置由電刷、刷握、刷握架、刷桿和刷架圈等組成，如圖188所示。電刷裝置的結構和電刷的性能對牽引電動機換向性能影響很大，為了保證良好的換向效果，電刷裝置應滿足以下要求：(1)電刷應有良好的集流性能和換向能力。(2)刷握在換向器軸向、徑向和切線方向位置都能調節(jié)。軸向調節(jié)是為了保證電刷處在換向器中央部位；徑向調節(jié)是為了保證刷盒底面與換向器表面的距離；圓周方向調節(jié)是為了保證電刷準確地處在主極中心線上。(3)電刷和換向器工作表面應保持緊密和可靠的

19、接觸，電刷壓力穩(wěn)定并保持均勻不變。(4)電刷裝置應具有較高的機械強度，并能承受振動和沖擊。(5)刷桿等絕緣零件應有較高的介電強度，不因受潮、受污而造成閃絡或飛弧故障。4.電樞軸承和抱軸軸承（1）電樞軸承脈流牽引電動機的轉子通過兩個電樞軸承和端蓋支撐在機座上。現(xiàn)代牽引電動機大都采用承載能力大的滾柱軸承。（2）抱軸軸承抱軸式懸掛牽引電動機的抱軸軸承是指將電動機支承在動輪軸上的凸出結構，可采用滑動軸承或滾動軸承。在目前技術條件下，動輪軸上安裝滾動軸承還有困難，所以一般采用滑動軸承。二、牽引電機接地現(xiàn)象與處理（一）牽引電機接地的幾種情況1牽引電機環(huán)火引弧裝置向機殼放電接地直流和脈流牽引電動機在某些惡劣

20、條件下運行時，正、負電刷之間可能形成一股強烈的環(huán)形電?。煌瑫r伴有閃光與巨響，這種現(xiàn)象稱為環(huán)火（俗稱“放炮”）。強烈的電弧會灼傷換向器表面和電刷，對電機具有很大的破壞性。此外：(1)出現(xiàn)環(huán)火時，電弧還可能由換向器表面飛越到換向器前壓圈。轉軸。刷架圈、磁極鐵心或機座上，造成電機接地，這種現(xiàn)象稱為飛弧。（2）環(huán)火相當于電樞繞組通過電刷直接短路，可能燒斷電樞繞組并將其甩出，造成電機“掃膛”。（3）環(huán)火時牽引電動機處于發(fā)電機運行狀態(tài)。這時，電流經(jīng)環(huán)火電弧直接流人勵磁繞組，使電機反電勢猛增，EaU，電樞繞組中產(chǎn)生巨大的反向短路電流，使電機處于發(fā)電機運行狀態(tài)，產(chǎn)生一個很大的制動轉矩，由于列車慣性很大而造成動

21、輪踏面嚴重擦傷。環(huán)火會給牽引電動機造成很大的破壞。SS4型電力機車牽引電機環(huán)火是長期來未能得到徹底解決的慣性故障， 為減輕環(huán)火對牽引電機的破壞程度，從1989年起株洲電力機車工廠生產(chǎn)的ZQ800-1型牽引電機加裝了引弧裝置，環(huán)火瞬間引弧裝置放電間隙將電弧引向機殼 從而引起主電路接地跳主斷路器。這種接地發(fā)生后， 通?？梢曰謴椭麟娐方拥乩^電器的功能， 合上主斷路器。繼續(xù)運行。2活接地， 也稱浮接地發(fā)生在機車負載運行中，由于牽引電機某點絕緣不良，當機車進到一定的高級位牽引電機端電壓升到一定數(shù)值時，該點發(fā)生閃烙，對地爬電，造成接地，但是高電位消失后，絕緣性能又能恢復。這種故障發(fā)生后查找起來有一定的難度

22、。3. 死接地它是指電機絕緣徹底被破壞，不能再自然恢復的接地故障。此時即使機車無負載，仍將處于主電路接地狀態(tài)（二）區(qū)分并處理三種接地故障的辦法機車運行途中發(fā)生主電路接地跳主斷路器后，再合主斷路器，若能臺上并消除數(shù)碼管顯示主接地“1”， 則判別為環(huán)火接地或浮接地，可在低級位盡力維持運行到站，停站后降弓打開高壓柜的門，先拉下ZJDK 閘刀于中間位， 牽引電機故障閘刀1QGK6QGK置中間位，取下1xc6XC滅弧罩。用13 A保險絲短接其動、靜觸頭，再合上主接地故障閘刀ZJDK保留在運轉位，升弓進行牽工況下的高壓試驗，牽引電機電壓可達1 650V(因此時1QGK6QGK 在中間位，無電流流過牽引電機

23、，故機車不會動車)，若此時主接地數(shù)碼管“1” 不亮，不跳主斷路器，說明機車是環(huán)火接地；若跳斷路器，則拉下ZJDK 閘刀，再升弓，牽引位進級，1分鐘后再檢查1XC6XC上的保險絲，保險絲燒斷者，說明此電機浮接地，將此電機切除，合上其余電機故障閘刀于運轉位，則可升弓繼續(xù)運行。若運行中發(fā)生主電路接地，再合上主斷路器仍顯示主電路接地跳閘，說明是死接地，此時降弓進入高壓室逐一拉1QGK6QGK閘刀于中間位，用示燈（100V、8w)短接在運轉位和中間位，若示燈亮，則說明該電機接地，拉下該電機故障閘刀， 合上其它電機故障閘刀于運轉位，則可繼續(xù)運行。若無示燈，可將1QGK6QGK先拉至中間位， 恢復主電路接地繼電器， 再合上主斷路器， 然后逐一合上1QGK6QGK閘刀，當合至某把QGK 閘刀時跳主斷路器，說明該電機接地，切除后可繼續(xù)運行除了牽引電機故障引發(fā)主電路接地之外，常見有7-1，7-2大線塑料夾子過熱熔化， 銅排落下造成接地等，在查找主電路接地的過程中應同時進行檢查。 參考文獻1 潘京濤 喬士剛 電力機車電機檢查與維護 自編教材 2 潘京濤 劉三元 電力機車故障分析與處理 自編教材3 辛大娟 電力機車電器檢查與維護 自編教材結論經(jīng)過我的不懈的努力，通過對所學知識的綜合運用及拓展應用，我終于完成本篇論文，在整個設計過程中，出現(xiàn)