37km的电机，16mm的铜心线够不够用_百度知道
37km的电机，16mm的铜心线够不够用
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果是3P380V的37kW电机，16mm2的铜芯电缆载流量不能满足要求
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我把它换成了25平方的线，最好还是25平方以上为好，但是我觉得从安全考虑。以前别人为什么装16的我不知道。3年左右老化严重，就是发热很厉害我们公司以前用16平方的线线长12米
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机械课件第十章交流辅助电动机.doc27页
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《机车电传动系统》完整课件（推荐下载）：第十章 交流辅助电动机
分类： 格式： 日期：日
交流辅助电动机
为了保证电力机车正常运行，在单相工频交流电力机车中装有许多辅助机械，这些辅助机械多采用结构简单、价格低廉的三相异步电动机驱动。
用于驱动辅助机械的三相异步电动机（简称辅助电动机）结构上与普通鼠笼式异步电动机相同。但由劈相机供电时，电压波动范围大、三相电压和电流不对称等，使这些辅助电动机工作在三相不对称，且非额定、非正弦电压下。为保证辅助电动机能正常工作，在选用和设计辅助电动机时，必须考虑电动机额定功率与实际使用功率之间的差异，以满足电动机在电压变化及不对称条件下运行的需要。
在单相工频交流电力机车上，为各辅助机组提供三相交流电源的劈相机是一种将单相电变换成三相电的特殊电机，其实质是由单相电动机和三相发电机组合而成的旋转电机。劈相机可以是同步型，也可以是异步型，目前应用较广的是异步劈相机。
本章分析异步劈相机的工作原理，讨论异步劈相机起动、三相电压对称性问题，介绍异步劈相机的结构特点、额定参数等。介绍SS4型和SS8型电力机车中辅助电动机的工作特点、结构特点、额定参数等基本知识。
第一节 异步劈相机的工作原理
异步劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机。它是一种能实现单一三相变换的异步电机，用于一切由单相电源供电，而又以三相异步电动机为负载的场合。在单相工频交流电力机车的辅助系统中，异步劈相机（简称“劈相机”）用来将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。图10―1所示为异步劈相机工作原理线路图。


图10―1
劈相机工作原理线路图
一、劈相机的空载工况
当定子绕组 UOV接至单相电源时，单相电流
由U相流人，从V相流出，该电流产生的磁场可以分解为两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁场，分别称为正序旋转磁场和负序旋转磁场。当劈相机转子静止不动时这两个旋转磁场在转子导体中感应出两个大小相等、方向相反的电势和电流，而产生两个大小相等、方向相反的电磁转矩，其合成起动转矩为零，故劈相机不能自行起动，这是劈相机的一个特点，也是一个缺点。因此，如何经济、可靠地实现劈相机的起动，是劈相机运行中必须首先解决的问题。
如果用某种方法使劈相机的转子转动起来，并达到额定转速。那么和转子转向一致的定子正序磁场与转子的相对速度很小，而和转子转向相反的定子负序磁场与转子的相对速度约为两倍同步转速，定子负序磁场切割转子导体，在转子导体中感应出数值较大，且频率为接近两倍电网频率的转子负序电势和电流。由于转子漏抗的显著增大，使转子负序电流在相位上滞后于转子负序电势90°电角度，从而使转子负序电流建立的磁场几乎抵消了定子负序磁场，气隙中的剩余负序磁场很微弱，这种现象称为转子的阻尼作用。异步电机的这种阻尼作用正是异步电机具有劈相机功能的基础。因此，当劈相机转子以额定转速转动时，可以认为气隙中只有正序磁场和正序磁通。
当劈相机转动起来以后，若劈相机不与外界电负载相接，称为劈相机空载工况。这时劈相机气隙中的正序磁场和磁通有两个作用：一是，正序磁通和转子导体内感应的正序电流相互作用产生电磁转矩，用以克服转子的机械阻转矩及转子负序电流产生的电磁阻转矩，驱使转子沿着正序磁场的方向继续维持转动，这时劈相机实际上是作为一台单相异步电动机运行；二是，正序磁场切割定子三相绕组，感应出三相电势，从劈相机三相负载端来看，它又是三相发电机。因此，从这两方面作用来看，劈相机是一台单相异步电动机和三相异步发电机的组合体，既可以在它的轴上接上机械负载，又可以在它的U、V、W三相输出端接上电负载。
二、劈相机的负载工况
当劈相机与三相电负载接通后，因U、V两相负载直接与单相电源相连，不需要经过劈相机即可直接从单相电源获得负载电流
和
。W相负载电流
则由劈相机的W相提供。因为当电网W相缺相时，劈相机的W相电势高于W相端电压，从而使W相电流反相，源源不断地向三相负载输出第三相电流件，这时电机才真正进人劈相机工况运行。由于专用劈相机的轴上均不带机械负载，故劈相机负载前后的轴输出机械功率是不变的，所以它的气隙正序磁场也应保持不变。但W相输出电流
产生的单相磁势将使气隙磁场发生变化，这就需要从 U相和 V相输人相应的附加电流面Δ
和Δ
，以保持气隙正序磁场不变，而定子的负序磁场将随着W相电流
的增加而增加，这些新增加的负序磁场同样由转子产生新的负序电流去抵消，仍然保持气隙负序磁场几乎为零的特点。用数学关系式来表示上述两个物理现象，可把劈相机负载时的定子三相电流分解成两组：一组是劈相机空载时，仅在U、V相绕组中流过的单相电流，此电流与转子作用产生电磁转矩，以维持转子的继续转动，故称此电流为电动机电流，习惯上将U、V相绕组称为劈相机的电动相绕组；另一组是劈相机负载后，在三相绕组中重新加人的三相电流和Δ
，该电流与转子作用产生电磁阻转矩，相应地将这一组电流称为发电机电流，习惯上将W相统组称为劈相机的发电相绕组。由此可知，当劈相机负载时，在劈相机的发电相绕组中仅有发电相电流
流过，而在 U、V电动相绕组中同时存在着电动机电流
和发电机电流Δ
、Δ
，所以劈相机负载后的定子三相电流的关系可写成：


因此，劈相机无论是空载工况还是负载工况，其定子三相电流都是不对称的，这种三相电流的不对称是劈相机负载后三相电压不对称的重要原因之一，这将直接影响辅助电动机的正常运行。如何在劈相机负载后或负载变化时保持其输出三相电压的对称性，也是劈相机运用中必须解决的核心问题之一。
上述分析表明：劈相机实质上是一种本身只输出一相电流的异步电机。劈相机工况实际上是三相异步电机在不对称条件下运行的一个特例。
异步电机进入劈相机工况一般应具备以下两个条件：
（1）电机轴上的机械负载不变；
（2）三相电网中W相缺相，使W相电流反相输出。
只要具备上述条件，一般的三相异步电动机同样具有劈相机功能。对于多台异步电动机并联运行的场合，如果电网突然缺相造成三相异步电动机单相运行，那么先运行的电动机便会自动投人劈相机工况来起动后面的电动机，当后面的电动机起动完成后，该电机的劈相工况自动结束。根据这个原理SS4改型电力机车的每节内仅设置一台劈相机，另将一台牵引通风机电动机作为先导机，即它不仅是一台通风机。也是一台“劈相机”。在劈相机烧损或控制失灵的故障情况下，作为应急手段，实践证明这种设计是有益的。
第二节
异步劈相机的起动及三相电压对称性调整
一、异步劈相机的起动
在单相电网中，劈相机不能自行起动，需采用特殊的起动方法。异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。辅助电动机起动法是在劈相机的转轴上安装一台辅助电动机，起动时先由辅助电动机带动劈相机转子转动，待劈相机转速达到一定值时，将劈相机投入单相电网，并切除辅助电动机的电源。显然，这种起动方法需要增加设备，而且使劈相机的结构复杂、维修困难，故一般都不采用这种方法。分相起动法分为电阻分相起动和电容分相起动两种。电阻分相起动具有线路简单、设备成本低等优点，因而得到广泛的应用，国产SS系列电力机车上的劈相机都采用电阻分相起动的方法。
劈相机的电阻分相起动原理线路如图10－2(a)所示，图中RQ为起动电阻。当劈相机的电动相绕组UV接通单相电源起动时，可以把定子绕组看作是由两相组成：一相是VOU，它直接由单相电源供电；另一相是VOW，它与起动电阻RQ串联后由单相电源供电。这时流经VOU相电流
滞后电压曹
90°电角，而流经VOW相电流
滞后

角（
＜90°＝，如图10―2(b)所示。这两个时间上有不同相位的起动电流通人在空间彼此相差一定电角度的两相绕组中，所产生的气隙合成磁场是一个旋转磁场，在该磁场的作用下能产生较大的起动转矩，使劈相机的转子转动起来。当转速达到同步转速的80%-90%时，借助接触器切除起动电阻，起动即告完成，劈相机投人空载运行。


图10－2
劈相机电阻分相起动原理图
(a) 原理线路图；(b)向量图。
多年来，在国产SS系列电力机车上经常发生的劈相机烧损故障大部分发生在起动过程中，其主要原因是由于分相起动元件未能合理选择或正常接人。为了保证劈相机的可靠起动，应该解决以下两个问题。
（1）起动电阻值应选择合适，以获得最大的起动转矩
由于起动电阻值的大小对发电相起动电流
的幅值和相位影响极大，起动电阻过大或过小都会使两相磁势的合成磁场成为一个幅值变动、非恒速的椭圆形磁场，从而使起动转矩变
小。因此，对不同型号的劈相机而言都有一个相应的起动电阻最佳值。
（2）控制好切除起动电阻的时刻
当劈相机的起动转矩达到最大值时，应及时切除起动电阻，起动电阻切除过早或过晚对起动电阻和劈相机都是很不利的。图10―3所示为YPX－280M－4型劈相机的转矩特性，曲线 1为起动电阻为0.79Ω时的转矩特性，曲线2为无起动电阻单相通电时的转矩特性。由图可见，该劈相机切除起动电阻的最佳时刻应为转速达到最大转矩所对应的转速为 1400 r／min，此时，切除起动电阻，劈相机转矩虽由 735 N·m突然降至441N·m，但电磁转矩仍为正的加速转矩，因此劈相机仍能起动起来直至达到额定转速。但是，当劈相机转速低于850 r／min时提前切除起动电阻，则电磁转矩立即由某个正的加速转矩降为负的制动转矩，使劈相机转子迅速减速，相应的定于电流迅速接近堵转电流，而造成劈相机烧损。所以，在劈相机转速低于临界转速（YPX－280M－4型为850 r／min），尚未起动起来而过早切除起动电阻，则会因劈相机起动失败，造成定子绕组流过单相大电流而烧损，这种故障习惯上称为“走单相”。反之，当劈相机转速达到最大转矩对应的转速以后，如不及时切除起动电阻，对劈相机和起动电阻也是不利的。这是因为随着转速的增加；流过起动电阻的发电相电流也随之增加，造成起动电阻过热而烧损或阻值增大；同时负序磁场随发电相电流外的增加而增加，使转子导体中的负序电流增大，转子负序电流与气隙正序磁场相互作用产生 100 HZ的交变电磁转矩，使劈相机承受强烈的电磁振动。


图10―3
劈相机机械特性
1-起动电阻为0.79Ω；2-无起动电阻。
为了保证劈相机可靠起动和避免劈相机起动过程中有害的电磁振动，SS系列电力机车上的劈相机是采用专门设计的起动继电器来控制起动电阻的切除时刻。它是根据劈相机在最大起动转矩对应的转速附近发电相电压将会急剧增加的特点，正确利用发电相电压UW与电网电压UVU比值的变化来控制起动继电器的动作，在最大转矩点切除起动电阻，以保证劈相机可靠起动。另外，在劈相机的实际使用时，还应注意以下几点：
（1）劈相机只允许空载起动，待劈相机起动完成后，才能逐个接通电动机负载。
（2）劈相机停止工作前应先断开电动机负载。劈相机运行中应特别防止接触网突然断电，劈相机转速下降到 1200 r／min以下不带起动电阻重新起动时，可能造成劈相机“走单相”故障的发生。
（3）劈相机起动时间不能过长，在最低网压（19 kV）下起动时间应不超过 15 S，在高网压（29 kV）下要防止过早切除起动电阻，造成劈相机在低速大电流下单相堵转。在一般情况下，连续起动次数不应超过3次，如仍不能起动，则应查明原因消除故障后，方可再行起动。
二、异步劈相机三相电压对称性的调整
使用由单相电源和劈相机组成的三相电源时，另一个需要解决的问题是，劈相机负载后如何保证输出三相电压的对称性，以使三相负载得到实际对称的电压和电流，保证辅助电动机的正常运行。实际上，如果劈相机的定子三相绕组为对称绕组，当劈相机空载时其输出的三相端电压是对称的，而在劈相机负载以后，即使负载是对称的，其输出三相端电压也是不对称的。
1、劈相机负载后三相电压不对称的原因
通过前面的分析已知，劈相机负载时其电动相绕组中流过的既有电动机电流，又有发电机电流；而发电相绕组中只流过发电机电流，这说明劈相机的定子三相电流是不对称的，不对称电流引起不对称的阻抗压降。在感性负载招况下，发电机电流引起的阻抗压降将使绕组的端电压小于感应电势，而电动机电流引起的阻抗压降使绕组的端电压大于感应电势。因此，如果三相绕组对称，则三相感应电势是对称的，在劈相机负载后由于三相不对称的阻抗压降，仍会造成劈相机三相端电压的不对称。
此外，没有被完全抵消的气隙剩余负序磁场，也将在定子三相绕组中感应出负序电势，这就进一步加剧了三相电压的不对称。
2、改善劈相机三相电压对称性的措施
劈相机输出三相电压的不对称，将直接影响辅助电动机的正常运行，严重的三相电压不对称还将引起辅助电动机个别绕组过热而烧损，直接影响电力机车的正常工作。为了改善劈相机三相电压的对称性，通常采取以下措施：
（1）劈相机定子绕组采用三相不对称绕组
根据输出负载的要求，相应地提高或降低某些相的电势，是改善劈相机在额定负载时三相电压对称性的主要方法。为此，劈相机的定子三相绕组匝数和空间相隔的电角度均应根据需要确定，其绕组选择的定性规律是：一方面要增加发电相W相的匝数，另一方面要减少电动相
V的匝数，即应
WW＞WU＞WV。YPX－280M一型和 JP402A型异步劈相机三相绕组匝数分别为：WW：WU：WV＝54：48：24。
应当指出，采用这种方法只能保证劈相机在额定负载、额定电压下三相电压的对称性。但劈相机的电负载是随机车运行工况而改变的，当负载变动以及单相电源电压在270～460 V范围内波动时，劈相机的三相端电压也要随之改变，这将直接影响其三相电压的对称性。为了改善劈相机在负载变动时的三相电压对称性，还可采用并联电容器的措施。
（二）在负载侧的U和W端子上并联电容器
劈相机的负载是三相异步电动机群，因机车运行工况的改变，电动机投入台数也不同，这就要求劈相机输出功率和功率因数随投人电动机数的差异而有所不同。为适应实际需要，可在负载侧的U、W端子并联一些电容器和电感元件，以扩展劈相机的容量，通过这些元件向负载提供W相电流。由它们辅助劈相机相向负载提供电流，有利于改善三相电压的对称性。在实际使用中为了简化线路起见，一般只在负载侧的U和W端子间并联一定数量的电容器，图10－4（a）为其原理接线图。这时，流经电容C的电流
超前电压
90°，如图10－4(b)所示。在三相电压对称时，该电流对 W相负载而言是提供正的电功率
，这样就使单相电源通过电容向W相负载提供部分电流。因为电容C具有分相作用，故称为分相电容。


图10－4 并联电容改善电压对称性
(a)原理接线图； (b)向量图
负载侧并联电容后可以减小流过劈相机w相的电流，从而降低劈相机三相电压的不对称度。设劈相机 W的负载电流
滞后
一个
角，则在没有并联电容时，负载电流
即为流过劈相机 W相电流
，而在并联电容后，流经劈相机 W相电流为
。由图10－4B）可见，
小于
,
的减小可使
和
也随之减小,从而减小各相阻抗压降对三相电压的影响。显然，只要随着负载的增减相应地增减并联电容的数量，就能保证劈相机负载变化时的三相电压对称性。另外，并联电容后可使发电相电流
相位超前，有利于提高劈相机的功率因数。对SS4改型电力机车在牵引工况下可视为在劈相机的Ul和W；端子间接有 4个 12 kvar、138 μF的电容器，在制动工况下接有6个 12 kvar、138μ F的电容器，以保证机车辅助系统中输出三相线电压的不对称度在单相电源电压力270～460 V范围内不超过“机车车辆用三相异步电机基本技术条件”（TB）中的有关规定。由于电动机并联电容后，会在合闸瞬间产生较大的合问电流，因此对频繁起动的压缩机电动机没有并联电容器。
第三节
异步劈相机的额定数及结构特点
一、异步劈相机的额定参数
由于劈相机实质上是一种其本身只输出一相电流的特殊异步电机，因此对劈相机的额定参数就有必要重新定义。铁道部标准“机车车辆用三相异步电机基本技术条件”（TB）对劈相机的额定参数作了明确定义，由于该标准规定这些额定参数都是三相电压对称条件下进行测量和考核的，因此，为了确切反映劈相机供电电压的对称性，引入了“电压和电流不对称度”的概念，所谓电压（或电流）不对称度是指三相电压（或三相电流）中的负序分量与正序分量之比值。标准规定对劈相机系统的三相不对称度是用三相电流不对称度小于10%来测量和考核额定参数的。
1、额定功率
劈相机的额定功率是指在额定单相输人电压而且负载三相电流不对称度小于10%的条件下，劈相机能输出的三相电功率。它不包括电容分相的视在功率。劈相机在这样的负载下能连续工作，温升也不超过绝缘材料规定的限值。
2、额定电压
劈相机的额定电压是指额定运行时单相输人电压。国产劈相机的额定电压规定为 380 V。
3、额定电流
劈相机的额定电流是指在额定电压、额定负载下相对应的相电流。由于劈相机输出的三相电流中实际上只有W相电流由劈相机提供，因此劈相机额定电流首先是指劈相机在额定电压、额定负载下的三相输出电流，即发电相向负载提供的电流Iw。为了清楚地表示出劈相机单相变换的概念，又将单相输人电流作为劈相机的第二个额定电流，单相输入电流为单相电源向劈相机及其负载提供的总电流。
4、额定功率因数
劈相机的额定功率因数与额定电流对应有输人功率因数和输出功率因数两项。输人功率因数是指单相电源向劈相机及其负载供电的单相功率因数，它等于单相输人的有功功率与无功功率之比。输出功率因数是指劈相机向负载供电的三相功率因数，它可由劈相机的额定功率、额定三相输出电流和额定电压给出。一般情况下劈相机的输人功率因数低于输出功率因数，通常铭牌数据中只给出输入功率因数。
劈相机的效率是指劈相机输出三相额定有功功率与单相输人有功功率之比。因为能量是通过气隙正序旋转磁场直接交换的，而且只变换了W相功率，所以劈相机效率比较高，一般在90%以上。
二、异步劈相机的结构特点
国产 SS系列电力机车上先后采用过 YPXZ－280M－4型、JP402A型、YPX－280M－4型等型号的劈相机，它们都是由相近容量的三相异步电动机改型设计而成。各型劈相机的主要技术数据见表10―1。上述各型劈相机的结构和一般的鼠笼式三相异步电动机结构相似，下面以JP402A型劈相机为例简要介绍其结构特点。
JP402A型劈相机由定子和转子两部分组成，作为专用劈相机轴上是不带任何机械负载的，故该电机无轴伸端，其结构如图10-5所示。


图10-5
JP402A型劈相机结构图
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。
表10―1
国产劈相机的主要技术数据表
数据
参数
YPX2-280M-4
JP402A
YPX-280M-4

额定功率
(kW)
输入单相
38
64.8
64.8


输入三相
31.5
57
57

额定电压
(V)
输入单相
380
380
380


输入三相
380
380
380

额定电流
(A)
输入单相
147
200
200


输入三相
57
90
90

功率因数
输入单相
0.645
0.8
0.8


输入三相
0.84
0.96
0.84

额定转速(r/min)

1499

极数
4
4
4

频率(Hz)
50
50
50

绝缘等级
B
F
F

定额种类
连续
连续
连续

重量(kg)
550
586
568

配属机车
SS4
SS4改
SS8

1、定子
劈相机的定子由机座、定子铁心和定子绕组等组成。定子铁心采用 0.5mm厚、双面带有绝缘涂层的DW470-50冷轧电工钢片冲片叠压而成，铁心外径为423mm,内径为280mm，铁心长310mm，铁心内圆均匀冲有60个半闭口梨形槽。铁心采用外压装工艺将定子冲片叠压成型，紧固后压人机座以保证定子内圆和转子外圆同心。定子绕组为双层、短距、叠绕软绕组，导线采用Ф1.45QZ（G）-2/155改性高强度聚酯漆包线，定子统组按图10-6所示的方式连接起来组成星接不对称三相绕组，参数见表10-2。图10-7为定于绕组接线简图。


图10-6
JP402A型劈相机定子绕组展开图
定子采用F级绝缘，槽绝缘为0.35mm复合绝缘DMD一层，内层辅以0.05mm聚酯薄膜两层；层间绝缘及端部绝缘均为0.35mm一层。考虑到在最高电压下定子电流过大，将造成线圈端部导线受电动力作用向外张，故每个线圈端部均用涤纶带扎紧，以加强端部机械强度。绕组嵌线完成后，整个定子应浸渍5152无溶剂漆或 1032三聚氰胺醇酸树脂漆两次。
2．转子
转子是劈相机实现相数变换的主要部件，旋转着的转子对定子负序磁场有很强的阻尼作用，转子绕组中的负序电流频率为电源频率的两倍，趋肤效应很强。根据这一运行特点，劈相机的转子均采用趋肤效应较差的单鼠笼式结构，而且转
表10-2
国产劈相机定子绕组参数表
YPX2-280M-4
JP402A
YPX-280M-4


V相
U相
W相
V相
U相
W相
V相
U相
W相

极端标志
V1-V2
U1-U2
W1-W2
V1-V2
U1-U2
W1-W2
V1-V2
U1-U2
W1-W2

极数
4
4
4

槽数
60
60
60

节距
1―13
1--13
1--13

导线
QZ21.40
QZ21.45
QZ21.45

并联导体数
5
5
4
5
5
4
5
5
4

每线圈匝数
8
8
11
8
8
9
8
8
9

每极每相槽数
4
6
5
3
6
6
3
6
6

并联支路数
4
4
4
4
4
4
4
4
4

每相串联匝数
32
48
55
24
48
54
24
48
54



图10-7
劈相机定于绕组接线简图
子槽形的设计应考虑到在转子导条中负序电流渗透的有效高度范围内的槽形面积能尽可能大些，通常采用上宽下窄的倒梨形槽或中字形组合槽，如图10-8所示。


图10-8
劈相机转子槽形图
（a）组合槽；
（b）梨形槽；
（c）铜排槽。
JP402A型劈相机的转子为铸铝鼠笼式结构，它由转子铁心、单鼠笼绕组及转轴等组成。转子铁心用0.5mm冷轧电工钢片冲片叠压成斜槽式，转子外径为278mm，共50槽，槽形为倒梨形半闭口槽。凤笼式转子的导条、端环、风叶和转子铁心是在专门的铸铝模内用A199.5铝液铸成一体，风叶间铸有校转子动平衡时用来固定平衡块的短圆柱。铸铝转子热套在转轴上，由于劈相机的转轴不需要传递大的电磁转矩，因此对转轴材料的强度要求不高，而对其刚度要求较高，一般用A5中碳钢车制而成。
劈相机的定子铁心与转子铁心之间的气隙约在1mm左右，比一般同尺寸的三相异步电动机要大15%～25%。由灰口铁铸成的端盖既是保证定子、转子同心度使气隙均匀的重要支撑部件，也是电机自通风系统的重要部件。端盖上设有3个扇形进风口及装有挡风板的轴承盖，使冷却空气沿一定路径吹拂线圈表面、定子铁心，再从机座两侧和底面的出风口吹出。端盖中央的轴承孔内装有 313Z1低噪音单列向心球轴承。轴承外盖上装有 45°M10x1mm接头式压注油杯，以便向轴承的储油室注人润滑脂。
第四节
交流辅助电动机
一、交流辅助电动机的工作特点
电力机车上工作的辅助电动机与一般场合下使用的三相异步电动机相比较，其工作条件是比较恶劣的。铁道部标准“机车车辆用三相异步电机基本技术条件”（TB）中规定，辅助电动机在下列条件下应能正常起动和长期工作：
（1）辅助电动机应能承受机车正常运行中产生的振动和冲击；
（2）在劈相机供电条件下，辅助电动机应在单相电源电压270―460V（相当于接触网电压为 19―29 KV）范围内波动时正常工作；
（3）辅助电动机在机车辅助回路三相线电压不对称度为270V时不超过10%，460V时不超过7%的条件下应能正常可靠工作；
（4）环境空气温度：最高为45℃（车体内），最低为-40℃。
（5）月平均空气相对湿度最大为90%（该月月平均最低温度为25℃）。
（6）当使用于海拔在1400ｍ―2500ｍ的地区时，且该地区环境温度不超过45℃与所需的环境空气温度降低补差值时，应能正常运行。所需的环境空气温度降低补偿值是按1400ｍ以上，每100ｍ降低温升限值的1%计算。
辅助电动机长期在上述条件下运行，若不采取适当措施，对电动机的危害是很大的。当机车运行状态的改变或接触网网压波动时，造成辅助电动机工作电压过高或过低，电压过低时，电动机起动困难、发热严重；电压过高时，起动转矩过大，造成起动过程中的振动和冲击增大。另外，辅助电动机在三相电压不对称条件下运行时，电压负序分量也要产生负序三相电流，由于异步电动机的负序阻抗较小，所以负序电流较大，它将使转子产生较大的制动转矩，使电动机输出功率减小，过载能力降低。同时负序电流还使电动机损耗增加，效率降低。若某相绕组中正、负序电流相位接近同相时，合成电流特别大，使该相绕组局部过热，甚至造成电动机烧损。因此，从发热观点来看，三相异步电动机是不允许在较严重的不对称电压下长期运行的，否则必须相应降低电动机的负载，以保证辅助电动机的安全运行。
为确保机车辅助电动机正常可靠运行，在SS系列电力机车中采取了相应措施，主要为正确选配辅助电动机的功率，设置辅机过流保护装置等。
（1）正确选配辅助电动机的功率。由于网压波动及劈相机系统电压不对称的影响，实际使用时电动机的三相电流将小于额定电流，而且三相电流是不对称的。因此，电动机的实际输出功率小于额定功率。若依据电动机铭牌功率选配辅助电动机，将使辅助机组不能正常运行。为此，在选配或设计时，必须确认该电动机在最低及最高电压下的实际功率，该功率要大于辅助机械所需功率，这样的选配才是正确的。例如NPT-5型主压缩机的轴功率为22KW，而配套的YYD-280S-6型异步电动机的铭牌功率为37KW，但该电动机在最高及最低电压时功率仅为22KW。可见，该电动机不论在任何工况下均能使压缩机正常工作，选配是合适的。
（2）设置辅机过流保护装置。早期生产的电力机车辅助系统故障屡有发生，其中以劈相机及电动机的烧损对运行危害最大。特别是辅助电动机的接地、烧损故障比较严重。造成辅机故障原因比较复杂，除了电动机质量外，主要是辅助电路控制电器（接触器、继电器）工作不可靠造成的，也有保护系统不够完善自Ｉ起故障扩大而导致辅机烧损．的问题。对辅机烧损原因分析表明，大部分电机故障时都伴有过电流现象。针对这一特点研制出的电子辅机过流保护装置，可用来实现以两台劈相机和主要的辅助电动机为对象的单相、堵转、短路故障保护。
二、SS4改型电力机车的辅助电动机
SS4改型电力机车辅助系统中使用着各种用途的辅助电动机共17台，见表10-3。这些电动机按用途可归纳为：压缩机电动机、通风机电动机、主变压器油泵电动机三类。主要技术数据见表10-4。
表10-3
SS4改型电力机车辅助电动机
序号
名称
代号
型号
数量
用途

1
劈相机
1MG
JP402A
2


2
压缩机电动机
2MA
YYD-280S-6
2
驱动NPT-5型空气压缩机

3
牵引通风机电动机
3、4MA
YED-280-S-4
4
驱动13-50-NO-6型离心通风机

4
制动电阻通风机电动机
5、6MA
JD305
4
驱动TZTF5.6型轴流式通风机

5
主变压器通风机电动机
7MA
JT61-2LA
2
驱动TZTF6.0#F轴流式通风机

6
变压器油泵电动机
8MA
TG80-200/10D-2
2
驱动TG80-200/10D-2型潜油机

7
辅助压缩电动机
447MD
Z2-22D2
1
驱动CA-10B型压缩机


表10-4
SS4改型电力机车辅助电动机主要技术数据表
电机名称
压缩机
电动机
牵引通风机
电动机
制动电风机
电动机
主变压风机
电动机
变压器油泵
电动机

电机型号
YYD280S-6
YFD280S-4
JD305
JT61-2LA
TG80-200/10D-2

额定功率（Kw）
37
37
30
14
10

功率因数
0.87
0.87
0.89
0.89
0.89

额定电压（V）
380
380
380
380
380

额定电流（A）
70
68
56.5
27.5
19.2

转速（r/min）
983



绝缘等级
B
B
B
B


效率（%）
90
90
89
89


重量（kg）
485
440
210
315


1、压缩机电动机
压缩机电动机是用来驱动空气压缩机以产生供机车与列车制动装置及气动器件所使用的压缩空气。在SS4改型电力机车中，与NPT-5型空气压缩机配套的电动机为YYD-280S-6型自通风防护式三相异步电动机。其结构与普通三相鼠式异步电动机相似，由定子（机座、定子铁心、定子绕组）、转子（转子铁心、转子绕组、转轴）以及端盖、轴承等组成，其结构如图10-9所示。


10-9
YYD-280S-6 型电动机结构图
1-外盖；2―轴承图；3―油杯；4―轴承内盖；5―端盖；6―定子；
7―转子；8―加油管及油杯；9―挡风板；10―313Z1轴承；11―接线罩。
定子铁心采用0.5mm厚的DW470-50冷轧电工钢片冲片叠压而成。定子铁心外径为423mm，内径为300mm，铁心长250mm。定子槽形为半闭口槽，共72槽，定于绕组为双层、短距、叠绕软绕组，导线为Ф1.25QZ-2高强度聚脂漆包线，三相绕组采用对称Y接，定子绕组接线原理如图10-10所示。


图10-10
YYD-280S-6型电动机定子绕组接线原理图
转子铁心用0.5mm厚冷轧电工钢片冲片叠压而成。转子铁心外径为298.8mm，内径为100mm，转子槽形为刀形槽，共56槽，槽斜13mm。转子采用铸铝结构，瑞环、风叶、平衡往及槽内导体用 AL-1铝一次铸成，并热套于转轴上。
机座、端盖及轴承端盖均由HT200灰口铁铸成。在机座出线侧的筋上与定子铁心间装有2个 M16X20 mm定位用紧固螺钉。轴承外盖上装有450M10X1 mm接头式压注油杯。传动端装有2313Z1低噪音单列向心滚子轴承，非传动端装有313Z1低噪音单列向心球轴承。
NPT-5型压缩机设计的轴功率为22KW，而YYD-280-6型电动机的额定功率为37KW，这主要用来保证在较低电压下机组仍能可靠运行，电动机转速不会因网压过低而失速，在高网压下定于绕组温升不致过高。
此外，由于电力机车上的受电弓和主断路器均系气动高压电器，必须用标定压力的压缩空气才能使其正常工作。SS4改型电力机车上还设置了一台CA-10B型空气压缩机，由Z2-22并励直流电动机直接驱动。该电动机功率为 1.1KW，电压为110V，电流为13A，转速为1500r/min，由机车蓄电池供电。
2、通风机电动机
SS4改型电力机车通风系统按主要冷却对象可分为：牵引通风支路、制动通风支路和变压器通风支路，各通风支路采用不同型式的通风机组，用不同型式的电动机驱动。
YFD-280S-4 型电动机结构图
1―2313Z1轴承；2― 轴承外盖；3―加油管及油杯；4―轴承内盖；5―端盖：
6―定子；7―转子；8―油杯；9―挡风板；10―313Z1轴承；11―接线罩。
（1）牵引通风机电动机
牵引通风机组（通风机及其驱动电动机）用来冷却牵引电动机、硅整流柜及平波电抗器。因为所需要的风量大、风道又长，所以选用4台13-50-NO6心式通风机，分4组进行冷却。配套的电动机为YFD-280S-4型自通风防护式三相异步电动机，其结构与普通三相鼠笼式异步电动机相似，由定子（机座、定子铁心、定子绕组）、转子（转子铁心、转子绕组、转轴）以及端盖、轴承盖等组成，其结构如图10-11所示。
定子铁心采用0.5ｍｍ厚的DW470-50冷轧电工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 195mm。定子槽形为半闭口槽，共60槽。定于绕组为双层、短距、叠绕软绕组，导线为#1。25QZ-2高强度聚脂漆包线三相绕组采用对称Ｙ接，定子绕组接线原理如图10-12所示。


图10-12
YYD-280S-4型电动机定子绕组接线原理图
转子铁心用0.5mm厚DW470-50冷轧电工钢片冲片叠压而成。转子外径为278.3mm，内径为 100mm，转子增形为刀形槽，共50槽，槽斜 15mm。转子采用铸铝结构，端环、风叶、平衡柱及槽内导体用AL-1铝一次铸成，并热套于转轴上。
机座、端盖及轴承端盖均由HT200灰口铁铸成。在机座出线侧的筋上与定子铁心间装有2个 M16x20mm定位用紧固螺钉。轴承外盖（或加油管）上装有 45°M10x1mm接头式压注油杯。传动端装有313Z1低噪音单列向心滚子轴承，非传动端装有313Z1低噪音单列向心球轴承。
YFD-280S-4型电动机额定功率为
37kM，而在 SS4改型电力机车上的实际使用功率不大于23kW。
制动电阻通风机电动机
制动电阻通风机组（通风机及其驱动电动机）用来冷却制动电阻柜，由于历需要的风量大、．风道短及安装位置限制，选用4台立式安装的TZTF5.6型轴流式通风机，并与驱动电动机装在国一个双圆筒形机壳内，成为一个整体。驱动电动机为JD305型自通风防护式三相异步电动机，其结构与普通三相鼠笼式异步电动机相似，由定子（机座、定子铁心、定子绕组）、转子（转子铁心、转子绕组、转轴）以及端盖、轴承盖等组成，其结构如图10-13所示。


图10-13
JD305型电动机结构图
定子铁心采用0.5ｍｍ厚的DW470-50冷轧电工钢片冲片曾压而成。定子铁心外径为327mm，内径为 182mm，铁心长 180mm。定子用形为半闭口梨形槽，共 36槽。定子绕组为双层、短距、叠绕软绕组，导线为Φ.1.12和Φ.1.18QZ-2高强度聚脂漆包线，三相绕组采用对称西接足于绕组接线原理如图10-14所示。


图10-14
JD305型电动机定子绕组接线原理图
转子铁心用0.5mm厚的DW470-50冷轧电工钢片冲片要压而成。转子外径为180mm，山径为70mm，转子槽形为刀形槽，共28槽，槽斜16mm。转子采用铸铝结构，端环、风叶、平衡往及为内导体用AL99.5铝一次铸成，并热套于转轴上。
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于铁心间装有2个M12x16mm定位用紧固螺钉。整机装有二个加油管，二个排油管，均从机壳外壁一直伸到轴承油室，每根加油管上装有一个M10x1mm直通式压注油杯。传动端装有66312Z1单列向心推力球轴承，非传动端装有312Z1低噪音单列向心球轴承。
JD305型电动机额定功率为30kW，而在写改型电力机车上的实际使用功率不大于20kW。
（3）变压器通风机电动机
变压器通风机组（通风机及其驱动电动机）用来冷却主变压器油散热器。选用TZTF6.0＃F型轴流式通风机，驱动电动机采用JT61-2LA型电动机，其结构与封闭式三相鼠笼式异步电动机相似。由定子（机座、定于扶心、定于绕组）、转子（转子铁心、转子绕组、转轴）以及端盖、轴承盖等组成，其结构如图10-15所示。


图10-15
JT61-2LA型电动机结构图
1-前轴承盖；2―轴承；3―端盖；4―转子；5―定子；6―机座；7―接线板；
8－橡胶管；9―轴承；10―后轴承盖；11―曲路环；12―键；13―加油管及油杯。
定子铁心用 0.5mm厚的DW470-50冷轧电工钢片冲片叠压而成。定子铁心外径为 327mm，内径为 182mm，铁心长95mm。定子槽形为半闭口槽，共36槽。定于绕组为双层、短距、叠绕软绕组，导线为41.12QZ-2高强度聚脂漆包线，三相绕组采用对称西接，定于绕组接线原理如图10-16所示。


图10-16
JT61-2LA型电动机定子绕组接线原理图
转子铁心用0.5mm厚的 DW470-50 冷扎电工钢片冲片叠加而成。转子外径为180mm，内径为65mm，转子槽形为半闭口平行槽，共28槽。转子采用铸铝结构，端环、风叶、平衡柱及槽内导体用AL-1铝一次铸成，并热套于转轴上。
机座、端盖及轴承盖均由HT200灰口铁铸成。在机座山线侧的筋上与定子铁心间装有1个M12x30mm定位用紧固蟋钉。整机装有二个加油管，从双圆筒形机壳外壁一直伸到轴承盖油室，每根加油管上装有一个 M10x1mm直通式压注油杯。传动端两端各装有一个 310Z1低噪音单列向心球轴承。
JT61-2LA型电动机额定功率为14kW，而在 SS4改型电力机车上的实际使用功率不大于11.6kW。
（4）变压器油泵机组
TBQ8-4923/25型主变压器装有，台变压器油泵机组，用来强迫变压器油的循环，提高变压器的散热能力。TG80-200/10D-2型变压器油泵是一种驱动电动机和油泵组合为一体的特殊电动油泵，简称潜油泵。其型号意义是：“TG”表示特种、全钢板结构；“80”表示油泵流量为80m3/h；“200”表示油泵扬程为200kPa；“10D”表示电动机功率为 10kW；“2”表示驱动电动机极数为2。图10-17所示为TG80-200/10D-2型潜油泵结构图。


图10-17
TG80-200/10D-2型潜油泵结构图
1-转子；2―挡圈；3―视窗玻璃；4―0形圈；5―视窗盖；6―E308Z轴承；
7―接线装置；8―定子；9―0形密封圈；10―泵壳；11―前轴承座；12―前轴承盖；
13―叶轮；14―键；15―外舌止退垫圈；16―胶垫；17―叶轮螺母；18―进口盖板。
油泵为离心式泵，单级离心式叶轮13直接装在驱动电机的轴端，靠叶轮旋转的离心力对变压器油产生扬程，泵壳10通过O形密封圈将叶轮排出的高速油流的动能转化成压力，在泵壳的吸人口与出口之间形成正负压力区，强迫变压器油沿着一个方向流动。驱动电动机为特殊设计的三相鼠笼式异步电动机，与一般电动机不同之处是在油泵工作时，变压器油经泵壳的高压油区，由前轴承盖11上的几个进油孔将油压人机体内，经绕组及铁心、后轴承6，再经电机轴中心回油孔和前轴承流回泵壳的低压油区，如此循环冷却。所以潜油泵工作时，电机内充满着流动的变压器油，改善了电机的冷却条件，保证油泵能长期有效工作。此外，油的循环还可润滑轴承。油泵的各密封部位与连接部位（如进出口法兰、止口、塞子等）均采用耐油橡胶垫密封。泵上还设有 M20X1.5放油器。
潜油泵的泵壳及机座均采用钢板件焊接成形，叶轮为HT200铸铁件，接线板采用酚醛玻璃纤维板并经绝缘处理，接线柱在接线板上呈三角状分布。前后端轴承均采用E308Z1单列向心球轴承。电动机定子铁心外径为245mm，内径为 136mm，铁心长 125mm。定于槽形为半闭口槽，共24槽。定于绕组为单层同心式，导线为3XΦ1.06QQZ缩醛漆包圆铜线，三相绕组采用对称西接，定子绕组接线原理如图10-18所示。转子为铸铝鼠笼式结构，共20槽。


图10-18
TG80-200/10D-2型潜油泵电机定子绕组原理图
三、SS8型电力机车的辅助电动机
表10-5
SS8型电力机车辅助电机―览表
序号
名称
代号
型号
数量
用途

1
劈相机
MG
YPX-280M-4
1


2
压缩机电动机
1~2MA
JD304A
2
驱动3W-1.6/9型空气压缩机

3
牵引通风机电动机
3~4MA
YFD-280S-4
2
驱动13-50-NO-6型离心式通风机

4
制动电阻通风电动机
5~6MA
TZTF5.6A
2
驱动TZTF5.6A型轴流式通风机

5
主变压器通风电动机
8MA
TTZTF6.0G
1
驱动TZTF6.0G型轴流式通风机

6
变压器油泵电动机
10MA
TG80-200/10D-2
2
驱动TG80-200/10D-2型潜油机

7
硅整流通风机电动机
7、9、11MA
T455
3
驱动T455型硅整流装置通风机

8
辅助压缩电动机
15MD
Z2-22
1
驱动CY-252型压缩机

SS8型电力机车辅助系统中使用着各种用途的辅助电动机共立4台、见表10-5。这些电动机按用途可归纳为：压缩机电动机、通风机电动机、主变压器油泵电动机三类，名称和主要技术数据见表10-6。
表10-6
SS8型电力机车辅助电动机主要技术数据库
电机名称
压缩机
电动机
牵引通风机
电动机
制动电阻通风机
主变压器通风机
变压器油泵
电动机
硅整流通风机电动机

电机型号
JD304A
YFD280S-4
TZTF5.6A
TZTF6.0G
TG80-200/10D-2
T455

额定功率（kW）
22
37
22
16
10
4

功率因数
0.86
0.87
0.89
0.90

0.90

额定电压（V）
380
380
380
380
380
380

额定电流（A）
36
68
40.16
30
19.2
7.92

转速（r/min）




绝缘等级
F
F
F
F

B

效率（%）
89
89
89
88

87.5

重量（kg）

440
334
250

105

小
异步劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机，在单相电网供电条件下，当劈相机接上三相负载后，其中两相负载直接由单相电源供电，劈相机本身利用发电相绕组时发电作用向三相负载输出第三相电流，从而实现了将单相电源变换成三相电源，这种向负载提供第三相电流的功能称劈相。因此，劈相机本质上是一台本身只输出一相电流的异步电机。劈相机运行必须解决的核心问题有两个：一是起动问题；二是劈相机负载后如何保持三相输出电压的对称性问题。
异步劈相机的起动通常采用电阻分相起动的方法，为了保证劈相机可靠起动和避免在起动过程中产生有害的电磁振动，必须正确选择起动电阻阻值，并利用起动继电器控制好切除起动电阻的时刻。
造成劈相机负载后三相输出电压不对称的原因是：定子三相电流的不对称和定于绕组中负序电势的存在。为改善劈相机负载后三相输出电压的对称性，专用劈相机的定子绕组均采用三相不对称绕组，并在负载侧的U相和Ｗ相端并联电容。
异步劈相机的结构与三相鼠笼式异步电动机相似，其主要结构特点是：（1）定子三相绕组的匝数不等，通常 ＷW＞ＷU＞Ｗｖ；（2）转子均采用趋肤效应较差的单鼠笼式结构，其槽形通常为上宽下窄的倒梨槽或中字形组合槽；（3）专用劈相机无轴伸端。
由单相电源和劈相机组成的供电系统的特点是：单相电源电压波动范围大及三相电压、电流不对称。这对于三相交流辅助电动机的起动及运行都带来了不利影响。为保证机车辅助系统的正常运行，辅助电动机必须降低容量使用，并设置专用的辅机保护装置。
SS4改型电力机车辅助系统中使用着各种用途的辅助电动机共17台，SS8型电力机车辅助系统中使用着各种用途的辅助电动机共14台，这些电动机按用途可归纳为：压缩机电动机。通风机电动机、变压器油泵电动机三类。其结构与普通三相鼠笼式异步电动机相似。
交流辅助电动机的维护保养主要包括定子绕组、转子、端盖、轴承及轴承盖等部分。
复习思考题
1、画出异步劈相机的工作原理图，并说明异步劈相机的用途和工作原理。
2、异步劈相机的起动方法有哪两种？有什么优缺点？
3、画图说明异步劈相机电阻分相起动原理。为保证异步劈相机的可靠起动，应注意哪些问题？
4、异步劈相机负载后输出的三相电压不对称的原因是什么？为改善劈相机三相电压对称性可采取哪些措施（画出向量图）？
5、异步劈相机的额定参数有哪些？
6、异步劈相机的结构包括哪几部分？各部分的主要结构特点是什么？
7、电力机车辅助电动机运行条件有何特点？辅助机械选配电动机时应注意什么？
8、简述各辅助电动机的用途及其主要结构特点？
9、SS4改型和
SS8型电力机车辅助电动机的区别是什么？
10、交流辅助电动机维护和保养的内容有哪些？
课件名称：课件分类：机械课件类型：教学课件文件大小：15.05MB下载次数：7评论次数：7用户评分：8
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