东风7G型机车电气系统

速时，感应电势频率f不变，故
空载电势E0仅正比于转子励磁 磁通φ0，因此空载特性曲线的
形状与磁化曲线φ0=f（IL）相似。
图 2— 68 TQ FR — 3000 型 同 步 发 电 机
的 空 载 特 性 （ n = 1 1 0 0 r / m i n ） 东风7G型机车电气系统
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外特性：是指当发电机的转速n、励磁电流IL、负载功 率因数cos 不变时，发电机的端电压U随负载电流I之间 的变化关系，即U=f (I)
代用图
1 -油 杯 ； 2 -刷 架 圈 ； 3 .1 7 -轴 承 ； 4 -挡 油 板 ； 5 -前 端 盖 ； 6 -平 衡 块 ； 7 -换 向 器 ； 8 -电 刷 装 置 ；
9-均 压 绕 组 ； 10-机 座 ； 11-主 极 线 圈 ； 12-主 磁 极 铁 心 ； 13-无 纬 带 ； 14-平 衡 块 ； 15-电 枢 绕 组 ；
额定电流：120/50A
额定效率：90%/88%
额定频率：100Hz
额定功率因数：0.8/0.7
工作制：连续
绝缘等级：H
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冷却方式：自通风
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3.6 JD307A型通风机电动机
型式：三相异步电动机
额定功率：30kW
额定电压：400V
额定电流：54A
额定功率因数：0.88
额定频率：100Hz
励磁电流：≤10A
(244/272)
额定效率：95.5％/94.5％（含励磁损耗）
励磁方式：他励
励磁机励磁电压：70/80
励磁机励磁电流：6.8/7.8
绝缘等级: 主机 H/H（定子/转子）B=130 F=155 H=180
励磁机 F/F（定子/转子）
工作制：连续
冷却方式：径向自通风
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最大电流：1200A
1080A
额定效率：93％
额定转速：770r/min
640r/min
最大转速：2385r/min
2365r/min
最小励磁率：54％
励磁方式：串励
工作制：连续
绝缘等级：H/H（定子/转子）：
冷却方式：强迫外通风
冷却空气量：110m3/min
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ZD109J型牵引电动机结构
➢ 感应电势
Es 6P0 aNnCen Ce-电势常数，决定于电机的结构；φ-磁通(Wb)；
n-电机转速(r/min)；Es-感应电势(V)。
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电压平衡方程式
对于串励电动机：U =Es+IsRD= Ceφn +IsRD
U-电源电压；
ES-电枢电势； RD-电机绕组电阻；
IS
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7
东风7G型机车电气系统布局
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8
3 东风7G型机车电机
JF208A型主发电机 ZD109J型牵引电动机 JF409A2型辅助发电机 JD358型风扇电动机 JD307A型通风机电动机 ZQF-80型起动发电机 ZD316型风泵电动机 ZTP-12型油泵电动机
NM
Ne N
M
0
nmin
nmax
柴油机特性曲线及功率曲线
1) 功率得不到充分利用 ；
2) 转速变化范围很窄，过载能
力较差，故机车的运行速度
范围和负载变化受到限制；
3) 不能带负荷启动，故不能使
列车启动和低速运行；
4) 曲轴只能单方向旋转 ，故不
n
能改变机车的运行方向。
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3
1.2 机车牵引特性
调节。
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3.4 JQF409A2型辅助发电机
额定容量：260kVA
额定电压：400V
额定电流：375A
最大电流：870A
额定功率因数：0.85
额定频率：100Hz
额定效率：92％
额定转速：3000r/min
额定励磁电压：60V
额定励磁电流：43A
励磁方式：他励
绝缘等级：H/H
负载特性与空载特性曲线形 状相似，但对应于同一励磁电流 IL下，电枢电流I愈大，则电枢 反应的去磁作用愈强，因而端电 压就愈低。
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3.2 ZD109J型牵引电动机
额定功率：530kW
410kW
额定电压：670/980V
550/770V
额定电流：845/577A
800/570A
异步电动机工作原理示意图 转磁场的旋转方向转动。
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主发电机的基本原理
➢定子中嵌有三相对称绕组图A2X—、59B同 Y步 、发C电 Z机 ，的称工作 为原电理枢绕组，
这三组绕组的匝数和导线截面相等，在空间位置上互相 距离120°电角度。
➢转子上绕有励磁绕组，当直流电流通过励磁绕组时，
使转子磁极产生极性不变的N 极和S 极。
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根据转速公式，可知直流电动机的调速方法有三种：
• 改变电源电压U
n U Is RD
Ce
• 调节励磁磁通φ
• 调节电枢电阻RD
改变电源电压U可以通过调节柴油机转速或改变
主发电机励磁电流来实现；调节励磁磁通φ也就是进
行磁场削弱；调节电阻要损耗大量电能，将使牵引
效率降低。电机电流Is是由负载决定的，不能人为
fj辅助设备所消耗的功率整流后牵引发电机电流48持续工作区短时工作区假设nfj不变并忽略效率的变化柴油机功率恒定则常数这一双曲线称为牵引发电机理想外特性曲线最高电压ufpmax限制最大电流ifpmax限制由额定电流值ifde分界可分为短时工作区域与持续工fj值变化时牵引发电机的理想外特性fj值最小时fj值最大时机车运行时辅助装置功fj会有所变化
东风7G型内燃机车 电气系统
2021/2/14
东风7G型机车电气系统
1
主要内容
东风7G型机车电气系统简介 东风7G型机车电机 东风7G型机车电器 东风7G型机车电气原理说明 电气系统使用维护 电气系统故障处理
东风7G型机车电气系统
2
1 电力传动装置概述
1.1 柴油机的运用特性
转矩特性 M=f(n) 功率特性 N=f(n)
1东6 - 后风端7G盖型； 机1 8 -车换 电向 极气铁系心统； 1 9 - 换 向 极 线 圈 。
19
3.3 ZQF-80型起动发电机
额定功率：80kW 额定电压：110V 额定电流：728A 额定转速：1115/2730r/min 励磁方式：发电机工况时为他励
电动机工况时为串励 励磁容量：发电机工况励磁电压不大于105V，励磁电流不大于8A 转矩：启动电流在2100A时转矩不小于3295N·m
➢ 发电机：运动导体在磁场中 发电，用右手定则可判断出 感应电势的方向，形成了电 枢电流，实现了机械能向电 能的转变。
➢ 直流电机的励磁方式与换向。
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直流电机的电磁转矩和感应电势
➢ 电磁转矩
M2 PaN Is CmIs
Cm-转矩常数，决定于电机的结构；φ-磁通(Wb)；
Is-电枢电流(A)；M-电磁转矩(N·m)。
工作制：连续
冷却方式：自通风
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3.5 JD358型冷却风扇电动机
型式：变极三相异步电动机
极数：10/14
额定功率：60/22kW
额定转速：1200/857r/min n(10)=60f/p=60X100/5=1200
n(14)=60f/p=60X100/7=857
额定电压：400V
10
JF208A型主发电机结构
代用图
1 -定 子 铁 心 ； 2 -磁 极 ； 3 -磁 轭 支 架 ； 4 -风 扇 叶 片 ； 5 -转 轴 ； 6 -机 座 ； 7 -滑 环 ；
8 - 刷 架 ； 9 - 定 子东电风枢 7绕G组型； 机1 0 车- 端 电盖 ；气1 1系- 吸统风 网 ； 1 2 - 导 风 板 ； 1 3 - 出 线 端
12
➢当原动机拖动转子旋转时，定子绕组与转子磁场之间产 生相对运动，在定子三相绕组中将产生感应电势，其波 形大小和频率均相同，相位互差120°电角度。
➢发电机产生的三相感应电势按正弦波形变化，每相电势 有效值为：
E1 = 4.44WKrz·fφ1
f(=p.n/60)-感应电势频率，p-磁极对数，n-转子转速 φ1-
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3.1 JF208A型主发电机
额定容量：2911kVA
(2985)
额定电压：425/770V
(438/613)
额定电流：3955/2183A
(3936/2805)
额定转速：1000r/min
(1100)
额定频率：150Hz f=nXp/60=1000X9/60=150 (165)
采用ZD109J型牵引电动机，调速范围更宽，取消了磁 场削弱装置。
采用双三相整流桥电路，整流元件由36个减少到12个， 且无均流问题。
采用微机控制技术，具备恒功、限流、限压、防空转 功能，同时具备显示、保护、报警及记录功能。
采用交流传动技术，辅助系统比传统的机械传动具有 更突出的优点。
继承了标准化、规范化的成果，机车实现了模块化。
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东风7G型与东风7C型机车
东风7G型机车（招标车）
前20台车：JF208C主发电机、ZQDR-410牵引电动机、 一级磁场削弱、辅助交流传动
第21台后：JF208A主发电机、ZD109J牵引电动机、 取消磁场削弱、辅助交流传动
东风7C型机车（路外车）
TQFR-3000主发电机、ZQDR-410牵引电机、一级磁场削 弱、一（二）级电阻制动、辅助机械传动
旋转磁场的转 速称为同步转 速no
no
60 f1 p
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➢转子导体与旋转磁场存在相对运动，在转
子导体中产生感应电势，方向用右手定则
确定。由于转子绕组是闭合的，则感应电
势在转子导体中产生感应电流。
➢转子导体感应电流与旋转磁场相互作用产
生电磁力，方向用左手定则确定。电磁力
作用在转子上形成电磁转矩，使转子按旋
每极磁通量，Krz-绕组系数，W-每相绕组的匝数
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同步牵引发电机的特性
空载特性：是指发电机在空载运行时，端电压U0（即 E0）随着转子励磁电流IL变化的关系，即 U0 = f (IL) 或
E0 = f (IL)
由空载电势 E0 = 4.44 WKrzfφ0可
知，在发电机转速等于额定转
➢ 当I =0时，端电压U就 等于空载电势E0。
➢ 当有负载后，端电压U 由于电枢反应的去磁作 用以及电枢绕组的阻抗 压降而开始下降。但这 时磁路很饱和，所以并 未使端电压显著下降。
图 2—74 TQFR—3000 型同步牵引发电机的外特性
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➢ 随着电枢电流I 的进一步增加，电枢反应的去磁作 用逐步加强，使电机磁路离开饱和状态，端电压U 随着I 的增加迅速下降。
机车在运行时能充分利用其动力装置的额定功率
FN Fmax
Ne
FV 3.6
=常数
Ne-柴油机功率；F-机车牵引力；V-机车速度；-传动装置效率。
➢F·V=常数，即要求牵引力F与机车
N
的速度V成反比的变化关系；
0
Vmin
Vmax
机车理想牵引特性曲线及柴油机功率曲线
➢最大牵引力Fmax受动轮与钢轨之间
粘着牵引力的限制；
+
+
举例：串励电动机空载飞车问题
空载时，Is较小，RD较小， IsRD可 以忽略，U =Es+IsRD可近似为
U
ES M RS
U =Es=Ceφn，又因Is较小，
RL
φ也小（磁化曲线），为平
衡U，n必然很高，引起飞车。 - （a）串励电动机
-
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图2—11 直流电动机
23
牵引电动机的速度调节
额定转速：2970r/min n=60f/p=60X100/2=3000r/min
额定效率：91%
极数：4
绝缘等级：H
工作制：连续
冷却方式：自通风
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异步电动机的结构
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异步电动机的基本原理
当三相交流电通入定子三相绕组时，就在定子内建立 起一个在空间连续旋转的磁场，称为旋转磁场。
➢ 随着励磁电流IL和转速n的下降，外特性曲线逐渐下 移，与横坐轴的交点也左移 。
➢ 此特性即故障励磁特性，或称固定励磁特性。
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图 2— 75 TQ FR — 3000 型 同 步 牵 引 发电机的负载特性
负载特性：当发电机转速n、电 枢电流I和功率因数cos不变时， 发电机的励磁电流IL与端电压U 之间的关系，称为负载特性，即 U = f (IL）。
V
➢最高速度Vmax受构造速度的限制 。
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4
东风7G型机车电力传动示意
恒功特性
牛马特性
柴油机
牵引 发电机
整流 装置
牵引 电动机
轮对
（交流）
（直流）
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2 东风7G型机车电气系统简介
采用JF208A型无刷励磁主发电机，励磁机与主发电机 合并，结构及性能更加先进。
在2730r/min时转矩不小于1648N·m 工作制：断续制(80kW 5min到30kW 5min) 冷却方式：自通风
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直流电机的基本原理
fx
换向器
图 2— 3
ex ex fx
直流电动机的工作原理
➢ 电动机：载流导体在磁场中 受力，用左手定则可判断出 电磁转矩的方向，形成了旋 转运动，实现了电能向机械 能的转变。