机车电传动系统第五章——脉流牵引电动机的结构
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。
第五章 脉流牵引电动机的结构
第五章脉流牵引电动机的结构脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同，但为了适应牵引电动机运行性能、通风冷却方式、传动方式、安装方式及使用环境等条件，脉流牵引电动机某些零部件的结构与普通直流电机有一定差别。
本章在介绍牵引电动机定额的基础上，结合牵引电动机实际结构，介绍牵引电动机制造中常用的电工材料，讨论脉流牵引电动机主要零部件的功用和结构型式，最后扼要说明典型脉流牵引电动机的结构特点。
第一节牵引电动机的定额和额定数据电机是实现机、电能量转换的机械，因此要有各种电量和机械量来表征其运行性能，电机的定额就是由电机制造厂按照国家技术标准要求，对电机全部电量和机械量的数值以及运行方式所做的规定，表示了电机的运行特点和工作能力。
规定定额的目的是为了能在试验台上验证电机的性能，作为评价电机的依据，对不同电机进行比较；还是应用部门正确使用电机的依据。
一、牵引电动机的定额机车用直流电机的定额按照铁道部标准“机车用直流电机基本技术条件”（TB1449一2000）规定，分为连续定额、小时定额、断续定额及等效定额4类，全部按定额运行称为“额定运行”。
1．连续定额连续定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件连续运行，且温升不超过规定限值时，所能承受负载的定额，见表4—2。
2．小时定额小时定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件，从实际冷态开始运行一小时，而温升不超过规定限值时所能承受负载的定额．3．断续定额断续定额是相应于一系列完全相同的周期，每一周期包括一个或几个在规定负载值下的工作时间，根据情况，不论是否被一个停止时间所隔开，在长期运行以后，电机的温升不超过规定的限值。
4．等效定额等效定额是断续定额的替代办法。
它具有恒定电压、电流和转速值的连续或短时定额的作用，就温升而言，它与电机在实际使用中承受一系列断续的工作周期是等效的。
根据机车运行特点，牵引电动机负载的性质基本L是连续的和短时重复的。
因此，牵引电动机规定了两个定额，即连续定额和小时定额。
机车电机与电器PPT课件项目1任务3 典型脉流牵引电机
任务三 典型脉流牵引电机
在单相交流电网供电的电力机车上，大多采用硅整流器整流后给牵引电 机供电。此时，加在牵引电机上的电压为脉动电压，流过牵引电机的电 流为脉动电流，由这种方式供电的牵引电机称为脉流牵引电机。
任务三 典型脉流牵引电机
牵引电机的工作特点
（1）使用环境恶劣 （2）外形尺寸受限制 （3）动力作用大 （4）换向困难 （5）负载分配不均匀
脉流牵引电机结构
脉流牵引电机的结构与普通的直流电机基本相同，主要由静止的定子和旋转 的转子两大部分组成。此外，直流（脉流）牵引电机还有—套电刷装置，电 刷和换向器接触，以实现电枢电路与外电路的连接。
任务三 典型脉流牵引电机
脉流牵引电 机
定子部分 电刷装置 转子部分
脉流牵引电机结构
主磁极 机座
换向极 补偿绕组
转轴 电枢铁芯 电枢绕组
换向器
任务三 典型脉流牵引电机
定子部分
ห้องสมุดไป่ตู้
主磁极 机座
换向极 补偿绕组
任务三 典型脉流牵引电机
转子部分
转轴 电枢铁芯 电枢绕组
换向器 脉流牵引电机转子结构
任务3 典型脉流牵引电机
电刷装置
THANK YOU
任务三 典型脉流牵引电机
牵引电动机必须满足： （1）应有足够大的起动牵引力和过载能力。 （2）具有良好的调速性能。 （3）换向可靠。 （4）各个部件应具有足够的机械强度。 （5）绝缘必须具有很高的电气强度。 （6）结构适应机车运行和检修的需要。 （7）尽可能地降低牵引电动机单位功率的重量。
任务三 典型脉流牵引电机
8脉流牵引电动机基本知识
枢套筒通风孔道和电枢后支架的径向与轴向风道到 非换向器端。 ❖ 最后两路汇总后由后端盖的出风口排出。
三、 牵引电动机主要参数
ZD105牵引电动机主要参数
❖ 额定电压
1020V
❖ 额定功率
800kw
❖ 额定电流
840A
❖ 额定转速
补偿绕组
❖ 补偿绕组放置在主极极 靴部分的补偿槽内，与 电引出线分为交叉和开口两种形式。方便外部接线 ❖ ZD105电机引出线有4根：非换向器端有2根主极线圈的引出
线D1和D2，换向器端有两根电枢电路的引出线A1和B2。
电刷装置
双分裂式电刷
电枢冲片
❖ 沿冲片外圆均匀地开 有93个矩形槽
❖ 冲片上有通风孔
电枢绕组
❖ 由372个元件组成，是单叠绕组。
换向器有372 片换向片
抱轴轴承采用滑动轴承
电枢轴承采用滚 柱轴承，有较大
的承载能力
二、脉流牵引电动机通风系统
❖ ZD105采用强迫通风冷却 ❖ 冷却空气从换向器端上部进风口进入换向器室内 ❖ 一路经过换向器表面，通过电枢表面和主极，换向
电力机车电机电器 检查与保养
杨春燕
复习直流电动机电枢回路的电动势平衡方程式 U Ea Ia Ra
n U Ia Ra
Ce
复习直流电动机的起动反转调速和制动
复习直流电机的电枢反应
直流电动机合成磁场形成：主极磁场+电枢磁场
项目二 脉流牵引电动 机检查与保养
§2-1脉流牵引电动机基本知识
ZD105型 脉流牵引 电动机的 基本结构
场削弱49% ❖ 冷却方式 ❖ 架承式全悬挂
第五章 牵引电动机
第五章牵引电动机第一节牵引电动机的特点和技术参数牵引电动机是电力机车的重要部件之一，它安装在转向架上，通过传动装置与轮对相连。
机车在牵引状态运行时，牵引电动机将电能转换成机械能，通过轮对与钢轨产生牵引力，并通过轮对驱动机车运行。
当机车在电制动状态下运行时，牵引电动机转换成发电机将机械能转成电能，通过轮对与钢轨产生制动力。
牵引电动机的工作条件十分恶劣，主要表现在以下几方面。
①工作环境恶劣牵引电动机悬挂在转向架上，经受着灰尘、雨雪的侵蚀和不断变化的环境温度并承受着来自轮轨间的冲击和振动。
②负载变化频繁牵引电动机要按机车运行的需要，不断改变工况：机车起动、爬坡时，电机在大电流下工作；机车高速牵引运行时，磁场削弱过深；机车下坡或阻力减小时，电机转速会超过额定值。
所有这些都会使电机换向恶化。
牵引电动机又在脉动电流下工作，韶山7E型电力机车的脉动系数为0.28~0.33。
与直流牵引电动机相比，脉流牵引电动机发热更严重，换向更困难。
③空间限制牵引电动机位于两轮对之间，其轴向、径向尺寸都受限制。
又需要单位体积的输出功率大，所以要求电机结构紧凑和采用高性能绝缘材料及导磁材料。
④动力作用大牵引电动机承受着来自机车轮轨动力作用产生的冲击、振动。
韶山7E型电力机车所用的牵引电动机为带有补偿绕组的六极他复励ZD120A型脉流牵引电动机，电机外形见图5—1。
图5—1 ZD120A型脉流牵引电动机外形ZD120A型脉流牵引电动机在额定电压下的转速、转矩和效率特性曲线如图5—2所示。
图5—2 ZD120A型脉流牵引电动机特性曲线一工作条件ZD120A型脉流牵引电动机在下列条件下可正常工作1 海拔不超过1200m2 最高环境空气温度400C（遮荫处）3 最低环境空气温度－400C4 空气相对湿度：最湿月月平均相对湿度最大90％(该月月平均最低温度250C)5 机车受雨、雪、风、沙的侵袭时，电机冷却空气需经滤清6 机车正常运行时产生的冲击和振动二主要技术参数额定功率 (小时制) 850kW(持续制) 800kW额定电压 (持续制) 910V最高电压1030V额定电流 (持续制) 940A最大工作电流1320A最小恒功电流830A额定转速 (持续制) 995r/min最高恒功转速1665r/min最高转速1840r/min供电方式三段桥相控整流脉流供电励磁方式他复励、无级削弱串励绕组固定分路系数0.87最大励磁率βmax=0.953最小励磁率βmin=0.478 绝缘等级 H/H通风方式强迫外通风通风量 125m3/min保护方式防护式悬挂方式架承式全悬挂传动方式单边直齿，轮对空心轴六连杆传动齿轮传动比 75/32=2.34375三主要结构参数电枢直径φ650mm电枢铁心长 270mm电枢实槽数 93电枢槽形尺寸 8.8mm×40.6mm电枢每槽元件数 4电枢导体排列方式交叉立放电枢绕组形式单迭绕组电枢绕组支路数 6电枢绕组节距 1~16电枢绕组电阻(200C) 0.01032Ω均压线数 93均压线节距 1~125换相器直径φ500mm换向器片数 372换向器长 132mm换向器节距 1~2极数 6主极气隙 5.5mm串励绕组匝数 4他励绕组匝数 32串励绕组电组(200C) 0.0030296Ω他励绕组电阻(200C) 0.08254Ω换向极绕组匝数 6换向极第一气隙 10mm换向极第二气隙 5.5mm换向极绕组电阻(200C) 0.002431Ω补偿绕组匝数 7补偿绕组电阻 (200C) 0.008378Ω每刷握电刷数 3质量转子 1150kg定子 1770kg总质量 3400kg四部分配件参数电刷型号 D374B或DE—7电刷尺寸 2(10mm×40mm×55mm)轴承型号传动端 SKF NU332ECM/V A301换向器端 SKF NH322ECM/V A301 原始游隙大端径向 0.165~0.215小端径向 0.125~0.165小端轴向 0.23~0.45润滑脂牌号：机车牵引电动机轴承脂L—XEGEB2五电机各部分允许温升当冷却风量为125m3/min时，冷却空气温度在10~400C电机各部分允许温升限制值列于下表5-1六螺栓紧固力矩列于下表5-2第二节电机结构ZD120A型牵引电动机结构如图5—3和图5—4所示主要由定子、转子、电刷装置等部分组成。
电力机车交流牵引电机—异步电动机的基本结构、工作原理
定子 | 定子绕组
（a）Y形接法
（b）△形接法
8
定子 | 机座
固定和支撑定子铁心。
9
转子 | 转子铁心
由外周有槽的硅钢片叠 成。
10
转子 | 转子绕组
构成电路部分，有笼型 和绕线型两种绕组型式。
11
转子 | 转轴
支撑转子铁心和输出、 输入机械转矩。。
12
结构 | 其他
气隙：异步电机的气隙很小，中小型电机一般为 0.2～2 mm。
端盖：安装在机座的两端，一般为铸铁件。端盖 上的轴承室里安装了轴承来支撑转子，以使定子 和转子得到较好的同心度，保证转子在定子内膛 里正常运转。端盖除了起支撑作用外，还起着保
13 护定子、转子绕组的作用。
结构 | 其他
轴承：连接转动部分与不动部分，目前都采用滚 动轴承以减少摩擦。
风扇：冷却电机。
14
三相异步电动机结构
1
引言
2
引言
主断 路器
受电弓
预充电单元
脉冲整流器
牵引逆变器
直流侧回路
牵
引 变
M
压
牵引电机
器
齿轮
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变速箱 车轮
车轮
电力牵引交流传动系统结构框图
3
结构
4
结构
5
定子 | 定子铁心
由内周有槽的硅钢片叠 成。
6
定子 | 定子绕组
构成电路部分，用来感 应电动势、流过电流、 实现机电能量转换。
铁道机车车辆牵引传动系统结构 ppt课件
28
补充：TD挠性板式联轴节架悬式驱动机构
工作原理和工作特点与挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动机构 基本相同，只是由TD挠性板结构代替半联轴节（外齿）和 外筒（内齿）结构来传递扭矩，同时补偿电机输出轴相对于 （小）齿轮输入轴间的相互跳动和转动。
固定侧连接器
中间偶连器
固定侧连接器
PPT课件
29 43
挠性弹簧板
挂与构架相连（与轴悬 式类似）。
36
47
② 特点
a) 簧下死重量较小（电动机悬挂在构架上，全部重量 均为簧上重量。但齿轮箱的重量之一半仍然悬挂在 轴上，属簧下死重量），减小了轮轨动作用力；
b) 改善了牵引电动机的工作条件，但牵引齿轮的工作 条件与轴悬式相同并未有所改善；
c) 但，弹性扭轴的柔性很大，使得整个驱动机构的弹 性太软，容易使轮对在驱动过程中产生粘—滑振 动（致命弱点，SS5机车就因为采用该驱动机构而 产生严重的粘—滑振动） ；
因为：
① 转向架轴距短（一般轻轨车辆转向架轴距在1900 ～ 2100mm间），主要为了适应轻轨车辆通过很小的曲 线半径要求；
② 直流牵引电动机体积大
若采用两台横向布置的直流牵引电动机分别驱动两根 动轴，则受轴距限制的转向架中可利用的空间有限， 还要在车轴上布置制动盘，因此牵引电动机的功率只 能限于50 ～ 60kW，显然不能满足一般轻轨车辆单 轴电动机功率为100kW左右的要求。
PPT课件
25
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③ 特点 • 簧下死重量小（电机重量全部悬挂于构架横梁上成为 簧上重量，但牵引齿轮和齿轮箱之重量的一半仍然属 于簧下死重量），减小了轮轨间的动作用力； • 同时大大改善了牵引电动机的工作条件； • 但牵引齿轮的工作条件并未得到改善； • 且与刚性轴悬式驱动装置相比，结构稍复杂，但与其 它架悬式结构相比，结构要简单得多。
ss9型电力机车脉流牵引电动机的工作原理
ss9型电力机车脉流牵引电动机的工作原理
9型电力机车采用了三相交流脉流牵引电动机,它属于无刷电动机的一种。
三相脉流牵引电动机由电枢和电机夫组成。
电枢由三组绕组组成,每个绕组由很多细线组成,绕组内有向磁导体。
电机夫采用永磁铁作为定子,磁极由许多铁质磁体组成偶极磁场。
在运转时,牵引变流器将直流电源输入经过整流后变成脉流的三相电流,将三相脉流电流分别输入电枢三组绕组。
由于电枢内有磁导体,会产生磁场。
与电机定子内的永磁铁产生的磁场相互作用,电枢产生转力。
通过改变三相脉流电流的相序,可以实现电枢的顺时钟或逆时针转动,从而实现电机的运转。
通过控制脉流电流的频率和幅度,可以调节电机的转速和转矩,实现机车的起动、加速、推拖作业。
9型电力机车采用脉流牵引电动机,相对直流电动机具有控制灵活性好等优点。
电力机车电机-典型脉流牵引电动机的特点
(5)采用拱式换向器结构。 (6)刷架装置采用单压指、可旋转式刷架圈结构。电刷 采用双分裂式。刷架圈靠近刷盒的位置上装有放电板， 放电间隙为(12．5±1)mm，放电板可减小电机环火 造成的破坏。
总结：1、ZDl05型牵引电动机是SS4型和SS4改型大 功率干线电力机车的主电动机，采用抱轴式悬挂，是 带补偿绕组的6极、串励、脉流牵引电动机。
5、绕组接线 ZD105型牵引电动机的引出线有4根： 非换向器端有2根主极线圈的引出线D1和D2； 换向器端有2根电枢（包括电枢绕组及电刷、换向
极线圈和补偿绕组）线圈的引出线A1和B2。
（二）转子
转子是用来产生感应电势和电磁转矩，实现能量转换的主要部 件。转子主要由电枢铁心、电枢绕组、 换向器、转轴等组成。 ①转轴
是磁路部分。 主极线圈：产生主磁场。主极线圈的绕制方法有平绕和扁
绕两种。
3、换向极 用来产生换向磁场，以改善电机的换向性能。 换向极由换向极铁心和换向极绕组组成，位于两
主磁极之间。
4、补偿绕组 用来消除电枢反应引起的气隙磁场畸变，从而降低
换向器最大片间电间的数值和改善电机特性，提高电机 换向的稳定性，有效地防止电机环火故障的发生。
（一）定子
定子的作用是产生磁场、提供磁路和作为牵引电动机的机械 支撑，由机座、主磁极、换向极、端盖和轴承等部件组成。 1、机座
机座既是安装电动机所有零件的机械外壳，又是联系各磁 极的导磁铁轭， ZD105型牵引电动机采用铸钢铸成圆筒形。
2、主磁极 用来产生主磁场，由主极铁心和主极线圈两部分组成。 主极铁心：由l-1.5mm厚的薄钢板冲片叠压铆接而成，
2、ZDll5型牵引电动机是SS8型电力机车的主 电动机，采用架承式悬挂，是带补偿绕组的6极、串 励、脉流牵引电动机。
脉流牵引电动机的结构
第五章 脉流牵引电动机的结构
第一节 定额和额定数据
四、铭 牌
铁道部株洲电力机车工厂脉流牵引电动机
电机型号 ZD105
定 额 连续制 小时制 出厂日期 年 月
技术条件 ZD10-000-000-JT 额定功率 800
860KW 重 量
3970kg
励磁方式 串励
额定电压 1020 1020V 最大电压 1183V
第五章 脉流牵引电动机的结构
脉流牵引电动机的基本结构
主磁极 脉流牵引电动机的主磁极（简称主极）是用来产生 主磁场的，它由主极铁心和主极线圈两部分组成
主极线圈的作用是通以直流电流而建立主磁场。 制成的主极线圈套到主极铁心上，在两者的空隙处， 填充聚砚纤维毡，再浇注环氧胶，使主极线圈与主 极铁心牢固地粘合在一起，称之为一体化结构。采 用一体化结构后，从根本上消除了困线圈和铁心相 对活动而产生的绝缘磨损现象，提高了电机运行的 可靠性。
第五章 脉流牵引电动机的结构
第五章
脉流牵引电动机的结构
第五章 脉流牵引电动机的结构
脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相 同，但为了适应牵引电动机运行性能、通风冷却 方式、传动方式、安装方式及使用环境等条件， 脉流牵引电动机某些零部件的结构与普通直流电 机有一定差别。
本章在介绍牵引电动机定额的基础上，结合牵 引电动机实际结构，介绍牵引电动机制造中常用 的电工材料，讨论脉流牵引电动机主要零部件的 功用和结构型式，最后扼要说明典型脉流牵引电 动机的结构特点。
3．电碳制品
第五章 脉流牵引电动机的结 用来制造牵引电动机铁心的材料主要是电工钢片。 三、绝缘材料
1．绝缘材料的基本要求
2．绝缘材料的分类
第五章 脉流牵引电动机的结构
城轨列车牵引系统设备检修—认识交流牵引电动机结构和工作原理
04
问答题
2.简要说明交流牵引电动机的工作原理。
答：B车的受电弓从接触网上取得直流1500V的电流，经过车辆牵引逆变器 转换成三相交流电，输送给交流牵引电动机（三相异步电动机）定子上空 间位置相差120°的三相绕组，使定子三相绕组中有对称的三相电流流过， 从而在气隙中产生旋转磁场。转子绕组在这个旋转磁场中感应出电动势,转 子的感应电动势在自我闭合回路的转子绕组中产生电流。转子电流与旋转 磁场相互作用产生电磁力,形成使转子旋转的电磁转矩，爱转岗业轴通过联轴器和 齿轮箱把转矩传送给车辆转向架的车轴, 带动车轮滚动驱动列车运行。
爱岗业
答：结构名称如下：
1．排气扇 2. 联轴器
3.D端（传动端）轴承
13
4.转子 5.定子 6.端盖
轴承 8.转轴
9.风扇
7.N端（非传动端） 10.连接电缆盒
交流牵引电机的检修说课
教学目标
► 会判断牵引电机的常见故障 ► 对牵引电机常见故障的处理 ► 会牵引电机的日常检修 ► 积极思考，善于发现问题并解决问题 ► 善于合作，乐于助人
答：牵引电动机的拆卸过程如下： 1、分离两个半联轴节。 2、排空齿轮箱中的润滑油。 3、拆下齿轮箱吊杆下部连接螺栓，报废。将齿轮箱安全止挡销靠在齿轮箱安全挡销
上。 4、拆下齿轮箱吊杆上部连接螺栓，垫圈和螺母报废，吊杆待用。 5、将电机吊具套到行车上，在电机外壳顶部旋上4个吊环，用吊具套到吊环上，使行
05
●交流牵引电动机的工作原理
B车的受电弓从接触网上取得直流1500V的电流，经过车辆牵 引逆变器转换成三相交流电，输送给交流牵引电动机（三相异步 电动机）定子上空间位置相差120°的三相绕组，使定子三相绕组 中有对称的三相电流流过，从而在气隙中产生旋转磁场。转子绕 组在这个旋转磁场中感应出电动势,转子的感应电动势在自我闭合 回路的转子绕组中产生电流。转子电流与旋转磁场相互作用产生 电磁力,形成使转子旋转的电磁转矩，转轴通过联轴器和齿轮箱把 转矩传送给车辆转向架的车轴, 带动车轮滚动驱动列车运行。
内燃机车电力传动——牵引电机
P2 = P -ΔP空
功率平衡方程式
P1 = P2 + ΔP空 + ΔP铜
电机效率η：衡量电机内部损耗的大小 P 2 100 % P 1
四、直流牵引电动机的工作特性和速度调节
电传动机车是由牵引电动机驱动的，因此牵引电动机的工作特性 必须满足机车牵引性能提出的要求。电动机输出的机械转矩和转速是 说明电动机工作特性的两个重要的物理量，分别与机车牵引力和机车 速度相对应，因此，转矩特性和转速特性是电动机的两个主要特性， 是选用牵引电动机的重要依据。 （一）直流牵引电动机的转速特性和转矩特性 直流电动机的工作特性表示当不对电源电压及励磁电流进行人为 调节时，电动机的转速n、转矩M随电枢电流Is的变化关系。电机的工 作特性因励磁方式不同差别很大，所以讨论时，既要应用综合电磁过 程的有关方程式，又要注意到不同励磁方式的特点。
n
串励电动机：φ随电枢电流IS而变化， 根据转矩特性、转速特性及磁化曲线 之间的对应关系可求出其机械特性， 随输出力矩M的增加，转速n迅速下降， 这种特性称为“软特性”。
（二）牵引电动机特性分析
对串励和他励两种型式得电机进行比较，分析它们各自的优缺点，并确 立选用牵引电动机时应考虑的因素及基本原则。 牵引调速性能：在内燃机车上，牵引电动机由恒功率电源供电， 输出电 压变化范围有限，串励电动机的“软特性”特点能使牵引电动机在电源 电压较小变化时具有较大的转速和转矩变化，因而调速容易，调速范围 牵引电动机之间的负载分配： 较宽。 机车上几台牵引电动机同时 M n M M n 2 1 M 2 并联运行，由于电动机的特 1 性不可能完全一致，或者动 n 1 轮直径不完全相等，都将引 2 n 起电动机之间负载分配的不 n M M M 均匀现象，个别电机在运转 1 2 n M 时将会发生严重过载情况。 I 0 0 I I I I 串励电动机由于具有“软特 I （ b ） （a） 性”，这种负载分配的不均 图2—17 并联运行时牵引电动机之间的负载分配 （a）两台串励电动机之间的负载分配； （b）两台并（他）励电动机之间的负载。 匀性远较他励电动机为小 。 分配
机车电机与电器PPT课件项目1任务6 直流(脉流)牵引电机的换向
选用合适的电刷 （1）在同一台电机中，必须采用相同牌号的电刷。 （2）电刷应仔细研磨吻合，保持清洁以及电刷和刷握间有适当间隙。 （3）在正常使用中，温度升高会使电刷接触压降减小。 （4）一台电机上各电刷压力必须均匀。
任务六 直流（脉流）电机的换向
装设换向极
（1）换向极绕组连结。 （2）换向极磁路处于低饱和状态。 （3）换向极极性的确定。 电动机：换向极极性应与沿旋转方向前面的主极 极性相反。 发电机：换向极极性应与沿旋转方向前面的主极
任务六 直流（脉流）电机的换向
任务六 直流（脉流）电机的换向
换向概述：直流电机运行时，随着电枢的转动，电枢绕组元件从一 条支路经过电刷进入另一条支路，由于相邻支路中的电流方向是相反 的，所以元件中的电流方向随之改变，这个过程称为换向过程，简称 为换向。
“换向”是装有换向器电机运行时的薄弱环节，对电机正常运行有很 大的影响，也是评定电机质量优劣的标准之一。如果电机换向不良， 将在电刷和换向器之间产生电火花，严重时将烧毁电刷，导致电机不 能正常运行。由于牵引电机特殊的工作条件，其换向更为困难。
换向极安装在几何中性线上 极性相同。
任务六 直流（脉流）电机的换向
防止环火的措施 防止环火的措施是在主磁极上安装补偿绕组，从而抵消电枢反 应的影响。补偿绕组应与电枢绕组串联，使其产生的磁动势恰 恰能抵消电枢反应磁动势。当电机带负载后，电枢反应磁动势 被抵消，就不会使气隙磁通密度曲线发生畸变，从而可以避免 出现环火现象。补偿绕组装在主磁极极靴里。 安装补偿绕组后，换向极的负担减轻了，有利于改善换向。
换向器上有黑痕，但不严重，电刷上有轻微灼痕
换向器上有黑痕，电刷上有灼痕。如短时间出现这一级 火花，换向器上不出现灼痕，电刷不会被烧焦或损坏
脉流牵引电动机的励磁方式和控制单值班-课件
薄膜与附着其上的碳石墨、水蒸气形成的膜层。氧化膜为高电阻，碳膜 层对氧化膜有润滑与保护的作用。 • 2、异常现象： • （1）黑片：A、无规律发黑。原因：火花太大（2级或以上）；压指压 力太小；电刷径向跳动过大，与换向器接触不良；电刷磨耗过大；刷盒 与换向器表面距离太大；换向器表面有油垢。
• B、换向器表面有规律的发黑：轻者每隔3片黑1片，重者隔1片黑3片。原 因：电刷与换向极分布不等份；电刷不在中性位；第二气隙不合适；电 刷在刷盒内太松；换向极绕组与补偿绕组匝间短路。C、每隔1片发黑。 原因：主极绕组匝间短路引起主极磁场严重不均衡，均压线电流过大， 使与均压线相连的换向片发黑。
• （2）条纹与沟槽：
脉流牵引电动机的励磁方式和控
一、牵引电动机的基本情况：
• 牵引电机的组成：牵引电动机、发电机、 变压器、辅助电机。
• 牵引电动机是牵引电机的重要组成
1、牵引电动机的分类
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直流电动机
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单相
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脉流电动机
牵引电动机
异步牵引电动机
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三相
•
交流电动机
•
•
同步牵引电动机（使
•
用较少，一般做发电机）
2、牵引电动机的基本结构组成：
• （4）换向器表面形成凸片
• 电机在大电流下运行，使与电刷接触的换向片过热变型而凸出，磨耗增 大，等电机冷却后，这几片便呈下凹状态。
• 二、机车运行时，电机发生哪些情况时应断电检查？
第五章 脉流牵引电动机介绍
第五章脉流牵引电动机的结构脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同，但为了适应牵引电动机运行性能、通风冷却方式、传动方式、安装方式及使用环境等条件，脉流牵引电动机某些零部件的结构与普通直流电机有一定差别。
本章在介绍牵引电动机定额的基础上，结合牵引电动机实际结构，介绍牵引电动机制造中常用的电工材料，讨论脉流牵引电动机主要零部件的功用和结构型式，最后扼要说明典型脉流牵引电动机的结构特点。
第一节牵引电动机的定额和额定数据电机是实现机、电能量转换的机械，因此要有各种电量和机械量来表征其运行性能，电机的定额就是由电机制造厂按照国家技术标准要求，对电机全部电量和机械量的数值以及运行方式所做的规定，表示了电机的运行特点和工作能力。
规定定额的目的是为了能在试验台上验证电机的性能，作为评价电机的依据，对不同电机进行比较；还是应用部门正确使用电机的依据。
一、牵引电动机的定额机车用直流电机的定额按照铁道部标准“机车用直流电机基本技术条件”（TB1449一2000）规定，分为连续定额、小时定额、断续定额及等效定额4类，全部按定额运行称为“额定运行”。
1．连续定额连续定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件连续运行，且温升不超过规定限值时，所能承受负载的定额，见表4—2。
2．小时定额小时定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件，从实际冷态开始运行一小时，而温升不超过规定限值时所能承受负载的定额．3．断续定额断续定额是相应于一系列完全相同的周期，每一周期包括一个或几个在规定负载值下的工作时间，根据情况，不论是否被一个停止时间所隔开，在长期运行以后，电机的温升不超过规定的限值。
4．等效定额等效定额是断续定额的替代办法。
它具有恒定电压、电流和转速值的连续或短时定额的作用，就温升而言，它与电机在实际使用中承受一系列断续的工作周期是等效的。
根据机车运行特点，牵引电动机负载的性质基本L是连续的和短时重复的。
因此，牵引电动机规定了两个定额，即连续定额和小时定额。
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1．绝缘材料的基本要求
2．绝缘材料的分类
第二节 牵引电动机电工材料及 绝缘结构
四、牵引电机的绝缘结构 1．匝间绝缘 2．层间绝缘 3．对地绝缘 4．外包绝缘 5．填充及衬垫绝缘 6．换向器绝缘
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
产品代号用汉语拼音大写字母表示，由电流制代号和电机种类代 号两个小节顺序组成。 具体代号规定为：交流——J；直流（或脉流）——Z；发电机— —F；电动机——D；劈相机——P。 用途和设计代号用3位阿拉伯数字组成。左起第一位数字为电机 用途代号，具体代号规定为：牵引电动机——1；主发电机——2； 辅助电动机——3；辅助发电机——4。第二、三位数字为设计代 号，由归口单位按设计顺序给定。如 SS8型电力机车采用的脉流 牵引电动机，其型号为 ZD115，设计顺序为15号。
脉流牵引电动机的机座既作为安装电动机所有零 件的机械外壳，又是联系各磁极的导磁铁轭。为了 使有限的安装空间得到最佳利用，并使机座重量最 轻 ，合理地选择机座形状十分重要。
现代牵引电动机采用的整体式机座，通常有 方形和圆形两种
脉流牵引电动机的机座大都采用铸钢结构，为了 改善脉动电压供电下的电机换向，在铸钢机座内壁敷 设有磁桥，也可采用全叠片无机壳机座，机座由钢板 叠片组构成。
开口槽有向心槽和平行槽两种形式
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
绕组接线
为了便于调节牵引电动机的磁场和改变牵引电动 机的旋转方向，总是将主极线圈单独接成一个电 路，用电缆直接引出
换向极线圈、电枢绕组及补偿绕组串联成为另 一个电路，另外用电缆引出，引出电缆的端头 装有管形的铜接头
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
主磁极 脉流牵引电动机的主磁极（简称主极）是用来产生 主磁场的，它由主极铁心和主极线圈两部分组成
主极线圈的作用是通以直流电流而建立主磁场。 制成的主极线圈套到主极铁心上，在两者的空隙处， 填充聚砚纤维毡，再浇注环氧胶，使主极线圈与主 极铁心牢固地粘合在一起，称之为一体化结构。采 用一体化结构后，从根本上消除了困线圈和铁心相 对活动而产生的绝缘磨损现象，提高了电机运行的 可靠性。
轴承内圈一般采用静配合装在转轴上，加 热温度不超过180℃；轴承外圈采用过渡 配合装在端盖的轴承孔内
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
2．抱轴轴承 抱轴式悬挂牵引电动机的抱轴轴承是指将电动机支 承在动轮轴上的凸出结构，可采用滑动轴承或滚动 轴承。在目前技术条件下，动轮轴上安装滚动轴承 还有困难，所以一般采用滑动轴承。
转轴和各部分的配合除轴承内圈采用基孔制外，其他均采用基轴制
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
2．电枢铁心
电枢铁心是牵引电动机磁路的一部分，也是承受电磁力作用的部件。 在电枢铁心圆周表面均匀开有电枢槽，槽内嵌装电枢绕组。由电枢铁心和电枢 绕组构成了脉流牵引电动机的电枢 电枢绕组中流过电流，在磁场中受到电磁力的作用，使电枢旋转，把电能转换成 机械能。可见它们是牵引电动机中实现能量转换的枢纽，因此称之为“电枢” 为了减少涡流和磁滞损耗的影响，电枢铁心通常用0．5mm厚带绝缘层的冷轧电 工钢片叠压而成
第一节 定额和额定数据
四、铭 牌 铁道部株洲电力机车工厂脉流牵引电动机
电机型号 ZD105
定 额 连续制 小时制 出厂日期 年 月
技术条件 ZD10-000-000-JT 额定功率 800
860KW 重 量
3970kg
励磁方式 串励
额定电压 1020 1020V 最大电压 1183V
绝缘等级 H/F
电机转轴上，这样的结构有利于电枢的检修。
换向器采用拱式结构，绝缘等级为F级。 该电机有6个刷握，每个刷握的刷盒中装有3副双分裂式电刷，。
第四节 典型脉流牵引电动机结构特
点
二、ZDll5型脉流牵引电动机的结构特点
ZDll5型采用架承式悬挂，是带补偿绕组的六极、串励、脉流牵引电动机
(1) 牵引电动机一端悬挂在机车转向架构架上，另端固定在轮对的空心轴套上。 (2)采用轮对空心轴弹性传动方式，传动比μ=77／31=2．484 (3)采用全叠片无机壳机座。 (4)定子线圈采用白胚嵌线，主极、换向极线圈的引 出线及各绕组之间的连接线均采用钎焊连接。定子安装完成之后进行整体真空压 力浸漆。 (5)采用拱式换向器结构。 (6)刷架装置采用单压指、可旋转式刷架圈结构。电刷采用双分裂式。刷架圈靠 近刷盒的位置上装有放电板，放电间隙为(12．5±1)mm，放电板可减小电机环 火造成的破坏。
抱轴式滑动轴承由轴瓦、轴承盖和油箱等组成。
第四节 典型脉流牵引电动机结构特
点
一、ZD105型脉流牵引电动机的结构特点
ZDl05型牵引电动机是带补偿绕组的六极、串励、脉流牵引电动机 ZDl05型脉流牵引电动机主要由定子、转子和电刷装置等分组成
)机座采用ZG25Ⅱ铸钢铸成圆筒形。 主极线圈、换向极线圈都采用扁绕，以改善线圈的散热条件。 换向极铁心采用无心柱叠片结构，借助心块和端板用螺栓固定在机座上。 采用国际通用的电机引出线符号 抱轴轴承为滑动式，油箱为整体式，采用恒油位结构，以改善润滑条件。 采用双边斜齿轮传动，传动比4.19， 电枢铁心不直接压装在转轴上，而是先压装在电枢套筒上，然后电枢套筒压装在
第五章 脉流牵引电动机的结构
第一节 牵引电动机的定额及额定数据 第二节 牵引电动机常用的电工材料及绝缘结构 第三节 脉流牵引电动机的基本结构 第四节 典型脉流牵引电动机的结构特点
第一节 定额和额定数据
由电机制造厂按照国家技术标准要求，对电机全部 电量和机械量的数值以及运行方式所做的规定，表 示了电机的运行特点和工作能力。
额定电流 840
910A
最大电流 1200A
出厂序号 XXXXX
额定转速 960
940r/min 最大转速 1850
r/min
额定磁场 96%
96%
第二节 牵引电动机电工材料及绝 缘结构
牵引电动机常用的电工材料有导电材料、导磁材料 和绝缘材料。 一、导电材料 1．导线
2．梯形铜排
3．电碳制品
第二节 牵引电动机电工材料及绝 缘结构
目前广泛采用电化石墨电刷
刷握由刷盒(刷握体)和弹簧压力装置组成 刷握与刷握架之间借助螺栓固定 刷架圈是一个开口的钢制圆环 刷杆既是刷握的支承部件，又是刷握和刷架圈之间的 绝缘部件
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
四、电枢轴承和抱轴轴承
1．电枢轴承 脉流牵引电动机的转子通过两个电枢轴承和端 盖支撑在机座上。现代牵引电动机大都采用承 载能力大的滚柱轴承。
二、转子 1．转轴
转轴是牵引电动机中工作最困难的部件之一，它不仅要传递牵 引电动机产生的巨大转矩，而且还要经常承受很大的冲击载荷
同时，转轴上还安装着电枢铁心、换向器、滚动轴承内圈和小齿轮等零 部件，使转轴经常存在着内应力
电力机车牵引电动机的转轴采用优质合金钢，如铬锰钢和铬铝钢等
由于转轴上沿轴向不同位置的负载大小不同，转轴需要做成不同的配合直 径和不同截面的分级圆柱体，称为阶梯轴
一、牵引电动机的定额
1．连续定额
2．小时定额
3．断续定额
4．等效定额
第一节 定额和额定数据
二、额定数据 1．额定小时功率PNh 2．额定连续功率PN 3．额定电压UN 4．额定电流IN 5．额定转速nN 6．串励电动机的励磁率
第一节 定额和额定数据
三、牵引电动机的型号 产品型号由产品代号、用途及设计代号和改型设计 代号3部分组成，按下列顺序排列
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
补偿绕组 为了改善脉流牵引电动机的换向，提高电机运行 的可靠性，大容量的脉流牵引电动机设置了补偿 绕组。补偿绕组跨嵌在相邻两个主极极靴槽内 补偿绕组一般用扁铜线按同心式扁绕或平绕数匝而成。
嵌放补偿绕组的主极铁心上的槽形为开口槽，为 了不使主极导磁面积过分削弱，使用了磁性槽楔， 中间嵌有绝缘条
拱式换向器的主要零部件包括换向片、云母片、V形云母环、绝 缘套筒、换向器套筒、压圈和组装螺栓等，所有零部件全部固 定在换向套筒上，然后将换向器套简装配在转轴上
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
三、电刷装置 脉流牵引电动机的换向器端装有电刷装置，其作用是使 转动的电枢绕组与外电路连接起来。
电刷装置由电刷、刷握、刷握架、刷杆和刷架圈等组成
3．电枢绕组
电枢绕组是脉流牵引电动机实现能量转换的部件，把电 枢线圈嵌放在电枢铁心圆周的电枢槽中，按一定规律与 换向器连接起来就构成了电枢绕组。
为了防止绕组元件甩出，电枢线圈在槽内部分需用槽楔 固定，目前采用较多的是环氧酚醛玻璃布板制成的槽楔。 同样，电枢线圈的端接部分也受到离心力作用，必须用 扎线来固定，在牵引电动机中，电枢线圈的端接部分通 常采用无纬玻璃丝带绑扎。
电枢铁心采用静配合安装在转轴或电枢套筒上
电枢铁心两端装有采用优质钢铸成的压圈，一方面作为电枢绕组的支架，另 一方面把电枢冲片压紧，使电枢冲片保持固定的压力 换向器一端称为前压圈，前压圈与换向器套筒做成一体，非换向器一端称为
电枢后压圈，采用静配合装在转轴或电枢套筒上。
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
换向极 脉流牵引电动机的换向极用来产生换向磁场以改善 电机换向性能，由换向极铁心和换向极线圈两部分 组成 在脉流牵引电动机中，为了减少换向极磁通的涡流 和由此引起的对电机换向的影响，通常采用由电工 钢片叠成的换向极铁心。 换向极线圈一般都采用扁铜线扁绕制成，换向极线圈 的匝间、对地和外包绝缘与主极线圈的绝缘结构相同。 线圈与铁心间也进行一体化浇注。
第三节 脉流牵引电动机的基本结构
4．换向器
换向器是直流和脉流牵引电动机特有的重要部件，其作用是在发 电机状态下将电枢绕组中产生的交变电势整流成电刷间的直流电 势；在电动机状态下将输人的直流电流逆变成电枢绕组中的交变 电流，以产生单方向的电磁转矩。 换向器是由很多相互绝缘的换向片组合而成的，有多种形式