东风10D内燃机车电传动基础课件.ppt
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1、东风10D内燃机车电传动,第一章 电气系统概述,第一节 电力传动装置 内燃机车的动力是柴油机,从柴油机到机车动轮之间,由电气设备组成的中间环节,叫做电力传动装置。它的任务是使柴油机工作特性适合于机车牵引的要求。 东风10D型调车内燃机车采用交直流电力传动装置。传动装置主要包括:同步主发电机、牵引电动机、启动发电机、励磁机、蓄电池、牵引整流柜等。为控制、保护和监视这些设备正常工作,还装设许多辅助设备。如:内燃机车控制器、转换开关、接触器、继电器、司机控制器、电测仪表、照明系统等。,第一章 电气系统概述,第二节 电气系统的内容 一、主传动系统 东风10D型调车内燃机车采用交直流电力传动。柴油机通过
2、联轴节驱动同步主发电机发电,把柴油机的机械能转换成电能。主发电机发出的三相交流电,经主整流柜整流成直流后,由直流牵引电动机再把电能转变成机械能,并经传动齿轮,驱动机车动轮。 二、励磁系统 主发励磁由柴油机驱动的励磁机提供。励磁机励磁由内燃机车控制器或测速发电机提供。而测速发电机的励磁,是由功率调整电阻控制的。,第一章 电气系统概述,三、起动和辅助发电系统 起动柴油机时,蓄电池向启动发电机供电,驱动柴油机转动。柴油机起动后,启动发电机转变成发电状态,供蓄电池充电和控制、辅助及照明系统用电。 四、控制和保护系统 包括柴油机转速、功率、机车运行方向、辅助发电、空压机工作等的控制和安全保护系统。,第一
3、章 电气系统概述,五、测量和指示灯系统 包括各种电表,如电压表、电流表、电测压力表、温度表、转速表以及如卸载、空转和保护系统各故障指示灯。 六、照明系统 包括车内外各处照明及插座。 七、其他辅助装置 包括风源净化装置、电热玻璃等。,第一章 电气系统概述,第三节 电气设备的布置 电气设备在机车上的布置如下图所示。主要操纵装置、开关和指示灯、部份仪表布置在操纵台上或台下。部分开关和仪表布置在墙电器柜上。各种电机布置在其驱动装置处。传感器布置在需检测的物理量的处所。各种控制装置均装在控制对象处。 照明遍布机车各处需照明之处。其他能集中的电气设备均集中安放在电气室内。,第一章 电气系统概述,机车电气设
4、备布置图 1电器柜;2操纵台;3墙电器柜;4主整流柜;5启动发电机;6励磁整流柜;7励磁机;8主发电机;9蓄电池;10牵引电动机;11空压机电动机;12前照灯;13标志灯。,第二章 电机,东风10D型调车内燃机车共装有三种类型的电机: 1专用电机 该类电机是根据机车各种性能要求和结构特点,专门为机车设计的电机,如:同步主发电机、牵引电动机、牵引励磁机、启动发电机等。 2系列电机 主要选用ZTP型直流电机作为机车辅助电机,如:启动机油泵电动机、燃油泵电动机、空压机电动机等。 3微小型电机 主要是lkW以下的各种直流电机,如:测速发电机、司机风扇电机等。,第二章 电机,一、直流电机的工作原理 直流
5、电动机反转条件:改变磁极极性或电枢电流方向,但不可同时改变两者方向。 直流电机具有可逆性:一台直流电机既可当电动机运行,又可当发电机使用。 二者的差异:直流电动机需外加直流电源,即输入电能而输出机械能;直流发电机则需外加原动机驱动,即输入机械能而输出电能。如内燃机车牵引电动机在牵引工况,作为电动机运行,驱动机车轮对;在电阻制动工况,机车轮对驱动牵引电动机转子,在励磁绕组的磁场作用下,转变为发电机运行。,第一节 直流电机基础知识,直流电机工作原理,第二章 电机,二、直流电机的基本结构 直流电机由定子和转子两大部分构成。 1定子 定子是电机的静止部分,主要作用是产生磁场和支撑转子。定子由机座、主磁
6、极、换向极、电刷装置和前后端盖五个主要部分组成。 2转子 转子是电机的转动部分,其作用是产生感应电势或通过电流、产生转矩是能量转换的枢纽。主要由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和冷却装置血部分组成。,第二章 电机,三、直流电机的换向 电机在工作中,电枢绕组元件从N极下向S极下(或从S极下向N极下)过渡时其元件中电流方向要进行改变,这种绕组元件电流方向改变的过程称为换向。 由于直流电机换向的存在,在电刷与换向器之问常会出现火花,火花的大小直接反映了直流电机换向的好坏。火花大小程度分为5个等级:1级、1 级、1 级、2级、3级。 1级、1 级、1 级火花,均为持续运行中对换向器和电刷无明显损害的火
7、花。在2级火花作用下,换向器表面会出现炭渣和黑色痕迹,随着运行时问的延长,黑色痕迹将逐渐扩展,同时电刷和换向器的磨耗也显著增加。因此,2级火花只允许在短时间内出现。电机运行时不允许出现3级火花。,第二章 电机,第二节 同步主发电机 TQFR-3000E同步主发电机结构 TQFR-3000E发电机为卧式单轴承结构的三相凸极同步发电机。电机的输入端轴伸为法兰盘形式,通过联轴节与柴油机连接。电机的输出端为锥度轴伸,用于传动辅助装置。该电机的冷却为径向自通风式。电机定子绕组为三相星形连接,并有中性线从电机中性点引出。电机的旋转方向,从滑环端看为顺时针旋转。,第二章 电机,TQFR-3000E同步主发电
8、机外形图,第二章 电机,第三节 牵引电动机 东风10D型调车内燃机车共装有六台直流串励牵引电动机,电机通过抱轴承悬挂在机车车轴上。 一、结构,ZDl09Z型牵引电动机结构 1-62318QTU轴承;2一档油板;3一前端盖;4一刷杆;5一换向器;6一电刷;7一主极线圈;8一主极铁芯;9一机座;lO一电枢线圈;11-后端盖;12一E32330EEQTU轴承;13一换向极铁芯;14-换向极线圈。,第二章 电机,ZD109Z型牵引电动机接线原理图,S1一电枢绕组首端 C1一主极绕组首端 H2一换向极绕组末端 C2一主极绕组末端,第二章 电机,二、维护保养 换向器状态 (1)正常的换向器表面,在电刷滑过
9、的轨迹上呈现均匀的、有光泽的薄膜。薄膜的颜色可以是浅色的,略深色的,甚至是深褐色的。只要换向器工作表面没有不均匀的磨损、局部发黑和严重的无光泽的发黑现象,都应认为是正常的。 (2)换向器片间云母下刻情况:正常的换向器云母下刻深度为1.21.6 mm,换向器片两侧0.545倒角处应无毛刺。,第二章 电机,换向器的维护和保养 (1)经常用高压风清除换向器表面的碳粉,如换向器表面有油或轻度的黑色痕迹,可用干净布蘸酒精擦抹。 (2)如换向器表面有较明显的烧伤痕迹,而且用布擦抹无效时,可用00#玻璃砂布紧贴换向器表面进行打磨,时间不宜太长。打磨后须用高压风吹净。 注意:严禁使用金刚砂布。 (3)如换向器
10、表面磨损太多或损伤严重以致影响电机正常工作时,应将电机解体,精光换向器表面。 (4)如换向片间云母下刻深度小于1mm时,应重新下刻。,第二章 电机,刷握 1应经常清除刷杆表面的碳粉、油污,保持其清洁。 2检查刷握压指是否转动灵活,弹簧压力是否在30.43N范围之内。 3电刷在刷盒内应上下活动自如,电刷与刷盒方孔的间隙应符合规定值,发现电刷与换向器接触面处产生偏磨,呈U形状,说明电刷与刷盒的配合太松,应找出原因予以处理。 4电刷与换向器表面的接触面积应不小于电刷全面积的80,否则,电刷应予研磨,研磨时最好采用专用研磨工具,如采用玻璃砂纸手工研磨时,应注意将砂纸紧贴换向器表面。注意:禁用金刚砂纸研
11、磨电刷。,第二章 电机,5电刷磨耗到限或产生崩裂、刷辫松动、变色等缺陷时,应更换电刷,更换的电刷应按上述要求予以研磨。 6电刷牌号为D374B,不得乱用其他牌号电刷,一台电机上应使用同一厂家的电刷。 7整个刷架装置在电机制造厂已校好中性位置,为了避免改变刷握的中性位置,确保电机换向良好,应尽量避免拆卸刷盒、刷握和刷杆等零部件。确有必要时,在拆卸后应校中性位。,第二章 电机,第四节 启动发电机 一、用途 1在柴油机运转前作为串励电动机,由蓄电池供电,用来启动柴油机: 2在柴油机运转后作为他励发电机,发出1102 V直流电,供机车蓄电池充电和向机车辅助电器、控制电路、照明电路及其它系统供电。,第二
12、章 电机,二、电机的外形及结构,ZQF-80启动发电机结构 1-压板;2一油杯;3、6、13、15一轴承盖;4、14一轴承;5一封环; 7一前端盖;8一进风口护罩;9一定子;10一出风口护罩;11一后端盖,第二章 电机,三、工作原理,内部接线图,在启动柴油机时,作串励电动机运行,直接与蓄电池联接(Q1接“+”,S2接“”)。因串励绕组电阻很小,启动瞬时电流很大,在轴上产生足够大的转矩使柴油机启动。 当柴油机启动后,由机车控制系统将串励绕组回路切断而结束启动,电机转而由柴油机拖动,随后他励绕组T1-T2接通,经由内燃机车控制器控制而供电,此时即由电动机转为发电机运行。,第二章 电机,第四节 感应
13、子牵引励磁机 GQL一45型感应子励磁机是一台三相异极式轴向自通风他励交流发电机。它输出的三相交流电,经过励磁整流柜2ZL整流后给牵引发电机励磁绕组供电。该电机的励磁绕组和电枢绕组都在定子上,转子上没有绕组,不需要电刷和滑环,因此没有滑动接触部件。,感应子发电机原理图 1一定子铁心;2一励磁绕组; 3一电枢绕组;4一转子; 5一主磁通。,第二章 电机,GQL-45型感应子励磁机外形图,第五节 电机常见故障及处理方法,第二章 电机,第二章 电机,第二章 电机,第二章 电机,第三章 机车电器,第一节 机车整流装置 一、整流原理 硅整流管是半导体元件,是根据PN结原理制成的。把PN结与交流电源接通,
14、在交流电源的正半周,PN结加上正向电压导通,负载电阻R上有电流通过;在交流电源的负半周,PN结加反向电压,负载R上没有电流流过。因此负载R上可以得到半周正向脉冲电流,这就是PN结的整流作用即硅整流管的整流原理。,第三章 机车电器,二、牵引整流柜 牵引整流柜是东风10D型调车内燃机车主电路整流设备。它将同步主发电机发出的三相交流电转换成直流电,供给牵引电动机用。牵引整流柜的型号为GTF-51001250。G表示硅整流装置。T表示铁路用,F表示强迫风冷却。,三相桥式整流电路,第三章 机车电器,平板型硅整流管结构 1-陶瓷管壳;2-阴极铜碗;3-铜压块;4-护圈;5-硅片;6-铝箔;7-管芯;8-硅
15、橡胶填料。,硅整流管结构 1-双头螺栓;2-簧板;3、7-绝缘板; 4、14-散热器。,第三章 机车电器,牵引整流柜为三相桥式整流电路,硅整流元件为ZP200028型风冷平板式,牵引整流柜的两侧各安装三个整流桥臂,每一整流桥臂由4个元件并联,全柜共24个整流元件。,牵引整流柜 1一交流母排;2一柜体;3一整流元件; 4一直流母排。,硅整流柜接线原理图,第三章 机车电器,三、励磁整流柜 励磁整流柜是东风10D型调车内燃机车励磁电路的整流设备。它将感应子励磁机发出的三相交流电转换成直流电,供同步主发电机励磁用电。,励磁整流柜结构 1-名牌;2-柜体;3、6-压板;4、7-联接板;5-阻容装配;8-
16、整流元件;9、10-橡胶垫块;11-门罩。,第三章 机车电器,第二节 机车电器概述 一、作用和分类 (一)作用 执行司机发出的指令及根据各系统的状态变化,通过自动控制、远程控制。操作有关电路的接通与断开,起控制、调整、保护及检测作用。 (一)分类 1按工作性质分:控制电器、操作电器、保护电器。 2按结构状态分:接触器、继电器和其他电器。 3按动作区别分:电空操作、电磁操作、手动操作。,第三章 机车电器,二、电器的组成 电器主要由两部分组成: 操作机构:电磁线圈及驱动机构等。(电磁驱动装置和电空驱动装置 ) 执行机构:主要是触头及灭弧系统等。,直流电磁机构 1- 磁轭;2一铁;苍:3一线圈;4一
17、衔铁; 5一动铁芯;6一开断弹簧。,电空阀构造简图 1-衔铁;2-阀杆;3-线圈;4-上阀;5-顶针;6-阀座;7-下阀;8-弹簧;9-阀体。,第三章 机车电器,触头的型式,电磁灭弧装置 1-灭弧线圈;2-静触头;3-动触头;4-灭弧导磁扳;5-灭弧罩;6-灭弧铁芯;7、8-灭弧角;9-绝缘套管。,第三章 机车电器,第三节 接触器 接触器是用来控制主电路、辅助电路及其它电路的自动切换电器。其特点是能开闭较大电流,可频繁操作,并且能远程控制。 一、电空接触器 东风10D型调车内燃机车上T676(4Q1)电空接触器,用来操作牵引整流柜与各台牵引电动机之间电路的通断。,第三章 机车电器,结构 电空接
18、触器T676主要有主触头(动触头及静触头)、灭弧装置、辅助触头及电空传动机构等组成。,电空接触器 1-电空阀;2-风缸;3-动触头;4-静触头;5-灭弧罩;6-触头弹簧;7-辅助触头;8-底座;9-辅助触头滑板。,第三章 机车电器,二、转换开关 用于改变牵引电机的励磁方向,以便达到改变机车的运行方向。,第三章 机车电器,三、电磁接触器 S152系列接触器,第三章 机车电器,S140系列接触器,第三章 机车电器,S1000系列接触器,第三章 机车电器,第四节 继电器 继电器是传递信号的小容量自动开关电器。按用途分为控制继电器和保护继电器两类。主要由测量机构和执行机构两部分组成。 一、空转继电器
19、东风10D型内燃机车上装有三个空转继电器13KJ,用于监视机车轮对空转。主要由线圈、动铁心、静铁心、磁轭、衔铁等组成。空转继电器线圈两端分别跨接在两台牵引电动机励磁绕组与电枢绕组之间,动作值为0.5 A。当机车动轮发生空转时,能迅速向司机发出警告信号,以便采取措施及时消除空转。并使前或后撒沙阀动作,机车撒沙。,第三章 机车电器,空转继电器结构,第三章 机车电器,二、接地、过流继电器 这三种继电器都是主电路保护电器,结构基本相同,与空转继电器结构相似,但增加了机械锁闭装置,靠机械结构自锁,动作后必须人工扳动解锁杆才能恢复。 接地继电器DJ:当机车主电路某点接地,且流过继电器线圈电流达到0.5 A
20、时,继电器动作,切断LLC、LC线圈供电电路,柴油机卸载。 过流继电器LJ:用来监视牵引电动机环火、牵引硅整流元件短路及牵引发电机过流。当整流电流达到6500 A时,流过继电器线圈的电流为6.5 A,继电器动作,切断LLC、LC线圈供电电路,柴油机卸载。,第三章 机车电器,接地、过流继电器,第三章 机车电器,三、中间继电器 中间继电器是一种控制继电器,主要由线圈、铁心、磁轭、衔铁、触头等组成。东风10D型内燃机车上装有5个中间继电器15ZJ,1ZJ用于机车平稳启动,防止高手柄位起车;2ZJ接受水温继电器WJ控制,用于柴油机冷却水温保护;3ZJ与34YJ一道用于柴油机高转速滑油压力保护;4ZJ接
21、受差示压力计CS控制,用于柴油机曲轴箱防爆保护;5ZJ用于故障励磁。,S141系列中间继电器,第三章 机车电器,四、油压继电器 油压继电器是一种用来反映柴油机机油系统压力数值的保护继电器。当机油压力低于规定值时,油压继电器释放,使柴油机停机或卸载,以保护柴油机各摩擦表面不致因润滑不良而损坏。,第三章 机车电器,东风10D型内燃机车上装有两种结构相同而动作值不同的油压继电器共4个14YJ,其中12YJ动作值为100 kPa,释放值为80 kPa,用于机油压力低于80 kPa时对柴油机执行停机保护。若启机时机油压力升不到100 kPa或运转过程中机油压力低于80 kPa,12YJ释放,其触头切断电
22、磁联锁DLS线圈电路,喷油泵齿条拉回到停油位,柴油机停机。34YJ动作值为180 kPa,释放值为160 kPa,与3ZJ配合工作,用于柴油机高转速时滑油压力保护。柴油机转速在730 r/min以上时,若因某种原因使机油压力低于160 kPa时,34YJ释放,切断LLC、LC线圈供电电路,柴油机卸载。,第三章 机车电器,五、电磁联锁 电磁联锁DLS是一种控制、保护电器,安装在联合调节器上用来控制柴油机的运转或停机。主要由线圈、磁轭、动铁心、静铁心、推杆等组成。 当线圈通电后,电磁吸力将动铁心吸向静铁心,同时动铁心带动推杆下移,将油阀压下,使联合调节器动力活塞下腔能建立油压,柴油机则可启动和正常
23、运转。当线圈失电后,动铁心失去电磁吸力,油阀开肩,动力活塞上下方油路沟通,动力活塞下腔无法建立起油压,在弹簧作用下动力活塞卜降,通过杠杆系统将喷油泵供油齿条拉到停油位,使柴油机停止运转。,电磁联锁结构 1-底板;2-线圈;3-静铁心;4-铜环;5-磁轭盖;6-动铁心;7-推杆;8-磁轭。,第三章 机车电器,第三章 机车电器,六、司机控制器 型号:TKS9 类别:扳把式无档无级,第三章 机车电器,第三章 机车电器,七、其它常用电器 差示压力计,第三章 机车电器,四类电空阀,第三章 机车电器,熔断器 PRS保护器,第三章 机车电器,扳钮开关组,第三章 机车电器,蓄电池 蓄电池是一种可以反复充、放电
24、的化学电源,是机车的重要部件之一。东风10D型内燃机车蓄电池组由48个单节电池串联构成,总额定电压为96 V,它主要担负着三个重要作用:一是柴油机启动时,向启动发电机及有关辅助电路供电;二是柴油机停机时,供给有限度的照明和少量控制电器用电;三是机车运行中当启动发电机发生故障而停止发电时,向机车控制电器及有关电路供电。,阀控式密封铅酸蓄电池 长沙丰日电气,第四章 电气线路图,第一节 概述 电气线路图是表示电气系统内,电机、电器、电表、电路等各元件之间电气-机械相互联系、作用原理、动作程序的图形,是对电气系统进行操纵、控制、配线和维修的依据。 一、电气线路图的组成 东风10D型调车内燃机车电气线路
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