（電氣工程專(zhuān)業(yè)論文）內(nèi)燃機(jī)車(chē)電機(jī)的試驗(yàn)研究.pdf

j e 毫窯適太堂童些亟堂建i 幺塞旦s ! b 至 a b s t r a c t a b s r r a c r d i e s e le l e c t r i cl o c o m o t i v e so ft y p e4a l et h ep r i m a r yl o c o m o t i v ef o r p a s s e n g e r t r a n s p o r t a t i o na n df r e i g h tt r a n s p o r t a t i o ni n t e r n a t i o n a lr a i l w a y t h e r ea l e3 2m o t o r si na l o c o m o t i v e ，w h i c hi n c l u d eo fs y n c h r o n i z a t i o ng e n e r a t o r 、e x c i m f i o nm o t o r 、t h e r ea c s p e e d m e i e r a g em o t o r sa n dd cm a c h i n e t h e s em a c h i n e si n v o l v e da b o v et h et e x ta r c t h e r et y p e s ：s p e c i a lm a c h i n ei nt h el o c o m o t i v e ，g e n e r a lm a c h i n ea n ds u b m i n i a t u r e m a c h i n e r e s e r c hm a c h i n e s ，a n a l y s i st h ew o r k i n gc h a r a c t e r i s t i co fd i e s e le l e c t r i c l o c o m o t i v e ，l o o k u pa n de l i m i n a t et h ef a i l u r eo fl o c o m o f i v e ，c a ng u a r a n t e et h es t e a d y f u n c t i o nf o rd i e s e le l e c t r i cl o c o m o t i v e t h i st e x ta n a l y s i st h ew o r k i n gp n n c i p l ea n d w o r k i n gc h a r a c t e r i s t i co fs p e e d - m e t e r a g em o t o r s 、s y n c h r o n i z a t i o ng e n e r a t o ra n d e x c i t a t i o nm o t o ri nt h el o c o m o t i v eo ft y p ed f 4 t r a c t i o ne l e c t r o m o t o ri st h ep r i i n a l y p o w e re q u i p m e n tw h i c ht r a n s f o r me l e c t r i c i t yt om e c h a n i c a le n e r g y , a n di t si n d e xp o i n t w i l li n f l u e n c ed i r e c t l ye f f i c i e n c ya n dc a p a b i l i t yo ft h el o c o m o t i v e a c c o r d i n gt ot h e a n a l y s i so fi s s u ew h i c ho c c u ri ne x a m i n ea n de m p l o y i n g , r e s e a r c ho fl o c o m o t i v e 、 r e s o l v i n go ra m e l i o r a t i n gt h ei s s u e 、a p p r o v i n ge x a m i n eq u a l i t y 、r e d u c i n gf a u l tc a l l g u a r a n t e et h et r a n s p o r t a t i o ne x p e d i t i o na n dt r a v e l l i n gs a f e t y t h i st e x ta i ma td i e s e l e l e c t r i cl o c o m o t i v eo ft y p ed f 4 ，a n dc o m b i n et ot r a c t i o nr e g u l a t i o n s ，d e s c r i b et h e e x p e r i m e n t a t i o nr e s e a r c h ，a n dn o t et h er e s u l t s t h i st e x ta l s oc a np r o v i d et h ea c a d e m i c e v i d e n c ef o rf a u l te x a m i n a t i o na n d w o r k i n gm a i n t e n a n c e k e y w o r d s ：d i e s e le l e c t r i cl o c o m o t i v et r a c t i o nm a c h i n e e x p e r i m e n tr e s e a r c h c l a s s n 0 ：u 2 6 2 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特 授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索， 并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó) 家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交淪文的復(fù)印件和磁盤(pán)。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明) 學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名 簽字日期：年月日簽字日期： 些塞窯垣丕堂童些亟堂建迨塞獨(dú)劍絲豈蛆 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或 撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū) 而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作 了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：簽字e t 期：年月日 致謝 本論文的工作是在我的導(dǎo)師劉明光教授的悉心指導(dǎo)下完成的，劉教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?治學(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響。在此衷心感謝三年來(lái)劉明 光老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo)。 感謝路局陳功局長(zhǎng)和干部處及原青島分局干部分處的所有同志，是他們以超 前的眼光和極大的魄力完成了與北京交通大學(xué)的合作，給我們創(chuàng)造了一個(gè)繼續(xù)學(xué) 習(xí)、更新的良好機(jī)遇。 感謝交大電氣工程學(xué)院的各位老師，是他們不辭辛苦地為我們授課講解，使 我們的學(xué)業(yè)得以順利完成。 感謝我們班主任劉文明老師，在學(xué)習(xí)上和生活上都給予了我很大的關(guān)心和幫 助。 在現(xiàn)場(chǎng)工作及撰寫(xiě)論文期問(wèn)，孫孟慶高級(jí)工程師作為我的廠(chǎng)內(nèi)指導(dǎo)教師從論 文的選題和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐，都給予我極大幫助，在此特向他表達(dá)我的感激之情。 另外也感謝我的家人，他們?yōu)槲业膶W(xué)習(xí)付出了很多，他們的理解和支持是推 動(dòng)我完成學(xué)業(yè)的巨大動(dòng)力。 j e 塞窒重去芏主些亟堂焦誼塞! ：縫監(jiān) 1 緒論 1 1 內(nèi)燃機(jī)車(chē)綜述 1 1 1 內(nèi)燃機(jī)車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀 內(nèi)燃機(jī)車(chē)是一種用柴油機(jī)作動(dòng)力的鐵道機(jī)車(chē)，它具有熱效率高、獨(dú)立性強(qiáng)、 線(xiàn)路建設(shè)投資少、見(jiàn)效快、整備時(shí)間短、起動(dòng)加速快、通過(guò)能力大、單位功率重 量輕、勞動(dòng)條件好、可實(shí)行多機(jī)聯(lián)掛牽引、運(yùn)行線(xiàn)路長(zhǎng)等特點(diǎn)。按其用途分類(lèi)可 分為干線(xiàn)機(jī)車(chē)、調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)、動(dòng)車(chē)組及工礦用機(jī)車(chē)等幾種。而干線(xiàn)機(jī)車(chē)是指在鐵路 干線(xiàn)上牽引客、貨運(yùn)列車(chē)運(yùn)行的機(jī)車(chē)，又可分為以運(yùn)行速度為目標(biāo)的客運(yùn)機(jī)車(chē)和 以牽引力為目標(biāo)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)。 中國(guó)從1 9 5 8 年開(kāi)始制造內(nèi)燃機(jī)車(chē)，先后有東風(fēng)型等3 種型號(hào)機(jī)車(chē)最早投入批 量生產(chǎn)。1 9 6 9 年后相繼批量生產(chǎn)了東風(fēng)4 等1 5 種新機(jī)型，同第一代內(nèi)燃機(jī)車(chē)相比較， 在功率、結(jié)構(gòu)、柴油機(jī)熱效率和傳動(dòng)裝置效率上，都有顯著提高；而且還分別增 設(shè)了電阻制動(dòng)或液力制動(dòng)和液力換向、機(jī)車(chē)各系統(tǒng)保護(hù)和故障診斷顯示、微機(jī)控 制的功能；采用了承載式車(chē)體、靜液壓驅(qū)動(dòng)等一系列新技術(shù)；機(jī)車(chē)可靠性和使用 壽命方面。性能有很大提高。 1 1 2 本單位內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)用及發(fā)展情況 本單位主要運(yùn)用貨運(yùn)機(jī)車(chē)為d f 4 c 、d f 8 b 、n d 5 型機(jī)車(chē)。 東風(fēng)8 b 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)是為我國(guó)繁忙干線(xiàn)貨運(yùn)重載提速而研制的新型大功率干線(xiàn) 貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)，它裝用1 6 v 2 8 0 z j a 型柴油機(jī)、j f 2 0 4 d 型同步主發(fā)電機(jī)和z d l 0 9 c 型 牽引電動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)裝車(chē)功率3 6 8 0 k w 、機(jī)車(chē)標(biāo)稱(chēng)功率3 1 0 0 k w ，軸重2 5 ( 2 3 + 2 ) t 。 機(jī)車(chē)采用微機(jī)控制系統(tǒng)、大屏幕彩色液晶顯示器和具有全功率自負(fù)荷試驗(yàn)功能的 電阻制動(dòng)裝置，機(jī)車(chē)最大起動(dòng)牽引力4 8 0 k n ( 按電機(jī)計(jì)可達(dá)5 2 0 k n ) 、持續(xù)牽引力 3 4 0 k n 、最大恒功率速度可達(dá)9 0 k m h 以上，是我國(guó)目前單機(jī)功率大、電氣控制技 術(shù)先進(jìn)、動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)良的新一代重載提速貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)。 東風(fēng)4 c 型內(nèi)燃機(jī)使用1 6 v 2 4 0 z j c 型柴油機(jī)、采用了交一直流電力傳動(dòng)裝置， 柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)一臺(tái)同步牽引發(fā)動(dòng)機(jī)。同步牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，經(jīng)過(guò) 大功率的硅整流以后，整流為直流電，以供給六臺(tái)直流牽引電動(dòng)機(jī)使用。機(jī)車(chē)標(biāo) 7 j 瘟奎墮太星主些亟堂僮迨塞l ：緒j 金 稱(chēng)功率2 1 6 5 k w ，機(jī)車(chē)軸重2 1 t ，最大恒功速度1 6 0 k m h ，最大試驗(yàn)速度1 7 6 k m h 。通 過(guò)最小曲線(xiàn)半徑1 4 5 m ，機(jī)車(chē)總體長(zhǎng)度2 1 l o o m ，設(shè)雙司機(jī)室，機(jī)車(chē)上部五道隔墻 將機(jī)車(chē)分為六室：i 司機(jī)室、電氣室、動(dòng)力室、冷卻室、輔助室、l i 端司機(jī)室。 該機(jī)車(chē)主發(fā)電機(jī)采用t q f r - - 3 0 0 0 b 型同步牽引發(fā)電機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)采用z d l 0 9 型 直流電動(dòng)機(jī)，整流柜采用了大功率元件新整流柜。為保證機(jī)車(chē)行車(chē)安全，安裝了 l k j 2 0 0 0 型行車(chē)安全監(jiān)控裝置，安裝了軸溫檢測(cè)裝置對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)軸承、空心軸套、 軸箱等處軸溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。機(jī)車(chē)采用4 2 0 a h 全密封免維護(hù)蓄電池，機(jī)車(chē)操縱臺(tái)按人 機(jī)工程原理設(shè)計(jì)，便于觀察和操縱。機(jī)車(chē)設(shè)有重聯(lián)電控裝置，使機(jī)車(chē)能應(yīng)用于干 線(xiàn)準(zhǔn)高速列車(chē)牽引。 n 0 5 型交一直流電傳動(dòng)干線(xiàn)客、貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)是美國(guó)通用電器公司( 簡(jiǎn)稱(chēng)g e 公司) 設(shè)計(jì)制造的。該公司從6 0 年代中期起，就成功地制造出一批包括n d s 型在 內(nèi)的交一直流電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)，它們大多只裝一臺(tái)柴油機(jī)及一套電傳動(dòng)裝置，功率 等級(jí)在3 0 0 0 馬力左右，機(jī)車(chē)都具有以下特點(diǎn)： 1 機(jī)車(chē)軸重較大，適合于美國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)及線(xiàn)路的特點(diǎn)，并可利用軸重大的特 點(diǎn)，使機(jī)車(chē)具有較大的粘著牽引力，來(lái)牽引長(zhǎng)大貨物列車(chē)。一般機(jī)車(chē)軸重在 2 6 7 3 0 噸。 2 采用外走廊罩蓋式車(chē)體，僅由車(chē)架承載，主要設(shè)備均安裝在車(chē)架上，所 以車(chē)架結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固，車(chē)壁拆開(kāi)吊走后，內(nèi)部設(shè)備的拆裝檢修十分方便。同 時(shí)，外走廉式車(chē)體還具有司機(jī)嘹望方便，機(jī)車(chē)具有客、貨、調(diào)通用等優(yōu)點(diǎn)。 3 由于機(jī)車(chē)進(jìn)行速度并不太高，所以機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架仍沿用了傳統(tǒng)的心盤(pán)、軸箱、 導(dǎo)框式的，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠。 4 功率貯備較大，柴油機(jī)的功率可達(dá)4 2 0 0 馬力，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)，最大才用到 3 6 0 0 馬力；g e 一7 5 2 型牽引電動(dòng)機(jī)的功率可達(dá)1 0 0 0 馬力，而實(shí)際使用中最大不超過(guò) 7 5 0 馬力，留有較大余量，有利于提高柴油機(jī)、電機(jī)的工作可靠性及延長(zhǎng)使用壽命。 此外，機(jī)車(chē)?yán)鋮s能力和牽引發(fā)電機(jī)允許溫升也較大。 5 非常重視對(duì)空氣的濾清，對(duì)進(jìn)入車(chē)體內(nèi)部及各種設(shè)備如動(dòng)力室、電氣控制 室、整流柜、牽引發(fā)電機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等處的空氣都進(jìn)行了濾清， 且濾清效果好，從而保護(hù)各種機(jī)械和電器設(shè)備免受灰塵污染，而影響使用壽命和 產(chǎn)生故障。對(duì)于進(jìn)入柴油機(jī)氣缸的空氣則要經(jīng)過(guò)兩級(jí)濾清，以確保柴油機(jī)良好工 s j e 鏖變適盔堂童些亟堂焦邊塞 ! ：綣盜 作。 6 冷卻水系統(tǒng)是封閉加壓循環(huán)，具有水壓2 5 公斤力厘米2 ，在正常情況下， 該系統(tǒng)不和大氣相通，因而可提高冷卻水沸點(diǎn)，柴油機(jī)出口冷卻水溫度最高可達(dá) 1 1 5 。 7 機(jī)車(chē)的控制系統(tǒng)比較先進(jìn)，廣泛采用集成運(yùn)算放大器、邏輯門(mén)和晶體管元 件、印刷電路、組件電路，可靠性高，布置緊湊，維修方便。 8 在各個(gè)系統(tǒng)和裝置中，采用了多種類(lèi)型的安全保護(hù)裝置，使整個(gè)機(jī)車(chē)工作 可靠、安全。某些故障發(fā)生后，能及時(shí)在司機(jī)室得到反映，安全保護(hù)裝置能以色 燈信號(hào)及警鈴?fù)ㄖ緳C(jī)采取措施，有的還能自動(dòng)采取措施降低機(jī)車(chē)功率、使柴油 機(jī)卸載或直接使柴油機(jī)停機(jī)，甚至使列車(chē)停車(chē)。 9 標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的程度相當(dāng)高，從柴油機(jī)到傳動(dòng)裝置和輔助裝置 的許多部件都是可以互換的。同時(shí)，同型的機(jī)車(chē)有可能實(shí)現(xiàn)不同的齒輪傳動(dòng)比， 以滿(mǎn)足不同的運(yùn)輸需要。 1 0 盡量減少同名部件的設(shè)置數(shù)量，如空氣壓縮機(jī)、水泵、冷卻風(fēng)扇、渦輪增 壓器等部件都只設(shè)置一臺(tái)，從而使機(jī)車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也減少了故障和檢修工作。 1 1 適應(yīng)性廣，能在下列條件下正常運(yùn)用： ( 1 ) 海拔2 4 3 3 米；( 2 ) 外溫范圍+ 5 1 7 至_ 4 8 3 ；( 3 ) 三機(jī)重聯(lián)時(shí)能在1 0 公里長(zhǎng)隧道內(nèi)運(yùn)行；( 4 ) 適應(yīng)大風(fēng)砂地區(qū)。 1 2 東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)電機(jī) 東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)是目前我國(guó)鐵路干線(xiàn)客、貨運(yùn)主型內(nèi)燃機(jī)車(chē)。1 9 6 9 年大連 機(jī)車(chē)車(chē)輛工廠(chǎng)開(kāi)始試制，1 9 7 4 年轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。在實(shí)際運(yùn)行中不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，制 造了東風(fēng)4 b 型、東風(fēng)4 c 型、東風(fēng)4 d 型系列產(chǎn)品。東風(fēng)4 型的傳動(dòng)方式與第一代 東風(fēng)型內(nèi)燃機(jī)車(chē)的最大不同是開(kāi)始采用交一直流傳動(dòng)( a c d c ) 。 東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)大致由以下幾部分組成： ( 一) 動(dòng)力裝置，內(nèi)燃機(jī)車(chē)動(dòng)力裝置均為柴油機(jī)。 ( 二) 傳動(dòng)裝置，內(nèi)燃機(jī)車(chē)傳動(dòng)裝霞有電力傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)三神型 式，東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)采用的是傳動(dòng)最理想、最成熟的電力傳動(dòng)型式。 ( 三) 冷卻和預(yù)熱系統(tǒng)，在柴油機(jī)啟動(dòng)之前，通過(guò)預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱冷卻水、機(jī)油 和燃油，使其溫度達(dá)到柴油機(jī)啟動(dòng)要求：在柴油機(jī)工作時(shí)，為防止氣缸等強(qiáng)烈受熱、 零部件過(guò)熱，降低使用壽命，冷卻系統(tǒng)工作必須正常。 ( 四) 機(jī)油系統(tǒng)，主要保證柴油機(jī)各部分的潤(rùn)滑。 ( 五) 燃油系統(tǒng)，主要用于的燃油箱內(nèi)燃油輸送至柴油機(jī)工作室。 ( t k ) 車(chē)體及底架，是各機(jī)組和設(shè)備的安裝基礎(chǔ)，承受載荷并傳遞機(jī)車(chē)牽引力。 ( 七) 走行部，用以承受車(chē)體車(chē)架及其上部所有設(shè)備的重量。 ( 八) 電氣系統(tǒng)。各種電機(jī)、電器以及各種控制、照明等電器元件及線(xiàn)路。 ( 九) 制動(dòng)系統(tǒng)，控制運(yùn)行中機(jī)車(chē)和整個(gè)列車(chē)的減速和停車(chē)，確保安全運(yùn)行。 東風(fēng)4 型客運(yùn)、貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)總體結(jié)構(gòu)基本相同，但由于客、貨運(yùn)的運(yùn)輸對(duì)象 的不同，客運(yùn)機(jī)車(chē)要求有較高的運(yùn)行速度，同時(shí)由于列車(chē)的載重低，對(duì)牽引力相 對(duì)要求較小；貨運(yùn)機(jī)車(chē)由于需要牽引的重量較大，要求機(jī)車(chē)具有較大的輪周牽引 力，這就決定了客、貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)具有相對(duì)不同的技術(shù)參數(shù)， 東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)主要技術(shù)參數(shù)如下： 客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車(chē) 功率2 4 2 5 k w 最大運(yùn)行速度1 4 5 k m hl o o k m h 持續(xù)速度3 9 k m h2 4 5 k m h 最大啟動(dòng)牽引力3 0 2 6 k n 4 8 0 4 8 k n 持續(xù)牽引力2 1 4 8 k n3 4 1 1 5 k n 牽引齒輪傳動(dòng)比6 8 ：2 46 3 ：1 4 機(jī)車(chē)重量1 3 8 t 東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)上共裝有3 2 臺(tái)電機(jī)，其中除同步牽引發(fā)電機(jī)、牽引勵(lì)磁機(jī) 和三臺(tái)測(cè)速發(fā)電機(jī)為交流電機(jī)外，其余都是直流電機(jī)。這些電機(jī)歸納起來(lái)大致有 如下三種類(lèi)型：第一類(lèi)為機(jī)車(chē)上的專(zhuān)用電機(jī)，它們是根據(jù)內(nèi)燃機(jī)車(chē)電傳動(dòng)的性能 與機(jī)車(chē)結(jié)構(gòu)上的特殊要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。它包括牽引發(fā)電機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)、牽引 勵(lì)磁機(jī)以及啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；第二類(lèi)為系列產(chǎn)品的通用電機(jī)，如空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)、 啟動(dòng)機(jī)油泵電動(dòng)機(jī)等：第三類(lèi)為微型電機(jī)，這些電機(jī)功率較小。如車(chē)體通風(fēng)機(jī)電 動(dòng)機(jī)、整流柜冷卻風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、司機(jī)室風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)等。 牽引發(fā)電機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)、牽引勵(lì)磁機(jī)和啟動(dòng)發(fā)電機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車(chē)電力傳動(dòng)裝 置的主要組成部分，并以這些電機(jī)為核心組成機(jī)車(chē)的主電路和勵(lì)磁電路。主要電 機(jī)的參數(shù)如下： ( 一) 主發(fā)電機(jī) 1 0 j e 夏鑾垣太堂童些亟堂魚(yú)絲毫! ：縫途 額定功率：2 9 1 l k w ；額定電壓：4 2 5 7 7 0 v ( a c ) ：額定電流：3 9 5 5 2 1 8 3 ( a c ) ：工作制： 連續(xù)：額定效率：9 5 9 6 ( 二) 牽引電動(dòng)機(jī) 額定功率：5 3 0 k w ；額定電壓：6 7 0 9 8 0 v ( d c ) ：額定電流：8 4 5 5 7 5 ( d c ) ：額定轉(zhuǎn)速： 7 4 5 r m i n ：工作制：連續(xù)。 ( 三) 啟動(dòng)發(fā)電機(jī) 額定功率：8 0 k w ：額定電壓：1 1 0 v ：額定電流：7 2 8 a ：額定轉(zhuǎn)速：2 7 3 0 1 1 1 5 r m i n ：工作 制：斷續(xù)：冷卻方式：自通風(fēng)。 ( 四) 勵(lì)磁機(jī) 額定容量：4 5 3 6 k v a ：額定電壓：1 0 5 9 4 v ，額定電流：2 4 8 2 1 1 a ：額定轉(zhuǎn) 速：2 6 2 5 1 1 7 5 r m i n ：冷卻方式：自通風(fēng)。 ( 五) 牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī) 型式：離心式：轉(zhuǎn)速2 6 0 0 r m i n 目前國(guó)外電機(jī)行業(yè)現(xiàn)在基本上都采用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。最新的采 用d s p 的測(cè)功機(jī)系統(tǒng)，自動(dòng)加載速度不到l o s ，高速采樣，采樣過(guò)程自動(dòng)計(jì)算慣 量。因?yàn)閐 s p 是高速采樣，并及時(shí)進(jìn)行慣性量補(bǔ)償，達(dá)到電機(jī)的高精度，高速自 動(dòng)測(cè)試。在操作界面上由d o s 界面，發(fā)展到w i n d o w s 界面，有集中n = f ( u 、工、 w 、m 、p 、c o 如、w ) 的特性曲線(xiàn)，另外，國(guó)外也有全虛擬儀器的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)， 設(shè)有顯示儀，控制器和功率儀，用軟件代替大部分硬件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全虛擬化測(cè) 試。試驗(yàn)的范圍也不斷擴(kuò)大，除了性能試驗(yàn)外，還要進(jìn)行其他試驗(yàn)，如安全試驗(yàn)、 噪音試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)等。此外還有利用參數(shù)認(rèn)定法進(jìn)行電機(jī)測(cè)試的新設(shè)備。該參 數(shù)認(rèn)定法的基本思想是通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，僅測(cè)量近似空載下( 或電機(jī)軸上一慣 性飛輪) 的電流和電壓。從而獲得電機(jī)性能指標(biāo)；通過(guò)磁頭和試驗(yàn)裝置聯(lián)接，測(cè) 量振動(dòng)聲，用圖形識(shí)別法判斷電機(jī)噪聲。其基本原理是被測(cè)樣機(jī)，包括法蘭盤(pán)、 電扇和齒輪，原則上由一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字模型來(lái)描繪，模型系數(shù)直接反應(yīng)了樣機(jī)的 物理參數(shù)，如繞線(xiàn)電阻和摩擦力矩，其他物理參數(shù)由數(shù)字模型自j 接確定。試驗(yàn)期 間，將實(shí)測(cè)曲線(xiàn)與不同誤差等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)相比較，得出類(lèi)別，是一種全新的電 機(jī)檢測(cè)設(shè)備。 1 3 本文研究?jī)?nèi)容 本文以東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)為例，對(duì)機(jī)車(chē)上的主要電機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。內(nèi)燃 韭夏窯垣盔堂童些亟堂焦逾塞! ：綺監(jiān) 機(jī)車(chē)中的所有電機(jī)都需要一個(gè)試驗(yàn)裝置對(duì)它的運(yùn)行性能進(jìn)行檢測(cè)，但由于時(shí)間、 成本、精力等因素，本論文主要針對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)中的牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究， 并研制了牽引電機(jī)試驗(yàn)裝置。 第一章對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)行現(xiàn)狀及本單位主要運(yùn)用的d f 4 c 、d f 8 b 、n d 5 型機(jī)車(chē) 的運(yùn)用情況進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)介紹了東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)所用電機(jī)。東風(fēng)4 型內(nèi)燃 機(jī)車(chē)上共裝有3 2 臺(tái)電機(jī)，分為專(zhuān)用電機(jī)、通用電機(jī)及微型電機(jī)。對(duì)國(guó)外目前電機(jī) 試驗(yàn)進(jìn)彳亍了簡(jiǎn)介。 第二章首先介紹了測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理，對(duì)影響測(cè)速發(fā)電機(jī)非線(xiàn)性誤差的 原因進(jìn)行了具體的分析，最后并對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)原理、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及方法進(jìn)行 了詳細(xì)的研究。 第三章介紹了啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作性能，并分別從試驗(yàn)方法、試驗(yàn)?zāi)康?和具體的試驗(yàn)步驟等幾個(gè)方面，對(duì)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的空載特性試驗(yàn)、小時(shí)溫升試驗(yàn)等 進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。 第四章、第五章分別對(duì)同步牽引勵(lì)磁機(jī)、空壓機(jī)電機(jī)及制動(dòng)電阻風(fēng)機(jī)電機(jī)的 試驗(yàn)方法及要求進(jìn)行了論述。 第六章對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)中最重要的牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。首先介紹了牽引 電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)線(xiàn)路的選擇，然后對(duì)牽引電機(jī)的試驗(yàn)線(xiàn)路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后參與了研 制牽引電機(jī)的試驗(yàn)裝置，并對(duì)試驗(yàn)裝置運(yùn)行調(diào)試。目前，該裝置已在本單位內(nèi)投 入試驗(yàn)運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果良好。 1 2 j e 復(fù)鑾通盔芏圭些亟堂焦逾塞2測(cè)藍(lán)筮魚(yú)扭毆達(dá)墼鯉宜 2 測(cè)速發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)研究 2 1 測(cè)速發(fā)電機(jī) 2 。1 1 工作原理 測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機(jī)，它把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓 信號(hào)輸出，并要求輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比，即 璣= c n( 2 - 1 ) 測(cè)速發(fā)電機(jī)分直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩大類(lèi)。d f 4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)采用 z 2 一1 2 型直流電動(dòng)機(jī)作測(cè)速發(fā)電機(jī)。 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際就是一種微型直流發(fā)電機(jī)，按定子磁極的勵(lì)磁方式分為 電磁式和永磁式。 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理與一般直流發(fā)電機(jī)相同，如圖2 - i 所示。在恒定 的磁場(chǎng)口。中，外部的機(jī)械轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)電樞以轉(zhuǎn)速糟旋轉(zhuǎn)，電樞繞組切割磁場(chǎng)從而在 電刷間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為； e o = e 嘞( 2 - 2 ) 可 手 + 圖2 - i直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理 j e 夏至重叁堂主些亟堂僮途塞2型速筮皇扭的試驗(yàn)盟塞 在空載時(shí)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：u o = 焉，顯然 輸出電壓u o 與一成正比。 有負(fù)載時(shí)，若電樞電阻為墨，負(fù)載電阻為毛，不計(jì)電刷與換向器問(wèn)的接觸 電阻，則直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓為 【，= 日一鞏= 日一詈尼 ( 2 3 ) 整理后得 肚差臚凸 ( 2 _ 4 ) 1 + 立 也 舯。囂。 也 如圖2 - 2 所示，c 為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性的斜率，當(dāng)o 、島及& 都 不變時(shí)，輸出電壓口與轉(zhuǎn)速成線(xiàn)性關(guān)系。對(duì)于不同的負(fù)載電阻也，輸出特性的斜 率c 不同，負(fù)載電阻越小，斜率c 也越小。 u 圖2 2 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性 2 1 2 誤差分析 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速要嚴(yán)格保持正比關(guān)系在實(shí)際中是難以做到 1 4 j e 夏至垣盔芏童些亟堂僮途窒 2型速蘊(yùn)皇扭曲達(dá)墜班窒 的，其實(shí)際的輸出特性為圖2 一z 中實(shí)線(xiàn)，造成這種非線(xiàn)性誤差的原因主要有以下 三個(gè)方面： ( 1 ) 電樞反應(yīng) 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞電流會(huì)產(chǎn)生電樞反應(yīng)，電樞反應(yīng)的去磁作用使氣 隙磁通中。減小，根據(jù)輸出電壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式 弘差月 s ， 月 可知，當(dāng)口減小，輸出電壓減小，從輸出特性看，斜率c 減小，而且電樞電流 越大，電樞反應(yīng)的去磁作用越顯著，輸出特性斜率c 減小越明顯，輸出特性直線(xiàn) 變?yōu)榍€(xiàn)。 ( 2 ) 溫度的影響 如果直流測(cè)速發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期使用，其勵(lì)磁繞組會(huì)發(fā)熱，其繞組阻值隨溫度的升 高而增大，勵(lì)磁電流因此而減小，從而引起氣隙磁通吼減小，輸出電壓減小，特 性斜率c 減小。溫度升得越高，斜率c 減小越明顯，使特性向下彎曲。 為了減小溫度變化帶來(lái)的非線(xiàn)性誤差，通常把直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的磁路設(shè)計(jì)為 飽和狀態(tài)。當(dāng)溫度變化時(shí)引起勵(lì)磁電流變化，在磁路飽和時(shí)i ，變化引起的磁通 變化要比磁路非飽和時(shí)小得多，如圖2 3 所示，從而減- b t l ! 線(xiàn)性誤差。 圖2 3 磁化曲線(xiàn) 韭虛塞重盍堂童些亟堂僮逾塞2型鎏蕉電熟斂達(dá)鑒鯉基 另外，可在勵(lì)磁回路中串接一個(gè)阻值較大而溫度系數(shù)較小的錳銅或康銅電阻， 以減小由于溫度的變化而引起的電阻變化，從而減小因溫度而產(chǎn)生的線(xiàn)性誤差。 ( 3 ) 接觸電阻 如果電樞電路總電阻包括電刷與換向器的接觸電阻兄，那么輸出電壓為： u = 點(diǎn)刀 。， r 而接觸電阻焉總是隨負(fù)載電流變化而變化，當(dāng)輸入的轉(zhuǎn)速較低時(shí)，接觸電阻 較大，使此時(shí)本來(lái)就不大的輸出電壓變得更小，造成的線(xiàn)性誤差很大：當(dāng)電流較 大的，接觸電阻較小而且基本上趨于穩(wěn)定的數(shù)值，線(xiàn)性誤差相對(duì)雨言小得多。 另外，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的是一個(gè)脈動(dòng)電壓，其交變分量對(duì)速度反饋控 制系統(tǒng)、高精度的解算裝置有較明顯的影響。 2 2 測(cè)速發(fā)電機(jī)試驗(yàn)原理 測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性，直接影響到電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的牽引特性，測(cè)速發(fā)電 機(jī)一旦出現(xiàn)故障，極易發(fā)生機(jī)破。測(cè)速發(fā)電機(jī)故障不易查找，即使找到也難以處 理。此類(lèi)故障在機(jī)車(chē)運(yùn)用中幾乎無(wú)法處理，即使到段查找、處理也常常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 所以提高測(cè)速發(fā)電機(jī)的檢修質(zhì)量，保證其在運(yùn)用期內(nèi)安全可靠工作，是非常重要 的。 傳統(tǒng)的測(cè)速發(fā)電機(jī)試驗(yàn)方法是利用直流電機(jī)的可逆性，把檢修后的測(cè)速發(fā)電 機(jī)重新改線(xiàn)，接成復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)做空轉(zhuǎn)試驗(yàn)，在1 5 0 0 r m i n 下檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)運(yùn)行 的平穩(wěn)性和各部溫升情況。這種試驗(yàn)方法只能反映測(cè)速發(fā)電機(jī)的機(jī)械狀態(tài)，不能 準(zhǔn)確反映測(cè)速發(fā)電機(jī)的電氣狀態(tài)，更不能反映它勵(lì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性。事實(shí) 上，對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于它的發(fā)電機(jī)工況的 工作轉(zhuǎn)速。 測(cè)速發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)原理是，模擬測(cè)速發(fā)電機(jī)在東風(fēng)型內(nèi)燃機(jī)車(chē)上的運(yùn)用狀態(tài)， 對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性和機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。采用調(diào)壓式無(wú)級(jí)調(diào)速和無(wú)級(jí)勵(lì)磁 調(diào)節(jié)，可以方便地在機(jī)車(chē)恒功率特性曲線(xiàn)上從柴油機(jī)轉(zhuǎn)速n 。= 4 3 0 r m i n ，測(cè)速發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)速n 。= 1 6 0 0 r m i n ，到n o = l o o o r m i n ，n ，：2 7 0 0 r m i n 各采樣點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)， 全面、準(zhǔn)確地反映出被試測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性和機(jī)械狀態(tài)，工作原理見(jiàn)圖2 4 。 j e 基窯亟盍堂童些亟堂焦途塞2捌速筮魚(yú)扭笪達(dá)熊鯉宜 圖2 4 測(cè)速發(fā)電機(jī)試驗(yàn)原理圖 2 3 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及方法 根據(jù)機(jī)車(chē)運(yùn)用時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及水阻大綱 要求和車(chē)上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及有關(guān)資料，綜臺(tái)為表2 1 所列的試驗(yàn)條件。 轉(zhuǎn)速( n ) 1 1 6 0 2 3 0 0 2 7 0 0 表2 - - 1 試驗(yàn)條件 曬磁電壓( v )勵(lì)磁電流( a ) 2 3 2o 1 6 00 5 5 0 3 o 3 5 o0 5 5 0 30 3 5 00 5 輸出電壓( v ) 3 0 一3 5 1 1 0 _ 一1 1 5 1 1 8 - 一1 3 8 被測(cè)試的測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性符合上述條件，裝車(chē)后可以保證機(jī)車(chē)調(diào)整在規(guī) 定的恒功率特性曲線(xiàn)范圍內(nèi)工作。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性達(dá)不到上述要求時(shí)，調(diào)整 測(cè)速發(fā)電機(jī)的碳刷中性位，通常可以解決問(wèn)題。如果調(diào)整測(cè)速發(fā)電機(jī)的碳刷中性 位也不起作用，則說(shuō)明該測(cè)速發(fā)電機(jī)存在其它故障，需要進(jìn)一步解體檢查。 實(shí)驗(yàn)表明，由于測(cè)速發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)很小，主磁場(chǎng)畸變也小，因此空轉(zhuǎn)與負(fù) 載狀態(tài)下碳刷中性位的差別可以忽略不計(jì)。 7 j e 塞鑾垣占堂童些亟堂僮迨塞3啟動(dòng)筮生扭的達(dá)墅班塞 3 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)研究 3 1 啟動(dòng)發(fā)電機(jī) 3 1 1 直流啟動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及用途 東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)上裝有一臺(tái)z o f - - 8 0 型直流啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，它的功率是8 0 千 瓦。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)在機(jī)車(chē)上有兩個(gè)用途：在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前，它作串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，用以 啟動(dòng)柴油機(jī)；柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，它又作為勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，經(jīng)電壓調(diào)整器調(diào)節(jié)后發(fā)出1 i o v 恒定的直流電，向機(jī)車(chē)上的輔助設(shè)備、控制回路，照明電路供電，并對(duì)蓄電池充 電。 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)定子部分包括機(jī)座、主極、換向極和電刷裝置等部件。主極上裝 有啟動(dòng)線(xiàn)圈和他勵(lì)線(xiàn)圈，啟動(dòng)線(xiàn)圈分開(kāi)口式和交叉式兩種。啟動(dòng)繞組和他勵(lì)繞組 在1 5 。c 時(shí)的電阻值相應(yīng)為0 0 0 3 7 2 歐及8 7 6 歐。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的電樞包括電樞鐵芯， 電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸等部件。 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線(xiàn)路如圖所示。圖3 1 中a 為電動(dòng)機(jī)工況時(shí)的勵(lì)磁線(xiàn)路；b 為發(fā)電機(jī)工況時(shí)的勵(lì)磁線(xiàn)路。當(dāng)啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，由蓄電池向啟動(dòng)繞組( 串勵(lì)繞組) 和電樞繞組供電，蓄電池電流從q 1 經(jīng)q 2 、h 1 到s 1 ；這時(shí)他勵(lì)繞組沒(méi)有電流，所 以發(fā)電機(jī)為一臺(tái)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，經(jīng)啟動(dòng)變速箱帶動(dòng)柴油機(jī)啟動(dòng)。柴油機(jī)啟動(dòng)完 成后，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)則轉(zhuǎn)為他勵(lì)發(fā)電機(jī)工況。這時(shí)他勵(lì)繞組t 1 t 2 通有電流，電樞由 柴油機(jī)所驅(qū)動(dòng)，發(fā)出1 l o v 恒定直流電壓。 ( a ) ( a ) 電動(dòng)機(jī)工況 ( b ) 圖3 ，l 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線(xiàn)路 ( b ) 發(fā)電機(jī)【況 夏 a e 瘟窯適厶堂童些亟堂僮途塞3扈麴蘊(yùn)蟲(chóng)扭曲達(dá)墮巫窒 3 1 2z q f 一8 0 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)性能 z q f 一8 0 型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)是電動(dòng)和發(fā)電兩用直流電機(jī)，用于內(nèi)燃機(jī)車(chē)上柴油機(jī) 啟動(dòng)和機(jī)車(chē)運(yùn)行中輔助電氣設(shè)備之電源。基本性能：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)柜：當(dāng)電機(jī)以 4 8 d g 4 2 0 - 9 6 v 蓄電池組為電源，電流為2 1 0 0 a 時(shí)，靜止啟動(dòng)轉(zhuǎn)柜不小于3 3 6 k g m ， 轉(zhuǎn)速達(dá)到2 7 3 r m i n 時(shí)，轉(zhuǎn)柜不小于1 6 8 k g m 。發(fā)電機(jī)功況：當(dāng)電機(jī)在 1 1 1 5 r m i n 2 7 3 0 r m i n 的速度范圍內(nèi)，借助電壓調(diào)整器，保持電壓為l l o v ，其 輸出功率短時(shí)為8 0 k w ，長(zhǎng)時(shí)為6 0 5 j ( 1 r5 5 0 a ) 。勵(lì)磁容量( 發(fā)電機(jī)工況) ：勵(lì)磁電 壓為1 0 5 v 以下，電流為8 a 。 主要參數(shù)如下： 性能參數(shù)：型號(hào)z q f 一8 0絕緣等級(jí)b b 型式防護(hù)式自通風(fēng)勵(lì)磁方式發(fā)電機(jī)工況為它激 額定功率8 0 k w電動(dòng)機(jī)工況為串激 額定電壓1 l o v勵(lì)磁容量發(fā)電機(jī)工況時(shí)勵(lì)磁 額定電流7 2 8 a電壓不大于是1 0 5 v ， 額定轉(zhuǎn)速2 7 3 0 1 1 1 5 r m i n外形尺寸1 0 3 3 6 7 0 6 9 0 m m 工作制8 0 k w5 m i r a3 0 k w5 m i n質(zhì)量9 7 2 k g 3 2 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)方法 3 2 1 空載特性試驗(yàn) l 、試驗(yàn)?zāi)康?直流電機(jī)的空載特性曲線(xiàn)是指當(dāng)電機(jī)在空載發(fā)電機(jī)狀態(tài)下，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，電樞電壓與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線(xiàn)。做此試驗(yàn)的目的是檢查電機(jī)的磁路飽和情 況和電機(jī)磁極與電樞間氣隙的大小。 2 、試驗(yàn)原理 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)原理如圖3 2 所示。試驗(yàn)時(shí)，被試電機(jī)m ，的勵(lì)磁繞 組由單獨(dú)的可調(diào)電源( 電源1 ) 供電，即不管電機(jī)原來(lái)的勵(lì)磁方式如何，均應(yīng)該將其 勵(lì)磁方式改為他勵(lì)。用拖動(dòng)電機(jī)m 3 拖動(dòng)被試電機(jī)m ，來(lái)調(diào)節(jié)被試電機(jī)轉(zhuǎn)速，使之 保持在額定值。這里拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由直流傳動(dòng)裝置z c 和電源3 控制的。 1 9 j e 塞至逗盔堂童些亟堂僮迨塞2啟動(dòng)發(fā)電扭鮑達(dá)墼硒究 3 、試驗(yàn)步輟 ( 1 ) 調(diào)整直流傳動(dòng)裝置的勵(lì)磁電壓和電樞電壓模塊，使拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額 定轉(zhuǎn)速 j l 峨：棱試電機(jī) b 陪試電機(jī) 蝎t 拖動(dòng)電機(jī) z ct 直瀛傳動(dòng)襞衛(wèi) 圖3 - - 2 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)原理圖 ( 2 ) 調(diào)整被試電機(jī)的勵(lì)磁電壓，使被試電機(jī)的勵(lì)磁電流從零開(kāi)始，逐漸增加， 直到被試機(jī)的電樞電壓達(dá)到1 3 0 的額定電壓為止，其間在表3 2 所示的電樞電壓 值處讀取相應(yīng)的勵(lì)磁電流值，在做曲線(xiàn)的過(guò)程中一般讀取7 到9 個(gè)點(diǎn)。本系統(tǒng)做空 載特性試驗(yàn)時(shí)，分別在被試電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 1 1 5 r m i n 及2 7 3 0 r m i n 時(shí)進(jìn)行，作上升特 性曲線(xiàn)至電壓最大值1 4 3 v ，將所做特性曲線(xiàn)與對(duì)應(yīng)典型特性曲線(xiàn)( 表3 2 ) 比較， 偏差不超過(guò)土1 0 。如果超差，則應(yīng)對(duì)電機(jī)的磁極與電樞問(wèn)的氣隙進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)電 樞電壓偏高時(shí)，應(yīng)增大氣隙：反之，應(yīng)在磁極下面增加墊片，以減小氣隙。 試驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意兩點(diǎn)：一是試驗(yàn)過(guò)程中勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)，只允許按一個(gè)方向進(jìn) 行。二是由于電機(jī)的磁路比較飽和，如果電樞電壓調(diào)不到1 3 0 的額定電壓值時(shí)， 應(yīng)盡可能調(diào)高勵(lì)磁電壓，但是勵(lì)磁電流不能超過(guò)額定值的兩倍。 表3 1 典型特性曲線(xiàn) 婆 3 05 07 09 51 0 51 1 01 1 91 2 51 3 51 4 3 l l l 5 1 3 42 33 24 95 o5 46 ，06 97 j 9 1 2 刀叮0 4 6o 9 1 31 71 92 o2 22 32 52 ，8 麓：衰中電壓為饕試楓的電樞電壓，電羹為麓進(jìn)機(jī)的囊毫電曩 3 2 2 小時(shí)溫升試驗(yàn) 1 、試驗(yàn)?zāi)康?電機(jī)在輸出電壓li o v 、電流6 8 0 a i 況下運(yùn)行1 小時(shí)，檢查各部位的溫升是否滿(mǎn) 足設(shè)計(jì)要求。 2 、試驗(yàn)方法 直流電機(jī)的小時(shí)溫升試驗(yàn)有兩種方法，直流負(fù)載法和回饋法?；仞伔ㄊ侵鸽?機(jī)在做額定負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，利用陪試電機(jī)組成一套用機(jī)械方式連接的試驗(yàn)機(jī)組。在 做試驗(yàn)時(shí)，兩臺(tái)電機(jī)分別以發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)轉(zhuǎn)。電能在兩臺(tái)電機(jī)之間反饋， 或是將電能反饋給電網(wǎng)。利用回憤法進(jìn)行小時(shí)溫升試驗(yàn)時(shí)，可以節(jié)約大量電能， 所消耗的僅是兩臺(tái)電機(jī)之問(wèn)的機(jī)械損耗。在這里，我們根據(jù)設(shè)備機(jī)組和被試電機(jī) 等情況采用升壓機(jī)串聯(lián)回饋法。 被試電機(jī)m ，與陪試電機(jī)m 2 同軸相聯(lián)后再與一拖動(dòng)電機(jī)m 3 同軸相聯(lián)，組成三 聯(lián)機(jī)組。拖動(dòng)電機(jī)由單獨(dú)的電源供電，拖動(dòng)兩臺(tái)試驗(yàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，用機(jī)械能補(bǔ)償兩 臺(tái)試驗(yàn)電機(jī)的損耗，在被試電機(jī)與陪試電機(jī)之間形成的反饋電流稱(chēng)為被試機(jī)的負(fù) 載電流。其原理如圖3 3 所示。 j e 立窯垣盍堂主些亟堂焦途室3痘動(dòng)蘊(yùn)蟲(chóng)擔(dān)曲達(dá)蕉班窟 m l ，簟試電機(jī) 隅t 陪試電機(jī) 地：摳動(dòng)電機(jī) 2 t 直竟傳動(dòng)裝置 j tt 交蠢強(qiáng)壓裝t 圖3 3 小時(shí)溫升試驗(yàn)原理圖 分別由電源1 、2 對(duì)被試電機(jī)、陪試電機(jī)進(jìn)行他勵(lì)勵(lì)磁，由直流傳動(dòng)裝置z c 供 電m 3 拖動(dòng)試驗(yàn)機(jī)組運(yùn)行。在電源1 電壓大于電源2 的情況下，被試電機(jī)朋1 作發(fā)電機(jī) 運(yùn)行，陪試電機(jī)m 2 做電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，m 1 發(fā)出的電供給m 2 ，陪試電機(jī)m 2 反過(guò)來(lái)再拖 動(dòng)被試電機(jī)m 1 ，構(gòu)成能量互饋。此時(shí)，拖動(dòng)電機(jī)m 3 僅提供試驗(yàn)機(jī)組所需的空載損 耗。調(diào)節(jié)直流傳動(dòng)裝置z c ，可以使被試電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)電源1 2 即可以 改變被試電機(jī)m 1 ，m 2 的他勵(lì)負(fù)載電流的大小。在調(diào)節(jié)過(guò)程中如直流傳動(dòng)裝置的電 樞電流已經(jīng)較大，而被試機(jī)的負(fù)載電流尚未達(dá)到試驗(yàn)要求時(shí)，升壓機(jī)將投入工作， 以減少拖動(dòng)電砌1 的能耗。升壓機(jī)在試驗(yàn)中用于補(bǔ)償被試電機(jī)和陪試電機(jī)的總銅 耗，建立負(fù)載電流。 3 、試驗(yàn)步驟 ( 1 ) 調(diào)整直流傳動(dòng)裝置的勵(lì)磁電壓和電樞電壓模塊，使拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額 定轉(zhuǎn)速。 ( 2 ) 調(diào)整被試電機(jī)的勵(lì)磁電壓和陪試電機(jī)的勵(lì)磁電壓，使被試電機(jī)的電樞電壓 達(dá)到1 1 0 r 。注意：在這一步的調(diào)整過(guò)程中，應(yīng)始終保持被試電機(jī)的勵(lì)磁電壓小于陪 試電機(jī)的勵(lì)磁電壓。升高被試電機(jī)的勵(lì)磁電壓，被試機(jī)的電樞電壓上升：升高陪試 電機(jī)的勵(lì)磁電壓，被試電機(jī)的電樞電壓不變。 ( 3 ) 降低陪試電機(jī)的勵(lì)磁電壓使回路中有電流流過(guò)。 j e 丞窯迪盔堂童些亟堂僮迨塞扈動(dòng)蘊(yùn)電拯故達(dá)熊班宜 注意：這里不能用升高被試電機(jī)的勵(lì)磁電壓來(lái)滿(mǎn)足被試電機(jī)負(fù)載電流升高的 目的。在升高被試電機(jī)勵(lì)磁電壓的過(guò)程中，雖然可以使回路中有電流流過(guò)，但同 時(shí)被試電機(jī)的電樞電壓也將上升，將不能滿(mǎn)足被試電機(jī)的端電壓1 1 0 v 的要求。 ( 4 ) 再調(diào)節(jié)被試電機(jī)的勵(lì)磁電壓和陪試電機(jī)的勵(lì)磁電壓，使被試電機(jī)的負(fù)載電 流值達(dá)到額定值 ( 5 ) 在調(diào)節(jié)被試電機(jī)的勵(lì)磁電壓和陪試電機(jī)的勵(lì)磁電壓過(guò)程中，若直流傳動(dòng)裝 置的電樞電流值已較大，而被試電機(jī)的負(fù)載電流值還沒(méi)有達(dá)到試驗(yàn)要求值時(shí)，應(yīng) 使升壓機(jī)投入工作，以使被試電機(jī)的負(fù)載電流值達(dá)到要求值。 ( 6 ) 調(diào)節(jié)升壓機(jī)電源使電動(dòng)機(jī)電流緩慢增加至6 8 0 a ，運(yùn)行1h ，測(cè)量各繞組溫 升、換向器溫升及軸承溫升。通過(guò)測(cè)量繞組冷態(tài)和熱態(tài)時(shí)的電阻來(lái)?yè)Q算出繞組熱 態(tài)時(shí)的溫度，繞組在熱態(tài)時(shí)的溫度公式為： 8 ：o o + 學(xué)( 2 3 4 5 + e o ) ( 3 - i ) 其中r r 塒態(tài)電阻； t 廣_ 熱態(tài)電阻； 毋卅態(tài)沮度。 ( 7 ) 檢查電機(jī)繞組、換向器、軸承等部件的溫升情況。 3 2 3 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性試驗(yàn) 該項(xiàng)試驗(yàn)為他勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性測(cè)定試驗(yàn)。在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n 和勵(lì)磁電流為常 數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓u 與電樞電流有一對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)他勵(lì)發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流增加時(shí)， 則電樞電壓降i r s 將增加，端電壓u 就下降。要保持端電壓不變，勵(lì)磁電流也應(yīng) 做相應(yīng)調(diào)整。 發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性是指在電機(jī)轉(zhuǎn)速及端電壓保持不變時(shí)，勵(lì)磁電流與負(fù)載電 流的關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)，保持發(fā)電機(jī)端電壓1 1 0 v ，分別在轉(zhuǎn)速1 1 1 5 r m i n 及2 7 3 0 r m i n 的情況下，改變電樞電流( 負(fù)載電流) 由。升到額定值，并測(cè)量5 個(gè)點(diǎn)，每一點(diǎn)記錄 端電壓、電樞電流、轉(zhuǎn)速及勵(lì)磁電流，然后繪制i i 曲線(xiàn)，其中i 表示負(fù)載電流，i 表示勵(lì)磁電流。其關(guān)系曲線(xiàn)與典型特性曲線(xiàn)( 表3 2 ) 比較，偏差不能超過(guò)1 0 。 i 立鑾適盔堂童些亟堂焦監(jiān)塞 啟動(dòng)蘊(yùn)蟲(chóng)扭絲達(dá)鷺鯉窒 表3 2 典型特性曲線(xiàn) 瀑 ol 3 6 0 5 4 07 2 8 1 1 1 5s 2 0 5 5 8 6 1 16 7 97 6 0 2 力日1 9 31 9 52 0 32 2 02 4 0 試驗(yàn)方法：分別啟動(dòng)線(xiàn)路機(jī)電源、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源、升壓機(jī)電源。電動(dòng)機(jī)勵(lì) 磁電流調(diào)節(jié)至7 a ，調(diào)節(jié)線(xiàn)路機(jī)電源i l o v ，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流給定值為5 a 左右，調(diào)節(jié) 升壓機(jī)電源，使發(fā)電機(jī)的電樞電流分別為：o a 、1 8 0 a 、3 6 0 a ，5 4 0 a 、7 2 8 a 檢測(cè)發(fā) 電機(jī)電樞電流與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 注意：應(yīng)區(qū)分發(fā)電機(jī)調(diào)整特性和負(fù)載特性試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)負(fù)載特性試驗(yàn)一般指外 特性，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及勵(lì)磁保持不變，端電壓與負(fù)載電流的關(guān)系。所謂勵(lì)磁保持 不變，是指電機(jī)在額定負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁不變，對(duì)于他勵(lì)發(fā)電機(jī)保持勵(lì)磁 電流不變：對(duì)并勵(lì)、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)保持勵(lì)磁變阻器的位置不變。 3 2 4 其他試驗(yàn) 一空轉(zhuǎn)試驗(yàn) 電機(jī)按工作方向以2 7 3 0 r m n 轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)3 0 r a i n 。軸承端蓋濕舟不超過(guò)4 0 k ，電刷 磨合須良好。 二超速試驗(yàn) 重新綁扎無(wú)緯帶的電機(jī)須以3 2 8 0 r m i n 的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，歷8 毒2 m i n 。試驗(yàn)后。須無(wú) 機(jī)械損傷和永久變形。 三匝間絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn) 電機(jī)在2 7 3 0 r 向i n 轉(zhuǎn)速下，作空載發(fā)電機(jī)運(yùn)行，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使端電壓達(dá)到 1 4 5 v ，歷時(shí)3 m i n ，須無(wú)擊穿、閃絡(luò)。 四對(duì)地絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn) j e 丞至墮態(tài)堂童些亟堂焦途童!痘動(dòng)蘊(yùn)電扭曲道熊班塞 電機(jī)在熱態(tài)下，各繞組對(duì)地及繞組問(wèn)施以5 0 h z 正弦波試驗(yàn)電壓，舊繞組加 1 1 2 5 v ，絕緣全部換新的繞組加1 5 0 0 v ，歷時(shí)l m i n ，須無(wú)擊穿、閃絡(luò)。 j e 丞至擅盔堂童些亟堂魚(yú)迨童!回生奎l 勵(lì)礁扭的達(dá)墮盟容 4 同步牽引勵(lì)磁機(jī)的試驗(yàn)研究 4 1 同步牽引勵(lì)磁機(jī)工作特性及參數(shù) 東風(fēng)4 型內(nèi)燃機(jī)車(chē)上采用一臺(tái)t q l 一4 5 型同步牽引勵(lì)磁機(jī)，它是一臺(tái)普通的 三相交流同步發(fā)電機(jī)，其額定容量為4 5 千伏安。勵(lì)磁機(jī)由柴油機(jī)通過(guò)起動(dòng)變速箱 驅(qū)動(dòng)發(fā)電，經(jīng)勵(lì)磁整流柜整流后，供給牽引發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁電流。勵(lì)磁機(jī)的定子 由定子鐵芯、定子繞組、機(jī)座、端蓋和刷架等組成；轉(zhuǎn)子由磁極鐵芯、磁極繞組、 磁極套筒、滑環(huán)、風(fēng)扇和轉(zhuǎn)軸等組成。 t q l 一4 5 勵(lì)磁機(jī)的特性曲線(xiàn)如圖4 - i 所示，其中空載特性e = i ( i ，) 是在電機(jī) 轉(zhuǎn)速為2 6 2 5 r m i n 時(shí)型式試驗(yàn)所得的實(shí)測(cè)特性。圖中同時(shí)繪出了型式試驗(yàn)所得的 勵(lì)磁機(jī)斷路特性i 。= i ( i 。) 。從短路特性可以清楚地看到勵(lì)磁機(jī)有很強(qiáng)的電樞反 應(yīng)。 嘣安) e ( 伏) 5 4 0 0 3 2 l f ， 。少 圖4 一lt q l - - 4 5 勵(lì)磁機(jī)的特性 t q l 一4 5 型同步牽引勵(lì)磁機(jī)的主要參數(shù)如下： 容量：4 5 3 6 千伏安 電壓：1 0 5 9 4 伏 電流：2 4 8 2 2 1 安 轉(zhuǎn)速：2 5 8 1 i1 7 3 轉(zhuǎn)分 頻率：1 2 9 5 8 6h z 勵(lì)磁方式：他勵(lì) 4 2 同步牽引勵(lì)磁機(jī)的試驗(yàn)方法 聊 枷 啪 m 如 o j e 夏鑾垣盔堂主些亟堂僮途塞!回生空i i 勵(lì)礁扭曲達(dá)墅硒塞 4 2 1 三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn) l 、試驗(yàn)?zāi)康?本試驗(yàn)的目的是測(cè)取發(fā)電機(jī)的三相穩(wěn)態(tài)短路特性，在三相電樞短路時(shí)的穩(wěn)態(tài) 短路電流與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線(xiàn)i k - l f ，其中i k 為電樞短路電流，i f 為勵(lì)磁電流。 三相穩(wěn)態(tài)短路特性曲線(xiàn)是用于求取短路比k c 、定子漏抗等很多參數(shù)的主要依據(jù)。 2 、試驗(yàn)方法 試驗(yàn)前，應(yīng)將三相電樞在盡可能接近其出線(xiàn)端短路連接，連接線(xiàn)的阻抗應(yīng)盡 可能小，連接要可靠。電路原理如圖4 - 2 所示。 試驗(yàn)時(shí)，由直流傳動(dòng)裝置z c 和電源3 供電的拖動(dòng)電機(jī)m 3 拖動(dòng)試驗(yàn)機(jī)組運(yùn)行，將 被試電機(jī)m 4 三相輸出短路，調(diào)節(jié)直流傳動(dòng)裝置z c 和電源3 ，將被試電機(jī)拖動(dòng)到額定 轉(zhuǎn)速1 1 7 5 r m i n 。調(diào)節(jié)被試電機(jī)的勵(lì)磁電流使電樞電流為額定電流知的i 2 倍，以 該點(diǎn)為第一點(diǎn)，逐漸減小勵(lì)磁電流到零為止。其間量取被試電機(jī)的三相電樞電流 i k 和勵(lì)磁電流i f ，共測(cè)量3 個(gè)點(diǎn)。各相電流在對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流值下與對(duì)應(yīng)的典型曲 線(xiàn)( 表4 一i ) 比較，偏差不能超過(guò)1 0 。 應(yīng)該注意，本試驗(yàn)做的是三相穩(wěn)態(tài)短路特性試驗(yàn)( 下降) ，要求各點(diǎn)應(yīng)在規(guī)定 的偏差范圍之內(nèi)，在試驗(yàn)過(guò)程中如果某一點(diǎn)沒(méi)有采到，應(yīng)重做整個(gè)試驗(yàn) m ：試電機(jī) h b ：陪試電機(jī) h 毛：拖