【精品】東風4,東風8內燃機車電器電路概述及常見電器故障處理

1、第一節(jié) 概述內燃機車的原動機一般都是柴油機，從柴油機曲軸到機車動輪輪對之間需要一套速比可變的中間環(huán)節(jié)這一中間環(huán)節(jié)稱為傳動裝置。內燃機車的傳動裝置有電力傳動、液力傳動和機械傳動三種，電力傳動又分為直-直流電力傳動、交-直流電力傳動、交-直-交流電力傳動和交-交電力傳動，目前國內使用的 df4、df5、df7、df8、df11 等型機車均采用交-直流電力傳動。一、電力傳動裝置的作用1.傳動作用將機車柴油機曲軸輸出的機械能進行能量變換，傳遞給輪對，驅動機車運行，并使機車具有理想的牽引特性。要求機車牽引力和運行速度都有一個比較寬廣的變化范圍，并且在較大的機車速度范圍內，柴油機都始終在額定工況下運行，即

2、柴油機的功率能夠得到充分發(fā)揮和利用。此外，機車應具有足夠高的啟動牽引力。2.制動作用利用直流電機的可逆原理，在電阻制動工況時，將直流牽引電動機改為直流發(fā)電機，通過輪對將列車的動能轉變?yōu)殡娔?，消耗在制動電阻上，在以熱能的形式逸散到大氣中。在這過程中，牽引電動機軸上所產生的反力矩作用于機車動輪上而產生制動力。這種制動作用稱為電阻制動。傳動裝置應保證機車電阻制動性能的要求。3.輔助作用驅動機車輔助裝置的一些泵組工作，或對機車系統(tǒng)中的油水經行預熱，以及機車照明、取暖等。4 控制作用按照機車設計要求和操縱順序，自動或手動完成有關器件的動作，以保證柴油機在無負載情況下啟動，進行轉速調節(jié)，保證機車在起動過程

3、中的平穩(wěn)，并能保證機車換向運行等。以達到操縱控制機車正常運行的目的。5.監(jiān)視及保護作用 使機車操縱者能正確了解機車各部分的工作狀態(tài)，及時顯示某些必要的參數值。當機車某部位出現故障時，能自動顯示或采取有效措施，以盡量維持機車運行和避免事故的擴大。二、交-直流電力傳動基本原理及組成部分柴油機工作時產生的動力由曲軸輸出通過彈性聯(lián)軸器與同步牽引發(fā)電機相連發(fā)電機將柴油機的動能變成電能即三相交流電輸出經整流后送給直流牽引電動機電動機再將電能變成動能經齒輪傳遞給輪對形成牽引力。機車電傳動由電機、電器和電路三部分組成。第二節(jié) 電機內燃機車上使用的電機很多，如 df4 上 32 臺，df8b 上 29臺。這些電

4、機歸納起來可分為三類，第一類為根據機車性能與機車結構上的特殊要求而設計的專用電機，如同步牽引主發(fā)電機、牽引電動機、啟動發(fā)動機及感應子牽引勵磁機等；第二類為通用電機，如空氣壓縮機電動機、啟動機油泵電動機、燃油泵電動機等；第三類為控制用微型電機，如無級調速步進電機、柴油機測速發(fā)電機等。這里根據需要僅對部分主要電機作簡要介紹。一、同步牽引發(fā)電機同步牽引發(fā)電機是將機械能轉變?yōu)殡娔艿男D電機，它是根據電磁感應原理制造的。df4 和 df11 型內燃機車分別使用的是 tqfr-3000 型和 jf204c 型同步牽引發(fā)電機。（一）tqfr-3000 型同步牽引發(fā)電機1、tqfr-3000 型同步牽引發(fā)電機

5、的組成結構tqfr-3000 型同步牽引發(fā)電機其型號的含義是：t-同步；q-牽引；f-發(fā)電機；r-熱力機車；3000-額定容量為 3000kv.a。是一臺臥式、單軸承、徑向自通風、十八極凸極式三相交流同步發(fā)電機。電機輸入端（主驅動端）軸伸為法蘭盤形式，通過彈性連軸節(jié)與柴油機曲軸連接，使發(fā)電機和柴油機連為一體構成機組。電機輸出端（輔助驅動端）為錐度軸伸，通過帶有橡膠減震裝置的萬向連軸節(jié)與啟動變速箱連接。牽引發(fā)電機定子是實現電機能量轉換的電樞部分，其作用是安放電樞繞組、產生感應電勢、支撐轉子，并提供部分磁路。主要有機座、定子鐵心、電樞繞組、刷架裝置及端蓋等五部分組成。機座用于固定定子鐵心并承受定子

6、的扭矩。前端有三相繞組和零線四個集電環(huán)，上部焊有接線端子。定子鐵心用于嵌放電樞繞組，并提供磁路。電樞繞組共有 108個線圈，為三相星形連接，并有中性點引出線，用于產生感應電勢和對外輸出電流。刷架的作用是通過滑環(huán)向牽引發(fā)電機轉子磁極上的勵磁繞組輸入直流勵磁電流。轉子用于輸入扭矩、產生主磁場，主要有轉軸、磁軛支架、磁極、滑環(huán)、及風扇等組成。轉軸熱套有磁軛支架和滑環(huán)座，磁軛支架既用來安裝 18 個磁極，又是轉子磁路的一部分，磁極上 18 個線圈依次串聯(lián)構成勵磁繞組，勵磁電流通過電刷和滑環(huán)引入。磁軛支架兩端安裝風扇葉片，構成離心式自通風冷卻。電機運行時在內部形成兩條冷卻風路：冷卻空氣自前端蓋吸風網吸入

7、后，絕大部分經轉子磁軛輪幅空間、磁極間縫隙、定子徑向通風溝槽，最后由機座上、下排風口排出；少部分冷卻空氣從前端蓋吸風網吸入后，先冷卻電樞繞組端部，在經機座筋板上的孔，最后由機座上、下排風口排出。正負滑環(huán)用導電性能良好的黃銅鑄成，通過螺栓固定在滑環(huán)座上，螺栓套有絕緣套管，滑環(huán)與滑環(huán)座之間隔有絕緣圈。每個滑環(huán)上裝有一個接線螺栓，分別接勵磁繞組的首、末端端子。主發(fā)電機的轉子在柴油機的帶動下成正比例轉動，當轉子上的勵磁繞組通以勵磁電流后，產生旋轉磁場，定子繞組切割磁場而發(fā)出三相交流電，經主整流柜整流后輸出直流電，供給牽引電動機。2、tqfr-3000 型同步牽引發(fā)電機的主要參數型 號： tqfr-30

8、00 接線方式： 星形額定容量： 2985kva 勵磁方式： 他勵額定電壓： 438/613v 勵磁電壓： 101/112v額定電流： 3936/2805a 勵磁電流： 244/272a額定頻率： 150hz 絕緣等級： f/f額定轉速： 1000r/min 通風方式： 徑向自通風（二）jf204c 型同步牽引發(fā)電機1、jf204c 型同步牽引發(fā)電機的組成結構jf204c 型同步牽引發(fā)電機為臥式單軸承結構的三相凸極式同步發(fā)電機，電機的冷卻采用軸向強迫通風，冷卻風從端蓋下方的進風口進入電機，由另一端排出。電機鐵芯為拼片結構，用拉緊螺栓壓緊并固定在機座上。定子繞組為三相星形連接，由中性點引出線。定

9、子線圈由兩根導線并繞而成，每個線圈三匝。轉子采用空心軸結構。電機有 14 個磁極，磁極間聯(lián)線采用銀銅焊接。2、jf204c 型同步牽引發(fā)電機主要參數型 號： jf204c 接線方式： 星形額定容量： 3600kva 勵磁方式： 他勵額定電壓： 540/740v 勵磁電壓： 70/84v額定電流： 3850/2810a 勵磁電流： 287/345a最大電流： 4950a 絕緣等級： f/f額定轉速： 1000r/min 通風方式： 軸向強迫通風額定頻率： 116.7hz 通風量： 270m/min二、直流牽引電動機（東風 4 型內燃機車電傳動 p23）內燃機車使用的直流牽引電動機具有可逆性。在牽

10、引工況時作為電動機運行，驅動機車輪對；在電阻制動工況時，機車輪對驅動牽引電動機轉子，在勵磁繞組的磁場作用下，變?yōu)榘l(fā) 電 機 運 行 。 df4 和 df11 型 內 燃 機 車 分 別 使 用 的 是zqdr-410 型和 zd106 型直流牽引電動機（一）zqdr-410 型直流牽引電動機1、zqdr-410 型直流牽引電動機結構和作用zqdr-410 型直流牽引電動機為四極直流串勵強迫外通風牽引電動機。z-直流；q-牽引用；d-電動機；r-熱力機車用；410-該電機額定功率為 410kw。直流牽引電動機主要由油杯、刷架座圈、軸承、擋油板、前端蓋、平衡塊、換向器、電刷裝置、均壓繞組、機座、主

11、極線圈、主極鐵心、無緯帶、電樞繞組、后端蓋、換向極鐵心、換向極線圈等組成。電機抱軸側上方有兩個出線盒，標志為：a1-電樞繞組首端；b2-換向極繞組末端；d1-主極繞組首端；d2-主機繞組末端；四個主磁極固定在機座內腔的垂直與水平方向上，產生主磁通；四個換向極固定在機座內腔主磁極的幾何中性面上，產生換向極磁場，抵消電樞反應與電抗電勢，以改善換向。四個電刷裝置固定在前端蓋刷架座圈的主磁場的中性面上，其中有相對的兩個通過換向器（整流子）引入電樞電流，另外兩個引出電樞電流；換向器安裝在電樞軸非傳動端，按順序依次引入或引出每個電樞導體的電流；電樞軸上的電樞導體處在同磁場下的電流的方向是一致的，因此產生方

12、向一致的電磁力使電機旋轉。2、zqdr-410 型直流牽引電動機的主要參數型 號： zqdr-410 額定功率： 410kw額定電壓： 550v 額定電流： 800a最高電壓： 770 最大電流： 1080a額定轉速： 640r/min 通風方式： 強迫外通風絕緣等級： h/f 勵磁方式： 串勵（二）zd106 型牽引電動機1、zd106 型牽引電動機的組成結構zd106 型牽引電動機系四極串勵直流電動機，采用單邊齒輪傳動，強迫通風冷卻。牽引電動機機座為焊接結構，它既是電機磁路的一部分又是電機的主要結構部件。在換向器端開有兩大、兩小觀察孔，便于檢查、更換電刷、維護保養(yǎng)換向器和刷架系統(tǒng)。換向器一

13、側的頂部開有方形通風口，上裝風道。冷卻空氣經濾網進入通風孔后分成兩路，一路經換向器表面、磁極之間及電樞表面；另一路經換向器內腔、電樞鐵心通風孔及后支架。兩路風匯合從機座驅動端和端蓋排風孔排出，從而將電機內部熱量帶走。牽引電動機驅動端和換向器端裝有滾動軸承。2、zd106 型牽引電動機的主要參數型 號： zd106 額定功率： 530kw額定電壓： 680v 額定電流： 835a最大電流： 1080a 額定轉速： 955r/min最大轉速 2365r/min 通風方式： 強迫通風勵磁方式： 串勵三、啟動發(fā)電機（東風 4 型內燃機車電傳動 p40）df4b、df4c、df8b、df11 等型機車均

14、采用 zqf-80 型啟動發(fā)電機。zqf-80 型啟動發(fā)電機是四極自通風直流電機，通過啟動變速箱與柴油機相連。它在機車上有兩個用途：一是在柴油機啟動時作為串勵電動機，由蓄電池供電來啟動柴油機；二是在柴油機啟動后作為他勵發(fā)電機使用，由電壓調整器（或微機）控制勵磁，發(fā)出 110v2v 的直流電，提供機車的控制、蓄電池充電及空壓機電機等輔助裝置用電。啟動發(fā)電機的結構與牽引電動機基本相同，區(qū)別是在主磁極上裝有啟動線圈（串勵）和他勵線圈，在柴油機啟動時，電機按串勵工況運行，蓄電池正、負端分別接電機的串勵繞組、換向極繞組和電樞繞組，他勵繞組不工作。當柴油機啟動后，電機由柴油機驅動，他勵繞組接通電源后轉為他

15、勵發(fā)電機工況運行，此時串勵繞組不工作。四、感應子牽引勵磁機（東風 4 型內燃機車電傳動 p48）在國產不同型號的內燃機車上，雖然使用的感應子牽引勵磁機的型號不一樣，如 df4（早期的除外）等型機車上裝用的是 gql-45 型感應子牽引勵磁機，df8、df11 等型機車上裝用的是 jgl405b 型感應子牽引勵磁機。但它們的基本結構原理大致相同，這里僅對 gql-45 型感應子牽引勵磁機作簡要介紹。gql-45 型感應子勵磁機是一臺三相異極式軸向自通風他勵交流發(fā)電機。輸出三相交流電后經勵磁整流柜整流后供給牽引發(fā)電機勵磁繞組。該型電機的勵磁繞組和電樞繞組都裝在定子上，轉子上沒有繞組，不需要電刷和滑

16、環(huán)，因此沒有滑動接觸部件。定子部分有機座、定子鐵心、勵磁繞組、電樞繞組、端蓋組成；轉子部分有轉軸、轉子鐵心、風扇等組成。定子鐵心是由硅鋼片疊壓而成的，在其內圓周上開有放置勵磁繞組的大槽和放置電樞繞組的小槽；轉子有齒形沖片疊壓而成。當發(fā)電機定子上的勵磁繞組輸入直流勵磁電流時，在電機內就建立了主磁場，由于轉子上齒的部分磁通大，槽的部分磁通小，因此當轉子均勻轉過一齒一槽時，磁通大小就經歷了一個周期變化。這個交變的磁場作用于電樞繞組上便產生出交變電動勢。六、步進電動機步進電動機是一種把電脈沖信號轉變成角位移或直線位移的執(zhí)行元件，又稱脈沖電動機。他和司機控制器、無級調速驅動器配合使用。步進電動機通過傘形

17、齒輪、蝸輪蝸桿傳動，直接控制聯(lián)合調節(jié)器中配速活塞升、降及行程，從而控制柴油機的轉速和輸出功率，實現機車調速功能。一般電機是連續(xù)旋轉的，而步進電機則是一步一步轉動的。當控制繞組輸入一個脈沖時，步進電動機就轉過一個固定的角度或一段直線距離。步進電動機的轉子做成多極，定子上嵌放有多相的控制繞組。定子上共有三對六個磁極，每兩個相對的極上設有一相控制繞組，六個極上設置三相繞組 aa、bb、cc其 a 繞組和a繞組相差 180 度轉角，a 繞組和 b 繞組及 c 繞組均相差120 度轉子上無繞組，其磁場的有無和極性都取決于定子磁場，轉子實質上又起磁軛作用。當只有 a 相繞組通電時，轉子受 a 相激磁磁場作

18、用（使磁路磁導最大）而轉至與 a 相對齊的位置；當 a 相斷電，b 相通電時，轉子順時針方向轉過 60角，使其軸線與 b 相對齊，即步進電動機前進“一步”該轉角 60就稱為步距角。如按abca 相序供電，轉子將以步距角 60的步伐一步一步地順時針轉動。若要改變轉向，只需改變三相控制繞組電脈沖的相序即按 acba 相序供電即可。電機轉速高低取決于電脈沖頻率。 第三節(jié) 機車電器（東風 4 型內燃機車電傳動 p72）在內燃機車上使用的電器統(tǒng)稱為機車電器，它是組成機車電傳動系統(tǒng)的基本元件，主要起著切換、檢測、控制、調節(jié)和保護作用。df4 等型機車上采用的是國產化電器，近幾年，為滿足機車大功率重載的需要

19、，在 df8b、df11 等型機車上其主要大電器采用了引進美國 ge 技術的國產化電器，控制電器采用了德國沙爾特寶電器。在內燃機車上使用的電器歸納起來主要分為有觸點電器和無觸點電器兩大類。一、有觸點電器 （一）有觸點電器的基本構造和作用原理有觸點電器主要包括接觸器、組合式電器、司機控制器、繼電器及各開關等；此類電器最基本部分有觸頭、驅動裝置和滅弧裝置三部分組成。 1、觸頭在電器上接通和斷開電路的器件叫觸頭其職能是執(zhí)行驅動機構的指令完成電路的接通或斷開任務。按在電路中用途不同觸頭分為主觸頭和輔助觸頭。按工作狀態(tài)分為常開觸頭亦稱動合觸頭線圈無電時處于斷開的觸頭和常閉觸頭亦稱動斷觸頭線圈無電時處于閉

20、合的觸頭常開輔助觸頭又叫正聯(lián)鎖常閉輔助觸頭又叫反聯(lián)鎖。在機車電路圖中常開觸頭標注在導線的左邊或下邊常閉觸頭標注在導線的右邊或上邊。按接觸形式還分為點接觸、線接觸和面接觸三種。點接觸:觸頭間是點與點的接觸多用于 10 安以下的繼電器和接觸器的輔助觸頭一般在控制電路或輔助電路中采用。線接觸: 觸頭間是線與線的接觸多用于幾十安到幾百安電流的電路中一般在主電路的接觸器和組合式電器上采用。面接觸:觸頭間是平面與平面的接觸多用于大電流的電器如閘刀開關。2、驅動裝置在電路中驅動電器接通或斷開電路的裝置。一般有電磁驅動裝置和電空驅動裝置兩種。電磁驅動裝置又稱電磁機構是一種把電磁能轉變?yōu)闄C械能的裝置主要用于電磁

21、接觸器、電磁繼電器和電空閥等電器上。電磁機構主要有線圈、鐵心、磁軛、銜鐵等組成當線圈通電后就會產生磁場磁通沿鐵心、磁軛、銜鐵、空氣隙及鐵心形成一個閉合回路銜鐵處在磁場中受到電磁吸力的作用被吸向鐵心從而驅動電器。電空驅動裝置由電空閥和風動裝置兩部分組成，電空閥主要由電磁機構和閥門兩部分組成。（圖）當線圈中有電流流過時銜鐵被吸下通過閥桿克服彈簧的推力將上閥壓貼在閥座上同時通過頂針將下閥推離閥座打開壓縮空氣進入風動裝置氣缸的通路同時也關閉風動裝置氣缸至大氣的通路。當線圈無電流時下閥在彈簧力的作用下與閥座貼合同時通過頂針將上閥推離閥座 使下閥切斷壓縮空進入風動裝置氣缸的通路而上閥卻打開了風動裝置氣缸通

22、向大氣的通路氣缸內的壓縮空氣由此排向大氣。3、滅弧裝置在內燃機車上許多電機電器的繞組線圈都是電感線圈因此在電器觸頭斷開的瞬間要產生較大的自感電動勢這種電勢要比電路電壓高許多倍在觸頭間形成高電壓將空氣中的中性離子電離成陰陽離子陰陽離子又在高電壓的作用下高速運動相互摩擦而形成電弧。電弧是一種強烈的放電現象它會產生高熱而燒壞觸頭所以必須設置滅弧裝置將它熄滅。東風 4 型機車上的接觸器主要采用電磁滅弧裝置 即磁吹滅弧裝置。磁吹滅弧裝置由滅弧線圈、滅弧鐵心、導磁板、滅弧角、滅弧罩等組成。滅弧線圈與接觸器主觸頭的電路相連觸頭接通時滅弧線圈有電流流過在導磁板上形成磁極磁板之間即觸頭之間產生磁場；形成電弧的載

23、流子就會在磁場的作用下被拉向滅弧罩一是使電弧拉長二是經滅弧罩絕緣板割斷達到滅弧和保護觸頭的目的。（二）接觸器（東風 4 型內燃機車電傳動 p75） 接觸器是一種用來控制主電路、輔助電路和勵磁電路的自動切換電器，其特點是能開閉較大電流的電路并可頻繁操作和遠距離控制，內燃機車上采用了電磁接觸器、電空接觸器和組合接觸器。1、電磁接觸器電磁接觸器主要由電磁驅動裝置、主觸頭、輔助觸頭、滅弧裝置及支架等組成。東風 4 型內燃機車上采用的電磁接觸器為國家標準的 czo系列直流電磁接觸器，其規(guī)格、數量及用途如下: （1） czo-400/10 電磁接觸器兩個分別是啟動接觸器qc和主發(fā)勵磁接觸器lc，其額定電流

24、為 400a。 （2）czo-250/20 電磁接觸器兩個，分別是控制風泵電機電路的 yc 和 yrc自 93 年后生產的機車已取消 yrc。其額定電流為 250a。 （3）czo-40/20 電磁接觸器六個，分別是啟動滑油泵接觸器qbc、燃油泵接觸器 rbc、輔助發(fā)電接觸器flc、固定發(fā)電接觸器gfc、勵磁機勵磁接觸器llc和故障勵磁接觸器glc。其額定電流為 40a。 czo-40/20 接觸 器主輔觸頭均 采用雙斷點橋 式 觸頭。czo-400/10 和 czo-250/20 接觸器主觸頭是用鎘銅制成，以增加耐電磨損的單斷點結構輔助觸頭也均采用雙斷點橋式觸頭。較大容量的 czo-400/

25、10 和 czo-250/20 接觸器線圈為串聯(lián)雙繞組吸引線圈即把線圈分成線徑不同的兩個線圈、三個抽頭。2、電空接觸器 電空接觸器是借助于空氣壓力來驅動動靜觸頭閉合的一種接觸器。工作原理見驅動裝置；東 4 風型機車上共有 13個電空接觸器: （1）tck3-820/770 型電空接觸器 7 個其中牽引電動機接觸器1-6c6 個電阻制動勵磁接觸器zc1 個。 （2）tck-800/770 型電空接觸器 6 個1-6rzc分別控制電阻制動擴展電路的切換 電空接觸器主要由電空驅動裝置、主觸頭、輔助觸頭及滅弧裝置等部件組成。當電空閥得電時壓縮空氣經電空閥進入風缸并作用于活塞和動作桿上使動靜觸頭閉合接通主電路，輔助觸頭作相應動作接通和斷開相關電路。當電空閥失電時 風缸內的壓縮空氣經電空閥排出使動靜觸頭斷開。3、組合接觸器東風 4 型內燃機車上裝有 2 臺組合接觸器1-2xc用來控制牽引電動機的兩級磁場削弱電路。 組合接觸器主要由電空驅動裝置、主觸頭系統(tǒng)、輔助觸頭系統(tǒng)等組成；兩側對稱布置每側有三對主觸頭每側觸頭由同一個電空閥及風動裝置控制其靜觸頭為一、二級磁場削弱的公共觸頭。 當其中一個電空閥線圈得電時壓縮空氣便進入同側風缸推動活塞及連桿并帶動該側方