機(jī)車交流傳動(dòng)與異步牽引電動(dòng)機(jī)的探討

楊衛(wèi)東 田澤鵬 李軍琪

摘要：目前我國(guó)的鐵路總運(yùn)營(yíng)里程排到了世界第二，足可見得國(guó)家的鐵路事業(yè)發(fā)展發(fā)展非?？焖?。隨著鐵路機(jī)車的速度越來越快，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對(duì)于機(jī)車的要求也越來越高。因此交流傳動(dòng)機(jī)車逐漸成為了主要的發(fā)展方向，與傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)機(jī)車相比，它的性能更加穩(wěn)定，能夠抗衡更加惡劣的環(huán)境。因此，對(duì)交流傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研究，有助于我們加深對(duì)交流傳動(dòng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：交流傳動(dòng);異步牽引;探討

引言：

交流電機(jī)中可以分為同步和異步電機(jī)兩種，雖然都為交流電機(jī)，但是兩者之間的差別非常大。在還沒有掌握變頻調(diào)速的技術(shù)以前，交流電機(jī)主要用在驅(qū)動(dòng)起重機(jī)、鍛壓機(jī)和水泵等，直流電動(dòng)機(jī)則主要用在一些需要均勻調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械上。直到人們對(duì)于變頻技術(shù)有了一定的掌握以后，交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開始變得廣泛起來，特別是在機(jī)車的應(yīng)用上，比如現(xiàn)在的HXD型的機(jī)車統(tǒng)一都是采用的交流傳動(dòng)技術(shù)。

一、交流傳動(dòng)技術(shù)概述

目前的HXD型電力機(jī)車和CRH型的高速動(dòng)車都是采用的交流傳動(dòng)技術(shù)，交流牽引電機(jī)無換向器，因此它的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、性能更好，可以有效對(duì)單節(jié)機(jī)車的功率進(jìn)行提高。為了能夠有效提高交流牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在電網(wǎng)電源和交流牽引電動(dòng)機(jī)之間放入一個(gè)變壓變頻的裝置，能夠幫助交流牽引電動(dòng)機(jī)達(dá)到調(diào)速的需求。

二、異步牽引電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)

（一）構(gòu)造簡(jiǎn)單，動(dòng)力學(xué)性能好

異步電動(dòng)機(jī)與其電機(jī)相比較起來，它因?yàn)闆]有換向器，所以結(jié)構(gòu)上更加簡(jiǎn)單，除了軸承以外，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上去除了換向器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速可以達(dá)到4000r/min，而直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在2500r/min，所以異步電動(dòng)機(jī)的性能要比直流電動(dòng)機(jī)的高多了。除此以外，異步電動(dòng)機(jī)采用的是特殊懸掛裝置，簧下重量小，對(duì)軌面的沖擊力小，使機(jī)車具有良好的動(dòng)力學(xué)性能。

（二）功率大，牽引力大

異步牽引電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速快，其單位重量功率是直流電機(jī)的3倍左右，異步牽引電動(dòng)機(jī)的功率一般是在1400kw以上，功率大的情況下，自然牽引力就大。

（三）可靠性高，維修簡(jiǎn)便

交流異步牽引電動(dòng)機(jī)的密封性比起直流電動(dòng)機(jī)要更好，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)中沒有換向器、電刷裝置，只有軸承，因此它的故障會(huì)更少，而且防潮、防風(fēng)雪的性能好，高耐熱，絕緣性能好。除此以外，交流異步牽引電動(dòng)機(jī)的控制裝置是模塊結(jié)構(gòu)，電路系統(tǒng)當(dāng)中基本上都是由無觸點(diǎn)的電子元件所組成，不像傳統(tǒng)的系統(tǒng)當(dāng)中的帶觸點(diǎn)的電子元件，極為容易出現(xiàn)觸點(diǎn)磨損、粘接的情況。

三、常見的牽引電機(jī)故障及主要原因

（一） 通電后電機(jī)不啟動(dòng)，在低速下會(huì)發(fā)出聲音

通電電機(jī)不啟動(dòng)的原因，可能會(huì)是因?yàn)椋旱谝皇请娫慈毕?第二是電源電壓過低;第三是電機(jī)的接線出現(xiàn)了松動(dòng)的情況和長(zhǎng)期使用導(dǎo)致氧化等;第四是電源線內(nèi)部斷開;第五是電機(jī)內(nèi)部的接線斷開;第六是匝間短路或?qū)Φ囟搪?第七是電機(jī)內(nèi)部機(jī)械卡阻。通電電機(jī)不啟動(dòng)的原因復(fù)雜多樣，想要判斷其原因所在，需要對(duì)整個(gè)電機(jī)部件都要仔細(xì)檢查。

（二）空載電流較大

電機(jī)的空載電流大指的是電機(jī)的空載電流要比參考表的最大數(shù)據(jù)還要高，這時(shí)便是出現(xiàn)了故障，其原因一般有：第一是定、轉(zhuǎn)子的軸向出現(xiàn)了錯(cuò)位的情況;第二是定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙過大;第三是因?yàn)檩S承的質(zhì)量較差、軸承內(nèi)的油脂過多或過少，從而導(dǎo)致電機(jī)中機(jī)械方面的阻力過大。

（三）有較大的噪聲與振動(dòng)

當(dāng)電機(jī)的聲音過大，且振動(dòng)頻率過快，原因可能有：第一是安裝不當(dāng)導(dǎo)致電機(jī)聲音過大;第二是轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了嚴(yán)重的斷條;第三是轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡差;第四是電源電圧過高或三相不平衡;第五是定、轉(zhuǎn)子氣隙嚴(yán)重不均勻或相擦。

（五）電機(jī)過熱

其原因?yàn)椋阂皇请娫措妷旱突驀?yán)重不平;二是負(fù)載過重或有卡阻;三是所處的環(huán)境溫度過高或通風(fēng)不暢;四是電機(jī)接線松動(dòng)或斷線缺相;五是定、轉(zhuǎn)子相擦;六是繞組有匝間或?qū)Φ囟搪?七是轉(zhuǎn)子嚴(yán)重細(xì)條或斷條。

四、電機(jī)的日常維護(hù)

（一）聽聲音

聽聲音是檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行是否正常的主要方式之一，電機(jī)在正常的工作情況下，它的聲音是非常均勻，聲音不會(huì)很大，且沒有雜音出現(xiàn)。如果電機(jī)的聲音中頻繁出現(xiàn)了嗡嗡聲，再結(jié)合觀察到的現(xiàn)象比如轉(zhuǎn)速有所下降，這時(shí)再通過檢測(cè)電流，看其電流是否有變大的情況，如果有則很有可能是電源缺相或者是電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)斷條等比較嚴(yán)重的故障發(fā)生。

如果電機(jī)的聲音沒有嗡嗡聲，但是能感覺到聲音明顯比平時(shí)要大，甚至能感覺到有點(diǎn)刺耳，則有可能是出現(xiàn)了負(fù)載過大或電源電壓過高的情況。

如果聲音中能明顯感覺到時(shí)有雜音存在，其原因可能是軸承出現(xiàn)了損壞、定轉(zhuǎn)子相擦或者是風(fēng)扇端蓋相擦等，由于原因難以分辨，可以借助螺絲刀等工具進(jìn)一步去輔助進(jìn)行判斷。

（二）測(cè)溫度

測(cè)量鐵芯溫度。對(duì)常用的封閉式電機(jī)，可將其吊環(huán)擰下，然后把酒精溫度計(jì)放進(jìn)去，靜置一會(huì)，然后測(cè)得的溫度則和鐵芯溫度相近?；蛘呤峭ㄟ^紅外測(cè)溫度儀對(duì)封閉式電機(jī)的吊環(huán)孔內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于一般B級(jí)絕緣的電機(jī)，此溫度最好不要超過70攝氏度，F(xiàn)級(jí)絕緣不要超過 90攝氏度。

值得注意的是，無上述測(cè)量?jī)x表時(shí)，也可以通過用手測(cè)量的方式來判斷其溫度是否過高，一般情況下手放置在上面，當(dāng)手部的溫度感覺不是很高，能夠持續(xù)放上幾十秒，則溫度在30到40攝氏度之間。如果手放置在上面，只能持續(xù)放置10秒左右，溫度則要高于40攝氏度，但是還沒到50攝氏度。如果溫度達(dá)到了50攝氏度以上，手部還沒有觸碰到的時(shí)候就能明顯感覺到溫度很高，手一碰就會(huì)因高溫立即縮回。

結(jié)論：

交流傳動(dòng)技術(shù)是目前機(jī)車主要用到的技術(shù)，在交流傳動(dòng)機(jī)車當(dāng)中，主要用到的都是異步牽引電機(jī)，異步牽引電機(jī)和傳統(tǒng)的電機(jī)有著非常大的區(qū)別，它的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，把一些傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)中才會(huì)裝的部件給省略掉了，因此加大了其密封性，性能上要更好，功率要更大，能夠服務(wù)于速度越來越快的機(jī)車當(dāng)中。

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