電力機車直流牽引電機-直流電機的原理與結構

直流發(fā)電機工作原理電機是利用電磁感應定律進行能量轉換的裝置。電磁感應定律

發(fā)電機電機電動機

變壓器——靜止電機旋轉電機

發(fā)電機和電動機的電機的兩種運行方式，具有可逆性。直流電機

直流發(fā)電機：機械能電能直流電動機：電能機械能

優(yōu)點：寬廣的調速范圍

較強的過載能力

較大的起動轉矩

缺點：存在換向器

制造、維護復雜

價格較高

直流電動機特點

為了討論直流電機的工作原理，可把復雜的直流電機結構簡化為電機具有一對主磁極，電樞繞組只是一個線圈，線圈兩端分別聯(lián)在兩個換向片上，換向片上壓著電刷A和B。

直流電機模型直流發(fā)電機工作原理圖1圖2直流發(fā)電機工作原理不帶負載時分析可得：1.和電刷A接觸的導體總是位于N極下，和電刷B接觸的導體總是位于S極下，因此電刷A的極性總為正，而電刷B的極性總為負。電刷兩端可獲得直流電動勢。2.電樞線圈內部卻為一交變電勢。直流發(fā)電機工作原理圖3圖4直流發(fā)電機工作原理結論：

對直流發(fā)電機，線圈中感應電動勢的方向與電樞電流方向一致。脈流牽引電動機的結構與普通直流電機基本相同，但為了適應牽引電動機運行性能、通風冷卻方式、傳動方式、安裝方式及使用環(huán)境等條件，脈流牽引電動機某些零部件的結構與普通直流電機有一定差別。本章在介紹牽引電動機定額的基礎上，結合牽引電動機實際結構，介紹牽引電動機制造中常用的電工材料，討論脈流牽引電動機主要零部件的功用和結構型式，最后扼要說明典型脈流牽引電動機的結構特點。脈流牽引電動機的基本結構脈流牽引電動機的機座既作為安裝電動機所有零件的機械外殼，又是聯(lián)系各磁極的導磁鐵軛。為了使有限的安裝空間得到最佳利用，并使機座重量最輕，合理地選擇機座形狀十分重要。現(xiàn)代牽引電動機采用的整體式機座，通常有方形和圓形兩種脈流牽引電動機的機座大都采用鑄鋼結構，為了改善脈動電壓供電下的電機換向，在鑄鋼機座內壁敷設有磁橋，也可采用全疊片無機殼機座，機座由鋼板疊片組構成。脈流牽引電動機的基本結構主磁極脈流牽引電動機的主磁極（簡稱主極）是用來產(chǎn)生主磁場的，它由主極鐵心和主極線圈兩部分組成主極線圈的作用是通以直流電流而建立主磁場。制成的主極線圈套到主極鐵心上，在兩者的空隙處，填充聚硯纖維氈，再澆注環(huán)氧膠，使主極線圈與主極鐵心牢固地粘合在一起，稱之為一體化結構。采用一體化結構后，從根本上消除了困線圈和鐵心相對活動而產(chǎn)生的絕緣磨損現(xiàn)象，提高了電機運行的可靠性。脈流牽引電動機的基本結構換向極脈流牽引電動機的換向極用來產(chǎn)生換向磁場以改善電機換向性能，由換向極鐵心和換向極線圈兩部分組成在脈流牽引電動機中，為了減少換向極磁通的渦流和由此引起的對電機換向的影響，通常采用由電工鋼片疊成的換向極鐵心。換向極線圈一般都采用扁銅線扁繞制成，換向極線圈的匝間、對地和外包絕緣與主極線圈的絕緣結構相同。線圈與鐵心間也進行一體化澆注。脈流牽引電動機的基本結構補償繞組為了改善脈流牽引電動機的換向，提高電機運行的可靠性，大容量的脈流牽引電動機設置了補償繞組。補償繞組跨嵌在相鄰兩個主極極靴槽內補償繞組一般用扁銅線按同心式扁繞或平繞數(shù)匝而成。嵌放補償繞組的主極鐵心上的槽形為開口槽，為了不使主極導磁面積過分削弱，使用了磁性槽楔，中間嵌有絕緣條開口槽有向心槽和平行槽兩種形式脈流牽引電動機的基本結構繞組接線為了便于調節(jié)牽引電動機的磁場和改變牽引電動機的旋轉方向，總是將主極線圈單獨接成一個電路，用電纜直接引出換向極線圈、電樞繞組及補償繞組串聯(lián)成為另一個電路，另外用電纜引出，引出電纜的端頭裝有管形的銅接頭脈流牽引電動機的基本結構二、轉子1．轉軸轉軸是牽引電動機中工作最困難的部件之一，因為它不僅要傳遞牽引電動機產(chǎn)生的巨大轉矩，而且還要經(jīng)常承受很大的沖擊載荷

同時，轉軸上還安裝著電樞鐵心、換向器、滾動軸承內圈和小齒輪等零部件，使轉軸經(jīng)常存在著內應力

電力機車牽引電動機的轉軸采用優(yōu)質合金鋼，如鉻錳鋼和鉻鋁鋼等由于轉軸上沿軸向不同位置的負載大小不同，轉軸需要做成不同的配合直徑和不同截面的分級圓柱體，稱為階梯軸

轉軸和各部分的配合除軸承內圈采用基孔制外，其他均采用基軸制脈流牽引電動機的基本結構2．電樞鐵心電樞鐵心是牽引電動機磁路的一部分，也是承受電磁力作用的部件。在電樞鐵心圓周表面均勻開有電樞槽，槽內嵌裝電樞繞組。由電樞鐵心和電樞繞組構成了脈流牽引電動機的電樞電樞繞組中流過電流，在磁場中受到電磁力的作用，使電樞旋轉，把電能轉換成機械能?？梢娝鼈兪菭恳妱訖C中實現(xiàn)能量轉換的樞紐，因此稱之為“電樞”

為了減少渦流和磁滯損耗的影響，電樞鐵心通常用0．5mm厚帶絕緣層的冷軋電工鋼片疊壓而成電樞鐵心采用靜配合安裝在轉軸或電樞套筒上電樞鐵心兩端裝有采用優(yōu)質鋼鑄成的壓圈，一方面作為電樞繞組的支架，另一方面把電樞沖片壓緊，使電樞沖片保持固定的壓力換向器一端稱為前壓圈，前壓圈與換向器套筒做成一體，非換向器一端稱為電樞后壓圈，采用靜配合裝在轉軸或電樞套筒上。

脈流牽引電動機的基本結構3．電樞繞組電樞繞組是脈流牽引電動機實現(xiàn)能量轉換的部件，把電樞線圈嵌放在電樞鐵心圓周的電樞槽中，按一定規(guī)律與換向器連接起來就構成了電樞繞組。為了防止繞組元件甩出，電樞線圈在槽內部分需用槽楔固定，目前采用較多的是環(huán)氧酚醛玻璃布板制成的槽楔。同樣，電樞線圈的端接部分也受到離心力作用，必須用扎線來固定，在牽引電動機中，電樞線圈的端接部分通常采用無緯玻璃絲帶綁扎。脈流牽引電動機的基本結構4．換向器換向器是直流和脈流牽引電動機特有的重要部件，其作用是在發(fā)電機狀態(tài)下將電樞繞組中產(chǎn)生的交變電勢整流成電刷間的直流電勢；在電動機狀態(tài)下將輸人的直流電流逆變成電樞繞組中的交變電流，以產(chǎn)生單方向的電磁轉矩。換向器是由很多相互絕緣的換向片組合而成的，有多種形式拱式換向器的主要零部件包括換向片、云母片、V形云母環(huán)、絕緣套筒、換向器套筒、壓圈和組裝螺栓等，所有零部件全部固定在換向套筒上，然后將換向器套簡裝配在轉軸上脈流牽引電動機的基本結構三、電刷裝置脈流牽引電動機的換向器端裝有電刷裝置，其作用是使轉動的電樞繞組與外電路連接起來。電刷裝置由電刷、刷握、刷握架、刷桿和刷架圈等組成目前廣泛采用電化石墨電刷刷握由刷盒(刷握體)和彈簧壓力裝置組成刷握與刷握架之間借助螺栓固定刷架圈是一個開口的鋼制圓環(huán)刷桿既是刷握的支承部件，又是刷握和刷架圈之間的絕緣部件脈流牽引電動機的基本結構四、電樞軸承和抱軸軸承1．電樞軸承脈流牽引電動機的轉子通過兩個電樞軸承和端蓋支撐在機座上?，F(xiàn)代牽引電動機大都采用承載能力大的滾柱軸承。軸承內圈一般采用靜配合裝在轉軸上，加熱溫度不超過180℃；軸承外圈采用過渡配合裝在端蓋的軸承孔內脈流牽引電動機的基本結構2．抱軸軸承抱軸式懸掛牽引電動機的抱軸軸承是指將電動機支承在動輪軸上的凸出結構，可采用滑動軸承或滾動軸承。在目前技術條件下，動輪軸上安裝滾動軸承還有困難，所以一般采用滑動軸承。抱軸式滑動軸承由軸瓦、軸承蓋和油箱等組成。典型脈流牽引電動機結構特點一、ZD105型脈流牽引電動機的結構特點ZDl05型牽引電動機是帶補償繞組的六極、串勵、脈流牽引電動機ZDl05型脈流牽引電動機主要由定子、轉子和電刷裝置等部分組成

)機座采用ZG25Ⅱ鑄鋼鑄成圓筒形。

主極線圈、換向極線圈都采用扁繞，以改善線圈的散熱條件。換向極鐵心采用無心柱疊片結構，借助心塊和端板用螺栓固定在機座上。采用國際通用的電機引出線符號抱軸軸承為滑動式，油箱為整體式，采用恒油位結構，以改善潤滑條件。

采用雙邊斜齒輪傳動，傳動比4.19，電樞鐵心不直接壓裝在轉軸上，而是先壓裝在電樞套筒上，然后電樞套筒壓裝在電機轉軸上，這樣的結構有利于電樞的檢修。

換向器采用拱式結構，絕緣等級為F級。該電機有6個刷握，每個刷握的刷盒中裝有3副雙分裂式電刷，。典型脈流牽引電動機結構特點二、ZDll5型脈流牽引電動機的結構特點ZDll5型采用架承式懸掛，是帶補償繞組的六極、串勵、脈流牽引電動機(1)牽引電動機一端懸掛在機車轉向架構架上，另端固定在輪對的空心軸套上。(2)采用輪對空心軸彈性傳動方式，傳動比μ=77／31=2．484(3)采用全疊片無機殼機座。(4)定子線圈采用白胚嵌線，主極、換向極線圈的引出線及各繞組之間的連接線均采用釬焊連接。定子安裝完成之后進行整體真空壓力浸漆。(5)采用拱式換向器結構。(6)刷架裝置采用單壓指、可旋轉式刷架圈結