DF4D型内燃机车电气系统

中车集团大连机车车辆有限公司技术开发部DF4D型内燃机车电气系统DF4D型内燃机车电气系统2018年9月杜亚彬2目录第一部分电气系统概述第二部分机车性能第三部分主要部件第四部分电路图及故障判断与处理中车大连机车车辆有限公司培训课程3第三部分主要部件一主发电机二牵引电机三启动发电机电机四交流辅助发电机五其它辅助电机六电机故障处理七整流装置八制动电阻装置九机车电器中车大连机车车辆有限公司培训课程4第三部分主要部件

一主发电机结构JF—208FA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。中车大连机车车辆有限公司培训课程5第三部分主要部件

一主发电机同步主发电机外形图中车大连机车车辆有限公司培训课程6第三部分主要部件

一主发电机主要技术数据同步主发电机型号： JF208A额定容量：

2911KVA额定电压： 425/770V额定电流：3955/2183A额定频率：150Hz额定功率因数：0.95定子接线方式：Y（带中性引出线）相数：3励磁方式：他励额定励磁电流：6.8/7.8A额定励磁电压：70/80V额定转速：1000r/min绝缘等级：主机H/H（定子/转子）励磁机F/F（定子/转子）通风方式径向自通风安装方式：单轴伸电机转向：从轴伸端看电机为顺时针重量：5500kg中车大连机车车辆有限公司培训课程7第三部分主要部件

一主发电机工作原理同步主发电机是将机械能转变为电能的旋转电机。它是根据电磁感应原理制造的。其原理可用一台结构为两极的同步主发电机为例加以说明。在同步主发电机的定子铁芯上嵌有对称线圈AX、BY和CZ，称为定子线圈(或电枢线圈)。这三组线圈的匝数和导线截面相等，在空间位置上彼此相差120电角度。在电机的转子铁芯上绕有励磁线圈，用以通入直流电流产生磁场。当原动机拖动转子旋转时，则定子线圈与转子磁场之间产生相对运动，根据电磁感应原理，在定子线圈中将产生感应电势。中车大连机车车辆有限公司培训课程8第三部分主要部件

一主发电机工作原理例如，当转子磁极的几何中性线与AX线圈轴线重合时〔即图2-1(a)所示位置，ωt=0〕，在AX线圈中感应的电势为零。而当转子磁极的几何中性线转到与AX线圈轴线相垂直时(ωt=90)，在AX线圈内感应的电势为最大。当转子再旋转90(ωt=180)位置时，AX线圈内感应的电势又为零；当转子转到270位置时，由于磁通方向改变了270，因此，感应电势的方向也变为负值并且达到了负的最大值。按此规律变化下去，在AX线圈内即可感应出按正弦规律变化的交流电势。由于定子上的三相线圈匝数相同而在空间又互差120电角度，因此在三相线圈中的感应电势大小相等，相位互差120电角度，即三相交流电动势eA、eB、eC。图示出了它们的波形图和向量图。中车大连机车车辆有限公司培训课程9第三部分主要部件

一主发电机工作原理由于定子线圈的导体不断交替的处于不同极性的磁极下，故感应电势的方向也是交变的，在同步发电机中感应电势的频率f与磁场对数p，转子转速n之间存在固定的关系，转速愈高，对定子上任一导体而言，单位时间内对应的磁极极性变化次数愈多，感应电势的频率也就愈高。同样，极对数愈多，则转子每转一周定子导体对应的磁极极性变化次数就愈多，感应电势的频率也就愈高，即：感应电势的频率f(Hz)与转子转速、磁极对数成正比，如果转速n用r/min表示，p为极对数，则此关系可用下式表示：同步主发电机空载电压就是发电机电势。当发电机接通对称的三相负载后，定子线圈内便有三相交流电流。这个三相对称的负载电流也会产生一个旋转磁场，我们把这个旋转磁场叫做电枢磁场。电枢磁场将对旋转磁场发生影响，这一影响又称电枢反应。电枢反应有两种作用：一是使磁极磁场歪扭(即畸变)，二是使磁场去磁。中车大连机车车辆有限公司培训课程10第三部分主要部件

一主发电机工作原理定子产生的旋转磁场方向是与转子的旋转方向一致的。定子旋转磁场的转速可表示为：式中n1—定子旋转磁场转速(r/min);p—极对数；f—频率(Hz)。可得到n1=n，即发电机定子旋转磁场的转速等于转子的转速，这就是“同步”的含义。故称定子旋转磁场的转速为同步转速。中车大连机车车辆有限公司培训课程11第三部分主要部件

一主发电机的特性(一)空载特性空载特性是指发电机额定转速运行，电枢电流为“零”时，端电压U0(即E0)随转子励磁电流IL变化的关系，其表示式为：U0=f(IL)。发电机定子绕组每相的感应电势可用下式表示：空载时E0=4.44fWKr2φ0式中Kr2—绕组系数W—为每相绕组的总串联匝数φ0—每个磁极磁通(Wb)由此可知：发电机转速等于额定转速时，感应电势的频率f不变，故空载电势E0仅正比于转子励磁磁通φ0，而φ0与励磁电流IL之间的关系即是发电机的磁化曲线。因此空载特性曲线的形状与发电机的磁化曲线相似。中车大连机车车辆有限公司培训课程12第三部分主要部件

一主发电机的特性(二)外特性外特性是指当发电机的转速n、励磁电流IL、负载功率因数cosφ恒定时，发电机电压U随电枢电流I的变化关系，即U=f(I)。东风10D型调车内燃机车上，要求同步主发电机有特殊外特性使其满足柴油机恒功率运行的要求。设计时，要求同步主发电机有较强的电枢反应，这样做，一方面能减小外特性的调整范围，使发电机外特性比较接近于所要求的外特性；另一方面使发电机稳态短路电流不致很大，对机车上的电气设备起到一定的保护作用。设计时，采用了小空气隙，磁路比较饱和，发电机有较强的电枢反应，外特性曲线为一凸起的下降曲线。(三)负载特性当同步主发电机的转速n、电枢电流I和功率因数cosφ都恒定时，电机的励磁电流IL与端电压U之间的关系，称为负载特性，即U=f(IL)。(四)短路特性同步主发电机电枢绕组的三相接线端U，V，W全部短路时，端电压U等于零，此时流过电枢绕组的电流称为短路电流Ik。在同步主发电机转速为额定值，三相维持短路情况下短路电流Ik与励磁电流IL之间的关系称为发电机短路特性，即：Ik=f(IL)。(五)调整特性调整特性是指同步主发电机转速n、功率P及功率因数cosφ均保持恒定时，发电机励磁电流IL和电枢电流I之间的关系，即：IL=f(I)。中车大连机车车辆有限公司培训课程13第三部分主要部件

一主发电机的特性(四)短路特性同步主发电机电枢绕组的三相接线端U，V，W全部短路时，端电压U等于零，此时流过电枢绕组的电流称为短路电流Ik。在同步主发电机转速为额定值，三相维持短路情况下短路电流Ik与励磁电流IL之间的关系称为发电机短路特性，即：Ik=f(IL)。(五)调整特性调整特性是指同步主发电机转速n、功率P及功率因数cosφ均保持恒定时，发电机励磁电流IL和电枢电流I之间的关系，即：IL=f(I)。中车大连机车车辆有限公司培训课程14第三部分主要部件

二牵引电机1、ZD109B型牵引电动机结构1-62318QTU轴承；2-档油板；3-前端盖；4-刷杆；5-换向器；6-电刷；7-主极线圈；8-主极铁芯；9-机座；10-电枢线圈；11-后端盖；12-E32330EEQTU轴承；13-换向极铁芯；14-换向极线圈中车大连机车车辆有限公司培训课程15第三部分主要部件

二牵引电机结构ZD109B型牵引电动机结构(一)定子定子部分有四个主磁极和四个换向极，分别用3-M33螺栓和2-M33无磁螺栓固定在机座上，为避免油水进入电机内部，机座上方的磁极螺栓沉头孔用沥青密封，其余的螺栓沉头孔用腻子密封。主极线圈为双层平绕结构，其线规为7×30，每个线圈绕18匝，为改善散热条件，线圈采用整体压型结构。换向极线圈为扁绕结构，其线规为6×35，每个线圈绕18匝，主极铁芯为迭片结构，主极铁芯与电枢铁芯之间的气隙为非圆曲线型气隙，以改善换向。换向极铁芯为整块结构。为保证主极、换向极线圈在运用中不发生松动，采用一体化结构。在线圈与铁芯的直线部分采用紧配合,装有护框,两端分别用适形毡,绝缘板块压紧。装配后，整体浸漆处理，这样就使线圈与铁芯形成一个整体，提高了电机的可靠性。(二)电枢电枢冲片采用0.5mm厚优质冷轧硅钢片50W470冲制，电枢共有58个槽，电枢绕组为单迭绕组，每台共58个线圈，每个线圈由4个并联元件组成。元件的导线为亚胺薄膜绕包线，元件在槽内的排列为同槽竖放。每槽一根均压线，共58根，其导线为双玻璃丝亚胺漆包线。换向器为燕尾拱形结构，换向器套筒与电枢支架合为一体，共有232片换向片和云母片。换向器压圈上V形云母环伸出部分粘有聚四氟乙烯保护带，保证有良好的耐电弧能力和密封防潮性。在制造中采用了动压、超速工艺使它的成型更加稳定。电枢线圈和均压线的线头与换向器升高片采用了TIG焊接，使焊接处具有良好的机械性能和电气性能。电枢制造中采用了嵌线后预扎，加塞填充泥和真空压力浸漆等工艺，大大提高了电枢的整体性、密封性和可靠性。中车大连机车车辆有限公司培训课程16第三部分主要部件

二牵引电机结构ZD109B型牵引电动机结构(三)刷架电机的刷架系统有四个刷握，每个刷握通过一个粗壮的刷杆固定在机器上。为提高耐电弧性能，刷杆外面套有聚四氟乙烯管。每个刷握有三块二分裂式电刷，每个电刷尺寸为20mm×43mm×60mm。刷握弹簧采用圆柱形螺旋压簧。(四)端盖电机前、后两端各有端盖，端盖上各装有一个轴承，每个端盖上均装有GB1152-89M10×1油杯。电机有四根引出线，各线头标志如下：S1—电枢绕组首端C1—主极绕组首端H2—换向极绕组末端C2—主极绕组末端中车大连机车车辆有限公司培训课程17第三部分主要部件

二牵引电机2、ZD109B型牵引电动机主要技术数据/j额定功率(kW)530激励方式串励额定电压(V)670/980冷却空气量(m3/min)110额定电流(A)845/575悬挂方式滚动轴承抱轴额定转速(r/min)770绝缘等级(定/转)H/H额定效率(%)93工作制连续最大电流(A)1200通风方式强迫外通风最大恒功率转速(r/min)2190电机质量(kg)2780最大转速(r/min)2385绕组电阻值（15℃）（Ω）主极：0.008607换向极:0.006617电枢:0.01242(1-57片)中车大连机车车辆有限公司培训课程18第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机工作原理牵引电动机是将电能转变为机械能的装置，目前电传动机车广泛采用直流串励结构。直流串励电动机的简单工作原理。图中A和B为电刷，与换向器滑动接触。电流从电源“+”极流入励磁绕组1，然后通过正电刷A，流入电枢绕组2，再由负电刷B经励磁绕组3，流回到电源“一”极。此时在电机定子的励磁绕组产生磁场，极性如图所示。在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。根据电磁定律可知，载流导体在磁场中受到电磁力的作用，电磁力的方向按左手定则决定。导线ab所受电磁力fk的方向向左。导线cd所受电磁力fk的方向向右。由于磁场是均匀的，导体又流过相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小是相等的；在电磁力的作用下，产生转矩使转子按逆时针方向旋转。当转子由图示位置转过90的瞬间，线圈中没有电流，电磁力等于零。但是，由于惯性的作用，线圈继续转动，则线圈中会继续有电流流过，但电流方向改变了，导体ab已移到S极下，电流从b到a，受力方向向右；导体cd移到N极下，电流从d到c，受力方向向左。因此，转子仍按逆时针方向旋转。这就是直流牵引电动机的工作原理。中车大连机车车辆有限公司培训课程19第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机电磁转矩M=CMΦΙ式中CM—电机的转矩常数(仅与电机结构有关)p—磁极对数；N—电枢导体总数；a—电枢绕组中的并联支路对数；Φ—每极磁通量(Wb)；I—电枢电流(A)；M—电磁转矩(N·m)。电磁转矩M正比于主磁通与电枢电流的乘积。因为东风10D型内燃机车使用的是串励牵引电动机，在磁路未饱和时，主磁通近似正比于电枢电流，因此M正比于I的平方。这个特点正好满足列车启动和爬坡时所需要大牵引力的要求。中车大连机车车辆有限公司培训课程20第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机电压平衡方程式电动机转子旋转时，电枢绕组中又产生反电势E，其方向与电枢电流方向相反，反电势E可用图2-5来说明。当电动机与电源接通时电枢绕组中的电流方向如图小圆圈内所注。根据左手定则，可知电枢是逆时针方向旋转。电枢转动时，导线在磁场中切割磁力线，也会产生感应电动势E。这是由于运动导体切割磁力线引起的，所以要用右手定则，这时，感应电动势的方向如图中内侧符号所示，它的方向是与电流方向相反的。因此，特将感应电动势叫做反电势。反电势的表达式为：E=CenΦ(2-4)式中：Ce—电机的电势常数，n—电机转速(r/min)；Φ—每极磁通(Wb)。如图2—6所示，由电动机电路可见，其电压平衡方程式为：U=E+IR(2-5)式中：U—电源电压(V)I—电枢电流(A)R—包括电枢绕组、励磁绕组在内的总电阻(Ω)中车大连机车车辆有限公司培训课程21第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机电压平衡方程式可以得出电动机电枢电流I的计算公式：可见，当电源电压U不变时，电动机电枢电流I的大小主要决定于电枢反电势E的大小。E愈大，则I愈小。而电动机的转速n又是决定E大小的重要因素。例如在电动机刚接通电源瞬间，n为零，E也为零，所以I很大，当转速n逐渐增加时，电枢导体切割主磁通的速率增加，则E也跟着增加，结果电源电压与反电势的差值降低，电枢电流减小。反之，当转速n降低时，E很小，结果U与E的差值增加，电流I增大。当电动机的负载阻力转矩变化，或人为地改变电动机的电源电压时，电动机的稳定运行状态遭到破坏，电动机的转速、电枢电流、转矩都发生变化，直至新的稳定状态为止。例如，当负载阻力转矩增加时，原转矩平衡关系被破坏，阻力转矩大于电磁转矩，转速将下降，而转速的下降又破坏了电压平衡关系，于是电枢电流便增加，转矩也跟着增加，直到电磁转矩与负载阻力转矩相平衡，电机将重新稳定运行。在新的稳态运行条件下，电动机输出的机械转矩增大，而转速降低。中车大连机车车辆有限公司培训课程22第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机工作特性东风4D型内燃机车动轮是由牵引电动机通过齿轮直接驱动的，所以机车牵引力和速度决定于牵引电动机的转矩和转速，也即，机车的牵引特性取决于牵引电动机的速率特性和转矩特性。(一)速率特性直流串励电动机的转速随负载电流变化的特性叫做速率特性，表达式为n=f(I)。将反电势E=CeΦn代入串励电动机电压平衡方程式U=E+IR，可得出转速与负载电流之间的关系式：

速率特性公式，从此公式可看出，电动机的转速与电机电压、电枢电流和磁通有关。如果电压U一定，而电机内部电阻的数值较小，它与电枢电流乘积IR值也较小，对速度特性的影响不大。因此，速率特性主要决定于磁通。因为是串励电机，因此励磁电流就等于电枢电流，也就是说串励电动机的每极磁通Φ随着电枢电流I的变化而变化。由(2-6)式可见，如果电压U恒定，而磁路又不饱和，则串联电动机的转速与电枢电流成反比，其速率特性n=f(I)为一条等边双曲线，它的转速随负载变化很大，这种速率特性通常称为“软特性”。电动机电流越大，其转速越小。中车大连机车车辆有限公司培训课程23第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机工作特性(二)转矩特性电动机转矩随负载电流变化的特性为转矩特性。表达式为M=f(I)。根据M=CMΦΙ式，M近似与I平方成正比，所以转矩特性M=f(I)为一条抛物线。随电流增加，按平方关系，转矩迅速增加。中车大连机车车辆有限公司培训课程24第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机特性分析1由于串励电动机具有“软特性”，因此它能满足机车牵引特性的要求。与他励、并励电动机相比，在相同的负载变化时，串励电动机可以有更大的转速和转矩变化。东风4D型内燃机车，由于牵引电动机由“恒功率”电源供电，因此，这一特点能使牵引电动机在电源电压较小变化时，具有较大的转速和转矩变化，因而调速范围宽。例如，机车牵引列车上坡运行时，牵引电动机轴上负载阻力转矩增加，转速下降，反电势随之减小，若电源电压不变，根据电动机电压平衡方程式，这时电枢电流必然增加，磁通随着增加，转矩也将随着自动增加，直到与负载阻力转矩平衡。此时，牵引电动机转矩较大，而转速较低。如果机车由上坡运行转为平道运行，牵引电动机负载阻力转矩减小，转速上升，反电势增大，电枢电流必将减小，磁通随之下降，结果转矩将随之自动减小，直到与负载阻力转矩平衡。此时，由于电机转矩较小，而转速较高。由此可见，串励电动机的转速随负载阻力的大小可自动地进行调节，即：负载阻力增加，转速能自动降低；负载阻力减小，转速能自动上升，适合机车牵引特性的要求。中车大连机车车辆有限公司培训课程25第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机特性分析2.由于串励电动机具有“软特性”，因此可以防止个别电动机在运行中发生严重过载现象。机车上有六台牵引电动机同时并联运行，由于六台电动机特性不可能完全相同以及各台电动机驱动的轮对动轮直径不完全相等，都会引起电机之间负载分配不均匀。由于串励电动机特性“软”，这使负载分配不均匀程度比他励电机小，图所示为两台电动机转速n相同时，由于特性的差异而引起的负载电流分配的不均匀情况。图中，电流各为I1和I2，转矩各为M1和M2，比较图(a)、(b)可见，串励电动机间负载差异要小得多。可以防止个别电动机在运行中发生严重过载现象。中车大连机车车辆有限公司培训课程26第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机特性分析3.由于串励电动机的转矩特性M=f(I)是转矩近似地与电流平方成正比，所以可以适合机车启动快，并且具有过载能力强的优点。牵引电动机接线原理图中车大连机车车辆有限公司培训课程27第三部分主要部件

二牵引电机牵引电动机速度调节由于机车运行条件比较复杂，其速度是根据线路纵断面的变化而随时变化，因此要求牵引电动机有足够的速度调整范围。从电动机的转速公式可知，直流牵引电动机的调速方法主要有2种：改变电动机的电源电压U和调节电动机的磁通Φ。即采用磁场削弱。东风4D型内燃机车六台牵引电动机并联在同步主发电机经硅整流柜整流后的输出端。当提高同步主发电机电压，就可提高牵引电动机的转速。中车大连机车车辆有限公司培训课程28第三部分主要部件

三启动发电机一、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110±2V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。二、主要技术数据(一)电动机工况：蓄电池电压(V) 96启动电流(A) 2100励磁方式 串励启动时间柴油机达最低空载转速时不大于15s；允许连续启动3次； 每两次启动间隔时间不少于2min。转矩 当电流为2100A时，起动转矩不小于3296N·m 当电机转速为273r/min时，转矩不小于1680N·m中车大连机车车辆有限公司培训课程29第三部分主要部件

三启动发电机(二)发电机工况：额定功率(kW) 80额定电压(V) 110±2额定电流(A) 728额定转速(r/min) 1115/2730励磁电压(V) 不大于105励磁方式 他励绝缘等级(定子/转子) B/B励磁电流(A) 不大于8工作制 80KW5min30KW5min质量（kg）930转向 从传动端视为顺时针转中车大连机车车辆有限公司培训课程30第三部分主要部件

三启动发电机三、电机的外形及结构ZQF-80型启动发电机，在柴油机启动时，电机由蓄电池供电(Q1端接“＋”，S2端接“-”)，按串励电动机运行；在柴油机启动后，电机由柴油机拖动，他励绕组T1-T2接通电源，电机按他励发电机工况运行，由内燃机车控制器控制，其端电压维持在110±2V范围之内。电机的冷却方式为空气自通风，冷却空气从非传动端的进风口进入，经过电机，从传动端的出风口排出。电机换向器端装有3G313单列向心球轴承，驱动端装有8G32317单列向心滚子轴承，轴承腔内填充铁路润滑脂(三号锂基润滑脂)。中车大连机车车辆有限公司培训课程31第三部分主要部件

三启动发电机ZQF-80启动发电机结构1-压板；2-油杯；3、6、13、15-轴承盖；4、14-轴承；5-封环；7-前端盖；8-进风口护罩；9-定子；10-出风口护罩；11-后端盖；12-电枢；16-出线盒。中车大连机车车辆有限公司培训课程32第三部分主要部件

三启动发电机四、工作原理起动发电机是作起动电动机和发电机两用的直流电机，其内部接线如图所示。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。在正常的柴油机温度，正常气温和蓄电池充足电的情况下启动柴油机，达到柴油机最低空载转速的时间一般只需3～5s。发电机工况下通过内燃机车控制器控制其磁场电流进行调节，使其端电压保持110V。电机只允许单方向旋转。即由传动端视为顺时针。中车大连机车车辆有限公司培训课程33第三部分主要部件

四交流辅助发电机一、用途为机车上交流辅助电机供电。二、结构

中车大连机车车辆有限公司培训课程34第三部分主要部件

四交流辅助发电机三、主要技术参数型号 JF417C(JQF409A2)额定容量(kVA) 400KVA(260)额定电压(V) 480V额定电流(A) 481A额定转速(r/min) 3000额定频率(Hz) 100相数 3额定功率因素 0.85电枢绕组接法 Y绝缘等级 H/F转向（面向轴伸）

顺时针励磁电压(V) ≤80励磁电流(A) ≤5冷却方式自通风电机质量(kg) 1080中车大连机车车辆有限公司培训课程35第三部分主要部件

五辅助电机名称直流电动机直流电动机直流电动机直流电动机型号ZTP-12ZTP-12ZTP-22ZTP-180(yz09)额定功率kW0.61.12.222/19.5额定电压V11011096110额定电流A7.6812.928.3250/220转速r/min150030003000940/1000励磁方式并并并串定子电枢绝缘等级BBBF防护型式防滴防滴防滴防滴安装型式卧式带底脚卧式带底脚凸缘卧式带底脚凸缘卧式带底脚工作制S1S1S1S4(40%)轴承(传动端/换向器端)303-Z2/303-Z2303-Z2/303-Z2304-Z2/304-Z2311-Z2/310-Z2换向器直径(出厂/极限)Φ62/Φ58Φ62/Φ58Φ82/Φ75Φ180/Φ165磁极数量(主极/换向极2/12/12/14/4机座型式圆形圆形圆形八角形钢板迭片，焊接而成用途测速发电机燃油泵，通风机机油泵空压机中车大连机车车辆有限公司培训课程36第三部分主要部件

六电机故障处理故障可能原因排除方法发电机电压偏低，无电压，或不符合要求①励磁调节系统故障检修

②励磁绕组断路或接错检修

③励磁电路两点接地，励磁线圈匝间短路检修

④电枢绕组断线检修

电动机转速不正常①励磁绕组断路，短路或接错检修

②串励绕组接反更正

③电枢绕组或电刷接触不良检修

④电刷偏离中性位置检修

线圈或铁芯过热①负载或电压过高更正

②环境温度过高，通风不良改善

③电机脏污清洁绝缘击穿①电压过高避免电压超标

②绝缘污损电阻偏低清理维护绝缘

电刷破损①换向器或集电环不圆检修

②电刷压力不符合要求整理

③电机振动消除振动原因

④换向器或集电环表面不平检修

⑤电刷与刷盒卡滞或松旷检修

⑥刷盒对换向器或集电环之间距离太大调整电刷表面电蚀、沟纹灼痕由于火花、环火引起细砂布打磨换向器或集电环表面碳粉、油污、铜瘤沟纹由于火花、环火引起采用酒精、细砂布或镟削处理

换向器环火或火花大或集电环火花大①换向器不圆、脏污或突片检修

②集电环不圆、脏污检修

③电刷离开中性位置检修

④电刷不良更换

⑤电机超速注意避免

⑥电机最大电流超标注意避免

⑦电机振动检修

⑧升高片开焊检修

⑨改善换向措施不够试验调整

轴承过热①润滑脂量不符合要求调整

②润滑脂质量不良、变质，有杂质或不清洁更换

③轴承游隙不符合要求更换

④联轴节同轴度不良调整

⑤轴承损坏更换

电机振动大①机组同轴度不良调整

②转子动平衡不良检修

③励磁绕组局部短路检修

④基础不良检修中车大连机车车辆有限公司培训课程37第三部分主要部件

七牵引整流柜一、整流原理硅整流管是半导体元件，是根据PN结原理制成的。PN结具有单向导电的作用，即当PN结加上正向电压(P端接电源正极)时，有正向电流通过，加反向电压时，没有电流通过。PN结的这种单向导电特性正象管道通路中的逆止阀作用。把PN结与交流电源接通，在交流电源的正半周，PN结因加上正向电压而导通，负载电阻R上就有电流通过；在交流电源的负半周，PN结加的是反向电压，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，也是硅整流管的整流原理。中车大连机车车辆有限公司培训课程38第三部分主要部件

七牵引整流柜二、三相桥式整流电路图中UA0、UB0、UC0为交流发电机三相绕组相电压，它是按正弦波形规律变化的，各相电压的相位差为1200电角度。各相电压波形的关系是：中车大连机车车辆有限公司培训课程39第三部分主要部件

七牵引整流柜整流前、后的电压、电流关系：UF=2.34UF～式中UF-直流输出端的平均电压(V)；

UAB-发电机线电压有效值(V)；

UF～-发电机相电压有效值(V)。IF～=0.816IF或IF=1.22IF～式中IF～-发电机相电流有效值(A)；IF-直流端输出的平均电流(A)。以上的分析计算都是建立在理想情况的前提下，实际情况与这个前提有较大差异，所以实际上交直流侧的电流比值及电压比值都与上述数值有较大差异，而且还受电机负载的影响。中车大连机车车辆有限公司培训课程40第三部分主要部件

七牵引整流柜三、硅整流管(一)结构硅整流管按其结构分为螺栓型和平板型两种。硅整流管是把PN结在P端加装正电极引线，N端加装负电极引线，然后用金属壳、玻璃或陶瓷封装而成。螺栓型硅整流管在其阴极或阳极的一端有螺纹与散热器相连，工作时大部分热量由此散出，另一侧为引出软联线，其结构如图所示。平板型硅整流管的结构如图所示。它靠外加螺栓把两块散热器压紧在PN结的两边(整流管本身不存散热器和螺栓)，工作时热量同时从两侧散出，因此是双边散热。东风4D型调车内燃机车的牵引整流柜和励磁整流柜分别采用ZP2000-28和ZP500-10型硅整流元件。它们的结构如图所示。硅整流管夹持在两组散热器之间，通过两端簧板用四个螺栓把紧，管芯所产生的热量通过高纯铝精密铸造的散热器片散发出去。散热器的棱形基肋与八个变厚度的散热片以及对外连接导电板均铸成一体。中车大连机车车辆有限公司培训课程41第三部分主要部件

七牵引整流柜三、硅整流管(一)安特性曲线及主要技术参数正向伏安特性：在规定条件下(结温为25℃和额定最高结温)测试硅整流管正向峰值电流I(为正向平均电流值I的π倍)与正向峰值电压V的特性关系曲线。坐标原点O表示硅整流管两端不加电压时没有电流通过。O-A段较平坦，说明这区段随着正向电压的增加，正向电流增加甚微，因为施加的正向电压还不足以克服PN结自建电场的势垒阻挡作用。当正向电压增加到一定值时，PN结自建电场被完全抵消，硅整流管的内阻急剧降低，正向电流就急剧增加，表现为曲线变陡，如图A-B段，此时硅整流管的电流与电压近似于直线关系。对应于B点的电流I叫做额定正向平均电流。硅整流管工作时，要求通过它的电流不大于I值，否则PN结发热温度(结温)就可能超过允许值而损坏。中车大连机车车辆有限公司培训课程42第三部分主要部件

七牵引整流柜三、硅整流管(一)安特性曲线及主要技术参数反向伏安特性：在规定条件下(结温为25℃和额定最高结温)测试硅整流管反向重复峰值电压V与反向峰值电流I的特性关系曲线。硅整流管两端施加反向峰值电压时，与PN结自建电场同相，内阻很大，硅整流管处于阻断电流状态。但仍有微量的反向漏电流通过。反向峰值电压增加到反向重复峰值电压V时，反向峰值电流I不会超过允许值。当反向峰值电压继续增加超过反向不重复峰值电压V时，反向漏电流急剧增加，硅整流管就可能失去单向导电特性而被反向击穿。因此，硅整流管两端施加的反向峰值电压不允许超过反向重复峰值电压。中车大连机车车辆有限公司培训课程43第三部分主要部件

七牵引整流柜三、硅整流管(一)安特性曲线及主要技术参数东风4D型内燃机车牵引整流柜所采用的硅整流元件型号分别为ZP2000-28正向平均电流I(AV)

(A)正向峰值电压V(V)反向重复峰值电压V(V)反向重复峰值电流I(mA)反向不重复峰值电压V(V)20001.72800203100(1)正向平均电流I(AV)(A)：正向电流在一个周期内的平均值；环境温度为40℃和规定冷却条件下，带阻性负载的单相工频正弦半波电路中，稳定结温不超过额定值时允许的最大平均电流。(2)正向峰值电压V(V)：整流管通以π倍或规定倍数额定正向平均电流值(即I＝I×π)时的瞬态峰值电压。(3)反向重复峰值电压V(V)：整流管两端出现的重复最大瞬时值反向电压；结温为额定值时，允许重复加在整流管上的反向峰值电压。(4)反向重复峰值电流I(mA)：整流管加上反向重复峰值电压时的峰值电流；(5)反向不重复峰值电压V(V)：V＝90％V；中车大连机车车辆有限公司培训课程44第三部分主要部件

七牵引整流柜四、技术数据牵引整流柜的型号为GTF-5100／1250A。G表示硅整流装置。T表示铁路用，F表示强迫风冷。牵引整流柜数据：额定交流输入电压(三相150HZ)(V) 1000额定交流输入电流(A) 4142最大直流输出电压(V) 1250额定直流输出电流(A) 5100最大直流输出电流(A) 6600整流线路 三相桥式中车大连机车车辆有限公司培训课程45第三部分主要部件

七牵引整流柜五、硅整流元件串、并联数的确定由于牵引整流柜选用的硅整流元件的额定反向重复峰值电压(V)较高，远大于每整流桥臂所承受的反向电压，所以硅整流元件无需串联使用。整流臂的并联硅整流元件数主要是根据牵引电动机的最大启动电流和硅整流元件的额定正向平均电流来确定。此外，还要考虑并联硅整流元件之间由于正向伏安特性差异而引起的电流分配不均、环境温度变化、冷却条件、海拔高度、线路系数等因素的影响。每整流桥臂并联硅整流元件数由下式计算：式中I-每一整流桥臂的平均工作电流。因为一台牵引电动机的启动电流为1100A，则6台电机的启动电流为6600A，所以I＝6600／3＝2200A；I-硅整流元件正向平均电流(I)为1000A（风速6m/s，受散热器限制）；K1-均流系数，取0.85；K2-风速系数，取1.0；K3-环境温度系数，取1.0(环境温度t≤40℃)；K4-电路系数，取0.9；K5-高度系数，取1.0(海拔高度<1000m)。故n＝2200×1／（1000×0.85×1×1×0.9）=2.88，取n＝4，即每一整流臂用4只硅整流元件并联，每台整流柜共用硅整流元件为4×6＝24只。中车大连机车车辆有限公司培训课程46第三部分主要部件

七牵引整流柜六、牵引整流柜的结构、通风冷却及保护(一)结构牵引整流柜主要由柜体、交流母排、直流母排、硅整流元件、换向阻容保护和联接导线等组成。其结构如图3-8所示。三相交流输入母排从整流柜上方进入，输出直流汇流母排在整流柜下方引出，牵引整流柜冷却风道串联在机车牵引电动机通风机的吸风口上，冷却空气从整流柜一侧吸入，强迫风冷整流元件后，进入牵引电动机风道。牵引整流柜为三相桥式整流电路(见图3-9)，硅整流元件为ZP2000-28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。(二)通风冷却硅整流元件工作时，其PN结内部产生较大的热损耗，若不及时将热量散发出去，结温会越来越高，直至烧损整流元件。东风4D内燃机车的牵引整流柜采用强迫通风冷却散热方法。冷却风从车体经百叶窗进入车内，首先经过牵引整流柜冷却整流元件。然后由离心式通风机吹入牵引电动机进行冷却。中车大连机车车辆有限公司培训课程47第三部分主要部件

七牵引整流柜六、牵引整流柜的结构、通风冷却及保护(三)硅整流柜的保护硅整流元件承受过电流和过电压的能力很差，极易造成损坏，因此使用中除应当留有必要的电流电压余量外，还应采取相应的过电流过电压的保护措施。1．过电流保护硅整流柜的交流电源是车内的同步主发电机，它的电枢反应大，外特性很“软”。当其励磁电流不变时，端电压随着输出电流的增加而迅速下降。但是当牵引电动机发生环火时，即主发电机的外电路突然发生短路，瞬间电流也是相当大的。但因为在一般情况下，整流桥臂的4个并联支路中有一个支路发生此种情况，不至于超过整流桥臂正常过载能力。此外，硅整流柜的每只硅整流元件的正、负极两端都装有联接导线,与铜母排相连。在运行中，若整流元件发生损坏，出现短路事故，在短路电流的冲击下，该联接导线有时可能熔断，切除损坏的整流元件，经简单处理后硅整流柜可继续工作，机车仍能正常牵引运行。此外，在机车上还装有过流继电器(LJ)，无论是整流元件发生短路事故，还是整流柜的负载出现短路事故，当达到其动作值时过流继电器均能动作，切断电源，起到保护作用。2．过电压保护机车在起动、加载和卸载时，都是采用控制主发电机励磁的方式，因此不会有很高的操作过电压危及硅整流元件。但硅整流元件工作时，从正向导通到加上反向电压恢复反向阻断时，总会产生一个超过正常反向电压的过电压，它称为换相过电压。在交流相间连接RC元件，起到抑制过电压的作用。中车大连机车车辆有限公司培训课程48第三部分主要部件

七牵引整流柜七、牵引整流柜的试验(一)绝缘强度试验1．1000V兆欧表测量牵引整流柜带电部分对地的绝缘电阻，其值应不低于2.6MΩ。2．带电部分对地应能承受3000V工频电压1min，无击穿和闪烁现象。在进行上述两项试验时，硅整流元件正负极应用导线短接。(二)均流试验均流试验的目的是检验各并联支路的电流分配。均流系数按下式计算：K＝式中ΣI-各并联整流元件正向平均电流之和；N-桥臂并联整流元件数；I-各并联整流元件中正向平均电流的最大值。牵引整流柜出厂试验要求均流系数K不小于85％。(三)试验设备工频三相交流电经三相调压器输送到降压变压器原边，其副边低压交流电输送到牵引整流柜交流侧，牵引整流柜直流输出端串接分流器，并进行短路。装置通风机组，风速不小于5m/s。调节交流电压，使牵引整流柜输出额定整流电流为5100A，待整流元件的结温稳定后，用分流器或其他测量方法测量各并联支路的电流。中车大连机车车辆有限公司培训课程49第三部分主要部件

八制动电阻装置