第五章脉流牵引电动机的结构 脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同,但为了适应牵引电动机运 行性能、通风冷却方式、传动方式、安装方式及使用环境等条件,脉流牵引电动 机某些零部件的结构与普通直流电机有一定差别 本章在介绍牵引电动机定额的基础上,结合牵引电动机实际结构,介绍牵引 电动机制造中常用的电工材料,讨论脉流牵引电动机主要零部件的功用和结构型 式,最后扼要说明典型脉流牵引电动机的结构特点 第一节牵引电动机的定额和额定数据 电机是实现机、电能量转换的机械,因此要有各种电量和机械量来表征其运 行性能,电机的定额就是由电机制造厂按照国家技术标准要求,对电机全部电量 和机械量的数值以及运行方式所做的规定,表示了电机的运行特点和工作能力。 规定定额的目的是为了能在试验台上验证电机的性能,作为评价电机的依据,对 不同电机进行比较;还是应用部门正确使用电机的依据 、牵引电动机的定额 机车用直流电机的定额按照铁道部标准“机车用直流电机基本技术条件” (TB1449-2000规定,分为连续定额、小时定额、断续定额及等效定额4类, 全部按定额运行称为“额定运行” 1.连续定额 连续定额是相应于电机在试验台上,按温升试验所规定的条件连续运行,且 温升不超过规定限值时,所能承受负载的定额,见表4-2。 2.小时定额 小时定额是相应于电机在试验台上,按温升试验所规定的条件,从实际冷态 开始运行一小时,而温升不超过规定限值时所能承受负载的定额 3.断续定额 断续定额是相应于一系列完全相同的周期,每一周期包括一个或几个在规定 负载值下的工作时间,根据情况,不论是否被一个停止时间所隔开,在长期运行 以后,电机的温升不超过规定的限值。 4.等效定额 等效定额是断续定额的替代办法。它具有恒定电压、电流和转速值的连续或
第五章 脉流牵引电动机的结构 脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同，但为了适应牵引电动机运 行性能、通风冷却方式、传动方式、安装方式及使用环境等条件，脉流牵引电动 机某些零部件的结构与普通直流电机有一定差别。 本章在介绍牵引电动机定额的基础上，结合牵引电动机实际结构，介绍牵引 电动机制造中常用的电工材料，讨论脉流牵引电动机主要零部件的功用和结构型 式，最后扼要说明典型脉流牵引电动机的结构特点。 第一节 牵引电动机的定额和额定数据 电机是实现机、电能量转换的机械，因此要有各种电量和机械量来表征其运 行性能，电机的定额就是由电机制造厂按照国家技术标准要求，对电机全部电量 和机械量的数值以及运行方式所做的规定，表示了电机的运行特点和工作能力。 规定定额的目的是为了能在试验台上验证电机的性能，作为评价电机的依据，对 不同电机进行比较；还是应用部门正确使用电机的依据。 一、牵引电动机的定额 机车用直流电机的定额按照铁道部标准“机车用直流电机基本技术条件” （TB1449 一 2000）规定，分为连续定额、小时定额、断续定额及等效定额 4 类， 全部按定额运行称为“额定运行”。 1．连续定额 连续定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件连续运行，且 温升不超过规定限值时，所能承受负载的定额，见表 4—2。 2．小时定额 小时定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件，从实际冷态 开始运行一小时，而温升不超过规定限值时所能承受负载的定额． 3．断续定额 断续定额是相应于一系列完全相同的周期，每一周期包括一个或几个在规定 负载值下的工作时间，根据情况，不论是否被一个停止时间所隔开，在长期运行 以后，电机的温升不超过规定的限值。 4．等效定额 等效定额是断续定额的替代办法。它具有恒定电压、电流和转速值的连续或
短时定额的作用,就温升而言,它与电机在实际使用中承受一系列断续的工作周 期是等效的。 根据机车运行特点,牵引电动机负载的性质基本L是连续的和短时重复的 因此,牵引电动机规定了两个定额,即连续定额和小时定额。 二、额定数据 在规定定额下,制造厂对电机的每个电量或机械量所规定的数值,称为电机 的额定数据。牵引电动机所规定的两种定额下的额定数据含义如下: 1.额定小时功率Ph 额定小时功率是指牵引电动机在规定的通风条件下,从实际冷态开始运行一 小时,各部件温升不超过允许值时,电动机轴上输出的有效机械功率。 2.额定连续功率PN= 牵引电动机在连续定额功率下工作,经过较长时间运行以后,电机温升在允 许范围内不再增加时,电动机轴上输出的有效机械功率。 小时功率和连续功率在概念上的区别是:电动机从实际冷态开始在小时功率 下运行一小时,损耗产生的热量主要被电动机各部件所吸收。因此,小时功率的 大小主要取决于电动机热容量的大小;电动机长时间运行后,损耗产生的热量全 部由冷却介质散发出去,因此,连续功率取决于电动机的散热能力,通风效果越 好,散发的热量就越多,连续功率也越大 3.额定电压UN 额定电压是指在额定运行时电机的端电压。 由直流接触网直接供电的直流牵引电动机,其额定电压等于接触网的额定电 压。对于通过机车上变压器一整流器组及平波电抗器供电的脉流牵引电动机,其 额定电压不受接触网电压的限制,可根据机车和牵引电动机在设计和运用方面最 经济、最可靠的条件来选择,由用户和制造厂协商决定。 为保证牵引电动机正常可靠运行,铁道部标准TB1449-2000中规定了电机 的最高电压。对于由直流接触网供电的牵引电动机,最高电压规定为额定电压的 12倍。对于通过机车上变压器一整流器组及平波电抗器供电的脉流牵引电动机, 最高电压规定为额定电压的1.16倍 额定电流IN
短时定额的作用，就温升而言，它与电机在实际使用中承受一系列断续的工作周 期是等效的。 根据机车运行特点，牵引电动机负载的性质基本 L 是连续的和短时重复的。 因此，牵引电动机规定了两个定额，即连续定额和小时定额。 二、额定数据 在规定定额下，制造厂对电机的每个电量或机械量所规定的数值，称为电机 的额定数据。牵引电动机所规定的两种定额下的额定数据含义如下： 1．额定小时功率 PNh 额定小时功率是指牵引电动机在规定的通风条件下，从实际冷态开始运行一 小时，各部件温升不超过允许值时，电动机轴上输出的有效机械功率。 2．额定连续功率 PN∞ 牵引电动机在连续定额功率下工作，经过较长时间运行以后，电机温升在允 许范围内不再增加时，电动机轴上输出的有效机械功率。 小时功率和连续功率在概念上的区别是：电动机从实际冷态开始在小时功率 下运行一小时，损耗产生的热量主要被电动机各部件所吸收。因此，小时功率的 大小主要取决于电动机热容量的大小；电动机长时间运行后，损耗产生的热量全 部由冷却介质散发出去，因此，连续功率取决于电动机的散热能力，通风效果越 好，散发的热量就越多，连续功率也越大。 3．额定电压 UN 额定电压是指在额定运行时电机的端电压。 由直流接触网直接供电的直流牵引电动机，其额定电压等于接触网的额定电 压。对于通过机车上变压器一整流器组及平波电抗器供电的脉流牵引电动机，其 额定电压不受接触网电压的限制，可根据机车和牵引电动机在设计和运用方面最 经济、最可靠的条件来选择，由用户和制造厂协商决定。 为保证牵引电动机正常可靠运行，铁道部标准 TB 1449—2000 中规定了电机 的最高电压。对于由直流接触网供电的牵引电动机，最高电压规定为额定电压的 1.2 倍。对于通过机车上变压器一整流器组及平波电抗器供电的脉流牵引电动机， 最高电压规定为额定电压的 1.16 倍。 4．额定电流 IN
额定电流是指电机在额定运行时,允许从电源输人的电流。牵引电动机的额 定电流与额定小时功率和额定连续功率相对应,有额定小时电流INh和和额定 连续电流IN=,它们和功率、电压的关系为 (5-1) (5-2) 式中Ⅴh一小时额定运行时的效率 连续额定运行时的效率 电机使用中不允许超过的电流称为最大电流。对于牵引电动机,最大电流规 定为额定电流的2倍。 5.额定转速n 额定转速是指电机在额定运行时的转速。牵引电动机的额定转速是指与机车 额定速度相对应的电动机转速(按机车轮箍处于“半磨耗”状态进行换算)。小 时定额和连续定额下的额定转速分别为nNh和nN= 牵引电动机的最大转速是指与机车正常运行时的最大速度相对应的电动机 转速(按机车轮箍处于“半磨耗”状态进行换算) 6.串励电动机的励磁率 串励电动机的励磁率是指励磁绕组中的安匝数与该励磁绕组在相同电枢电 流下所能得到的最大安匝数之比。 串励牵引电动机的励磁条件规定如下 (1)当通过励磁绕组的电流等于电枢电流时,为满磁场; (2)当电动机以使用中允许的最大励磁率运行时,为最大磁场; (3)当电动机以比最大磁场较小的励磁率运行时,为削弱磁场; (4)当电动机以使用中允许的最小励磁率运行时,为最小磁场; 5)当电动机励磁绕组无并联的固定分路时,最大磁场和满磁场相等。 牵引电动机的型号 我国牵引电动机的型号在1987年以前是根据电工产品型号编制办法统一编 制的,它由汉语拼音大写字母和阿拉伯数字组成。汉语拼音字母表示电动机的类
额定电流是指电机在额定运行时，允许从电源输人的电流。牵引电动机的额 定电流与额定小时功率和额定连续功率相对应，有额定小时电流 INh 和和额定 连续电流 IN∞，它们和功率、电压的关系为： Nηη Nh Nh U P I = （5-1） = Nη N N U P I （5-2） 式中 Vh——小时额定运行时的效率； η∞——连续额定运行时的效率。 电机使用中不允许超过的电流称为最大电流。对于牵引电动机，最大电流规 定为额定电流的 2 倍。 5．额定转速 nN 额定转速是指电机在额定运行时的转速。牵引电动机的额定转速是指与机车 额定速度相对应的电动机转速（按机车轮箍处于“半磨耗”状态进行换算）。小 时定额和连续定额下的额定转速分别为 nNh 和 nN∞ 牵引电动机的最大转速是指与机车正常运行时的最大速度相对应的电动机 转速（按机车轮箍处于“半磨耗”状态进行换算）。 6．串励电动机的励磁率 串励电动机的励磁率是指励磁绕组中的安匝数与该励磁绕组在相同电枢电 流下所能得到的最大安匝数之比。 串励牵引电动机的励磁条件规定如下： （1）当通过励磁绕组的电流等于电枢电流时，为满磁场； （2）当电动机以使用中允许的最大励磁率运行时，为最大磁场； （3）当电动机以比最大磁场较小的励磁率运行时，为削弱磁场； （4）当电动机以使用中允许的最小励磁率运行时，为最小磁场； （5）当电动机励磁绕组无并联的固定分路时，最大磁场和满磁场相等。 三、牵引电动机的型号 我国牵引电动机的型号在 1987 年以前是根据电工产品型号编制办法统一编 制的，它由汉语拼音大写字母和阿拉伯数字组成。汉语拼音字母表示电动机的类
型,如直流(或脉流)牵引电动机用“ZQ”表示;数字表示该电机的近似功率 数(单位为kw),SS3B型电力机车采用的脉流牵引电动机型号为ZQ800-1, 该电机的功率为800kw,横线后面的数字表示同功率电机的设计序号。 1987年1月1日开始实施的铁道部标准《机车用电机产品型号编制和申请 办法》(TB1705-86),对专为铁路干线机车、动车设计制造的电机型号编制 方法作了新的规定。 产品型号由产品代号、用途及设计代号和改型设计代号3部分组成,按下列 顺序排列。 产品代号用汉语拼音大写字母表示,由电流制代号和电机种类代号两个小节 顺序组成。 具体代号规定为:交流一一J;直流(或脉流)一—Z;发电机一一F;电动 机一一D;劈相机一一P 用途和设计代号用3位阿拉伯数字组成。左起第一位数字为电机用途代号, 具体代号规定为:牵引电动机一-1:主发电机——2;辅助电动机一一3;辅助 发电机一—4。第二、三位数字为设计代号,由归口单位按设计顺序给定。如SS 型电力机车采用的脉流牵引电动机,其型号为ZD115,设计顺序为15号 改型设计代号以汉语拼音字母表为序,标明改型的次序。对于第一次设计的 产品,不标注改型设计代号。 对于现在生产的产品,可沿用原型号,但改型时必须申请新型号。 四、铭牌 每台牵引电动机都有一块铭牌,铭牌上标有该电机的型号、主要额定数据及 绝缘等级、励磁方式等,铭牌样式如下 铁道部株洲电力机车工厂脉流牵引电动机 电机型号ZD105 定额 连续制小时制 出厂日期年月 技术条件ZD1000000-JT额定功率800 860KW 重量 3970kg 励磁方式串励 额定电压1020 最大电压1183V 绝缘等级HF 额定电流 最大电流1200A 出厂序号 XXXXX 额定转速960 最大转速1850rmin
型，如直流（或脉流）牵引电动机用“ZQ”表示；数字表示该电机的近似功率 数（单位为 kw），SS3B型电力机车采用的脉流牵引电动机型号为 ZQ 800－1， 该电机的功率为 800 kw，横线后面的数字表示同功率电机的设计序号。 1987 年 1 月 1 日开始实施的铁道部标准《机车用电机产品型号编制和申请 办法》（TB1705—86），对专为铁路干线机车、动车设计制造的电机型号编制 方法作了新的规定。 产品型号由产品代号、用途及设计代号和改型设计代号 3 部分组成，按下列 顺序排列。 产品代号用汉语拼音大写字母表示，由电流制代号和电机种类代号两个小节 顺序组成。 具体代号规定为：交流——J；直流（或脉流）——Z；发电机——F；电动 机——D；劈相机——P。 用途和设计代号用 3 位阿拉伯数字组成。左起第一位数字为电机用途代号， 具体代号规定为：牵引电动机——1；主发电机——2；辅助电动机——3；辅助 发电机——4。第二、三位数字为设计代号，由归口单位按设计顺序给定。如 SS8 型电力机车采用的脉流牵引电动机，其型号为 ZD115，设计顺序为 15 号。 改型设计代号以汉语拼音字母表为序，标明改型的次序。对于第一次设计的 产品，不标注改型设计代号。 对于现在生产的产品，可沿用原型号，但改型时必须申请新型号。 四、铭 牌 每台牵引电动机都有一块铭牌，铭牌上标有该电机的型号、主要额定数据及 绝缘等级、励磁方式等，铭牌样式如下： 铁道部株洲电力机车工厂脉流牵引电动机 电机型号 ZD105 定额 连续制 小时制 出厂日期 年 月 技术条件 ZD10-000-000-JT 额定功率 800 860KW 重量 3970kg 励磁方式 串励 额定电压 1020 1020V 最大电压 1183V 绝缘等级 H/F 额定电流 840 910A 最大电流 1200A 出厂序号 XXXXX 额定转速 960 940r/min 最大转速 1850 r/min 额定磁场 96% 96%
第二节牵引电动机常用的电工材料及绝缘结构(*) 牵引电动机运行条件十分苛刻,不仅在体积、重量方面受到限制,而且承受 轨道冲击,并在恶劣的环境下使用。因此,电工材料的选用对其运行性能。电气 和机械强度有着非常重要的意义。 牵引电动机常用的电工材料有导电材料、导磁材料和绝缘材料。 导电材料 用来制造牵引电动机线圈的导线、换向器的梯形铜排、引线电缆和电碳制品 等均属导电材料 1.导线 导线有铜导线和铝导线两种。牵引电动机的线圈一般采用软铜导线,它是由 含铜量在99.9%以上的纯铜(或称紫铜)制成的硬铜线,经退火处理而得。它 具有导电性能好(仅次于银)、电阻系数小、良好的导热性和耐腐蚀性,在常温 下有足够的机械强度、良好的延展性、便于加工等一系列优点。 铜导线按外表面有无绝缘层分为裸铜线和电磁线两类。 (1)裸铜线裸铜线是一种表面没有绝缘层的导线。按其截面形状可分为扁 铜线和圆铜线两种,扁铜线又可分为硬扁铜线(TBY)和软扁铜线(TBR)两种 牵引电动机的磁极线圈常采用软扁铜线制成 (2)电磁线 电磁线是一种外表面带有绝缘层的导线。按耐热等级、绝缘材料类别、用途 的不同可分为:普通漆包线、耐髙温漆包线、纤维漆包线及特种漆包线等 牵引电动机电枢线圈常用的电磁线有高强度聚脂漆包线、高强度聚脂亚胺漆 包线、高强度聚酷亚胺漆包线、玻璃丝包线、玻璃丝包漆包线、髙强度聚酚亚胺 薄膜漆包线等。 2.梯形铜排 牵引电动机的换向片采用由电解铜经冷技成型的梯形铜排制成,在牵引电动 机中,为了提髙换向片的耐磨性、耐弧性和机械性能,梯形铜排中常含有银、锅 铬、铝和稀土等 3.电碳制品 电碳制品用来制造电机的电刷,主要是由于它具有良好的导电性、极高的导
第二节 牵引电动机常用的电工材料及绝缘结构（*） 牵引电动机运行条件十分苛刻，不仅在体积、重量方面受到限制，而且承受 轨道冲击，并在恶劣的环境下使用。因此，电工材料的选用对其运行性能。电气 和机械强度有着非常重要的意义。 牵引电动机常用的电工材料有导电材料、导磁材料和绝缘材料。 一、导电材料 用来制造牵引电动机线圈的导线、换向器的梯形铜排、引线电缆和电碳制品 等均属导电材料。 1．导线 导线有铜导线和铝导线两种。牵引电动机的线圈一般采用软铜导线，它是由 含铜量在 99．9％以上的纯铜（或称紫铜）制成的硬铜线，经退火处理而得。它 具有导电性能好（仅次于银）、电阻系数小、良好的导热性和耐腐蚀性，在常温 下有足够的机械强度、良好的延展性、便于加工等一系列优点。 铜导线按外表面有无绝缘层分为裸铜线和电磁线两类。 （1）裸铜线裸铜线是一种表面没有绝缘层的导线。按其截面形状可分为扁 铜线和圆铜线两种，扁铜线又可分为硬扁铜线（TBY）和软扁铜线（TBR）两种。 牵引电动机的磁极线圈常采用软扁铜线制成。 （2）电磁线 电磁线是一种外表面带有绝缘层的导线。按耐热等级、绝缘材料类别、用途 的不同可分为：普通漆包线、耐高温漆包线、纤维漆包线及特种漆包线等。 牵引电动机电枢线圈常用的电磁线有高强度聚脂漆包线、高强度聚脂亚胺漆 包线、高强度聚酷亚胺漆包线、玻璃丝包线、玻璃丝包漆包线、高强度聚酚亚胺 薄膜漆包线等。 2．梯形铜排 牵引电动机的换向片采用由电解铜经冷技成型的梯形铜排制成，在牵引电动 机中，为了提高换向片的耐磨性、耐弧性和机械性能，梯形铜排中常含有银、锅、 铬、铝和稀土等。 3．电碳制品 电碳制品用来制造电机的电刷，主要是由于它具有良好的导电性、极高的导