《动车组牵引系统维护与检修》教学ppt课件— CRH2动车组牵引电机结构特点.ppt

4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5.1 CRH2动车组牵引电动机的概述1概述 CRH2采用MT205型4极三相鼠笼异步电机，每辆动车配置4台牵引电机（并联连接），一个基本动力单元共8台，全列共计16台。电机额定功率为300kW，额定电压2000V，额定电流106A，转差率0.014，重440kg，最高运行速度为6120r/min，最高试验速度达7040r/min，电气效率大于94，机械传动效率为95。外形长720mm，宽697mm，高629mm，采用架悬、强迫风冷方式，通过弹性齿型联轴节连接传动齿轮，CRH2的动车组牵引电机如图4-17所示。,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,图4-17 CRH2的动车组牵引电机,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,所有牵引电机的外形尺寸、安装尺寸和电气特性相同，各动车的牵引电机可以实现完全互换。牵引电机在车体转向架上的安装位置见图4-18所示。,图4-18 牵引电机安装位置图,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,2CRH2动车组牵引电机的优点 同直流电机相比，三相异步电机有着显著的优越性能和经济指标，其持续功率大而体积小、重量轻。具体 地说有以下优点： （1）功率大、体积小、重量轻。 由于没有换向器和电刷装置，可以充分利用空间，同时在高速范围内因不受换向器电机中电抗电势及片间电压等换向条件的限制，可输出较大的功率，再生制动时也能输出较大的电功率，这对于发展高速运输是十分重要的。,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,（2）结构简单、牢固，维修工作量少。 三相交流牵引电机没有换向器和电刷装置，无需检查换向器和更换电刷，电机的故障大大降低。特别是鼠笼形异步电机，转子无绝缘，除去轴承的润滑外，几乎不需要经常进行维护。 （3）良好的牵引特性。 由于其机械特性较硬，有自然防空转的性能，使粘着利用率提高。另外，三相交流异步电机对瞬时过电压和过电流不敏感（不存在换向器的环火问题），它在起动时能在更长的时间内发出更大的起动力矩。合理设计三相交流牵引电机的调频、调压特性，可以实现大范围的平滑调速，充分满足动车组运行需要。,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,（4）功率因数，谐波干扰小。 其电源侧可采用四象限变流器，可以在较广范围内保持动车组电网侧的功率因数接近于1，电流波形接近于正弦波，在再生制动时也是如此，从而减小电网的谐波电流，这对改善电网的供电条件、减小通信信号干扰、改善电网电压质量和延长牵引变电站之间的距离十分有利。 （5）电机整体机械强度很高，高速运行时能承受很大的轮轨冲击力；采用耐电晕、低介质损耗的绝缘系统以适应变频电源供电。,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,（6）为了防止电机轴承的电蚀，电机前后端采用绝缘轴承；电机转子导条采用低电阻、温度系数高的铜合金材料，保证传动系统的控制精度。 （5）为了减轻电机自重，电机采用轻质高强度材料；采用经过验证的轴承和轴承润滑结构，从而减少电机的维护，保证电机轴承更可靠工作。,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,3工作原理及组成 牵引电机采用三相交流异步感应电机，并采用采用不解体就可以供油脂的绝缘轴承，牵引电机适用于电压源逆变器供电，变频变压（VVVF）调速方式，四台牵引电机并联使用，四台牵引电机特性差异控制在5以内，使电流负载分配均匀，同时，对轮径差有如下要求： 同一轮对（左右轮）：1mm以内； 同一转向架车轮间：3mm以内； 同一车辆转向架间：3mm以内；,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,牵引电机绝缘采用200C级绝缘等级，所有牵引电机在外形尺寸、安装尺寸及电气性能方面，均能在所有动车的转向架各个轮轴之间完全互换。在电机维修时，仅更换定子或者转子后，仍然能保证电机特性的一致性，牵引电机连续额定功率为0.94以上，基本结构组成如下： （1）转子：转子为鼠笼型，采用耐高速旋转结构，为了确保转子杆的滑动，采用固有电阻大、强度高的铜锌合金（黄铜）。 （2）定子：为了实现轻量化，将定子外框分割并取消铁芯外周的框架，电机框架与转向架分别设置了安装突起及安装座，采用铝合金制成的铝托架，进一步的实现了轻量化。,4.5CRH2型牵引电机,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5.2 CRH2动车组牵引电机主要技术参数及性能1主要技术参数 型号 MT205 方式 三相鼠笼异步电机 极数 4极 相数 相 额定值： 输出功率 300kW 电压 2000V 电流 106A 频率 140Hz 转差率 1.4%,4.5CRH2型牵引电机,转速 4140r/min 效率 94.0% 功率因数 87.0%绝缘类别 等级200温度上升极限 200（定子绕组；电阻法）冷却方式 强制风冷方式（20m3/min）动力传送方式 平行万向节齿轮形挠性联轴器方式最高使用转速 6120r/min最高试验转速 7040r/min轴承润滑脂 unimaxR NO.2质量 440Kg,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,4.5.3 MT205型动车组牵引电动机的结构1概述 牵引电机三维视图如图4-19所示，由图可以看到电机与转向架、联轴节的安装部位，与通风系统连接的电机通风口，与传动系统相连的速度传感器信号线和三相电源线。,图4-19 牵引电机外观图,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,2牵引电机的构造,图4-21铝托座外形图,铝托座(非传动侧和传动侧)，其外形图如图4-21所示。铝托架的材质以及板厚都考虑到列车高速运行状态，铝托架的定子框安装时，通过加强筋提高其强度，通过加厚及加强筋的加强提高了铝托架的框架安装部的强度。 非传动侧的铝托架处,于采用强制风冷方式的需要，在托架上部设置风道，在托架端面安装了转速检侧器外壳。另外，在传动侧，上部安装了端子壳。,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,定子铁芯 定子铁芯采用硅钢片和SPCC（端板）叠压而成，外形图如图4-22，定子铁芯上设置的切槽为后退式切槽，增加通风空间，提高冷却效果。,图4-22定子铁芯,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,定子线圈 定子线圈由U相绕组，V相绕组，W相绕组，各相由3个线圈串联而成，定子线圈如图4-23所示。 由于逆变器运行时的高频电流引起的集肤效应，会造成交流阻抗变大，温度上升过高。为了防止此问题，增加线圈的并列根数，并将线圈的导体截面形状做成扁平状。 另外，线圈间的连接全部采用银焊，并用绝缘材料进行绝缘后，再用无溶剂漆进行真空浸渍处理。,项目四 动车组牵引电机维护与检修,图4-23定子线圈,4.5CRH2型牵引电机,引出线 在传动端的铝托座上部接线盒，其内连接有引出线，并使用接头用银焊焊接在三相线圈的引出连线上。电机外部设置橡胶衬套，可以将三相电源引出线牢牢固定，然后再用绝缘材料进行处理。引出线绝缘部分是用蚂蝗钉固定的，当列车在通过道碴受冲击或其它原因使得铝托架产生断裂时，具有不用分离引出线连接部位就可以直接更换。,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,由于采用强迫通风冷却方式，电机非传动端的铝托座上部设置风道。另外，为了固定速度传感器，铝托座端面上设置5个M10的螺栓固定的传感器盖。为了固定电机引出线，在电机传动端铝托座上部设置接线盒。,项目四 动车组牵引电机维护与检修,（2）转子 转子为牢固的鼠笼形状，该构造适用于高速运转。转子导条采用电阻系数较大，强度足够的铜锌合金（红铜）。为了尽量减小运转过程中因温度上升而产生的热膨胀，短路环采用电阻系数较小的纯铜。此外，为了应对高速转动，还在短路环的外围设置保持环。其外观图如图4-24所示。,图4-24 转子外观图,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,转子由铁芯、转子导条、端环、护环、转子压板等零部件组成。 转子铁芯 转子铁芯采用硅钢片和SPCC（端板）叠压而成，热套在转子轴上。另外，铁芯设置通风孔，使转子轻量化的同时，也提高了电机的冷却效率。转子断面图如图4-25所示。,图4-25 转子断面图,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,转子导条及端环 转子导条采用铜锌合金，转子导条为矩形形状，插入在转子铁芯46个转子槽中。转子导条插好后，从转子铁芯外周通过镦粗挤压变形，牢固地固定在转子槽中。转子导条的两端通过银焊牢固焊接在端环上，端环采用纯铜。 转子轴 轴材用铬钼钢，传动端的螺纹为M422-6g。轴伸与联轴节采用锥度配合：大径侧为68mm，锥度为1/10，锥度长为75mm。 为了确保转子高速旋转时的安全，在端环的外周设置护环，图4-26是牵引电机的断面图。,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,图4-26 牵引电机断面图,项目四 动车组牵引电机维护与检修,通风系统 冷却风采用从车体管道抽取的方式，排气部安装了排风罩盖以防止雪雨进入。如图4-27所示，风从非传动端端盖的进风口进入电机内部. 在电机内部，通风道有3条，一条是定转子间隙形成风道，一条是转子上的通风孔形成风道，另一条是定子外表面采用钢板焊成的风道。前2条风道是电机的主要通风道，而后一条风道主要用来降低定子线圈端部的局部温度。风量从端盖通风口流出，经风罩排出电机外部。,图4-27 牵引电机进风口,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,（3）速度传感器 牵引电机在非传动轴端安装了两个速度传感器，用以给传动控制系统提供速度信号，便于逆变器控制和制动控制，外形图如图4-28所示。,图4-28 速度传感器外观图,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机, 各车轮直径大小不一致造成转速存在差异，此差异可以通过设定控制牵引电机的逆变器频率予以消除。逆变器频率设定依据：a. 行进时按4台并联电机中转数最低的电机设定频率；b. 再生时按4台并联电机中转数最高的电机设定频率。 空转检测 控制制动器 运行方向检测和控制主电路速度传感器原理速度传感器工作原理如图4-29所示。,图4-29 速度传感器工作原理图,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,齿轮接近磁铁时，磁力线就会集中到齿轮的齿部，并随齿轮旋转发生变化。磁力线移动变化经磁阻元件检测、电路处理后作为脉冲输出，速度传感器输出信号如图4-30所示。,图4-30 速度传感器输出信号,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,（4）轴承 非驱动侧使用6311C4P6轴承，驱动侧使用NU214C4P6轴承，如图4-31所示。为了防止轴承受到电腐蚀，驱动侧和非驱动侧都采用在轴承外圈上喷镀陶瓷，以形成一层绝缘外膜的绝缘轴承，图4-32和图4-33分别画出了传动侧和非传动侧轴承构造。,图4-31 轴承外形,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,轴承的构造为带有可以中途注油的加油嘴，可以把润滑脂注入轴承内部。在传动侧、非传动侧设有注油油管，端盖上设有环状润滑脂室，使轴承不断的得到新的润滑脂，不同的润滑脂不能混用，轴承充满油脂后，要以1400r/min左右，大约30分钟的空载运转。,图4-32非传动侧轴承构造图 4-33传动侧轴承构造,项目四 动车组牵引电机维护与检修,4.5CRH2型牵引电机,谢谢！,项目四 动车组牵引电机维护与检修,