摘要：铁路运输是我公司的支柱产业，随着铁路重载技术的不断发展。如何实现多拉快跑，创造出更高的经济效益是机务工作的重中之重。但行车安全是铁路运输的永恒主题，货物越拉越重对机车的安全性提出了更高更严的要求。我公司运用的机车基本都是SS4G型电力机车，劈相机是电力机车的心脏部分，它的好坏直接影响到机车的行车安全。而劈相机中的控制电路更是决定了劈相机能否正常工作的核心部分。
关键词：劈相机；电路分析；应急故障处理
前言
SS4G型机车作为货运牵引的车型之一，时常发生劈相机故障，造成机车临修、机破，直接影响了机车安全运行和正常的运输秩序。通过对近年来SS4G机车发生的劈相机电路故障进行分析总结，解决好该型机车劈相机故障的问题，对于保证机车安全运用、铁路运输秩序有着重要的意义。
1劈相机工作原理
劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机，是SS4G型电力机车辅助系统的主要电机之一，其性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。它是一种能实现单—三相变换的异步电机，用于一切由单相电源供电，而又以三相异步电动机为负载的场合。在单相工频交流电力机车的辅助系统中，异步劈相机（简称“劈相机”）用来将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。异步劈相机的结构与三相异步电动机不同，转子为鼠笼式，定子绕组按三相不对称规律嵌入在定子槽内。劈相机的电负荷不是固定的，是随机车运行工况的改变而变动。电动机单相交流电通过电机定子的单相绕组时，产生交变的脉振磁场，一个脉振磁场可以分解为两个幅值一样、转速相等、转向相交的旋转磁场，与电机转子的转动方向相同为正序放置磁场，与转子转动方向相反的磁场为负序旋转磁场。劈相机的电动相绕组接到单相交流电源上，在劈相机的空气隙中产生两个大小相同的磁场，当劈相机的转子静止不动时，这两个磁场在转子导体中感应的电动势和电流的大小相等，方向相反，由此而产生的两个转矩也大小相等，方向相反而互相抵消，起动转矩为零，劈相机不能自行起动。如果转子与正序旋转磁场的相对速度比较小，而转子与负序旋转磁场的相对速度比较大，转子以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场，使转子导体内感应出近两倍于电网频率的电势和电流，该电流产生的磁场几乎抵消了定子绕组产生的负序磁场。也就是说，当转子转动时，在劈相机的气隙中主要剩下了一个正序旋转磁场，它与转子相互作用产生电磁转矩，克服了转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩，驱使转子沿着正序旋转磁场方向旋转，同时该正序旋转磁场切割定子三相绕组，并使它感应出三相电势，于是单相电源被劈成三相电源。在劈相机定子的三相输出端接上电负载，因其中两相负载直接与单相电源相联，不需要经过劈相机而直接从单相电源得到供电，而另一相负载则由劈相机的发电相得到供电，所以劈相机是将单相交流电源劈成三相，而本身只输出一相的异步电机。
2劈相机的起动与运行
为了保证辅助电路的正常运行，必须改善劈相机电压不对称的情况。一种方法是采用不对称的绕组，但这种情况只适合恒定的负载，一旦负载改变将不再适用。显然电力机车由于负载的变化，不能采取这种方法。另一种方法是在劈相机的发电相和电源相之间并接一个电容，这样的好处是劈相机发电相绕组的电流减小了，减少了压降，从而使得端电压增大。因此这种方法很适合电力机车，通常电容是在负载上，因负载不同而其大小也不一样。劈相机的起动和单相异步电机一样，接通单相电源时，电动相绕组产生大小相等、转向相反的旋转磁场合成的脉动磁场，所以在转子上产生两个大小相等、转向相反的力矩，因而不能使转子转动。因此，可以采用辅助电动机带动劈相机或者分相起动的方法来打破劈相机的这种平衡。分相起动分为分相电容起动和分相电阻起动，在电力机车上常用分相电阻起动的方法使劈相机起动。下面分析电阻起动的方法。
图1分相电阻起动过程
如图1所示，J是接触器，RQ是起动电阻。劈相机起动的原理如下：
从c相看进去，将劈相机的Y型定子分成两相绕组，分别为cob和coa，均可视为纯电感。但在coa相串联电阻RQ以后，当两相绕组接入单相电源时，coa相电流相对于电源电压的滞后角γ<90°，且RQ值越大γ越小，而cob相是纯电感，所以电流IQb滞后电源电压90°。因此，由于两相绕组的电流相位差和绕组在空间位置上的角度差，两相绕组在电机气隙内会产生一个椭圆形的旋转磁场，产生起动转矩让转子转动起来。当劈相机转子转动以后，在定子三相绕组中会产生三相感应电势为负载供电。劈相机起动完成以后，接触器J会自动断开，以切除起动电阻。劈相机作为交-直机车辅助电路提供三相交流电源，是辅助电路的核心设备。为了提高辅助电路的可靠性，通常有一台劈相机备用或者一台通风机兼做劈相机使用。
3 SS4G电力机车劈相机使用中常见故障及处理方法
3.1劈相机不起动
3.1.1两节劈相机不起动
故障处理：
（1）检查辅机控制单极自动开关605QA是否跳开，反复开闭605QA；
（2）将劈相机自起故障隔离开关591QS置“自起”位实验；
（3）更换机车操作端实验；
（4）关闭自动过分相装置主机实验。
3.1.2一节起动正常，另一节指示灯不亮不起动故障处理：转换LCU“A/B”实验
3.1.3一节起动正常，另一节指示灯亮不起动故障处理：
（1）检查劈相机三相自动开关215QA，反复开闭215QA；
（2）转换LCU“A/B”实验；
（3）检查劈相机三相接触器201KM及起动电阻三相接触器213KM是否正常，201KM故障通风机代替，213KM故障切除该节车维持运行。
3.2起动电阻甩不开
故障处理：
（1）立即断开劈相机按键开关404SK，重新起动劈相机，待起动后（3s），人为按压劈相机起动继电器283AK；
（2）转换LCU“A/B”实验，仍无效时切除该节车维持运行。
3.3起动电阻烧损
故障处理：
（1）劈相机故障隔离开关242QS置“1FD”位；
（2）起动电阻转换开关296QS置“电容位”；
（3）技改过的机车将298QS置“下合位”。
注：通风机代替劈相机，劈相机故障隔离开关242QS置“1FD”位，起动电阻转换开关296QS置“电容位”。
4劈相机日常保养
（1）保持劈相机内外清洁无异物，确保起冷却散热状态良好；
（2）保持劈相机工作环境干燥，定期测量定子绕组绝缘电阻，保证其达标；
（3）定期更换轴承油，保证其油润状态良好；
（4）日常使用中如发现劈相机有异常音时，机车回段整备及时报修。
结束语
运用部门在运行中加强机械间的巡视，密切关注劈相机的工作状态，发现异常，及时处理。检修部门充分利用机车回段以及小辅修时间对机车劈相机进行检查，保养，确保劈相机工作状态良好，提高检修水平，减少不必要的故障发生。延长劈相机寿命，降低劈相机发生故障概率，确保铁路运输安全畅通。
参考文献：
[1]刘友梅.韶山4B型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2018.
[2]许聪明.电力机车控制[M].北京：中国铁道出版社，2014.
论文作者:冯雷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：相机论文; 绕组论文; 转子论文; 磁场论文; 单相论文; 电力机车论文; 机车论文; 《基层建设》2019年第10期论文;