劈相机
劈相机是一种将单相电变换成三相电的特殊电机，其实质是由单相电动机和三相发电机组合而成的旋转电机。它是电力机车的专用装置。
劈相机的工作原理：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。
劈相机的实质：是一种本身只输出一相电流的异步电机。劈相机工作状态实际上是三相异步电机在不对称条件下运行的一个特例。
异步电机进入劈相机工作状态一般应具备以下两个条件： (1)、电机轴上的机械负载不变。
(2)、三相电网中W相缺相,使W相电流反相输出。
只要具备上述条件，一般的三相异步电动机同样具有劈相机功能。 异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。 辅助电动机起动法是在劈相机的转轴上安装一台辅助电动机，起动时先由辅助电动机带动劈相机转子转动，待劈相机转速达到一定值时，将劈相机投入单相电网，并切除辅助电动机的电源.。
分相起动法分为电阻分相起动和电容分相起动两种。这两种启动方法具有线路简单，设备成本低等优点，因而得到广泛的应用。
SS4型劈相机原理及故障分析
进型电力机车的劈相机工作原理
劈相机是SS4改进型电力机车辅助系统的主要电机之一。它的性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。异步电动机的许多故障现象都会在劈相机上发生，但劈相机又有其自己的特性。要想快速准确地找到劈相机的故障并及时排除故障就必须对劈相机有一个全面的了解。
首先就要了解劈相机在电力机车上的作用及工作原理。SS4改进型电力机车的劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。SS4改进型电力机车上所有的辅助电动机均由主变压器的辅助绕组a6-x6供给单相电源，经异步劈相机将单相电源劈成三相电源，再供给辅助电路的所有三相异步电动机使用。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，劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。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。（劈相机工作原理图附图3-1）
（二）改进型电力机车劈相机与控制电器的关系
我们了解了SS4改进型电力机车劈相机的工作原理，而它在电力机车上是如何起动和运行的，这对我们排除劈相机故障也是十分重要的。起动劈相机是电力机车动车前的预备性操作，其电路属于控制电路。在其受电弓升弓以及闭合主断路器后进行，SS4改进型电力机车的劈相机控制有手动和自动两种，它是通过对选择开关591QS进行选择，我们主要以手动为例，这样更好地认清各个电器件在劈相机起动过程中的作用。由于劈相机直接单相电源起动时只能在气隙中产生一个脉振磁场，而不能产生一个旋转磁场，起动转矩为零，劈相机必须带电阻或电容进行分相起动，起动电阻或电容必须接在劈相机电动第一相U1相与发电相W1之间，即辅助回路202母线与203母线之间，起动电阻值为0.79Ω起动电容为10个12kvar、138μF电容并联。所有辅机控制电源由605QA自动开关控制，劈相机的控制是完成其他辅机控制的先决条件。（劈相机起动原理图附图3-2）
劈相机的运转与停止是通过相应的接触器201KM控制，因为劈相机是单相电动机与三相发电机的组合，所以起动时必须在第二电动相绕组与发电相绕组之间接入起动电阻263R进行分相起动，起动电阻的接通与开断由接触器213KM来执行。由劈相机起动继电器283AK监测起动过程并控制起动电阻回路的开断。283AK的工作电源是从导线531经533KT常开联锁由导线281引入的。
首先我们按下劈相机按键（404SK）导线560经404SK与591QS，使导线564有电，劈相机中间继电器567KA得电动作，其常开触点闭合。导线560经567KA的常开触点，使导线561有电，然后分成几个支路。导线561经劈相机起动中间继电器566KA的常闭接点，使分相接触器（213KM）和劈相机起动延时继电器533TK得电动作，起动电阻将投入工作。劈相机的接触器（201KM）闭合，导线561经213KM的辅助触点，使导线572有电。经劈相机故障隔离开关（242QS），使201KM得电动作。劈相机的主回路沟通，开始起动。若起动正常，则劈相机的起动继电器（283AK）动作，其常开点闭合。导线561经283AK，使导线568有电，劈相机起动中间继电器566KA得电动作。其常闭点打开，切断213KM和533KT的供电回路，甩掉劈相机起动电阻，劈相机进入正常工作状态。同时，566KA的常开触点闭合，215QA和566KA常开触点，使566KA继续得电自锁：导线561经533KT的常闭触点，使导线577有电，为其它辅助电机的正常工作做好准备。致此，劈相机的控制顺利完成。从这一过程可以看出，电路中的控制电器与劈相机能否正常工作是密不可分的。
劈相机是SS4改进型电力机车中受力比较复杂的一种电机，它既要承受大功
率电流的负荷，而且又要受到各种扭转力矩的影响，因此在实际工作中它的故障率比其它辅助电机要高一些。从劈相机的故障分析来看主要有两种：一种是电路故障，一种是电机机械故障。
（三）劈相机电路故障分析及处理
1接触器故障分析及处理
劈相机通电后，劈相机转子不转，而且无任何反映，初步判断为劈相机接触器没有动作，这时应该拆下劈相机接触器201KM，检查其触点在通电情况下是否全部闭合良好，如果无任何反应，证明接触器已损坏，应立即更换新的接触器。在机车整备中还有一种情况是按下劈相机按键开关（404SK）后，劈相机起动信号显示不灭，到机车辅助室就会听到劈相机发出嗡嗡声，观察劈相机转轴不转或转动很慢，用手触摸感觉发热严重，这时应初步判断劈相机“走单相”，应该立刻检查劈相机接触器（201KM）和起动电阻接触器（213KM），看看是否还在动作，如果有不动作的状况，应该立刻更换接触器，从而保证劈相机能够正运转。如果接触器没有问题，表明电机内部有故障，用万用表测量该电机三相电阻可查出哪项开路，应立即对电机进行检修。
如果在机车运行中劈相机接触器出现故障不能及时处理，后果是很严重的，甚至会造成重大事故。
例：某机务段的0634号电力机车牵引1473次货物列车从南站开车时，机车轰地一声巨响，二号低压电器柜随之起火。机车立即返回段里，经过检查发现二号低压柜内的劈相机接触器201KM严重烧坏。从0634号机车二号低压柜着火烧毁情况分析，着火的原因显然是劈相机接触器201KM强烈放电引起的，而接触器触头严重松动是造成劈相机接触器“强烈放电”的根本原因，它对接触器的破坏集中在触头与导电片的电气接触面上。它对接触器的破坏性集中表现在：
①接触器在闭合瞬间，高达数百安的辅助电动机起动电流，将被迫从安装螺钉上流过，因此产生的电动斥力和焦耳热触，极易成接触器“强烈放电”。接触器闭合和断开时，将引起触头振动，在触头与导电片间产生金属桥和电弧，造成电气磨损，一旦导流截面减少到不能承受强大的辅助电动机起动电流时，接触器也会“强烈放电”。
③触头松动将加剧本身的塑性变形，形成静触头以弧形接触面与导电片接触，导流面被局限在安装孔附近一个不稳定的小区域内更加重该处的电气磨损。
例：某段0146号电力机车在库外做高压试验时，发现劈相机接触器触点焊死有放电现象，后经检查发现，原来是检修人员由于工作上的马虎，把额定工作电流75A的油泵接触器安装在额定工作电流为170A的劈相机起动电阻接触器的位置上，虽然它们的外观一样，但它们的作用却相差甚远，所以造成了这起事故。
我们检修人员在机车进行辅修时，就应该着重注意检查劈相机接触器，用500兆欧检查接触器对地及相间绝缘电阻值不小于3MΩ，在88-121VDC电压下检查接触器闭合、断开情况，闭合、断开均应可靠、动作应灵活，不许有卡住及接触器不良现象。线圈不许有过热。一旦发现有上述情况，应马上采取措施，避免造成更大的损失。因此说接触器故障是导致劈相机不能正常运转的原因之一。
2电器元件误动作
控制劈相机的电器元件误动作一般有两种情况，一种是劈相机起动后，从机车的信号显示屏上看，劈相机起动信号显示不灭，机车设置的过流保护延时不能提前动作，劈相机停止工作，表明辅机过流保护提前误动作。这时判断可能是辅机保护插件出现问题，应拔出辅机保护插件，按下劈相机接触器手动按钮，若劈相机能正常起动，则说明劈相机过流保护出现故障应更换保护插件；另一种情况是劈相机起动后，劈相机起动信号显示—熄灭—又显示，劈相机在某一转速下“爬行”或降速至停转，辅机保护动作，初步分析为起动继电器提前误动作，劈相机转速没有达到额定转速的0.9倍，起动继电器就将起动电阻切除，如果劈相机起动后，起动信号显示不灭，劈相机剧烈抖动、电磁噪音大，会看到起动电阻发红或烧断，这说明起动继电器晚动作或不动作，即起动电阻迟甩或甩不开，应立即切断电源，否则劈相机会被烧坏，所以应尽快检查和排除起动继电器故障。这时可以人为地按下起动继电器的凸键而让其动作，使常开联锁闭合，使566KA吸合，切断213KM线圈电源，甩开起动电阻，若是215EF常闭联锁故障，则可暂时把该联锁短接维持机车运行，入库处理完后再恢复正常。有时也不排除继电器本身机械故障：如批示件显示不正确或锁钩误动作等。
3、劈相机接线错误
从SS4改进型电力机车的辅助电路图可以看到，劈相机电动第一相U1端子与机车202母线相连，劈相机的电动第二相V1端是与机车201母线相连的。发电相WL端子与203母线相连，起动电阻接在U相与W相之间。如果劈相机任意两根线互换，这都会使劈相机反转。如果劈相机反转，则表明有两根线接反，就应判断为劈相机接线错误，立即打开劈相机接线盒。但有一种特殊情况：当三相接线相互反接时，劈相机转向与正常转向一致，即：劈相机电动第一相V1端子接机车201母线，劈相机电动第二相V1端子接203母线，劈相机发电相W1端子接机车202母线，V相作为发电相与起动电阻连接，由于起动电阻与V相绕组不匹配，劈相机起动困难，且由于V相绕组匝数最少，即使劈相机启动起来，由于三相电压严重不对称，使负载电机启动困难，这时劈相机带不动负载，对此我们检修人员也应打开劈相机接线盒，认真检查劈相机联线，并加以更正。
4、起动电阻值变大
起动电阻变大会引起劈相机起动困难。起动电阻值变大会使劈相机起动转矩变小，劈相机额定起动电阻值为0.79Ω，如果电阻的制造公差较大，或者由于每次起动时间较长，都会使劈相机起动电阻发烫或烧红，电阻氧化，有效截面积变小，次数多以后，劈相机起动电阻值会逐渐变大，在低网压下使劈相机起动困难，甚至不能起动，这时我们检修人员就应用兆欧表测量劈相机起动电阻值，如果大于0.79Ω，则改用另一组起动电阻，电阻值偏大的劈相机起动电阻须及时更换。
例：如哈尔滨机务段在检修SS4改进型电力机车时，由于没有形成中修检修能力只能作状态修，机车运行公里数已超出中修规定的公里范围，劈相机电阻由于长期处于超期使用，致使大量电阻内部衰变呈几何型发展。导致劈相机电阻过热并烧损，电阻更换频繁，影响了机车正常运输，浪费了大量人力物力，所以我
们要加强对机车劈相机起动电阻的检测和维护。
5、网压过低和输入电压严重不对称
劈相机起动“吃力”，噪音大，起动时间过长，引起过流保护动作，应检查电压表，观察劈相机输入电压，如果低于270V，表明网压过低，应立即停止劈相机起动。另一种情况是劈相机噪音大，发热严重，检查电机三相电压，如果低网压时，电压不对称度大于10%，高网压时大于7%，表明电压不对称度超标，谐波增大，谐波损耗增加。如果劈相机输入电压在270V至460V正常范围内，则应根据劈相机的故障判断处理。在一般情况下，劈相机连续起动次数应不超过3次，如仍然不能起动，一定要查明原因消除故障（1）更换起动电阻（2）检查连线是否接错，方可再行起动劈相机。
6、劈相机故障，通风机兼作“劈相机”分相起动
第一台牵引通风机3MA的电容分相起动电路是为劈相机发生故障而设的电路，在机车运行中，劈相机一旦发生故障，司机在无法查清原因的情况下，为保证其它辅机继续正常工作，即可切除劈相机，而以起动电容253C对风机电机3MA直接进行分相起动，这时要把劈相机故障转换开关242QS打向“1FD”位，即把283AK监测劈相机发电相电压引入线接到通风机电机3KA的第三相上，同时必须
把闸刀开关296QS倒向起动电容位（因起动电阻不能起动通风机），起动过程由起动继电器283AK控制，起动完成后283AK常开联锁闭合，使213KM线圈失电，其主触头打开，切除起动电容，即可投入其它辅机运行，值得注意的是在运用牵引通风机3MA替代劈相机作电容分相起动时，司机操纵与使用劈相机时相同，由于两节车的辅助电路未重联，因此可以一节车做劈相机电阻起动，另一节车由牵引通风机3MA电容分相起动。我们在使用这种方法时，接触网电压必须要在22KV以上时，才能用电容分相起牵引通风机电机。
（四）劈相机机械故障分析及处理
劈相机轴承工作质量的好坏，直接影响着机车的行车安全。劈相机在运行中，轴承出现故障，往往会造成劈相机严重损坏以至于整机报废。为了保证电力机车
的行车安全，就必须保证劈相机的轴承工作的可靠性。造成劈相机轴承出现故障的原因是多方面的，主要有以下几种：
1、轴承有异音
在机车运行中，要严格区分轴承噪音与轻微的有害异音是比较困难的，我们只有在不断地探索和实践中积累经验，才能较准确地分清各种异音排除故障。轴承发出异音，分析其原因主要有：缺少润滑油，轴承内部有伤或损坏，轴承中侵入杂质，那么检修人员就要对号入座，逐个进行判断和处理。首先，轴承如发出干磨声，而且声音中含有与转速无关的不规则金属声，判断为轴承润滑脂过少，需要补充润滑脂，但应该注意润滑脂的质量，选用合适类型的润滑脂，并且保证润滑脂的纯度、不变质，保护其清洁度。补充润滑脂后干磨声基本消失，轴承恢复正常运转；其次轴承发出“咕噜、咕噜”声，其周期与转速成正比，我们判断为轴承的滚柱或滚珠表面有伤痕，则需要及时更换；还有轴承若发出不连续的“梗、梗”声，则表明轴承内圈或外圈破裂，也应及时更换；再者轴承如发出的声音小，而且不规则与转速无关，但也会产生“咕噜”声，表明轴承内侵入了杂质，这时检修人员应该拆下轴承进行清洗。如要更换新的轴承，首先要进行简单处理。因为新轴承上虽然涂有防锈油，但是在包装和运输过程中有可能混入细砂和灰尘，若带着污物转动，将会在轴承滚道上留下痕迹，防锈油除不净，也不利于润滑油膜的形成。这些都会引发轴承故障。因此组装前应对轴承进行彻底清洗除去污物，保证轴承的正常运转。
2、轴承过热
从轴承过热的情况分析来看主要几点；
①润滑脂过多，轴承运行阻力加大，温度增高；润滑脂过少，轴
承干磨，温度也升高，因此引起轴承发热。根据异音（和规定，轴承润滑脂应装满轴承室的1/2—2/3，二极电机装满1/2即可，四极及以上电机装满2/3即可）可判断是否应补充润滑脂。
②电机或负载转动部分不平衡量太大，电机两端轴承都出现发热现象，振动
大。如果负载是风叶，则风叶发出的声音不均匀，且随转速的变化而变化。或轴
承过热或振动过大，需拆下电机检查修理，调整电机不平衡度。
②定子、转子相擦，轴承及电机表面均严重发热，振动大，运行中能听到“嚓、嚓”声，表明电机定子、转子相擦，该电机出现故障须及时处理调整定子与转子之间的间隙。
④两端轴承装配不平衡，电机两端轴承同时出现发热、动作大、噪音大。停机后，用手扳动转动部分比较吃力。检查端盖螺栓是否有松动，地脚螺栓是否有松动。拧紧后，如仍出现轴承严重发热，需对电机进行检查及重新装配，调整电机轴承水平度。
⑤轴承若出现以下情况应立即更换轴承；
a轴承破裂或内部有缺陷，这时轴承发热严重，伴随有振动，异音出现；
b轴承“走内圈”或“走外圈”，轴承出现严重过热，噪音增大，并有明显的不连续的金属干磨声，这样会使轴承固死，引起电机绕组烧损。这表明轴承“走内圈”或“走外圈”；
c轴承中浸入杂质或锈蚀，根据轴承的异音可判断出原因，应拆下轴承进行清洗，如严重锈蚀，必须更换新的轴承；
d轴承滚道出现伤痕以及滚道呈现深蓝色或棕褐色，这说明轴承在运行中温度过高，此时滚道可能因退火而变软损伤；
e内圈出现大面积疲劳剥离；
f轴承工作面损坏。表现为疲劳损坏、电流腐蚀、裂纹、保持架磨损等。
3、劈相机有异常噪音或振动过大
（1）劈相机转子断条
电机运行中出现笼形转子断条，机身抖动较大，有时高时低的“嗡嗡”声，转子发热严重。用钳形电流表测量三相电流，电流表指针周期性摆动，电机转速比正常转速稍低。如果轴承温升过高，需及时对电机进行修理或更换转子。
（2）劈相机铁心松动
电机运行中出现“哒哒”声，快慢随转速的变化而变化。此为电机铁心齿部松动产生中频齿谐波声。应及时修理，以免刮坏绕组绝缘部分，引起短路或接地等故障。
（3）劈相机地脚螺栓松动
电机振动大，断电后，振动现象不能立即消失，随电机转速降低而衰减，观察该电机是否与其它设备或机车共振。如果没有，则应检查电机地脚螺栓是否松动。如果拧紧地脚螺栓后，振动如果仍存在，则为电机内部或负载不平衡度太大所引起的故障，需及时对电机进行修理。
例：某机务段的0429号电力机车行驶在沈阳北线，由于劈相机的地脚螺栓松动，使劈相机振动过大，固定在接线盒的螺栓被振出，致使劈相机短路，造成劈相机及其它辅机严重损坏，造成机破。通过这次事故要求检修人员要经常检查备电机接线盒螺栓是否松动及时消除机车事故隐患。
4、电机升温过高或冒烟
从电机升温过高或冒烟这种现象分析，即有机械故障的可能性，又有线路故障的可能性，首先从机械故障检查：
①轴承故障：打开轴承盖看是否缺少润滑脂或内有杂物磨擦所产生难闻的气味；再查看润滑脂是否乳化，如判断正确，则更换润滑脂。
②电机通风不畅：轴承发热但振动噪音均无异常，检查电机两端的防护网是否堵死，由于电机无法散热，所以导致电机温度升温过高，应立即除去电机防护网上的污物。
其次从线路故障检查：
①电机并联支路中有一路断路：电机发热严重但没发现有其他异常现象，测量三相电流也没有太大变化。停机后用兆欧表测量三相电阻值，如果有一项电阻值比其他两项电阻值的平均值约大20%以上，表明该项有条支路断路，需及时修理，否则没断的支路也会因过热而老化或者烧坏。
②机定子绕组匝间短路：电机局部过热，虽然匝间电压很小，但感应电势会在电阻很小的闭合回路里产生很大的感应电流，引起局部过热，并发出一股焦臭味或冒烟。如电机长期运行，最终会导致相间短路或接地，使过流保护继电器动作。该电机需及时修理，尤其不能进行重新起动，否则电机会烧损。
另外，配件质量的好坏也会引起劈相机故障，比如触头的加工工艺，轴承的硬度，电机组装加工时的间隙误差，电机绕组的绝缘程度等，这些问题也是值得我们考虑的。
综上所述，通过对电力机车劈相机的故障原因分析及处理方法，只是我个人对劈相机故障处理的一点粗浅认识，我所探讨的只是电力机车中的一小部分，只能起到抛砖引玉的作用。只有对机车的整个系统进行全面了解，而且不断地在实践工作中积累经验，作为我们检修人员才能找到“万变不离其宗”的真谛，任何故障也就可以迎刃而解了。
SS6B型电力机车主、辅、控电路原理分析及劈相机故障分析1[材料]
