电机车使用及维修原理培训教材.

1、电机车使用及维修原理一、电机车的结构电机车主要由特殊电源装置、机械部分、电气部分三大部分构成；电源装置有特殊蓄电池、蓄电池箱和隔爆插销组成，机械部分由车架、行走部件、制动装置、撒砂装置、连接装置、顶棚组成。电气部分由隔爆直流牵引电动机、隔爆司机控制器、隔爆照明灯、电源容量指示器等组成。常用型号：CTL(Y)8/9,C表示矿用，T表示防爆特殊型，L(Y)表示双司控(单司控)，8表示粘重，9表示900mm轨距。二、IGBT工作原理IGBT由PNP型三极管和N沟道MOS管组合而成，这种IGBT称作N-IGBT，用图中14-5(d)所示符号中的箭头改为由E极指向G极即为P-IGBT的图形符号。由于电力

2、电子设备中主要采用N-IGBT，下面以图所示电路来说明N-IGBT的工作原理。电源E2通过开关S为提供Uge，只要Uge电源大于开启电压(为GEGE2-6v)，IGBT内部的MOS罐内就有导电沟道形成，MOS管D、S极之间导通，分三极管Ib电流提供通路，三极管导通，有电流IC从IGBTbC的C极流入，经三极管发射极后成I和12两路电流叫电流流经MOS管的D、S极，I2电流从三极管的集电极流出，I1、I2电流汇合成IE212E电流从IGBT的E极流出，即IGBT处于导通状态。当开关S断开后，Uge电压为0，MOS管导电沟道夹断(消失)，I2都为0，IC、IEGE12CE电流也为0，即IGBT处于

3、截止状态。N-IGBT工作原理说明图调节电源E2可以改变Uge电压的大小，IGBT内部的MOS管的导电GE沟道宽度会随之变化，I电流大小会发生变化，由于I电流实际上是三极管的Ib电流，人电流细小的变化会引起I2电流（12为三极管的Ib22c电流）的急剧变化。例如当Uge增大时，MOS管的导通沟道变宽，GEI电流增大，12电流也增大，即IGBT的C极流入、E极流出的电流均增大。三、IGBT检测IGBT检测包括极性检测和好坏检测，检测方法与增强型NMOS管相似。（）极性检测正常的IGBT的G极与C、E极之间不能导通，正反向电阻均为无穷大。在G极无电压时，IGBT的C、E极之间不能正向导通，但由于C

4、、E极之间存在一个反向寄生二极管，所以C、E极正向电阻无穷大，反向电阻较小。在检测IGBT时，万用表选择R*lkQ档，测量IGBT各引脚之间的正反向电阻，当出现一次阻值小时，红表笔接的引脚为C极，黑表笔接的引脚为E极，余下的引脚为G极。（2）好坏检测IGBT的好坏检测可按下面的步骤进行：第一步用万用表R*lkQ档R*lkQ档各引脚之间的正反向电阻，正常只会出现一次阻值小。若出现两次或两次以上阻值小，可确定IGBT一定损坏；若出现一次阻值小，还不能确定IGBT一定正常，需要进行第二步测量。第二步用导线将IGBT的G、S极短接，释放G极上的电荷，再将万用表拨至R*lkQ档，红表笔接IGBT的E极，

5、黑表笔接C极，此时表针指示的阻值为无穷大或接近无穷大，然后用导线瞬间将C、G极短接，让万用表内部电池经黑表笔给G极充电，让G极获得电压。如果IGBT正常，内部会形成沟道，表针指示的阻值马上由大变小，再用导线将G、E极短路，释放G极上的电荷来消除G极电压，如果IGBT正常，内部沟道会消失，表针指示的阻值马上由小变为无穷大。以上两步检测时，如果有一次测量不正常，则为IGBT损坏或性能不良。四、IGBT控制器技术特点一）技术参数型号技术参数ZBT1-150/90ZBT1-150/140ZBT1-150/192额定电压UDC90VDC140VDC192V电压波动范围55v130v84v194v190v

6、270v额定电流I0DC150A最大电流ImDC300A（短时工作制）工作频率800H2KHzz调压比5%95%经定电压范围04V控制电源DC24V、2A注：欠压、过压保护根据需求设定。（二）调速箱的调速手柄和换向手柄之间有机械互锁。若用于双司机室蓄电池防爆电机车上时，主调速箱和副调速箱之间没有结构、电气互锁，实现双机互锁功能。（三）性能特点1、节能显著：与电阻调速相比，节能30%以上。2、启动平稳、启动力矩大：采用无极调速方式，从起动到全速均能平稳过渡，有效滴保护了机车机械系统，司机可根据实际需要任意控制机车速度，且牵引力比原电阻调速机车打，工作效率高。3、蓄电池电压显示及电量显示：电量仪之

7、间显示蓄电池电压，电量显示能反映蓄电池电压的变化过程，当蓄电池充足电达到100%额定电压时，绿色指示灯全亮，当超过130%额定电压时，黄色指示灯全亮。随着蓄电池电压逐渐降低，黄、绿、红指示灯依次熄灭，当只有红灯显示时，表示蓄电池电压已低于70%额定电压，提醒司机及时充电，有效地保护蓄电池过放电。（注：YBZ型数字电量仪为自选配件，只有选配了电量仪的调速箱才有本功能）。4、温度保护：当功率元件IGBT温度达到保护值时，保护电路动作，能有效地防止斩波器功率元件因温度过高而损坏。（若安装YBZ-1数字电量仪面板上“°C”超温指示灯点亮）。5、无弧通断：正常操作下，所有接触组均无弧通断，大大

8、延长了接触组触头的使用寿命。6、过流保护：当机车超载或机械故障引起电流增大时，电流保护电路动作，机车速度降低。7、给定可靠：采用光电电压给定器，线性好、寿命长。8、积木式结构：简单、紧凑，维修方便。五、IGBT控制器工作原理及维修（一）工作原理1、控制器控制器有调速手柄和换向手柄构成。调速手柄通过凸轮操作接触组及光电给定器，控制电机车启动、调速。换向手柄没有钱就、后退及“0位”三个切换档位。换向手柄有三档切换位，用来改变电机激磁电流方向，从而改变电机旋转方向，实现机车前进、后退和停车。换向手柄与调速手柄之间没有机械联锁，当换向手柄在“0位”时，调速手柄不能转动；当调速手柄不在“0位”时，换向手

9、柄不能转动。2、斩波器的基本原理本斩波器采用了IGBT高压大功率开关器件，控制方式为定频调宽（PWM方式）。IGBT是由场效应管与大功率晶体管想结合的全控功率开关元件，其开关频率高，当栅极施加+15时器件导通，导通时压降为2V左右；当栅极施加0-15V时器件关断。由于IGBT工作在开关状态，导通关断时消耗很小，所以调速状态下节能效果显著，可以保证99%以上的电能用于电机。IGBT串联在“串激式”牵引电动机电路内，当IGBT导通时，电机电流线性上升；IGBT关断时，电机电流通过续流二极管形成回路，电流线性下降。由于开关频率高（800HZ2KHZ）,实际电机的电流等效为直流电流，通过改变IGBT的

10、导通、关断时间的比值（即调压比a=Ton/T），即可改变电机两端的电压平均值，从而改变电机的转速，实现机车调速的目的。斩波器的各种保护功能，如延时软启动、欠压、过压、恒流、短路等保护功能也通过调节IGBT的导通、关断时间的比值来实现。为使机车能正常的工作，减少用户的损失，本系统加装了温度保护装置。当斩波器铝散热底板温度达到85r左右时，斩波器暂时停止工作，以保护功率开关元件不因温度过高而损坏。当斩波器温度下降至正常温度时，机车即能自动恢复工作。（二）操作方法1、现按操作调速箱的顺序1）开车准备：将正、负极插销按极性插入插销连接器，接通蓄电池电源装置和调速箱的连线。仔细检查电源极性正确后，才能进

11、行下一步操作。（若安装YBZ-1数字电量仪，通过观察电量仪是否显示，可判断电源极性是否正确，同时当电量仪上电量显示只有红色发光二极管点亮时，司机应及时停车对停车对蓄电池进行充电）2）确定行车方向，移动调速箱换向手柄，由于主回路未接通，操作换向手柄时触电是不带电电流切换的，为了做到无弧切换，调速手柄与换向手柄之间设有机械联锁。换向手柄置于“向前”位：主回路无弧接通牵引电动机定子和转子。换向手柄置于“向后”位：主回路无弧接通牵引电动机定子和转子。3）机车的启动、调速及全压运行司机操作调速手柄从“0”位移至“合闸”位（即从0°移到25°），主凸轮将触点闭合。继续操作调速手柄由“合

12、闸”位至“调速”位（约35°）时，给定器内微动开关接通，控制器驱动盒24V电源接通。操作调速手柄由“调速”位继续向前移动至“全压”位时（35°至150°之间），调速手柄带动光电给定器轴转动，输出给定电压，随着加调速手柄的前移，加在电机上的端电压不断提高，直至“全压”位，机车速度达到最大。4）“全压”位返回“0”位调速手柄由“全压”位退回“0”位时的工作过程相反，现将其过程分述如下；调速手柄从150°移到35°时，随着给定电压的降低，调速箱的输出电压由最大调节电压逐渐下降到最小调节电压，机车减速行驶。调速手柄从35°移到25°

13、时，微断开关，控制器驱动电路电源断开，斩波器停止动作，机车靠惯性运行。调速手柄从25°移到“0”位时，则主回路断开，因为调速手柄在25°时，斩波器已停止工作（即关断）。2、使用注意事项1）在接通蓄电池插销使用前，应检查电源电压、负载工作电压是否相符，各接线柱对外连接是否正确无误。2）双司控室机车操作应由一人完成，操作主（副）调速箱换向手柄时，应确保副（主）调速箱换向手柄在“0”位，否则无法操作主“副”调速箱换向手柄，若强行操作，将造成互锁结构的损坏。3）操作调速手柄时，不要将其从“0”位即刻扳到“全压”位，而应使机车在低速启动后，根据需要来控制速度。4）换向必须在机车停稳后

14、进行。5）机车在制动闸瓦未完全松开时，严禁操作调速手柄。6）机车需要减速或制动时，需将调速手柄扳回“0”位，使用机械制动或气制动。7）严禁司机私自打开调速箱，乱动其部件，同时严禁不装盖板，裸机操作。8）司机离开驾驶室时，应将换向手柄和调速手柄扳回“0”位，并将机械制动带上。9）机车出现故障时，应及时找维修人员处理。严禁机车带故障运行，扩大故障范围。10）机车运行过程中，频繁出现斩波器不工作时，应触摸调速箱外壳，判断是否因为斩波器温度过高，引起温度保护电路动作。若是，则需等斩波器温度下降，保护电路恢复正常工作后，才能继续操作，同时应检查机车是否超载工作，斩波器长时间大电流工作所致；或将此现象报告

15、维修班进修检修。（安装YBZ-1数字电量仪的调速箱可根据电量仪上“°C”红色发光二极管是否点亮进行判断）11）插销连接器内的保险管必须按规定值使用。（三）常见故障及处理1、当机车工作出现异常时，应立即由专业维修人员进行维修。维修人员应先询问并记录清楚故障现象，再根据以下维修方法进行检修。检修前务必先断开主电源，待储能电容储存的电量放完后，才可操作。维修时，切忌盲目更换元件，应根据电气原理分析，找出故障部位，分析损坏原因。常用检测仪器仪表：500型万用表；数字万用表；兆欧表（1）机车不能调速（调速箱不工作）1 ）控制电路部分 观察调速器控制驱动盒土15V指示灯（绿色）a若控制驱动盒CN

16、1插座、脚有24v输入，则土15V指示灯应亮，若不亮，则更换控制驱动盒。 检查光电给定器有无04v电压输出，若无，则检查光电给定器及相关线路、传动装置是否松动或断开，并做相应处理。 检查电流传感器静态是是否输出高电压，若是，则检查接地线是否断开、电流传感器是否损坏，同时检查CN3插座是否接触良好，并做相应处理， 检查控制驱动电路是否损坏，若是，则更换控制驱动盒。2）主电路部分 检查主电路是否接通，若是，则从蓄电池正极-插销连接器-保险-调速箱内防反二极管-接触组依次检查。接地线是否接好。 检查IGBT或串接在驱动线中的二极管是否开路。若是，则更换IGBT或二极管（此时控制驱动盒驱动指示灯T1或

17、T2会闪烁）3）电机电路部分检查换向鼓是否接触不良，电机线圈是否开路或相应线路断开、碳刷是否磨损过多，将其修复或更换。（2）机车能调速，但速度不够1）检查机车是否超载，若是，则必须减轻负载。2）检查是否有机械故障，或制动闸瓦未完全松开，若是，检查机械部分，将其修复。3）检查电流传感器负电压是否低于-9v或电流传感器损坏，使其输出端电压偏高，若是，则更好控制驱动盒或电流传感器。4）检查给定电压最大时是否低于3.5v，若是，则检查光电给定器及其操纵件位置，将其修复或更换。5）检查机车是否只有单电机工作，检查不工作的电机及电机回路，并作相应处理。（3）机车失控当调速箱调速手柄刚进入调速位时，机车突然

18、进入全压运行的现象即为失控。1）检查电容组件是否松动或电容容量降低，引起IGBT击穿，若是，则紧固或更换电容组件，更换IGBT。2）检查光电给定器是否损坏，使给定电压在3.5v以上，或始终为某一固定值，若是，则更换光电给定器。3）检查电机线圈是否接地，若是，则将其复位并紧固。（4）调速手柄刚吸合，便烧主电源保险1）检查电机线圈绝缘强度及换向鼓部分，是否绝缘强度不够、短路或搭铁，若是，则将其修复或更换。2）检查电容是否击穿或电源正负极短路，若是，则更换电容或检查电源电路2）检查IGBT和续流二极管是否同时击穿，若是，则更换IGBT和续流二极管。（四）维护保养应定期做好调速箱的维护保养1应定期检电

19、缆引入装置橡胶密封圈的弹性，如老化失去弹性，必须用同种规格（尺寸、硬度）的零件更换，不得使用其它替代产品。2 应定期检查各部件紧固螺栓是否松动，尤其是防爆面固定螺栓，斩波器滤波电容、IGBT、续流二极管紧固螺栓。若松动，应及时拧紧。3 应定期检查控制器所有转动部分是否转动自由，应增加润滑油。检查各触头开闭顺序是否正常，接触是否良好。当触头出现烧损时，应及时修理或更换。4 应定期检查主电路个电缆外皮，出现磨损时，应及时更换。5应定期检查电机线圈的绝缘强度，应在0.5MQ以上，若达不到，则应及时处理。测量绝缘强度时，电机线圈与斩波器回路要完全断开。6 应定期检查光电给定器的输出电压是否在04v之间

20、线性变换。微动开关工作是否正常。7 应定期检查调速箱内各接插件是都插按牢靠，若松动，应及时处理或更换。8 应定期检查储能电路充、放电情况，储能电容容量降低时，应及时更换，否则危及工作安全。六、机车运行管理规定1、合理确定牵引的矿车数2、必须定期检修机车和矿车、并经常检查，发现隐患，及时处理。3、机车的闸、灯、警玲（喇叭）、连接装置和撒沙装置，任何一项不正确或防爆部分失去防爆性能时，都不得使用该机车。4、机车司机必须按信号指令行车，在开车前必须发出开车信号。机车运行中，严禁将头或身体探出车外。司机离开座位时，必须切断电动机电源，将控制手把取下，扳紧车闸，但不得关闭车灯。5、列车或单独机车都必须前

21、有照明，后有红灯。6、正常运行时，机车必须在列车前端。7、同一区段轨道上，不得行驶非机动车辆。如果需要行驶时，必须经井下运输调度站同意。8、巷道内应装设路标和警标。机车行近巷道口、硐室口、弯道、道岔、坡度较大或噪声大等地段以及前面有车辆或视线有障碍时，都必须减低速度，并发出警号。9、两机车或两列车在同一轨道同一方向行驶时，必须保持不少于100m的距离。10、列车的制动距离每年至少测定1次。运送物料时不得超过40m，运送人员不得超过20m。另外，在弯道或司机视线受阻的区段，应设置列车占线闭锁信号，在新建和改扩建的大型矿井井底车场和运输大巷，应设置信号集中闭锁系统。七、集团公司矿井运输管理细则的有

22、关规定第十一条主要运输大巷电机车采用双司机室，跟车工（押车工）在列车行驶时，乘坐在无人的驾驶室内。主运输巷不得使用粘重8吨以下单司机室电机车。车辆行驶时，严禁扒、蹬、跳车。第十四条电机车应采用变频调速或脉冲调速控制装置，具有电制动功能。第十六条运输大巷行驶三台及以上机车运输必须装备机车通讯。第十七条矿井应加强运输车辆管理，提高矿车周转率，逐步装备矿车跟踪管理系统，实时监控车辆运行。第二十八条司机必须按调度指令或信号开车。机车司机棚不得拆卸或缩小。司机不准擅离工作岗位，不准车外开车。第二十九条电机车不准乘坐其他人员。跟车工和处理事故的人员可乘坐在双司机室另一端，但乘车人身体任何部位和物品不准露出车外。第三十条两列车在主要运输巷道变道或会车时，应打铃或鸣笛示警，按信号减速慢行。并遵守以下规定：（一）主运输巷直道机车先行；（二）运人车辆先行；（三）重车先行，空车后行；（四）列车组先行，单车后行。第三十七条单车或列车主运线路出现故障或需临时停车时，必须在车辆前后40m以外，设置警戒并立即汇报运输调度。第三十八条机车不得运送车辆重心偏斜的车辆。运送超长、超宽、超高、超重的特殊物件或设备时，必须制定打运安全措施。处理掉道车辆管理规定1、平巷车辆掉道，工作人员要及时停车，并