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电机车司机培训教材蔡方静岱河矿业运输区第一节概述电机车运输是煤矿生产流程中的一个主要环节。井下电机车运输系统由供电装置、电机车、矿车、轨道和通讯、信号装置组成。作为井下平巷运输的主要方式，电机车运输有下列优点：（1）运输能力大。（2）对巷道布置的适应性强。（3）煤和不同煤种的运输以及全部辅助运输既可以统一解决，又能兼作车场调车工作，减少辅助设备。（4）大巷断面可充分利用。（5）吨千米运输费用比较低。（6）设备供应条件好，品种多，有选择余地。（7）可代替一定容量的煤仓。虽然电机运输有很多优点，但是也存在着一定的不足，如基本建设投资大，架线式电机车运输容易造成不良的泄漏电流、蓄电池式电机车运输成本较高。第二节矿用电机车的类型煤矿用电机车是指轨距为600mm、762mm和900mm的窄轨电机车。按电机车的粘着质量可分为2.5t、5t、7t、8t、10t、12t、14t、20t等；按电压等级可分为48V、90V、110V、132V、140V、250V和550V等；按供电方式可分为架线式和蓄电池式2种。电机车按安全性能可分为增安型、隔爆型和防爆特殊型3种。•产品分蓄电池式和架线式电机车两大类。蓄电池式电力机车有普通型、安全型、防爆特殊型，产品吨位有2.5t、5t、6t、9t、12t、15t、18t、25t、30t、35t、45t，架线式电力机车吨位有1.5t、3t、6t、7t、10t、14t、20t、30t。公司的防爆技术及调速技术方面具有较强的优势。除生产煤矿防爆特殊型电力机车外，还生产工厂防爆等级（dIIBT4）的特种牵引车。电机车主要为中小型煤矿和隧道工程服务，同时生产各类轨距载人客车。二、蓄电池电机车蓄电池电机车的优点是电机车自备电源，随车行走，凡是有轨道的地方都可使用，所以适应性强，机动性能好，特别适合于矿井掘进工作；因无架线牵引网路系统，供电系统简单；基本建设费用低。其缺点是由于蓄电池的容量有限，每次充电后的持续工作时间有限，必须按时对蓄电池充电。蓄电池有一定的使用寿命，失效后必须更换，维修复杂，维修费用高，事故多，运输效率低。•一、架线电机车架线电机车是由牵引变流所供给电源的。它的适用条件为周围空气温度最高＋40℃，最低－30℃（采用电子元件的电机车最低温度为－20℃）；海拔不超过100m；平均最大相对温度不大于90%；轨道坡度一般限制在0.3%～0.5%之间，局部轨道坡度不超过3%。三、电机车的型号电机车的型号是由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成的一组代号，表示电机车的主要技术特征。例如，ZK10－6/250型的含义是：粘着质量为10t、轨距为600mm、额定电压为250V的架线矿用电机车。XK5－9/90KBT型的含义是：粘着质量为5t、轨距为900mm、额定电压为90V的防爆特殊型蓄电池矿用电机车。•四、电机车的适用范围因煤矿井下有瓦斯和煤尘等易燃易爆气体和粉尘，为防止电机车引起瓦斯与煤尘燃烧、爆炸，《煤矿安全规程》第三百四十七条对电机车的使用有明确规定：（1）低瓦斯矿井进风（全风压通风）的主要运输巷道内，可使用架线电机车，但巷道必须使用不燃性材料支护。（2）在高瓦斯矿进内（全风压通风）的主要运输巷道内，尖使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。如果使用架线电机车，必须遵守下列规定：①沿煤层或穿过煤层的巷道必须砌碹或锚喷支护。②有瓦斯涌出的掘进巷道的回风流，不得进入有架线的巷道中。③采用炭素滑板或其他能减小火花的集电器。④架线电机车必须装设便携式甲烷检测报警仪。（3）掘进的岩石巷道中，可使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。（4）瓦斯矿井的主要顺风巷和采区进、回风巷内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。（5）煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，如果在全风压通风的主要风巷内机车运输，必须使用矿用防爆特殊型蓄电池机车或矿用防爆柴油机车。第三节电机车的机械结构电机车的机械部分包括车驾、轮对、轴承和轴承箱、弹簧托架、齿轮传动装置、制动装置、撒砂装置、连接缓冲装置及空气压缩系统。一、车驾车驾是电机车的主体构件，结构形式一般为析式和钢架式，由侧板、隔板、端板和底板等组成。由于电机车上所有的机械和电气设备都安装在车驾上，所以车驾的强度要足够大。通常机电车的车驾按不同机型、不同位置用20～50mm厚的钢板焊成。二、轮对轮对由2个车轮压装在一根轴上所组成。三、轴承和轴承箱电机车车轴的两端都装有轴承箱内，它是车驾与轮对的连接点。四、弹簧托架弹簧托架由板弹簧、均衡梁和弹簧支架等组成。整个弹簧支架支撑在轴承箱上，支架与车驾连接。五、齿轮传动装置齿轮传动装置的作用，一是将牵引电动机的转矩传递给轮对，二是进行变速。电机车的齿轮传动装置有一级、二级、三级3种形式。ZK—7（10）型机车的二级传动装置。六、制动装置制动装置是为电机车运行过程中减速或停车而设的。七、撒砂装置撒砂装置由拉杆、复位弹簧、砂筒、出砂导管等零部件组成。它的作用是向车轮前的轨道上撒砂，增加车轮与钢轨之间的粘着系数，使牵引力或制动力增大。撒砂装置对于电机车的安全运行具有很大作用。八、连接缓冲装置连接缓冲装置俗称碰头，用于和矿车连接并在碰撞时保护箱体不受损坏。电机车前后两端都连接有缓冲装置第四节电机车的电气结构一、架线电机车的电气结构架线电机车的电气设备有集电器、自动开关、电阻器、控制器、照明装置和牵引电动机等。（一）集电器架线电机车的集电器也称集电弓、受电器，是架线电机车从架线上取用电能的装置。集电器按接触方式分为滑动式和滚动式2种。集电器与架空线接触时应保持一定的压力。井下集电器与架空线的接触力一般为39～49N，地面专用电机车的接触压力一般为49～69N，这样才能保证接触电阻小、火花少。（二）自动开关自动开关是架线车的电源开关，也是电机车电气主回路的短路和过负荷时的自动保护装置。（三）电阻器电机车使用的电阻器有2个作用，一组是串联在牵引电动机电枢回路中，起限流和降压作用，供电能耗制动；另一组是串联在照明回路中作降压照明用。（四）照明装置照明装置是为电机车提供照明的灯具。它由前后车灯、控制开关、熔断器、降压电阻等组成。电源取自架空线，有的靠电阻降压供电，有的经逆变器供电。（五）控制器控制器是用来操作电机车的启动、调速、停止、电气制动、前进或后退。控制器由换向器和主控制器两部分组成。1.换向器换向器是用来改变电机车前进或后退方向用的。换向器手柄采用扳手式。2.主控制器主控制器具有完成电机车的启动、调速以及电气制动等功能。为了防止误操作，在主控制器与换向器之间装有机械闭锁装置，这种装置可以保证：（1）只有当主控制器手柄在“零”位时，才能扳动换向器手柄，以确保在电动机断电情况下进行换向。（2）只有当换向器手柄先置于“前进”或“后退”位置时，才能转动主控制器手柄，即换向器手柄在“零”时，主控制器手柄不能转动，这样可以确保司机正确选择行驶方向。（3）当换向器手柄在1台电动机工作位置时，主控制器手柄不能转到电气制动和2台电动机并联工作时的位置。（六）牵引电动机牵引电动机是架线电机车的主要电气设备之一，目前广泛使用在电机车上的牵引电动机为直流串励电动机。1.直流串励电动机的特点（1）启动转矩大、过载能力强。（2）具有良好的牵引性能。（3）抗干扰能力强。2.直流串励电动机的结构直流牵引电动机主要由两大部分组成，一是称为磁场的静止部分（即定子），另一是称为电枢的旋转部分（即转子）。（1）定子：它由机座、主磁极、励磁绕组、电刷等组成，是直流串励电动机产生磁场的部分。（2）转子：它由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风叶等组成。（3）其他部件：换向器通过电刷与外电路接通。端盖一般用铸铁或铸钢制成，通常作转子的支撑和安装轴承之用。3.直流串励电动机的工作原理4.直流串励电动机的调速（1）改变电动机的端电压①串联电阻法。②牵引电动机串、并联法。③晶闸管脉冲调速法。（2）改变励磁绕组法①改变励磁绕组的匝数。②改变励磁绕组的连接方式。5.直流串励电动机空载的危害直流串励电动机具有机械软特性，即转速随着负载的轻重变化而变化，也就是电动机的转矩大而转速低，而随着转矩的减小，电动机的转速增高。电动机空载时，由于它的转矩非常小，其转速将非常高，会产生“飞车”现象。此时不仅会使换向条件严重恶化，甚至会损坏转子，引起人身事故等。所以直流串励电动机不能在空载下运行，在一般条件下轻载运行的最小负荷不得低于额定负荷的25%～30%.二、蓄电池电机车的电气结构（一）蓄电池电源装置蓄电池电源装置是由若干个蓄电池经连线连接组成的蓄电池组，装在由钢板焊接而成的箱内构成电源装置。它是蓄电池电机车的供电电源。根据防爆性能可以将电源装置分为增安型、隔爆型和防爆特殊型3种，其中防爆特殊型电源装置应用最为广泛。1.增安型电源装置增安型电源装置结构上采取措施，使其在正常运行时不会产生电弧、火花而点燃周围爆炸性混合物产生爆炸，但是不能保证故障状态下的安全，使用范围受到一定的限制。2.隔爆型电源装置3.防爆特殊型电源装置防爆特殊型电源装置是在蓄电池和蓄电池箱中采取了特殊防爆措施，达到尽可能减小电源装置的漏电电流，清洁消除和防止产生电火花的可能性，把氢气的积聚减到最低程度的一种电源装置。（1）蓄电池箱①机械性能好，耐电解液腐蚀，能支撑和保护蓄电池的壳体。②绝缘抗漏电性能好，外壳及其上盖内表面均有耐酸绝缘覆盖层，耐酸绝缘覆盖层绝缘电阻符合标准规定（不小于5MΩ），能避免电源装置因漏电电流过大产生电火花而引起爆炸。③通风、排液良好，氢气不易积聚。④良好的防外物作用，防止外物伸入电源装置内部与蓄电池的极柱短路或对地产生电弧而引爆。⑤良好的防水性能，防止滴水进入电源装置内部，使蓄电池外表面潮湿而增大漏电电流。⑥蓄电池箱与盖这间有可靠的连接装置，保证在离开充电室后，电源装置上盖打不开。上盖与蓄电池顶端间隙符合标准规定。⑦箱盖有足够的机械强度。第五节电机车的电气控制一、架线电机车的控制（一）启动控制启动控制是指电机车由静止达到全速运行的控制过程。常用的启动方法有如下2种。1.串接电阻启动开始启动时，在电动机的电枢中串接大的启动电阻，随着转速的升高，逐渐减小启动电阻，使得电动机的牵引力基本保持不变。这种启动方法的优点是简单、成本低廉。缺点是启动的平滑性不够理想，电阻上的能量损耗大。2.2台牵引电动机串、并联启动这种启动方法的优点是平滑性好，电阻上的能量损耗小；缺点是设备较多，较复杂。（二）运行控制1.照明线路2.动力线路二、蓄电池电机车的控制电机车长期以来大多采用串接电阻的方法进行速度的控制。当增大电阻时，电动机转速降低，机车慢行；反之，电动机的转速就增高，机车就快行。这种方法虽然设备简单，但缺点是在电阻上有大量的电能损耗；其次在切换电阻时，由于电流较大其电弧将会使触头烧损；另外速度的调节平滑性不好、启动的稳定性不好，挂车时更不安全。第六节电机车的供电电源一、架线式电机车的供电电源架线式电机车是由牵引变流所经过牵引电网进行供电的。（一）牵引变流所牵引变流所是由安装在井下机电设备硐室内的交流配电装置、变流设备、直流配电装置组成，其任务是把交流电源变为直流电源，向牵引电网供电。牵引变流所的位置一般设在井底车场中央变电所附近。当运输距离长、电机车数量较多时，为保证牵引电网供电质量，可在运输线路的中央或其他地方增设。交流配电装置的作用是向变流设备提供保护功能齐全的交流电源。交流设备是交凉电源变为直流电源，是牵引为焴所的核心设备，由整流变压器和硅整流元件组成，并有良好的安全保护功能。（二）牵引电网牵引电网的作用是供给架线式电机车直流电源，并组成电机车电流的通路，由架空接触线（简称架空线）、钢轨、馈电线、回电线、分段开关、分段绝缘等组成。牵引电网的供电电压应符合《煤矿安全规程》第三百五十五条的规定，不得超过600V.1.馈电线与回电线馈电线是牵引变流所正母线与架空线之间的连接线，回电线是牵引变流所负母线与钢轨之间的连接线，煤矿井下大多用电缆作为馈电线和回电线。2.接触线牵引电网中接触线用电车线，它是一种特制的带双沟槽的