轨道车电传动基础讲解课件

广州铁路职业技术学院童巧新轨道车电传动基础广州铁路职业技术学院童巧新轨道车电传动基础一、电传动系统的组成GCDl000型重型轨道车电力传动系统示意图1一启动电机；2一前通风机；3一齿轮箱；4一万向传动装置；5一柴油机；6一主发电机；7一后通风机；8一牵引电机；9一整流装置一、电传动系统的组成GCDl000型重型轨道车电力传动系统示二、启动电机工作原理启动电机是直流电动机，以蓄电池为电源。1.直流电动机工作原理外部提供用左手定则判断受力方向及形成的转矩方向：f=BXli

通过电刷和换向器将直流变为元件的交流电引入产生电磁转矩使电机旋转带动负载旋转建立磁场二、启动电机工作原理启动电机是直流电动机，以蓄电池为电源。外二、启动电机工作原理1.直流电动机工作原理电刷外接直流电源经过换向器后，绕组中流过交流电二、启动电机工作原理1.直流电动机工作原理电刷外接直流电源经二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（1）他励电机分别由两个不同的电源供电。电压可以相同，也可以不同。二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（1）他励电机分二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（2）并励电机由同一电源供电。励磁电流一般为额定电流的5%二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（2）并励电机由二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（3）串励电机特点：具有很大的起动转矩，但其机械特性很软，空载时有极高的转速。应用：不准空载或轻载运行。常用于要求很大起动转矩且转速允许有较大变化的负载等。二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（3）串励电机特点二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（4）复励电机串励绕组他励或并励绕组通常他励（或并励）绕组起主要作用，串励绕组起辅助作用。串励绕组和他励（或并励）绕组的磁势方向相同。积复励：串励绕组和他励（或并励）绕组的磁势方向相反。差复励：二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（4）复励电机串轨道车电气系统广州铁路职业技术学院二、启动电机工作原理3.启动电机起动１—吸引线圈２—保持线圈５—引铁６—耳环７—拨叉1２—单向离合器轨道车电气系统广州铁路职业技术学院二、启动电机工作原理3.启二、启动电机工作原理3.启动电机起动（1）点火开关启动位起动继电器闭合吸引线圈与保持线圈得电，引铁吸入（左移）蓄电池→吸引线圈→起动电机，开始慢速转动引铁左移→耳环、拨叉→顶出单向离合器引铁顶动触盘至左极端，使起动电动机开关闭合蓄电池24V直接送到起动电机，起动电流达数百安吸引线圈被短接二、启动电机工作原理3.启动电机起动二、启动电机工作原理3.启动电机起动（2）放开点火开关蓄电池24V→吸引线圈→保持线圈，磁场互相抵消引铁、触盘18回位起动电机开关打开，电机停转单向离合器退回二、启动电机工作原理3.启动电机起动三、硅整流发电机1.轨道车上发电机的作用当柴油机达到额定转速，便由发电机发电供给轨道车上各电气设备所需直流电源，并通过发电机调节器向蓄电池充电。2.种类（1）并激直流发电机（2）硅整流发电机三相交流同步发电机硅整流器三、硅整流发电机1.轨道车上发电机的作用三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理定子：三相对称绕组：U1-U2、V1-V2、W1-W2转子：磁极铁心、励磁绕组励磁绕组通入直流电流，建立转子磁场。原动机拖动转子以转速n匀速旋转时，转子磁场切割定子三相绕组，在三相绕组中感应出交变电动势。由于定子三相绕组在空间位置上互差120°电角度，所以三相电动势在时间上互差互差120°电角度。三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理（1）感应电动势的波形设计适当的转子极弧形状，使B沿气隙正弦分布，可得到正弦波形的e。的波形取决于的波形。

（2）感应电动势的频率极对数p123456

n（r/min）300015001000750600500为了发出50HZ交流电，同步发电机转速与极对数关系（3）三相电动势的大小和相序大小：相序：与转子转向一致，即相序由转子的转向决定。三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理（1）感应电动三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（1）转子：产生磁场由爪极（每个爪极有６个鸟嘴形磁极）、转子绕组、滑环和转轴等组成。

在转子绕组中通入一个直流电流时，产生一个磁场。

在发动机的带动下转子旋转，在定子绕组中产生一个旋转磁场。三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（1）转子三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机三、硅整流发电机三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（2）定子：产生交流电定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种。图2.5交流发电机定子总成及连接方式a）定子绕组星形连接b)定子绕组三角形连接三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构图2.5交流三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（2）定子三相定子绕组定子铁心三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三相定子绕组定子三、硅整流发电机5.硅整流器（1）整流原理:二极管的导通原则（如左图示）当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。（2）整流过程的分析同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压,如交流发电机整流原理图

(c)所示。图

整流二极管导通分析三、硅整流发电机5.硅整流器图整流二极管导通分析三、硅整流发电机5.硅整流器

交流发电机整流原理图

a)整流电路图b)三相绕组电压波形图c)整流后发电机输出波形图三、硅整流发电机5.硅整流器交流发电机整流原理图

a)整四、发电机电压调节器1.作用保证用电设备的电源电压恒定。2.工作原理交流发电机的励磁原理图四、发电机电压调节器1.作用交流发电机的励磁原理图四、发电机电压调节器当B+电压上升到限值时，W1反向击穿，T1导通，T2、T3截止，停止向他励线圈F供电，使B+电压下降当B+电压下降时，W1关断，T1截止，T2、T3导通，向F供电，B+电压上升四、发电机电压调节器当B+电压上升到限值时，W1反向击穿，T五、牵引电动机1.电传动装置分类按照牵引发电机和牵引电动机所用电流制的不同，电传动装置可分为：（1）直一直流电传动装置（2）交一直流电传动装置（3）交－直－交电传动装置2.轨道车牵引电动机种类（1）直流电动机（2）异步电动机五、牵引电动机1.电传动装置分类五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理空间位置对称的三相绕组通入三相对称的交流电流建立起一个恒速旋转的磁场,称为旋转磁场五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理空间位置对称的三五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理（1）旋转磁场的产生磁势电流产生磁势(按右手螺旋定则分析)。分析时磁势用箭头表示方向。导体中电流用●和X表示方向。如图所示。●X电流流进电流流出五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理磁势电流产生磁势五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理磁场旋转示意图五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理磁场旋转示意图五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理t1时刻t2时刻五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理t1时刻t2时刻五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理结论：电流经过一个周期的变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转一周，即在空间旋转的角度为360°。五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理结论：五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理p123456n1(r/min)300015001000750600500

异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系※旋转磁场的转速n1＝五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理p123456n五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理通入三相绕组中电流的相序为iU→iv→iw

旋转磁场在空间是沿绕组始端U→V→W方向旋转通入三相绕组中电流的相序为iV→iU→iw

旋转磁场在空间是沿绕组始端V→U→W方向旋转结论：旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理通入三相绕组中电五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理（2）异步转动原理转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理转子导体与旋转磁五、牵引电动机（2）异步转动原理设某个时候旋转磁场方向如图所示。磁场转速n1转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，根据右手定则,转子绕组内电动势和电流方向如图所示根据左手定则，转子导体受力，形成转矩，方向如图所示。转子转速n<n1nNSn1转子转速n总是小于旋转磁场的转速n1。所以称为异步电动机五、牵引电动机（2）异步转动原理设某个时候旋转磁场方向如图所五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理（2）异步转动原理转差同步转速n1与转子转速n二者之差。转差率(也叫滑差率)s“转差”与同步转速n1的比值s=（n1−n）/n1正常运行的异步电动机，其s很小，一般s=0.01~0.05五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构（1）定子五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构（2）转子鼠笼转子五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构鼠笼转子五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构（3）气隙异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，一般为0.2~2.5mm。气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率因数。太小会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生扫膛。五、牵引电动机4.三相交流异步电动机的结构广州铁路职业技术学院童巧新轨道车电传动基础广州铁路职业技术学院童巧新轨道车电传动基础一、电传动系统的组成GCDl000型重型轨道车电力传动系统示意图1一启动电机；2一前通风机；3一齿轮箱；4一万向传动装置；5一柴油机；6一主发电机；7一后通风机；8一牵引电机；9一整流装置一、电传动系统的组成GCDl000型重型轨道车电力传动系统示二、启动电机工作原理启动电机是直流电动机，以蓄电池为电源。1.直流电动机工作原理外部提供用左手定则判断受力方向及形成的转矩方向：f=BXli

通过电刷和换向器将直流变为元件的交流电引入产生电磁转矩使电机旋转带动负载旋转建立磁场二、启动电机工作原理启动电机是直流电动机，以蓄电池为电源。外二、启动电机工作原理1.直流电动机工作原理电刷外接直流电源经过换向器后，绕组中流过交流电二、启动电机工作原理1.直流电动机工作原理电刷外接直流电源经二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（1）他励电机分别由两个不同的电源供电。电压可以相同，也可以不同。二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（1）他励电机分二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（2）并励电机由同一电源供电。励磁电流一般为额定电流的5%二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（2）并励电机由二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（3）串励电机特点：具有很大的起动转矩，但其机械特性很软，空载时有极高的转速。应用：不准空载或轻载运行。常用于要求很大起动转矩且转速允许有较大变化的负载等。二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（3）串励电机特点二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（4）复励电机串励绕组他励或并励绕组通常他励（或并励）绕组起主要作用，串励绕组起辅助作用。串励绕组和他励（或并励）绕组的磁势方向相同。积复励：串励绕组和他励（或并励）绕组的磁势方向相反。差复励：二、启动电机工作原理2.直流电机的励磁方式（4）复励电机串轨道车电气系统广州铁路职业技术学院二、启动电机工作原理3.启动电机起动１—吸引线圈２—保持线圈５—引铁６—耳环７—拨叉1２—单向离合器轨道车电气系统广州铁路职业技术学院二、启动电机工作原理3.启二、启动电机工作原理3.启动电机起动（1）点火开关启动位起动继电器闭合吸引线圈与保持线圈得电，引铁吸入（左移）蓄电池→吸引线圈→起动电机，开始慢速转动引铁左移→耳环、拨叉→顶出单向离合器引铁顶动触盘至左极端，使起动电动机开关闭合蓄电池24V直接送到起动电机，起动电流达数百安吸引线圈被短接二、启动电机工作原理3.启动电机起动二、启动电机工作原理3.启动电机起动（2）放开点火开关蓄电池24V→吸引线圈→保持线圈，磁场互相抵消引铁、触盘18回位起动电机开关打开，电机停转单向离合器退回二、启动电机工作原理3.启动电机起动三、硅整流发电机1.轨道车上发电机的作用当柴油机达到额定转速，便由发电机发电供给轨道车上各电气设备所需直流电源，并通过发电机调节器向蓄电池充电。2.种类（1）并激直流发电机（2）硅整流发电机三相交流同步发电机硅整流器三、硅整流发电机1.轨道车上发电机的作用三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理定子：三相对称绕组：U1-U2、V1-V2、W1-W2转子：磁极铁心、励磁绕组励磁绕组通入直流电流，建立转子磁场。原动机拖动转子以转速n匀速旋转时，转子磁场切割定子三相绕组，在三相绕组中感应出交变电动势。由于定子三相绕组在空间位置上互差120°电角度，所以三相电动势在时间上互差互差120°电角度。三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理（1）感应电动势的波形设计适当的转子极弧形状，使B沿气隙正弦分布，可得到正弦波形的e。的波形取决于的波形。

（2）感应电动势的频率极对数p123456

n（r/min）300015001000750600500为了发出50HZ交流电，同步发电机转速与极对数关系（3）三相电动势的大小和相序大小：相序：与转子转向一致，即相序由转子的转向决定。三、硅整流发电机3.三相交流同步发电机工作原理（1）感应电动三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（1）转子：产生磁场由爪极（每个爪极有６个鸟嘴形磁极）、转子绕组、滑环和转轴等组成。

在转子绕组中通入一个直流电流时，产生一个磁场。

在发动机的带动下转子旋转，在定子绕组中产生一个旋转磁场。三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（1）转子三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三、硅整流发电机三、硅整流发电机三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（2）定子：产生交流电定子由定子铁心和定子绕组（线圈）组成。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法两种。图2.5交流发电机定子总成及连接方式a）定子绕组星形连接b)定子绕组三角形连接三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构图2.5交流三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构（2）定子三相定子绕组定子铁心三、硅整流发电机4.三相交流同步发电机的结构三相定子绕组定子三、硅整流发电机5.硅整流器（1）整流原理:二极管的导通原则（如左图示）当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。（2）整流过程的分析同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。三相桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压,如交流发电机整流原理图

(c)所示。图

整流二极管导通分析三、硅整流发电机5.硅整流器图整流二极管导通分析三、硅整流发电机5.硅整流器

交流发电机整流原理图

a)整流电路图b)三相绕组电压波形图c)整流后发电机输出波形图三、硅整流发电机5.硅整流器交流发电机整流原理图

a)整四、发电机电压调节器1.作用保证用电设备的电源电压恒定。2.工作原理交流发电机的励磁原理图四、发电机电压调节器1.作用交流发电机的励磁原理图四、发电机电压调节器当B+电压上升到限值时，W1反向击穿，T1导通，T2、T3截止，停止向他励线圈F供电，使B+电压下降当B+电压下降时，W1关断，T1截止，T2、T3导通，向F供电，B+电压上升四、发电机电压调节器当B+电压上升到限值时，W1反向击穿，T五、牵引电动机1.电传动装置分类按照牵引发电机和牵引电动机所用电流制的不同，电传动装置可分为：（1）直一直流电传动装置（2）交一直流电传动装置（3）交－直－交电传动装置2.轨道车牵引电动机种类（1）直流电动机（2）异步电动机五、牵引电动机1.电传动装置分类五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理空间位置对称的三相绕组通入三相对称的交流电流建立起一个恒速旋转的磁场,称为旋转磁场五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理空间位置对称的三五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理（1）旋转磁场的产生磁势电流产生磁势(按右手螺旋定则分析)。分析时磁势用箭头表示方向。导体中电流用●和X表示方向。如图所示。●X电流流进电流流出五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理磁势电流产生磁势五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理磁场旋转示意图五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理磁场旋转示意图五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理t1时刻t2时刻五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理t1时刻t2时刻五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理结论：电流经过一个周期的变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转一周，即在空间旋转的角度为360°。五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理结论：五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理p123456n1(r/min)300015001000750600500

异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系※旋转磁场的转速n1＝五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理p123456n五、牵引电动机3.三相交流异步电动机工作原理通入三相绕组中电流的相序为iU→iv