城轨车辆电气设备检查维护之牵引电动机

直流电动机引入内容牵引电动机是城市轨道交通车辆运行的动力来源，是电器设备中最重要的构成部分之一。作用：将电能转为机械能，带动车辆运行。牵引电动机取代蒸汽机有100多年历史，类型主要有直流牵引电动机与交流牵引电动机。1、直流牵引电动机特点与工作原理：调速范围广、过载能力强、控制简单、起动性能好。工作原理：主要结构定子与转子，工作原理基于电磁感应原理。

2.直流电动机主要结构电机结构：部位主要组成部件主要作用名称部件组成使用材料定子主极主极铁心热轧软钢板叠制产生磁通，建立主磁场励磁绕组漆包线或绝缘扁铜线换向极换向极铁心热轧软钢板叠制改善换向换向极绕组绝缘扁铜线补偿绕组绝缘扁铜线改善负载特性，改善换向（磁）轭部铸钢或热轧软钢板叠制提供磁路转子电枢电枢铁心硅钢片叠成产生电磁转矩，实现机电能量转换电枢绕组漆包线或绝缘扁铜线换向器（整流子）换向片含少量银的铜合金提供电流、整流、换向云母片云母层压板，绝缘轴碳素钢传递转矩直流电动机直流电动机的特性励磁方式：串励、他励、并励、复励转速表达式：式中：U—牵引电动机的端电压，V；

Ia—牵引电动机的负载电流即电枢电流，A；∑R—牵引电动机电枢回路中的电阻，

Φ—牵引电动机的主极磁通，Wb；

Ce—牵引电动机电动势常数。直流电动机转速与电磁转矩的关系：

n=U/(CeΦ)-RT/(CtCeΦ*Φ)他励电机：n=n0-CT

曲线斜率较小且平滑，机械特性为硬特性。串励电机：特点：空载或轻载时，转速很高。容易飞车。当负载增加，转速下降很快，特性较软。

直流电动机调速方法及电制动串励电机广泛用于城轨车辆.

怎么调速来适用于车辆运行？

a.改变电机两端电压：串接电阻、在电动机与电源间串接斩波器。

b.改变电机磁通：改变励磁电流制动：机械制动与电制动电制动：电阻制动、再生制动电阻制动：电气制动时牵引电机所产生的电能，利用电阻使之转化为热能耗散掉；再生制动：电气制动时牵引电机所产生的电能重新反馈回电网中去加以利用。交流电动机交流异步电动机工作原理主要结构定子与转子。如果只给定子绕组通电，不给转子绕组通电流，电机会转起来吗？原理：定子通入三相交流电流，在定子中产生旋转磁场，使闭合的转子绕组感应出电流，由此具有电流的转子绕组在磁场作用下转动起来。

1.交流异步电动机工作原理a.旋转磁场产生：三相交流变化一周时，合成磁场在空间上正好转过一周，若三相电流不断变化，则合成磁场在空间不断转动，形成旋转磁场。b.转子转动原理在旋转磁场作用下，转子做切割磁力线运动，从而在闭合的转子绕组中产生感应电流，即转子电流。转子在有电流通过时，在磁场作用下受到电磁力作用转起来，转动方向与旋转磁场方向一致。2.同步转速与转差率同步转速：定子旋转磁场旋转速度n0=60f/p转子转速与定子旋转磁场旋转方向一致，但是转子转速低于定子旋转磁场旋转速度。即存在一个速度差。转差率：S=(n0-n)/n0其中：n0是定子旋转磁场旋转速度，也叫同步速度；

n是转子实际转速。交流电动机1、交流异步电动机工作原理结构简单、维护方便、体积小、质量小、转速高、功率大。目前城市轨道交通正在取代直流电动机。主要使用的是交流异步电动机。交流电动机交流异步电动机转速控制通过转差率公式:n=n0(1-s)=(60f/p)(1-s)

调速方法：（1）改变定子绕组的磁极对数p----变极调速（2）改变电动机转差率s-----改变电源电压（3）改变供电频率f------变频调速

交流异步电动机在车辆中的应用交流异步电动机控制方式有集中控制与分别控制两种，即集中控制是一个逆变器模块同时给几台电动机供电；分别控制是一个逆变器模块只给一台电动机供电。通过比较：分别控制方式可以保证当一个逆变器出现故障，其他的电机可以继续正常工作，车辆可以继续运行。但是需要的元器件及控制装置增加，投资与故障率也增加。城市轨道车辆一般采用集中控制方式。

直线电动机

直线电机牵引方式与传统的牵引方式比较：优势：造价小、振动小、噪声低、爬坡能力强、安全性能好等。缺点：效率相对较低、车轮磨损相对较快。总得来说，被人认为是21世纪理想的新型城市交通系统。直线异步电动机的优缺点优点：①直线电机最主要的优点是直接产生直线运动而不需要中间转换装置。②起动推力大，可实现大范围的加速和减速，零部件不受离心力的作用，直线速度不受限制。③直线电机的初级和次级的结构都很简单，特别是次级，有时甚至可直接利用部分设备本体或运行轨道。可在条件恶劣(潮湿、粉尘、有害气体)的环境中使用。④总体结构简单，扁平型部件高度低；噪声小，重量轻，维修容易。⑤短初级平板型直线电机的次级长，因而散热面大，材料的热负荷可以取得较高。

直线异步电动机的优缺点缺点效率和功率因数低须增加构架强度须满足长距离保持一定气隙的精度要求。

直线电动机引入内容近年，作为最具有实用价值的非粘着驱动方式，直线牵引电机在城市轨道交通中应用越来越受到各国重视。1985年，加拿大首先在多伦多建成一条6.4KM的直线电机运载系统试验线；1990年，日本第一条直线电机地铁开通运营；1997年，马来西亚吉隆坡采用加拿大技术直线牵引技术建成PUTRA线并通车运营；美国肯尼迪机场线也采用了直线电机运载系统。目前，成熟的地铁车辆用直线电机传动技术主要掌握在加拿大和日本手中。直线电动机工作原理与结构简单说，就是将旋转电动机轴向切开，沿水平方向展开，就得到直线电动机的基本结构，用直线运动取代了旋转运动，故叫直线电动机。

直线电动机工作原理与结构直线电动机分为：直线异步电动机、直线同步电动机、直线直流电动机。按动体结构分为：短初级方式与短次级方式。（1）定子（初级导体）：带齿槽的电工钢片叠成，槽里嵌有绕组；（2）转子（次级导体）：非磁性体(铜板或铝板)和磁性体(钢板)构成的复合金属板。初级导体与次级导体之间有一定距离即气隙，而且，比旋转电动机的气隙大。直线电动机

直线电机牵引方式与传统的牵引方式比较：优势：造价小、振动小、噪声低、爬坡能力强、安全性能好等。缺点：效率相对较低、车轮磨损相对较快。总得来说，被人认为是21世纪理想的新型城市交通系统。直线异步电动机的特性

推力与速度关系:

起动推力大、高速区域的推力小，符合动车的驱动要求。推力与气隙关系：气隙小，推力越大，为了保证运动中初级与次级不发生摩擦，气隙比旋转电动机大。因此效率较低。

广州地铁四号线直线电机车辆牵引系统直线电机牵引：用一台VVVF逆变器向二台直线感应电动机供电的交流传动系统牵引电机为3相8极的直线感应电机，安装在转向架上的部分是属于电机的初级，安装在轨道中间的感应板是电机的次级。

直线牵引电动机在车辆上的应用广州地铁四号线直线电机车辆牵引系统参数：供电系统DCl500V（范围：l000～l800V（瞬时1980V）逆变输出容量／kVAl080（峰值）最大输出电压／VACl404电流／A1116（峰值