机车电机与电器 课件汇 付娟 1.1 直流电机的工作原理 -5.2 异步劈相机

任务一

直流电机的工作原理任务一直流电机的工作原理直流电机的特点：与交流电机相比较，直流电机结构复杂、运行维护困难、成本高。但直流电动机具有宽广的调速范围，较强的过载能力和较大的起动转矩等优点。直流电机的用途：广泛应用于对起动和调速要求较高的生产机械中，如电力机车、内燃机车、工矿机车、城市电车等的拖动电机。直流电机是直流发电机和直流电动机的总称。直流电机具有可逆性，既可作直流发电机使用，也可作直流电动机使用。作直流发电机使用时，将机械能转换成直流电能输出；作直流电动机使用时，则将直流电能转换成机械能输出。任务一直流电机的工作原理直流电机模型N、S为固定不动的主磁极。线圈abcd固定在可旋转导磁圆柱体上，线圈连同导磁圆柱体是直流电机可转动部分，称为电机转子（又称电枢）。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可以随线圈一同转动的导电片上，该导电片称为换向片。在定子与转子间有间隙存在，称为空气隙，简称气隙。主磁极主磁极任务一直流电机的工作原理在直流发电机的模型中，当原动机拖动转子以一定的转速逆时针旋转时，根据电磁感应定律可知，在线圈abcd中将产生感应电动势。导体中感应电动势的方向可用右手定则确定。任务一直流电机的工作原理

发电机工作原理（1）在逆时针旋转情况下，如图所示导体ab在N极下，感应电动势的极性为a点高电位，b点低电位；导体cd在S极下，感应电动势的极性为c点高电位，d点低电位。此时，电刷A的极性为正，电刷B的极性为负。任务一直流电机的工作原理发电机工作原理（2）当线圈旋转180

后，导体ab在S极下，导体cd则在N极下。导体中的感应电动势方向发生改变，由于原来与电刷A接触的换向片已经与电刷B接触，而与电刷B接触的换向片换到与电刷A接触，电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。任务一直流电机的工作原理

发电机工作原理结论：由以上分析可知，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总为正，而电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势。在电枢线圈内部为一交变电动势，但电刷两端引出的电动势方向始终不变，为单方向的直流电动势。任务一直流电机的工作原理电动机工作原理导体所受电磁力对轴产生一转矩，这种由于电磁作用产生的转矩称为电磁转矩，电磁转矩的方向为逆时针。当电磁转矩大于阻力转矩时，线圈按逆时针方向旋转。任务一直流电机的工作原理（2）当电枢旋转到图示位置时，位于N极下的导体ab转到S极下，导体ab受力方向为从左向右；而位于S极下的导体cd转到N极下，导体cd受力方向为从右向左，该转矩的方向仍为逆时针方向，线圈在此转矩作用下继续按逆时针方向旋转。电动机工作原理任务一直流电机的工作原理由以上分析可知，在电枢线圈中流通的交变电流，但N极下的导体受力方向和S极下导体受力的方向并未发生变化，电动机在此方向不变的转矩作用下转动。注意：左图所示为直流发电机的简单模型，实际直流发电机的电枢根据具体应用需要有多个线圈。任务一直流电机的工作原理

直流电机可逆原理任何一台电机既可作发电机运行，也可作电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。直流电机也具有可逆性，当输入机械转矩将机械能转换成电能时，电机作发电机运行；当输入直流电流产生电磁转矩，将电能转换成机械能时，电机作电动机运行。可逆性的实质：作直流发电机使用时，将机械能转换成直流电能输出；作直流电动机使用时，则将直流电能转换成机械能输出。THANKYOU任务二

小型直流电机任务二小型直流电机直流电动机和直流发电机的结构基本相同，都具有旋转部分和静止部分。旋转部分称为转子，静止部分称为定子，在定子和转子之间存在着空气隙。想一想：上节课学习的直流发电机和直流电动机都是怎样工作的？任务二直流电机的基本结构小型直流电机结构任务二直流电机的基本结构

小型直流电机结构任务二小型直流电机定子部分任务二直流电机的基本结构主磁极简称主极，其作用是产生主磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组构成。为了减小涡流损耗，主磁极铁心采用1.0～1.5

mm厚的低碳钢板冲制而成，再用铆钉把冲片铆紧成一个整体。主磁极结构任务二直流电机的基本结构机座电机定子的外壳部分称为机座。机座的主体部分作为磁极间的通路，这部分称为磁轭。机座同时用来固定主磁极、换向极和端盖，起到固定和支撑整个电机的作用。任务二直流电机的基本结构换向极又称为附加极。换向极安装在相邻的两个主磁极之间，用螺钉固定在机座上。换向极用来改善直流电机的换向，一般电机容量超过1

kW时均应安装换向极。换向极结构任务二直流电机的基本结构电刷装置的作用是通过电刷和旋转的换向器表面的滑动接触，把转动的电枢绕组与外电路连接起来。电刷装置一般由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条组成。电刷装置任务二直流电机的基本结构电机中的端盖主要起支撑作用。端盖固定在机座上，其上放置轴承支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。直流电机端盖任务二直流电机的基本结构转子部分转子又称电枢，是电机的转动部分。其作用是产生感应电动势和电磁转矩，从而实现能量的转换，转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承和风扇组成。任务二直流电机的基本结构（1）电枢铁心电枢铁心的作用是通过磁通和嵌放电枢绕组。图示为小型直流电机的电枢冲片形状和电枢铁心装配图。在电枢铁心冲片上冲有放置电枢绕组的电枢槽、轴孔和通风孔。任务二直流电机的基本结构（2）电枢绕组电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩，实现机电能量转换。它是直流电机的主要电路部分。电机的每一个线圈称为一个元件，多个元件有规律地连接起来形成电枢绕组。电枢绕组放置在电枢铁心的槽内，其直线部分在电机运转时产生感应电动势，称为元件的有效部分；把有效部分连接起来的部分称为端接部分，端接部分仅起连接作用，在电机运行过程中不产生感应电动势。THANKYOU任务三

典型脉流牵引电机任务三

典型脉流牵引电机在单相交流电网供电的电力机车上，大多采用硅整流器整流后给牵引电机供电。此时，加在牵引电机上的电压为脉动电压，流过牵引电机的电流为脉动电流，由这种方式供电的牵引电机称为脉流牵引电机。任务三

典型脉流牵引电机

牵引电机的工作特点（1）使用环境恶劣（2）外形尺寸受限制（3）动力作用大（4）换向困难（5）负载分配不均匀任务三典型脉流牵引电机

牵引电动机必须满足：（1）应有足够大的起动牵引力和过载能力。（2）具有良好的调速性能。（3）换向可靠。（4）各个部件应具有足够的机械强度。（5）绝缘必须具有很高的电气强度。（6）结构适应机车运行和检修的需要。（7）尽可能地降低牵引电动机单位功率的重量。任务三

典型脉流牵引电机脉流牵引电机结构脉流牵引电机的结构与普通的直流电机基本相同，主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成。此外，直流（脉流）牵引电机还有—套电刷装置，电刷和换向器接触，以实现电枢电路与外电路的连接。任务三

典型脉流牵引电机脉流牵引电机定子部分主磁极机座换向极补偿绕组电刷装置转子部分转轴电枢铁芯电枢绕组换向器脉流牵引电机结构任务三

典型脉流牵引电机

定子部分主磁极机座换向极补偿绕组任务三

典型脉流牵引电机转子部分转轴电枢铁芯电枢绕组换向器脉流牵引电机转子结构任务3典型脉流牵引电机电刷装置THANKYOU任务四

典型直流牵引电机任务3典型直流牵引电机牵引电机是指安装在机车或动车上产生驱动力的主电机，在设计参数选择和结构形式上不同于普通电动机，而成为电机的一个单独类型。任务3典型直流牵引电机牵引电机的传动和悬挂方式安装方式：用悬挂的方式安装在机车上。传动方式：个别传动：指一台牵引电动机只驱动一个轮对，它是借助电机轴上的小齿轮驱动轮对轴上的大齿轮来实现机车牵引运行的。个别传动有两种悬挂方式：

抱轴式悬挂架承式悬挂任务3典型直流牵引电机（1）抱轴式悬挂抱轴式悬挂是指牵引电动机一侧通过滑动轴承抱在机车动轮轴上，另一侧通过弹性缓冲装置悬挂在机车转向架的横梁上。

车速不超过120任务3典型直流牵引电机（2）架承式悬挂架承式悬挂就是将牵引电动机完全固定在转向架上，牵引电动机的全部重量都成为转向架减振弹簧以上的重量，即成为簧上重量。个别传动方式的主要优点：当一台牵引电动机发生故障时，可以单独切除，不会影响其它电机工作，而且充分利用了机车下部空间，所以得到广泛应用。个别传动方式的主要缺点：由于各轮轴间没有直接的机械联系，个别轮对容易空转，从而使机车的粘着牵引力降低。任务3典型直流牵引电机组合传动组合传动就是每个转向架上只安装一台牵引电机，通过变速齿轮装置驱动该转向架的每一根动轮轴。主要优点：粘着牵引力大、有利于降低牵引电动机单位功率的重量、电机造价低、将传动齿轮进行不同的搭配来改变传动比，可实现同一台机车既可成为高速客运机车，又可作为牵引力大的低速货运机车，使机车和牵引电动机具有通用性。主要缺点：组合传动装置的结构比个别传动复杂。任务3典型直流牵引电机直流牵引电机的结构与普通的直流电机基本相同，主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成。此外，直流牵引电机还有—套电刷装置，电刷和换向器接触，以实现电枢电路与外电路的连接。任务3典型直流牵引电机直流牵引电机结构直流牵引电机定子部分主磁极机座换向极补偿绕组电刷装置转子部分转轴电枢铁芯电枢绕组换向器任务3典型直流牵引电机

1-主极铁心；2-铁心端板；3-主极线圈；4-铆钉；5-铁心心柱；6-补偿绕组槽；7-主极线圈接头。1-主极铁心；2-补偿绕组；3-槽楔直流牵引电机主磁极结构任务3典型直流牵引电机1-电枢铁心；2-换向器；3-绕组元件；4-铁心冲片1-换向片；2-绝缘套筒；3-云母片；4-升高片；5-V型云母环直流牵引电机电枢结构直流牵引电机换向器结构任务3典型直流牵引电机1-刷杆座；2-弹簧；3-刷杆；4-电刷；5-刷握刷架圈结构THANKYOU任务五

直流电机的磁场任务五直流电机的磁场从直流电机基本工作原理可知，发电机将机械能转换为电能，电动机将电能转换为机械能，其必要条件之一是必须具有气隙磁场。因此，必须在直流电机主磁极的励磁绕组中通以励磁电流来产生磁动势，以产生气隙磁场。电枢绕组切割气隙磁场而感应电动势；或者由电枢电流与气隙磁场相互作用而产生电磁转矩，从而实现机电能量的转换.任务五直流电机的磁场主磁场当直流电机空载时，对于发电机，电刷输出端不接负载，电枢电流为零；对于电动机，轴上不带机械负载，其电枢电流接近于零，这时的气隙磁场只是由主磁场的励磁绕组产生，称为空载磁场，又称主磁场。任务五直流电机的磁场主磁通当励磁绕组通以励磁电流时，产生磁动势

，

其产生的磁通大部分经主磁极、气隙、电枢铁心、电枢磁轭及定子磁轭构成闭合磁路。这部分磁通同时经过励磁绕组和电枢绕组，能在电枢绕组中产生感应电动势和感应电流，在电机轴上产生电磁转矩，称为主磁通，用

表示。漏磁通磁动势产生的一部分磁通只经过励磁绕组，在电枢绕组中不能产生感应电动势，在电机轴上不能产生电磁转矩，这部分磁通称为漏磁通，用

表示。主磁通磁路所走的路径气隙较小，磁阻较小。而漏磁通磁路所走的气隙较大，磁阻较大。所以，在同样的磁动势作用下，漏磁通要比主磁通小得多。任务五直流电机的磁场电枢磁场直流电机带有负载时，电枢绕组中有电流通过，电枢绕组的电流也会产生磁场，称为电枢磁场。电枢磁场沿电枢表面的分布情况，与电枢电流的分布情况有关。任务五直流电机的磁场电枢反应直流电机负载运行时，电枢磁场会对主极磁场产生影响，这种影响称为电枢反应。电枢反应是直流电机实现能量转换的桥梁。当直流电机的电刷在几何中性线时，电枢反应使气隙磁场发生畸变，每个磁极下，主磁场的一半被削弱，另一半被加强；在磁路饱和时，还会对主磁极起去磁作用。任务五直流电机的磁场直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励4类。（a）他励

（b）并励

（c）串励

（d）复励

（e）复励他励电机他励直流电机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个不同的电源供电，这两个电源的电压可以相同，也可以不同。励磁电流的大小决定于励磁电源的电压和励磁回路的电阻，与电机的电枢电压及负载基本无关。用永久磁铁作主磁极的电机可当作他励电机。任务五直流电机的磁场任务五直流电机的磁场并励电机并励直流电机的励磁绕组和电枢绕组并联，由同一电源供电。励磁电流一般为额定电流的5%，要产生足够大的磁通，需要有较多的匝数，所以并励绕组匝数多，导线较细。并励式直流电动机一般用于恒压系统。中小型直流电机多为并励式。任务五直流电机的磁场串励电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联。励磁电流与电枢电流相同，数值较大，因此，串励绕组匝数很少，导线较粗。串励式直流电动机常用于要求很大起动转矩且转速允许有较大变化的负载。任务五直流电机的磁场复励电机复励电机至少有两个绕组励磁，其中之一是串励绕组，其他为他励（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。若串励绕组和他励（或并励）绕组的磁动势方向相同，称为积复励。若串励绕组和并励（或他励）绕组的磁动势方向相反，称为差复励。任务五直流电机的磁场直流电机各类绕组接线后，其引出线的端头要加以标记，各绕组线端的符号如表所示。注脚“1”是始端，为正极；“2”是末端，为负极。绕组名称电枢绕组换向极绕组补偿绕组串励绕组并励绕组他励绕组线端名称A1A2B1B2C1C2D1D2E1E2F1F2

直流电机各绕组线端的符号THANKYOU任务六

直流（脉流）电机的换向任务六

直流（脉流）电机的换向

换向概述：直流电机运行时，随着电枢的转动，电枢绕组元件从一条支路经过电刷进入另一条支路，由于相邻支路中的电流方向是相反的，所以元件中的电流方向随之改变，这个过程称为换向过程，简称为换向。“换向”是装有换向器电机运行时的薄弱环节，对电机正常运行有很大的影响，也是评定电机质量优劣的标准之一。如果电机换向不良，将在电刷和换向器之间产生电火花，严重时将烧毁电刷，导致电机不能正常运行。由于牵引电机特殊的工作条件，其换向更为困难。任务六

直流（脉流）电机的换向直流（脉流）电机的换向过程任务六

直流（脉流）电机的换向直流电机的火花等级任务六

直流（脉流）电机的换向改善直流牵引电机换向的方法

选用合适的电刷（1）在同一台电机中，必须采用相同牌号的电刷。（2）电刷应仔细研磨吻合，保持清洁以及电刷和刷握间有适当间隙。（3）在正常使用中，温度升高会使电刷接触压降减小。（4）一台电机上各电刷压力必须均匀。任务六

直流（脉流）电机的换向

装设换向极（1）换向极绕组连结。（2）换向极磁路处于低饱和状态。（3）换向极极性的确定。电动机：换向极极性应与沿旋转方向前面的主极极性相反。发电机：换向极极性应与沿旋转方向前面的主极极性相同。换向极安装在几何中性线上任务六

直流（脉流）电机的换向防止环火的措施防止环火的措施是在主磁极上安装补偿绕组，从而抵消电枢反应的影响。补偿绕组应与电枢绕组串联，使其产生的磁动势恰恰能抵消电枢反应磁动势。当电机带负载后，电枢反应磁动势被抵消，就不会使气隙磁通密度曲线发生畸变，从而可以避免出现环火现象。补偿绕组装在主磁极极靴里。安装补偿绕组后，换向极的负担减轻了，有利于改善换向。THANKYOU任务七

直流电机的基本方程任务七直流电机的基本方程直流电机的基本方程包括电压平衡方程、电磁转矩平衡方程和功率平衡方程。直流电机的基本方程将直流电机中电、磁、机械等物理量联系起来，符合电学、力学及能量守恒定律。直流电机的基本方程是分析直流电机运行特性的基础。任务七直流电机的基本方程电枢电动势电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每个支路里的感应电动势。当电机的气隙中有磁场存在，且电枢旋转使电枢导体切割磁力线时，在电枢绕组中会产生感应电动势。感应电动势的大小，可根据电磁感应定律求得，方向可用右手定则判定。任务七直流电机的基本方程电磁转矩电枢绕组通过电流时，在磁场中将受到电磁力的作用，电磁力在电枢轴上产生的转矩称电磁转矩。电磁转矩的大小，可根据电磁力定律求得，方向可用左手定则判定。制造好的直流电机其电磁转矩仅与电枢电流和气隙磁通成正比。在电动机中电磁转矩是动力转矩，在发电机中电磁转矩是阻力转矩。任务七直流电机的基本方程直流电机的损耗电机是实现机电能量转换的装置，因而功率关系是电机运行中最基本的关系。电机运行过程中，存在输入功率、输出功率和各种损耗，它们之间应满足能量守恒定律。铜损耗是由于电机的各种绕组中流过电流而产生的电阻损耗，铜耗与电流平方成正比，随着电机的负载变化，称为可变损耗。铜耗包括电枢绕组、励磁绕组、换向极绕组、补偿绕组的铜耗和电刷与换向器接触电阻产生的损耗。铜耗将引起绕组及换向器发热。任务七直流电机的基本方程交变磁通在铁心中产生的磁滞和涡流损耗称为铁耗。电枢铁心在静止的磁场中旋转，通过铁心中的磁通为交变磁通，产生铁耗；电枢旋转时，电枢槽口引起主极表面磁通脉动，在极靴表面产生铁耗。铁耗大小与电机的转速、磁密及铁心冲片的厚度、材料有关。铁耗将引起铁心发热。机械损耗是指电机旋转时，转动部分与静止部分以及周围空气摩擦所引起的损耗，主要有轴承摩擦损耗、电刷摩擦损耗和电枢与周围空气的摩擦损耗等，其大小和电机转速有关。机械损耗将引起轴承和换向器发热。任务七直流电机的基本方程铁耗和机械损耗在电机空载时就存在，其大小与电机负载（电枢电流）无关，合称为空载损耗（又称不变损耗）。产生附加损耗的原因很多，诸如：电枢反应使气隙磁场畸变而引起铁耗的增加；电枢表面电流分布不均而引起铜耗的增加等。附加损耗中一部分空载时已存在，另一部分随负载而变化。附加损耗一般不易计算，而估计为电机输出功率的0.5%～1%。任务七直流电机的基本方程电动势平衡方程式发电机：电枢绕组接负载后，感应电动势驱动电流流动，电枢电流与感应电动势同方向；电动机：电枢绕组经电刷外接电源，外加电压驱动电流流动，电枢电流与电源电压同方向，感应电动势与电枢电流方向相反，称为反电动势。THANKYOU任务八直流电机的工作特性和机械特性任务提出与目标A直流电动机工作特性B直流电动机的机械特性C比较不同励磁方式的电动机特性D目录CONTENTSPart第一章01任务提出与任务目标任务八直流电机的工作特性和机械特性1.任务提出为了保证电机能够可靠、经济地运行，在设计和制造电机时，必须保证电机的性能满足国家标准所规定的技术指标。直流电动机的工作特性和机械特性就反映了这些技术指标的变化规律。2.任务目标了解直流电动机的工作特性和机械特性；

比较不同励磁方式电动机的特性。Part第一章02直流电动机工作特性任务八直流电机的工作特性和机械特性

直流电动机工作特性直流电动机的工作特性是指供给电机额定电压UN、额定励磁电流Ifn时，转速与负载电流之间的关系，转矩与负载电流之间的关系及效率与负载电流之间的关系。这三个关系分别称为电动机的转速特性、转矩特性和效率特性。不同励磁方式的直流电机其工作特性不同。他励（并励）工作特性他励直流电动机的工作特性与并励直流电动机的工作特性相似。任务八直流电机的工作特性和机械特性他励（并励）工作特性转速特性：如果忽略电枢反应的去磁效应，则转速与负载电流按线性关系变化，当负载电流增加时，转速有所下降。任务八直流电机的工作特性和机械特性转矩特性：在忽略电枢反应的情况下电磁转矩与电枢电流成正比；若考虑电枢反应使主磁通略有下降，电磁转矩上升的速度比电流上升的速度要慢一些，曲线的斜率略有下降。他励（并励）工作特性任务八直流电机的工作特性和机械特性

他励（并励）工作特性效率特性：电动机在实现能量转换的过程中，会引起损耗，效率特性曲线的形状取决于不变损耗（空载损耗）和可变损耗之间的比例关系。当不变损耗等于可变损耗时，电机效率最高。任务八直流电机的工作特性和机械特性串励直流电动机的工作特性当负载电流较小时，转速较大，负载电流增加，串励电动机转速快速下降，当负载电流趋于零时，电机转速趋于无穷大。串励电动机不可以空载或在轻载下运行注意：Part第一章03直流电机的机械特性任务八直流电机的工作特性和机械特性直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性是指在电动机的电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系。由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。

机械特性方程式也可用转速特性代替。任务八直流电机的工作特性和机械特性

直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性与转速特性具有相似的形状，他励（并励）电动机的机械特性是一条略有下降的直线。串励电动机的机械特性是双曲线的一只。复励电动机的机械特性介于他励电动机和串励电动机之间。他励和并励电动机，转速随负载变化较小为硬特性串励电动机转速随着负载变化较大为软特性。THANKYOU任务九

直流电动机的起动、调速和制动任务九

直流电动机的起动、调速和制动和制动电动机由静止状态达到正常运转状态的过程称为起动过程。在电动机机械负载不变的条件下，用人为方法调节电动机转速称为调速。起动和调速是应用电动机必须解决的问题，起动的实质都是电动机转速的调节，电机的转速表达式均适用。机车运行过程中，有时需要尽快使牵引电机停转或从高速运行转换到低速运行；下坡时，需要限制牵引电机的转速，以控制机车的速度。需要在牵引电机轴上加一个与转向相反的转矩（制动转矩）来实现，称为牵引电机的制动。机车运行方向由牵引电动机的转向决定，改变机车的运行方向就需要改变牵引电动机的旋转方向。任务九

直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动直流电动机在起动过程中不仅转速发生变化，而且转矩、电流等也发生变化。如果直接加额定电压起动，起动电流很大，可达到额定电流的十几倍。这样大的起动电流将带来以下不良影响：（1）使电动机换向恶化，产生严重的火花，导致电刷和换向器表面烧损。（2）产生很大的电磁转矩，使传动机构和生产机械受到强烈冲击而损坏。（3）使电网电压波动，影响供电的稳定性。在起动时必须设法限制起动电流。除了个别容量很小的电动机外，一般直流电动机是不允许直接起动的。任务九

直流电动机的起动、调速和制动电枢回路串接电阻调速串励电动机电枢串接电阻时的机械特性。在某一负载下，电枢串入的电阻越大，转速越低。优点：只需增设电阻和切换开关，设备简单，控制方便。缺点：能耗较大，经济性差；速度调节是有级的，调速平滑性差。任务九

直流电动机的起动、调速和制动改变电源电压调速串励电动机电压降低时的机械特性。在某一负载下，电压越低，转速也越低。为保证电机安全运行，电压只能以额定电压UN为上限向下调节，也称降压调速。优点：电源电压如能平滑调节，就可实现无级调速；调速中无附加能量损耗。缺点：需要专用的调压电源，成本较高；转速只能调低，不能调高。

任务九

直流电动机的起动、调速和制动改变主磁通调速串励电动机磁通减弱时的机械特性。在某一负载下磁通越弱，转速越高。改变磁通只能在额定磁通下减弱磁通，又称为弱磁调速。这种调速方法设备简单、控制方便、功率损耗小，可以提高电机的转速，是直流电动机常用的调速方法之一。安装在内燃机车或电力机车上的直流电机，常采用改变电压和改变磁通调速。任务九

直流电动机的起动、调速和制动能耗制动电枢回路断开电源外接制动电阻，励磁回路由其他电路供电。把机车和列车的机械能转换成电能，消耗在制动电阻上，故称为能耗制动。产生的电枢电流（制动电流）为：任务九

直流电动机的起动、调速和制动回馈制动电力机车下坡时，重力加速度的作用使车速增高，牵引电机感应电动势随之增大，牵引电机就不需要从电网输入电能，机车由于本身的位能自动滑行并继续加速。转速继续升高，牵引电机自动转换为发电机运行状态。电力机车下坡的位能，通过电机转换成电能，回馈给电网。THANKYOU单相变压器的结构及工作原理变压器相关知识单相变压器的工作原理2变压器的额定值3目录CONTENTS1Part第一章01变压器相关知识变压器相关知识单相变压器结构铁心绕组构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心变压器的电路部分，用来传输电能，一般分为高压绕组和低压绕组。绕组变压器相关知识单相变压器结构

套装在绕组中的铁心

心柱

连接心柱以构成闭合磁路的部分铁轭铁心为了减小磁滞及涡流损耗，提高磁路的导磁性能，铁心通常采用0.35厚的热轧硅钢片或冷轧硅钢片叠成变压器相关知识单相变压器结构心式绕组包围铁心壳式铁心包围绕组铁心变压器相关知识单相变压器结构同心式高压绕组和低压绕组同心地套装在铁心柱上交叠式高压绕组和低压绕组分成若干线饼，沿着铁心柱交替排列而构成绕组Part第二章02单相变压器的工作原理单相变压器的结构及工作原理单相变压器工作原理示意图在磁通一定的条件下，改变一、二次绕组的匝数比，便可改变二次绕组输出电压的大小，以满足各种不同用电者的要求，这就是变压器的基本工作原理。单相变压器工作原理单相变压器的结构及工作原理变压器的额定值01额定电压线电压UINU2N02额定电流线电流IINI2N03额定容量原边绕组或副边绕组额定电流与额定电压的乘积SN04额定功率我国规定的标准工业频率为50

HzTHANKYOU单相变压器的空载及负载运行变压器相关知识变压器的参数测定2标幺值3目录CONTENTS1Part第一章01变压器相关知识变压器相关知识变压器的空载运行变压器空载运行一次绕组接电源，二次绕组不带负载一次绕组加u1空载电流io空载磁动势感应电动势e1、e2变压器相关知识变压器的空载运行变压器空载运行一次绕组接电源，二次绕组不带负载设主磁通按正弦规律变化，则一、二次绕组感应电动势瞬时值为其对应的有效值分别为感应电动势变压器相关知识变压器的空载运行变压器空载运行一次绕组接电源，二次绕组不带负载电压平衡方程式实际变压器空载运行时可以近似认为上式表明，变压器运行时铁心中的主磁通基本上不变。变压器相关知识变压器的负载运行变压器负载运行一次绕组加上电源电压二次绕组接上负载阻抗一次绕组加u1空载电流io空载磁动势感应电动势e1、e2负载电流i2绕组磁动势变压器相关知识变压器的负载运行变压器负载运行一次绕组加上电源电压二次绕组接上负载阻抗电压平衡方程式磁动势平衡方程式Part第二章02变压器的参数测定变压器参数测定空载试验单相变压器的空载试验接线图

单相变压器的空载试验等效电路根据空载试验测量的数据，就可计算出单相变压器的参数变压器参数测定短路试验单相变压器短路试验线路图短路试验短路试验时调节外施电压，使电流在0～1.3倍额定电流范围内变化，从而读取不同电压时的短路电流Is和短路损耗ps的值。由于此时铁心中主磁通很小，因而变压器的励磁电流和铁耗均可忽略不计，从电源输入的功率ps就等于铜耗，亦称为负载损耗。根据测取的短路电压Us、Is、ps的数值，可算出下列短路参数Part第三章03标幺值标幺值短路试验概念某一物理量的实际值与选定的某一同单位的基准值的比值，称为该物理量的标么值或相对值。即优点简化各量的数值，并能直观地看出变压器的运行情况；便于分析比较；物理意义不同的物理量，具有相同的数值；不需折算。缺点标么值没有单位，所以物理概念比较模糊，而且也无法用量纲作为检查计算结果正确与否的依据。THANKYOU变压器的运行特性相关知识绘制变压器的效率特性曲线2目录CONTENTS1Part第一章01相关知识相关内容电压变化率反映了供电电压的质量即供电电压的稳定性。电压变化率电源电压和负载的功率因数为常数时，变压器二次侧端电压和负载电流之间的关系曲线外特性变压器的外特性Part第二章02绘制变压器的效率特性曲线绘制变压器的效率特性曲线变压器的损耗铜耗与负载电流的二次方成正比，其大小随负载的变化而变化可变损耗铜损耗铁损耗变压器铁损耗的大小与硅钢片材料的性质、磁通密度的最大值、硅钢片厚度及交变率等有关。在其他因素不变的情况下，铁耗可近似认为与成正比。当电源电压一定时，铁耗基本上可认为是恒定的不变损耗pcupFe空载损耗主要是铁心损耗，即绘制变压器的效率特性曲线变压器的效率特性曲线效率特性是指是指一次侧的电源电压和二次侧负载的功率因数均为常数时，变压器效率与负载电流之间的关系，即当铜耗等于铁耗，即变损耗等于可变损耗时，变压器的效率最大。之后随着负载的增大，效率将下降。因变压器无转动部分，一般效率都很高，大多数在95%以上。大型变压器可达99%。THANKYOU牵引变压器的结构相关知识TBQ8-4934/25牵引变压器结构2JQFP2-9006/25（DL）牵引变压器结构3目录CONTENTS1牵引变压器的维护保养4Part第一章01相关知识相关知识牵引变压器的特点绕组多为满足机车调压及辅助设备用电的需要，牵引变压器除网侧高压绕组外，二次侧低压绕组有：牵引绕组、辅助绕组、励磁绕组及采暖绕组等多个绕组，有的绕组还有多个抽头。电压波动范围大我国干线电气化铁道接触网的额定电压为25

kV，即允许电网电压在19～29

kV范围内波动。负载变化大随着机车运行条件的变化，牵引变压器的负载变化范围是很大的，这就要求牵引变压器应能承受较大的负载变化，并具有一定的过载能力，以保证机车的可靠运行。耐振动机车运行中产生的冲击和振动将不可避免地要传给牵引变压器，这就要求牵引变压器的各个部件应具有足够的机械强度，所有连接紧固件应有防松装置。对阻抗电压要求高因牵引变压器二次侧绕组有较高的短路故障概率，故绕组抽头间的阻抗电压不能太小，以满足机车对调压整流电路和短路保护的要求。质量轻，体积小，用铜多牵引变压器与同容量的电力变压器相比，应具有较轻的质量和较小的体积。相关知识牵引变压器的基本结构为满足机车调压及辅助设备用电的需要，牵引变压器除网侧高压绕组外，二次侧低压绕组有：牵引绕组、辅助绕组、励磁绕组及采暖绕组等多个绕组，有的绕组还有多个抽头。质量，体小，用铜多牵引压器与同容量的电力变压器相比，应具有较轻的质量和较小的体积。Part第二章02TBQ8-4934/25牵引变压器结构TBQ8-4934/25牵引变压器结构基本结构铁心绕组油箱心式结构，用0.35

mm性能优良的冷轧电工钢片叠装而成有4个绕组，分别为高压绕组、牵引绕组、辅助绕组和励磁绕组箱底用10

mm厚钢板制成，上面焊有用来限制器身移动的4个定位钉，并设有放油阀。TBQ8-4934/25牵引变压器结构平波电抗器铁心绕组铁心构成平波电抗器的磁路。由硅钢片叠成，硅钢片的牌号为DW465-50。平波电抗器绕组多采用连续式，每个绕组匝数为136匝，用换位导线绕制。平波电抗器组装后进行整体浸漆处理。平波电抗器是串接在牵引电动机回路中的电感装置，可用来减少整流电流的脉动，改善牵引电机的换向条件。Part第三章03JQFP2-9006/25（DL）牵引变压器结构JQFP2-9006/25（DL）牵引变压器结构基本结构JQFP2-9006/25（DL）牵引变压器外形JQFP2-9006/25（DL）牵引变压器结构基本结构铁心绕组油箱对拉螺杆心式结构，主要组成部分是对拉螺杆、上夹件、下夹件、硅钢片等。有3种线圈：高压线圈、牵引线圈和辅助线圈。油箱采用钢板焊接，并采用磁屏障的方法使外泄漏限制在一定的范围内。通过2个吊挂座把变压器与车体底架连接起来。引线引线采用顶部电缆出线，占用空间少，电缆交叉处用绝缘纸板包扎，电流大的引线采用多根并联，可以随意弯曲，引线与端子之间采用冷压连接，操作方便，避免了焊接的麻烦。JQFP2-9006/25（DL）牵引变压器结构技术参数机车网压范围

17.2～31.3

kV频率

50

Hz形状尺寸

3

060

mm×2

760

mm×1

475

mm安装方式

车体下悬挂式冷却方式

强迫油循环风冷空载电流

0.16%空载损耗

2

600

W负载损耗

224

W总质量

13

000

kgPart第三章04牵引变压器的维护保养牵引变压器的维护保养定时检查和校验测量油温用的温度计，以保证指示准确。主变压器各部分电气接触应保持良好，若有触头发热等不正常现象时，应及时处理。主变压器刚开始投入运行、长期停运或检修后投入运行时，必须仔细检查它的外部状态，并对主变压器的各绕组及变压器油进行绝缘强度试验，确认合格后，方能投入运行。保护装置不应有损害冷却循环系统的管路和其他附件不应有渗漏检查所有与主变压器的连接电缆，外部绝缘不应有损伤，接线端子连接处的紧固件要安装牢固，无松动，检查接线箱内的接线柱上电缆的连接状态，应紧固牢靠，无松动，接线箱内部不应有雨水进入。定时检查吸湿器中的干燥剂，观察是否变色。检查主变压器及其它部件的安装螺栓，应安装牢靠，无松动。油位及氮气压力检查加强对变压器油的保养。检查主变压器油泵，接通工频电源时异常噪声及渗漏发生。THANKYOU自耦变压器和仪用互感器相关知识自耦调压器的使用2钳形电流表的使用3目录CONTENTS1Part第一章01相关知识相关知识自耦变压器自耦变压器工作原理自耦变压器的变比为自耦变压器的容量为相关知识仪用互感器电流互感器电流互感器的变比为电流互感器的二次绕组绝对不允许开路。因为二次绕组开路时，电流互感器处于空载运行状态，此时一次绕组流过的电流（被测电流）全部为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，一方面使铁心损耗急剧增加，造成铁心过热，烧损绕组；另一方面将在二次绕组感应出很高的电压，可能使绝缘击穿，并危及测量人员和设备的安全。电流互感器的铁心及二次绕组一端必须可靠接地，以防止绝缘击穿后，电力系统的高压危及工作人员及设备的安全。相关知识仪用互感器电压互感器电压互感器的变比为电压互感器的二次绕组在使用时绝不允许短路。如二次绕组短路，将产生很大的短路电流，导致电压互感器烧坏。电压互感器的铁心及二次绕组的一端必须可靠接地，见图2.15（b），以保证工作人员及设备的安全。电压互感器有一定的额定容量，使用时二次绕组回路不宜接入过多的仪表，以免影响电压互感器的测量精度。Part第二章02自耦调压器的使用自耦调压器的使用（a）外形图（b）电路原理图自耦调压器自耦调压器的一次绕组匝数N1固定不变，并与电源相连，一次绕组的另一端点和滑动触点a之间的绕组N2就作为二次绕组。当滑动触点a移动时，输出电压U2随之改变，这种调压器的输出电压U2可低于一次绕组电压U1，也可稍高于一次绕组电压。一、二次绕组的公共端U2或u2接中性线（零线），U1端接电源相线（火线），u1、u2作为输出端。次绕组感应出很高的电压，可能使绝缘击穿，并危及测量人员和设备的安全。自耦调压器在接电源之前，必须把手柄转到零位，使输出电压为零，以后再慢慢顺时针转动手柄，使输出电压逐步上升。Part第三章03钳形电流表的使用钳形电流表的使用使用钳形电流表时应注意使被测导线处于窗口中央，否则会增加测量误差；不知电流大小时，应将选挡开关置于大量程上，以防损坏表针；钳形电流表如果被测电流过小，可将被测导线在钳口内多绕几圈，然后将读数除以所绕匝数；使用时还要注意安全，保持与带电部分的安全距离，如被测导线的电压较高时，还应戴绝缘手套和使用绝缘垫。THANKYOU项目三三相交流异步电机任务一三相异步电动机的结构引言162引言电力牵引交流传动系统结构框图163结构164结构165定子|定子铁心由内周有槽的硅钢片叠成。166定子|定子绕组构成电路部分，用来感应电动势、流过电流、实现机电能量转换。167定子|定子绕组（a）Y形接法

（b）△形接法168定子|机座固定和支撑定子铁心。169转子|转子铁心由外周有槽的硅钢片叠成。170转子|转子绕组构成电路部分，有笼型和绕线型两种绕组型式。171转子|转轴支撑转子铁心和输出、输入机械转矩。。172结构|其他气隙：异步电机的气隙很小，中小型电机一般为0.2～2mm。端盖：安装在机座的两端，一般为铸铁件。端盖上的轴承室里安装了轴承来支撑转子，以使定子和转子得到较好的同心度，保证转子在定子内膛里正常运转。端盖除了起支撑作用外，还起着保护定子、转子绕组的作用。173结构|其他轴承：连接转动部分与不动部分，目前都采用滚动轴承以减少摩擦。风扇：冷却电机。174THANKYOU任务二三相异步电机的工作原理引言三相异步电动机把电能转化为机械能，拖动各种生产机械。例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。177引言通入三相交流电旋转定子转子178基本定律电生磁比如，空间有n=3根导体，其中电流方向如图所示，它们所产生的磁场强度H沿任何闭合路径的线积分等于该闭合回路所包围的导体电流的代数和。.179基本定律磁生电大小：

B--磁通密度

l--导体有效长度

v--导体切割磁力线速度方向：右手定则.180基本定律载流导体在磁场中受力大小：

B－磁通密度；

l－导体的有效长度；

I－通电电流强度方向：左手定则.181旋转磁场的产生定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)U1U2V1V2W1W2o182旋转磁场的产生

三相电流合成磁场的分布情况：ωt=0°ωt=60°ωt=120°ωt=180°183旋转磁场的产生结论：定子绕组通入三相电流，会产生旋转磁场电流变化一周，磁场旋转3600()184旋转磁场的转速旋转磁场转速n1又称为同步转速,与定子电流频率f1、磁极对数p有关。异步电动机转速和极对数的对应关系（f1=50Hz)

18512345300015001000750600工作原理1、定子通三相交流电旋转磁场；

2、转子切割磁感线感应电动势与感应电流；3、带电的转子在磁场中受力旋转。U1U2V2W1V1W2FF异步电动机186U1U2V2W1V1W2FF转差率s187转速n(s=0.01~0.09)THANKYOU任务三三相异步电动机的功率和转矩

三相异步电动机的损耗当三相异步电动机接在电网上稳定运行时，由电网供给的电功率称为三相异步电动机的输入功率。输入功率中的一小部分将消耗于定子绕组的电阻上，该部分称为定子绕组铜耗190191输入功率的另外一小部分将消耗于定子铁心上，该部分称为铁耗。输入功率减去定子铜耗和铁耗以后，余下的功率全部送入转子，这部分功率称为电磁功率。

三相异步电动机的损耗192传递到转子的电磁功率，一部分将消耗于转子绕组中的电阻上，这部分功率称为转子绕组铜耗。

三相异步电动机的损耗

三相异步电动机功率流程图193三相异步电动机从电网吸收电功率，从转轴上输出机械功率三相异步电动机的转矩平衡方程式194在三相异步电动机中，输入定子的电能转换为转子上的机械能输出是通过转子上产生电磁力（载流导体在磁场中的受力），由电磁力产生电磁转矩使转子旋转而实现的。因此，电磁转矩是电机中能量形态变换的基础。U1U2V2W1V1W2FF1951.在三相异步电动机中，转子转轴上的电磁转矩等于全机械功率除以转子机械角速度；2.电磁转矩为三相异步电动机的空载转矩，它等于机械损耗与杂散损耗之和除以转子机械角速度；3.电磁转矩为三相异步电动机的输出转矩，它等于输出功率除以转子机械角速度。三相异步电动机的转矩平衡方程式THANKYOU任务四

三相异步电动机的

工作特性和机械特性工作特性在额定电压及额定频率时，转速、电磁转矩、定子电流、定子功率因数以及效率随着输出功率变化而变化的关系曲线。198工作特性|转速特性转速n随着输出功率P2怎样变化?转矩平衡方程：当输出功率为0时：空载，转速很接近同步转速，转差率很小。随着输出功率增大：负载增大，转差率随之增大，转速随之下降。在额定负载时转差率约为0.01～0.07。199工作特性|转速特性转速特性：一条微微下倾的曲线。200工作特性|转矩特性电磁转矩T随着输出功率P2怎样变化?转矩平衡方程：电机从空载到额定负载之间，空载转矩T0可认为不变。随着P2的增加，转速n变化不大，只是略有下降。201工作特性|转矩特性转矩特性：一条比直线略有上翘的曲线。202工作特性|定子电流特性定子电流I1随着输出功率P2怎样变化?空载运行时：定子电流为励磁电流。负载增加：输出功率P2增大，转速n下降，转子电流增加，以产生足够的电磁转矩与负载转矩相平衡，通过电磁感应关系，定子电流I1也随着增加，输入功率增大，从而满足功率平衡方程的要求。203工作特性|定子电流特性定子电流特性：一条上升曲线。204工作特性|功率因数特性定子功率因数随着输出功率P2怎样变化?空载：定子电流中的大部分是励磁电流，功率因数很低。负载：由于要输出一定的机械功率，定子电流中的有功分量增加，电动机的功率因数逐渐提高。额定功率因数＝0.7～0.9。205工作特性|功率因数特性206工作特性|效率特性效率随着输出功率P2怎样变化?效率空载：输出功率P2=0，故。负载：输出功率逐步增大，效率也相应增大。不变损耗与可变损耗相等时，效率最大。负载继续增大，铜耗急剧增大，效率反而降低。207工作特性|效率特性208THANKYOU任务五

三相异步电动机的起动启动启动：从电动机接入电网开始转动，到达正常运转为止。启动要求：（1）起动电流尽可能小。（2）起动转矩要足够大。211直接启动降压启动转子串接电阻起动(绕线电动机）启动星-三角（Y/△）降压起动自耦变压器降压起动212直接启动直接启动：

将电动机定子绕组直接接到具有额定电压的电网上。213直接启动导致问题：启动电流较大因为启动时，转子还没有转动，旋转磁场以同步转速切割转子，这时转子产生很大的感应电动势，转子电流很大，根据磁动势平衡关系，电子电流非常大。那么就会损坏电机与供电电网。启动转矩不大因为启动时，转差率s=1，转子功率因数很小；同时，对应的气隙磁通减小。依据电磁转矩公式

启动转矩比较小。那么可能无法启动或者启动过慢。214直接启动能否采用直接起动？

小容量电动机空载或轻载时，可以直接启动。215降压启动降压启动：电动机在启动时降低加在定子绕组上的电压，启动结束后再加上额定电压运行。216降压启动|星-三角（Y/△）降压启动启动：Y接法；正常运行：△接法。217降压启动|星-三角（Y/△）降压启动Y接法启动△接法启动相电压线电流启动转矩只能用于空载或轻载启动218降压启动|自耦变压器降压启动利用自耦变压器来降低启动时加在定子三相绕组上的电压。219降压启动|自耦变压器降压启动启动：接经自耦变压器降压后的交流电压；正常运行：接额定电压。220降压启动|自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动直接启动相电压线电流启动转矩只能用于空载或轻载启动221绕线电动机启动|转子串接电阻在转子中串入多级对称电阻增大启动转矩,减小启动电流,使启动过程平滑随着转速升高，逐渐切除电阻222THANKYOU任务六三相异步电动机的调速和制动

异步电动机的调速异步电动机的转速公式：变极调速变转差率调速变频调速2251、变极调速改变电动机定子绕组的极对数来调速。有级调速，不平滑。在鼠笼型电机上应用。226123453000150010007506001、变极调速A1X1A2X2ii··A1A2X1X2··NNSSA1··A2X1X2SNA1X1A2X2ii••2272、变转差率调速在转子回路中串电阻是改变转差率调速常用的方法。无级调速，平滑。在绕线型电机上应用。2282、变转差率调速2293、变频调速改变供电电源的频率来调速。无级调速，平滑；调速范围大；最有前途的一种调速方式。2303、变频调速所以为保持磁通不变，要求2313、变频调速（1）保持过载能力不变的变频调速。（2）恒转矩变频调速。（3）恒功率变频调速。2323、变频调速233采用变频调速的电力牵引交流传动系统

异步电动机的制动制动：加上一个与电动机转向相反的转矩来使电动机迅速停转或限制电动机的转速。当电动机需要减速或停止转动时234制动235制动方法机械制动：加机械抱闸电气制动能耗制动反接制动回馈制动1、能耗制动236将正在运行中的异步电动机的定子绕组从交流电网断开，接到一个直流电源上。1、能耗制动237直流电流建立的静止磁场与旋转的转子作用，产生与转子旋转方向相反的制动转距，使转子迅速停止转动。。2、反接制动238将正在电动机定子绕组的三相电源线的任意两相对调，旋转磁场立即反转。运转制动2、反接制动239产生与转子旋转方向相反的制动转矩，使转子迅速停止转动。运转制动2、反接制动240串入电阻来限制定子电流；当转速下降至零时，必须立即切断电源。运转制动2、反接制动241线路简单，制动力大，制动效果好；电流冲击大，不宜在频繁制动的场合下使用。运转制动3、回馈制动242电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，产生与转子旋转方向相反的制动转矩，将外力作用于转子的能量转换成电能回馈给了电网。nF转子T

n1n>n13、回馈制动243经济性能好，可将机械能变为电能返送回电网；应用范围窄，只有在转速大于同步转速时才能实现。nF转子T

n1n>n13、回馈制动244电力机车再生制动THANKYOU任务七典型异步牵引电动机

一、三相交流牵引电机的优点1.结构简单、牢固，维修方便三相交流牵引电机没有换向器和电刷装置。247换向器

一、三相交流牵引电机的优点2.功率大、体积小、质量轻三相交流牵引电机的转速可以较高，定子的电压和电流也可以提高。因此，在体积相同时输出功率较大。248一、三相交流牵引电机的优点3.有良好的牵引性能可以实现大范围的平滑调速，充分发挥电机功率；机械特性很硬，防空转性能好。249

一、三相交流牵引电机的优点4.节省电器设备，操作简便采用静止的变流器和电子控制系统，通过改变输出电源的相序或频率即可自动完成电机转向和牵引制动的转换。250一、三相交流牵引电机的优点5.可以得到更高的功率因数和更小的电网谐波干扰电流功率因数接近于1。251二、结构特点机座上不需要换向器观察孔；机座多采用钢板焊接结构，定子轭由硅钢片叠压而成；电机的极数一般取；较大功率的异步牵引电机定子槽一般为开口槽；异步牵引电机的转子采用鼠笼式；异步牵引电机结构较为紧凑，采用轴向通风道；一般传动比较高。252

YJ85A牵引电动机253YJ85A型交流牵引电动机是引进日本东芝公司的图纸和制造技术，进行国产化的电机。该电机安装在大连机辆公司生产的HXD3型120km/h货运电力机车上，该机车轴式为C0-C0，即每台机车装用6台牵引电动机。定子结构2541一定子引线头；2一定子护环；3一定子线圈；4一槽楔；5一槽口绝缘；6一槽绝缘；7一定子铁心；8一定子护环

转子结构2551一导条；2一护环；3一端环；4一平衡块；5一平衡块螺钉；6一转子铁心5GEB32型牵引电动机256XN5型内燃机车的牵引电动机型号为5GEB32，与青藏线用NJ2型内燃机车的配套电机5GEB30同属于一个系列。MT205型牵引电动机257CRH2型动车组采用MT205型交流牵引电动机，牵引电动机为三相鼠笼异步电机，每辆动车配置4台牵引电机（并联连接），一个基本动力单元共8台，全列共计16台。

MT205型牵引电动机258牵引电动机采用转向架架悬方式，机械通风方式冷却，平行齿轮弯曲轴万向接头方式驱动。THANKYOU任务一同步电机的结构和工作原理同步电机相关知识A同步电机的工作原理B三种运行状态之间的转换C目录CONTENTS同步电机的铭牌DPart第一章01同步电机相关知识同步电机相关知识用途同步电机是交流机械能和电能相互转换的装置。同步电动机主要用来拖动功率较大、转速不需要调节的生产机械，如钢铁厂轧钢机、矿井送风机、球磨机等；同步调相机提供无功功率，主要用于工厂无功补偿，提高电网功率因数。基本结构三相同步电机也是一种旋转电机，主要由定子、转子和气隙组成。按照旋转部件的不同，同步电机分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。同步电机相关知识旋转电枢式同步电机主磁极位于定子，交流电枢位于转子，称为旋转电枢式同步电机。由于交流电流通过转子集电环和电刷与外部连接，高电压和大电流时可靠性不高，因此仅限于小容量的同步电机。旋转磁极式同步电机主磁极位于转子，交流电枢位于定子，称为旋转磁极式同步电机。根据转子磁极形状的不同又分为隐极式和凸极式两种。隐极式结构气隙均匀，通常存在大小齿；凸极式结构气隙不均匀，主磁极下气隙较小，而相邻极间气隙较大。同步电机相关知识定子三相同步电机的定子结构与三相异步电机的定子基本相同，也是由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等部件组成。同步电机的定子铁心和绕组是进行机电能量转换的枢纽，所以又将同步电机的定子称为电枢。转子凸极式转子圆周上安装有若干对凸出的磁极，定、转子之间的空气隙是不均匀的。隐极式转子的铁心呈圆柱体状，没有明显的磁极形状，定、转子间的气隙均匀。凸极式转子凹极式转子同步电机相关知识励磁方式同步电机是一种定子边用交流电流励磁以建立旋转磁场，转子边用直流电流励磁构成旋转磁极的双边励磁的交流电机。其励磁方式主要有电励磁、永磁励磁、无励磁的凸极磁阻或磁滞实心转子三种。分类按照励磁方式不同分为电励磁同步电机、永磁同步电机、混合励磁同步电机、磁阻同步电机和磁滞同步电机；按照旋转部件的不同分为旋转磁极式同步电机和旋转电枢式同步电机；按照磁极形状不同分为凸极同步电机和隐极同步电机；按照驱动轮机不同分为汽轮发电机、水轮发电机和风力发电机等。Part第一章02同步电机的工作原理同步电机的工作原理两极三相交流发电机工作原理发电机状态在同步发电机的定子铁心上嵌有三相对称线圈Ax、By和Cz，称为定子线圈（或电枢线圈）。

同步电机的工作原理电动机状态定子边接三相交流电源，转子边通过电刷和集电环装置接直流电源，转子轴上联结机械负载。三相同步电动机运行原理同步电机的工作原理同步调相机若同步电机的定子边加三相交流电，转子边接直流电源励磁，而转子轴上未带任何机械负载，则同步电机处于同步调相机状态。三相同步调相机运行原理Part第一章03三种运行状态之间的转换三种运行状态之间的转换同步电机有三种运行状态：发电机、电动机和调相机。由于发电机和电动机的区别是电机输出还是吸收有功功率或者机械功率，而调相机相当于零功率因数状态的发电机或电动机，但没有机械功率的输入或输出。发电机与电动机原理上是可逆的。并网运行的同步电机，发电机状态与电动机状态式可以相互转换的，并且调相机是发电机与电动机的过渡状态。Part第一章04同步电机的铭牌同步电机的铭牌每台同步电机机壳上都装有铭牌，将其运行的额定值印刻在上面。电机按铭牌上所规定的条件运行时，称为电机的额定运行状态。额定值

THANKYOU任务二典型同步牵引发电机同步发电机的特性ATQFR-3000型同步牵引发电机BDF4B、DF4C、DF4D内燃机车牵引发电机参数比较C5GMG201E1型牵引发电机D目录CONTENTS同步牵引发电机的维护保养EPart第一章01同步发电机的特性同步发电机的特性特性（1）空载特性：转速额定，电枢电流为零，电枢电压与励磁电流的关系U0＝f（If）。（2）短路特性：转速额定，电枢电压为零，电枢电流与励磁电流的关系Ik＝f（If）。（3）零功率因数负载特性：转速和电枢电流额定，负载功率因数为零，电枢电压与励磁电流的关系Ua＝f（If），通常用三相电抗器作为负载。（4）外特性：转速额定，励磁电流和负载功率因数给定，电枢电压与电流的关系Ua＝f（Ia）。（5）调整特性：转速和电枢电压额定，负载功率因数给定，励磁电流与电枢电流的关系If＝f（Ia）。Part第一章02TQFR-3000型同步牵引发电机TQFR-3000型同步牵引发电机用途TQFR-3000型同步牵引发电机与柴油机组成柴油机—发电机组。发电机的输入端轴伸为法兰盘形式，通过半刚性联轴器与柴油机曲轴连接；发电机的输出端为锥度轴伸，通过传动轴与启动变速箱连接。柴油机启动时，启动辅助发电机通过启动变速箱、同步牵引发电机转轴带动柴油机启动；柴油机启动后驱动同步牵引发电机，并经启动变速箱驱动启动发电机、感应子励磁发电机、测速发电机等辅助装置运转。型号含义DF4B型内燃机车装有一台三相交流同步牵引发电机，它是一台十八极、凸极式、径向自通风冷却的卧式发电机，型号为TQFR-3000，其中T—同步，Q—牵引，F—发电机，R—热力机车，3000—额定容量3000kV·A。TQFR-3000型同步牵引发电机基本结构TQFR-3000型同步牵引发电机（简称3000发电机）由定子、转子和气隙组成。定子定子是实现机械能和电能相互转换的电枢部分，其作用为产生感应电动势，提供磁路并作为电机的机械支撑。3000发电机的定子由机座、定子铁心、定子绕组、刷架装置及端盖等组成。转子转子的作用是传递扭矩、产生磁场，主要由转轴、磁轭支架、转子磁极、滑环及风扇组成。冷却3000发电机自带离心式冷却风扇，风扇叶片安装于转子磁轭支架两端。转子转动时，冷却空气自前端（输出端）盖吸风网吸入，在电机内部形成两条风路：大部分冷却空气经由转子磁轭轮辐空间、磁极间缝隙、定子径向通风槽，最后由机座的上、下排风口排出；少部分冷却空气从电机前端盖吸风网吸入后，先冷却定子绕组端接部分，再经机座筋板上的孔，最后由机座的上、下排风口排出。Part第一章03DF4B、DF4C、DF4D内燃机车牵引发电机参数比较DF4B、DF4C、DF4D内燃机车牵引发电机参数比较车

型DF4B（货）DF4C（客、货）DF4D（客）型号TQFR-3000TQFR-3000BTQFR-3000E额定容量（kV·A）298525702911额定电压（V）438/613386/606425/770额定电流（A）3936/28053840/24443955/2183额定转速（r/min)100010001000额定频率（Hz）150150150额定功率因数0.950.950.95励磁方式他励他励他励额定励磁电压（V）104/11290/11292/105额定励磁电流（A）244/272213/267255/267绝缘等级（定子/转子）F/FF/FH/H冷却方式径向自通风径向自通风径向自通风工作制连续连续连续定子接线方式三相Y形三相Y形

三相Y形组装气隙（mm）333电机质量（kg）498551005120励磁绕组阻值（15°C）（Ω）0.24640.25330.2543电枢绕组阻值（15°C)（Ω）0.0011250.001210.001445Part第一章045GMG201E1型牵引发电机5GMG201E1型牵引发电机工作原理HXN5型内燃机车用牵引发电机与辅助发电机同轴，同步发电机由固定的定子和可旋转的转子组成，转子铁心上装有一定形状的成对磁极，磁极上有励磁绕组，通以直流电会在电机的气隙中形成极性相间的励磁磁场。当柴油机拖动转子旋转时，极性相间的励磁磁场随着转轴一起旋转并依次切割定子各相绕组，由于电枢绕组与励磁磁场的相对切割，电枢绕组将会感应出大小和方向按周期性变化的三相交流电。基本结构5GMG201E1型同步牵引发电机采用单列圆柱滚子轴承，主、辅发电机与滑环位于轴承两端。机座上装有转子支撑以支撑转子，防止轴承在电机安装到机车前遭到破坏，电机的输入端为法兰形式，与柴油机曲轴直接耦合传递动力。5GMG201E1型同步牵引发电机由定子、转子、滑环与刷架系统等组成5GMG201E1型牵引发电机参数容量（功率因数为0.955）4690kV.A输出电压DC1380V（经整流后）输出电流DC3082A（经整流后）频率87.5Hz绝缘等级H级励磁绕组电压74V励磁绕组电流400A效率≥96％质量9069kg冷却方式轴向强迫通风Part第一章05同步牵引发电机的维护保养同步牵引发电机的维护保养维护保养1.滑