交流牽引電動(dòng)機(jī)

1、第四節(jié)、交流牽引電動(dòng)機(jī)三相交流牽引電動(dòng)機(jī)（包括變頻異步牽引電動(dòng)機(jī)和自控同步牽引電動(dòng)機(jī)）是跛著現(xiàn)代大力率變流技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的.除工業(yè)上應(yīng)用以 外，現(xiàn)己被成功地應(yīng)用于鐵道干線車(chē)和高速動(dòng)車(chē)上。異步牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上沒(méi)有換向器及帶絕緣的繞組.不存在換向火花和環(huán)火穩(wěn)定性問(wèn)題，因此，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)恨、運(yùn)行可靠.可以以更高的圓周速度 運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)車(chē)具有很寬的調(diào)速范圍。1.交流牽引電動(dòng)機(jī)的技術(shù)優(yōu)越性由于交流牽引電動(dòng)機(jī)沒(méi)有換向器工作面圓周速度的限制，因而可以選用高的轉(zhuǎn)速和大的傳動(dòng)比，這樣，能顯著減輕電機(jī)的重量，以抉得較大的單位重 量功率。另外，交流電動(dòng)機(jī)充分利用了原直流電機(jī)換向器所占的空間.熱量能沿定子圓周均勻

2、散發(fā)，改善了電機(jī)的冷卻效果.明顯地增長(zhǎng)了電機(jī)的壽 命。交流電機(jī)的優(yōu)越性可由下表所示的德國(guó)電力機(jī)乍用的兩種電機(jī)參數(shù)比較中得到證實(shí)，也可由日本東洋電機(jī)公司制造的交流、直流牽引電機(jī)參數(shù)比 較得到證明。兩種不同類型牽引電動(dòng)機(jī)參數(shù)比較表1電機(jī)種類三相異步電動(dòng)機(jī)脈流電動(dòng)機(jī)型號(hào)BQCA843UZII6-64K安裝機(jī)車(chē)型號(hào)BRI20181.2功率（kW）14001360 （5rnin）持續(xù)功率（kW）1400810電機(jī)電壓（V）22001050持續(xù)電流（A）360 （相）830最大轉(zhuǎn)速（r/min）36001860轉(zhuǎn)于直徑（mm）930950重量kg）23803630單位重雖:功率（kW/kg）0.5880.

3、375由上表可以看出.對(duì)于中小型容雖:的電機(jī)，在大致相同的重最和外型尺寸情況下?tīng)恳妱?dòng)機(jī)的功率一般比直流電動(dòng)機(jī)的功率大30%。中、小容冕交、直流電機(jī)參數(shù)比較表2電機(jī)類型交流異步電動(dòng)機(jī)直流牽引電動(dòng)機(jī)型號(hào)TDK6200-ATDK8270-A小時(shí)功率(kW)165130小時(shí)轉(zhuǎn)速(r/min)1565L450絕緣等級(jí)CC重量(kg)770776機(jī)座外徑(mm)570570單位重量功率(Kw/kg)0.2140.168單位重量轉(zhuǎn)矩(Nm/Kg)1.3161.1目前，從國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看，不同類型電機(jī)其單位重量功率可達(dá)到的比值約為：直流電動(dòng)機(jī)為0.33kW/kg.同步電動(dòng)機(jī)為0.5kW/kg,異步電動(dòng)機(jī)為

4、0.68kW / kgo隨著科技的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的單位重量功率值將越來(lái)越高。如日本新干線上300系列原型試驗(yàn)車(chē).所采用的交流異步牽引電動(dòng)機(jī)其功率 達(dá)到300kW，但重坦不足400kg,單位重量功率可達(dá)0.75kg.這一經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)世界各國(guó)正在大力發(fā)展的高速機(jī)乍尤為有利。眾所周知，高速機(jī)乍 為改善機(jī)乍和軌道的動(dòng)力學(xué)性能.除了改進(jìn)機(jī)乍機(jī)械部分結(jié)構(gòu)外，還需減輕簧下重雖，而采用單位重量功率大的異步電動(dòng)機(jī)則是一條行之有效的途徑。表3列出了歐洲各國(guó)用于電力機(jī)車(chē)的交流異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電力機(jī)車(chē)用交流異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)表3制造國(guó)家德國(guó)德國(guó)意大利瑞士丹麥電機(jī)型號(hào)ITB2824BAZ7096 /

5、AE4026FRA7059EA3000電機(jī)功率(Kw)14281250 1250 1105 1020 電壓(V) 2050 1730 3200 2190 2050 電流A) 510 493364 352轉(zhuǎn)速(r/min) 1490 1279 2060 1300最大轉(zhuǎn)速(r/min) 40003440 2898絕緣等級(jí)C重量(kg)26502010280021001950單位重量功率(kW/kg)0.5390.6220.4460.5260.523單位重量轉(zhuǎn)矩(Nm/kg)3.453.6762.073.861二.交流異步牽引電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)異步牽引電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)于兩部分組成。定于通常是無(wú)機(jī)殼

6、疊片形式.鐵芯兩端裝有摩壓板，壓板間用拉桿或鋼板固定，用電焊將壓板、 鐵芯和拉桿等焊成一個(gè)整體。定子壓板又作為轉(zhuǎn)子軸承支架，通過(guò)端蓋和壓板的止口來(lái)固定轉(zhuǎn)子部分。轉(zhuǎn)于通常是鼠籠型，其繞組用鋁或銅硅鋁合金 鑄成，容雖較大的牽引電動(dòng)機(jī)則采用銅材料制成。由于異步牽引電動(dòng)機(jī)都采用降低頻率起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)集膚效應(yīng)很小，從磁路飽和及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)值的理由考 慮，轉(zhuǎn)子可以采用矩形槽?？紤]到變頻異步電動(dòng)機(jī)控制方式復(fù)雜和運(yùn)行條件惡劣，異步牽引電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上有如下特點(diǎn)。（1）由于異步牽引電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，需承受來(lái)自線路的強(qiáng)烈振動(dòng).因此需采用比普通異步電動(dòng)機(jī)校大的氣隙（通常為l.5mm2.5mm）=（2）定子槽型一般采用開(kāi)口型，這樣可

7、以用成型繞組以獲得良好的絕緣性能.增加運(yùn)行的可靠性。對(duì)于選用氣隙較小的電機(jī)，可在定子槽口開(kāi)通 風(fēng)槽口，這樣可增加通風(fēng)效果，同時(shí)還可以增加電機(jī)漏抗，減小諧波電流的影響。（3）定、轉(zhuǎn)于鐵芯沖片選用0.5mm厚的高導(dǎo)磁、低損耗的冷軋硅鋼片.要求內(nèi)、外圓同時(shí)落料，以保證氣隙的均勻度。轉(zhuǎn)于鐵芯內(nèi)孔與軸用熱套 固定.取消鍵槽配合，以滿足牽引電機(jī)頻繁正反起動(dòng)的要求。（4）鼠籠轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條與端環(huán)間的聯(lián)接用感應(yīng)加熱銀銅釬焊，對(duì)于最大轉(zhuǎn)速校大的牽引電動(dòng)機(jī)，可在端環(huán)外側(cè)熱套非磁性護(hù)環(huán)，以增加強(qiáng)度和剛度。（5）采用耐熱等級(jí)高、厚度薄的聚醍亞胺薄膜和云母帶作定廠主絕緣。并通常選用C級(jí)絕緣材料作H級(jí)溫升使用.以提高電機(jī)熱可

8、靠性。（6）開(kāi)始使用絕緣軸承阻止由于三相電流不平衡時(shí)產(chǎn)生的軸電流流過(guò)軸承，避免軸承受到電腐蝕，保證軸承壽命。（7）為配合變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速（差）閉環(huán)控制和提高控制精度，在電機(jī)內(nèi)部應(yīng)考慮裝設(shè)非接觸式轉(zhuǎn)速檢測(cè)器。（8）為適應(yīng)高速列車(chē)運(yùn)行需要異步牽引電動(dòng)機(jī)大多采用全懸掛方式（或稱架承式懸掛），這種懸掛方式的優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)的全部重雖都在簧上，大 大減少了沖擊和振動(dòng)對(duì)電機(jī)的影響。架承式電機(jī)又分為實(shí)心軸和空心軸兩種傳動(dòng)方式。實(shí)心軸傳動(dòng)多用于中型牽引電動(dòng)機(jī).如德國(guó)西門(mén)子公司在地鐵 車(chē)輛上設(shè)計(jì)廠專用的球形萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，置于軸伸和小齒輪中間.以補(bǔ)償運(yùn)行中輪對(duì)和電機(jī)間相對(duì)垂直位移，避免電機(jī)承受彎矩和軸向力，延長(zhǎng)軸承壽

9、 命?？招妮S多用于電力機(jī)車(chē)用的大容雖:的牽引電動(dòng)機(jī)，動(dòng)軸兩端采用齒形聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)，便于折裝。三、我國(guó)典型交直交傳動(dòng)電力機(jī)乍中三相交流異步牽引電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)1. YD103S型異步牽引電動(dòng)機(jī)YD1035型異步牽引電動(dòng)機(jī)是AC400O型交流傳動(dòng)客運(yùn)電力機(jī)車(chē)用牽引電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖4 一 25所示。該電機(jī)為抱軸懸掛式.體積比較小，但電 機(jī)與輪對(duì)中心距較大為595皿。因此，在電機(jī)與輪對(duì)的滾動(dòng)抱軸箱之間需要增加一個(gè)支架，支架為箱式結(jié)構(gòu)，它與機(jī)座之間采用8個(gè)M36螺檢固定. 并且用定位銷定位。電機(jī)定子由機(jī)座、定子鐵心、定子線闕等部件組成，轉(zhuǎn)于采用銅條轉(zhuǎn)子。傳動(dòng)端端蓋采用空心盤(pán)式結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)端軸承采

10、用NU332ECM/C4VA301短圓 柱軸承，非傳動(dòng)端采用NJ31SECM/VA301+HJ318帶角圈的軸承。在非傳動(dòng)端軸承外側(cè)安裝有測(cè)速齒盤(pán)與株洲電力機(jī)乍研究所研制的速度傳感器。YDI035型異步牽引電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表4 一 5所示。2. JD121型異步牽引電動(dòng)機(jī)JD121型異步牽引電動(dòng)機(jī)是DJZ型交流傳動(dòng)客運(yùn)電力機(jī)車(chē)用牽引電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4 一 26,它采用無(wú)機(jī)殼基本結(jié)構(gòu)。定子繞組絕緣采用200級(jí)耐 電暈絕緣系統(tǒng)，定子繞組采用專用的拓?fù)湓頋q形機(jī)制造。轉(zhuǎn)于為銅合金鼠籠型，采用株洲電力機(jī)車(chē)研究所和中南大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的專用銅合金導(dǎo)條、 端環(huán)焊接而成。兩端端環(huán)上套有專用銅合金護(hù)環(huán)。傳

11、動(dòng)端軸承使用油潤(rùn)滑.傳動(dòng)端、非傳動(dòng)端均采用陶瓷絕緣軸承。定子設(shè)計(jì)有一排軸向通風(fēng)孔，轉(zhuǎn)于設(shè)計(jì)有兩排軸向通風(fēng)孔。3. JD128型異步牽引電動(dòng)機(jī)JD128型異步牽引電動(dòng)機(jī)是“中華之星”動(dòng)乍組用牽引電動(dòng)機(jī)，與JD121型異步牽引電動(dòng)機(jī)一樣，它也采用無(wú)機(jī)殼基木結(jié)構(gòu)。定子繞組絕緣采用 200級(jí)耐電暈絕緣系統(tǒng)，定子繞組采用專用的拓?fù)湓頋q形機(jī)制造。轉(zhuǎn)子為銅合金鼠籠，采用株洲電力機(jī)車(chē)研究所和中南大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的專用銅合金導(dǎo) 條、端環(huán)焊接而成。兩端端環(huán)上套有專用銅合金護(hù)環(huán)。定于設(shè)計(jì)有一排軸向通風(fēng)孔.轉(zhuǎn)于設(shè)計(jì)有兩排軸向通風(fēng)孔。定子傳動(dòng)端的壓圈上有T削出風(fēng)口，定于非傳動(dòng)端的壓闕上有連接出線盒的孔.整臺(tái) 電動(dòng)機(jī)靠?jī)啥藟宏I上的12個(gè)M3o螺孔安裝在托架上，托架再固定在轉(zhuǎn)向架上。傳動(dòng)端端蓋為鑄鋼件.靠它固定齒輪箱體，齒輪箱體外周開(kāi)有通風(fēng)孔.利用齒輪箱內(nèi)的飛濺潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑傳動(dòng)端軸承。非傳動(dòng)端端蓋為高強(qiáng)度鑄 鋁