城軌車輛電氣設(shè)備檢查維護(hù)之牽引電動機

直流電動機引入內(nèi)容牽引電動機是城市軌道交通車輛運行的動力來源，是電器設(shè)備中最重要的構(gòu)成部分之一。作用：將電能轉(zhuǎn)為機械能，帶動車輛運行。牽引電動機取代蒸汽機有100多年歷史，類型主要有直流牽引電動機與交流牽引電動機。1、直流牽引電動機特點與工作原理：調(diào)速范圍廣、過載能力強、控制簡單、起動性能好。工作原理：主要結(jié)構(gòu)定子與轉(zhuǎn)子，工作原理基于電磁感應(yīng)原理。

2.直流電動機主要結(jié)構(gòu)電機結(jié)構(gòu)：部位主要組成部件主要作用名稱部件組成使用材料定子主極主極鐵心熱軋軟鋼板疊制產(chǎn)生磁通，建立主磁場勵磁繞組漆包線或絕緣扁銅線換向極換向極鐵心熱軋軟鋼板疊制改善換向換向極繞組絕緣扁銅線補償繞組絕緣扁銅線改善負(fù)載特性，改善換向（磁）軛部鑄鋼或熱軋軟鋼板疊制提供磁路轉(zhuǎn)子電樞電樞鐵心硅鋼片疊成產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換電樞繞組漆包線或絕緣扁銅線換向器（整流子）換向片含少量銀的銅合金提供電流、整流、換向云母片云母層壓板，絕緣軸碳素鋼傳遞轉(zhuǎn)矩直流電動機直流電動機的特性勵磁方式：串勵、他勵、并勵、復(fù)勵轉(zhuǎn)速表達(dá)式：式中：U—牽引電動機的端電壓，V；

Ia—牽引電動機的負(fù)載電流即電樞電流，A；∑R—牽引電動機電樞回路中的電阻，

Φ—牽引電動機的主極磁通，Wb；

Ce—牽引電動機電動勢常數(shù)。直流電動機轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：

n=U/(CeΦ)-RT/(CtCeΦ*Φ)他勵電機：n=n0-CT

曲線斜率較小且平滑，機械特性為硬特性。串勵電機：特點：空載或輕載時，轉(zhuǎn)速很高。容易飛車。當(dāng)負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降很快，特性較軟。

直流電動機調(diào)速方法及電制動串勵電機廣泛用于城軌車輛.

怎么調(diào)速來適用于車輛運行？

a.改變電機兩端電壓：串接電阻、在電動機與電源間串接斬波器。

b.改變電機磁通：改變勵磁電流制動：機械制動與電制動電制動：電阻制動、再生制動電阻制動：電氣制動時牽引電機所產(chǎn)生的電能，利用電阻使之轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉；再生制動：電氣制動時牽引電機所產(chǎn)生的電能重新反饋回電網(wǎng)中去加以利用。交流電動機交流異步電動機工作原理主要結(jié)構(gòu)定子與轉(zhuǎn)子。如果只給定子繞組通電，不給轉(zhuǎn)子繞組通電流，電機會轉(zhuǎn)起來嗎？原理：定子通入三相交流電流，在定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使閉合的轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)出電流，由此具有電流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場作用下轉(zhuǎn)動起來。

1.交流異步電動機工作原理a.旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生：三相交流變化一周時，合成磁場在空間上正好轉(zhuǎn)過一周，若三相電流不斷變化，則合成磁場在空間不斷轉(zhuǎn)動，形成旋轉(zhuǎn)磁場。b.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子做切割磁力線運動，從而在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，即轉(zhuǎn)子電流。轉(zhuǎn)子在有電流通過時，在磁場作用下受到電磁力作用轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致。2.同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速：定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)速度n0=60f/p轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向一致，但是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)速度。即存在一個速度差。轉(zhuǎn)差率：S=(n0-n)/n0其中：n0是定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)速度，也叫同步速度；

n是轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)速。交流電動機1、交流異步電動機工作原理結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、體積小、質(zhì)量小、轉(zhuǎn)速高、功率大。目前城市軌道交通正在取代直流電動機。主要使用的是交流異步電動機。交流電動機交流異步電動機轉(zhuǎn)速控制通過轉(zhuǎn)差率公式:n=n0(1-s)=(60f/p)(1-s)

調(diào)速方法：（1）改變定子繞組的磁極對數(shù)p----變極調(diào)速（2）改變電動機轉(zhuǎn)差率s-----改變電源電壓（3）改變供電頻率f------變頻調(diào)速

交流異步電動機在車輛中的應(yīng)用交流異步電動機控制方式有集中控制與分別控制兩種，即集中控制是一個逆變器模塊同時給幾臺電動機供電；分別控制是一個逆變器模塊只給一臺電動機供電。通過比較：分別控制方式可以保證當(dāng)一個逆變器出現(xiàn)故障，其他的電機可以繼續(xù)正常工作，車輛可以繼續(xù)運行。但是需要的元器件及控制裝置增加，投資與故障率也增加。城市軌道車輛一般采用集中控制方式。

直線電動機

直線電機牽引方式與傳統(tǒng)的牽引方式比較：優(yōu)勢：造價小、振動小、噪聲低、爬坡能力強、安全性能好等。缺點：效率相對較低、車輪磨損相對較快?？偟脕碚f，被人認(rèn)為是21世紀(jì)理想的新型城市交通系統(tǒng)。直線異步電動機的優(yōu)缺點優(yōu)點：①直線電機最主要的優(yōu)點是直接產(chǎn)生直線運動而不需要中間轉(zhuǎn)換裝置。②起動推力大，可實現(xiàn)大范圍的加速和減速，零部件不受離心力的作用，直線速度不受限制。③直線電機的初級和次級的結(jié)構(gòu)都很簡單，特別是次級，有時甚至可直接利用部分設(shè)備本體或運行軌道?？稍跅l件惡劣(潮濕、粉塵、有害氣體)的環(huán)境中使用。④總體結(jié)構(gòu)簡單，扁平型部件高度低；噪聲小，重量輕，維修容易。⑤短初級平板型直線電機的次級長，因而散熱面大，材料的熱負(fù)荷可以取得較高。

直線異步電動機的優(yōu)缺點缺點效率和功率因數(shù)低須增加構(gòu)架強度須滿足長距離保持一定氣隙的精度要求。

直線電動機引入內(nèi)容近年，作為最具有實用價值的非粘著驅(qū)動方式，直線牽引電機在城市軌道交通中應(yīng)用越來越受到各國重視。1985年，加拿大首先在多倫多建成一條6.4KM的直線電機運載系統(tǒng)試驗線；1990年，日本第一條直線電機地鐵開通運營；1997年，馬來西亞吉隆坡采用加拿大技術(shù)直線牽引技術(shù)建成PUTRA線并通車運營；美國肯尼迪機場線也采用了直線電機運載系統(tǒng)。目前，成熟的地鐵車輛用直線電機傳動技術(shù)主要掌握在加拿大和日本手中。直線電動機工作原理與結(jié)構(gòu)簡單說，就是將旋轉(zhuǎn)電動機軸向切開，沿水平方向展開，就得到直線電動機的基本結(jié)構(gòu)，用直線運動取代了旋轉(zhuǎn)運動，故叫直線電動機。

直線電動機工作原理與結(jié)構(gòu)直線電動機分為：直線異步電動機、直線同步電動機、直線直流電動機。按動體結(jié)構(gòu)分為：短初級方式與短次級方式。（1）定子（初級導(dǎo)體）：帶齒槽的電工鋼片疊成，槽里嵌有繞組；（2）轉(zhuǎn)子（次級導(dǎo)體）：非磁性體(銅板或鋁板)和磁性體(鋼板)構(gòu)成的復(fù)合金屬板。初級導(dǎo)體與次級導(dǎo)體之間有一定距離即氣隙，而且，比旋轉(zhuǎn)電動機的氣隙大。直線電動機

直線電機牽引方式與傳統(tǒng)的牽引方式比較：優(yōu)勢：造價小、振動小、噪聲低、爬坡能力強、安全性能好等。缺點：效率相對較低、車輪磨損相對較快?？偟脕碚f，被人認(rèn)為是21世紀(jì)理想的新型城市交通系統(tǒng)。直線異步電動機的特性

推力與速度關(guān)系:

起動推力大、高速區(qū)域的推力小，符合動車的驅(qū)動要求。推力與氣隙關(guān)系：氣隙小，推力越大，為了保證運動中初級與次級不發(fā)生摩擦，氣隙比旋轉(zhuǎn)電動機大。因此效率較低。

廣州地鐵四號線直線電機車輛牽引系統(tǒng)直線電機牽引：用一臺VVVF逆變器向二臺直線感應(yīng)電動機供電的交流傳動系統(tǒng)牽引電機為3相8極的直線感應(yīng)電機，安裝在轉(zhuǎn)向架上的部分是屬于電機的初級，安裝在軌道中間的感應(yīng)板是電機的次級。

直線牽引電動機在車輛上的應(yīng)用廣州地鐵四號線直線電機車輛牽引系統(tǒng)參數(shù)：供電系統(tǒng)DCl500V（范圍：l000～l800V（瞬時1980V）逆變輸出容量／kVAl080（峰值）最大輸出電壓／VACl404電流／A1116（峰值