电力机车电机第4章 三相交流异步牵引电动机
交流电动机—机车牵引电机维护与检修(列车电机)
司机控制器
司机在司机台上操作司机控制器的调速手柄时，调速手柄的位置设定了电力机车的目标速度，然后速 度传感器检测电力机车的实际速度，微机控制系统根据这两个速度值的大小，对主变流器做出变压变 频调节。
极数
4极
三相鼠笼式异步牵引电动机
牵引电机的冷却、控制 和保护
额定功率
1250kW
额定电压
2150v
额定电流
390(基波)A
额定转速
1365r/min
额定功率因数 0.91
额定效率
95%
恒功率转速范围 1365～2662r/min
极数
4极
定子绕组接法 Y
绝缘等级
200级
冷却方式
风量为92m³/min,静风压2800Pa
牵引电机
牵引电机
牵引电机是机车的重要部件之一，它安装在转向架上，通过齿轮与轮对相连。机车在牵引运行 状态时，牵引电机将电能转换成机械能，通过轮对驱动机车运行。
牵 引 电 机 进 风 口
牵引电机进风口
传动装置
牵 引 电 机
轮对轴
YJ85A型电机是HXD3型电力机车的牵引电机，是逆变器供电的三相鼠笼式异步牵引电机，该 电机为滚抱结构，单端输出；
牵引通风机 牵引电机
牵 引 电 机 进 风 口
电机定子铁心安装一个温度传感器用于 监控定子的温度，保证电机的安全运行。
电机非传动端预留轴承温度和振动传感 器安装接口，用于安装6A 系统实时监 控电机轴承温度和振动状态。
速度传感器通过两脉冲信号的交 错，牵引电机的旋转方向（向前、 向后）个也同时进行检测。因此 在电力机车行驶中起着非常重要 的作用。
并联支路数
2
定子绕组节距 14
电力机车工作原理介绍课件PPT
第三节 交直交型电力机车工作原理
交直交型电力机车属于交流传动机车。由逆变 器供电，机车和动车组采用交流异步电动机做牵引 动力。根据变流器结构的不同，目前交（直）交型 机车和动车组有电压型、电流型两种基本结构。 我们以电压型交直交变流器供电、三相异步电动机 作牵引电动机的机车为例分析，原理如图所示。
过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮牵引列车运行。
二、直流电力机车的特点
1.机车结构简单，造价低，经济性好； 2.采用适合于牵引的直流串励电动机、调速方便、控制 简单、运行可靠； 3.供电效率低。由于受牵引电动机端电压的限制，接触 网电压一般为1500伏～3000伏。传输一定功率时电流较 大，接触网导线损耗量较大，因此供电效率低。
⑵由于机车内设有变压器，调压十分方便，牵 引电动机的工作电压不再受接触网电压的限制，机 车就可以选择最有利的工作电压，使牵引电动机的 工作更为可靠。
⑶牵引电动机采用适合牵引的串励或复励电动机， 可以获得良好的牵引性能和启动性能，尤其启动时 它采用了调节整流电压的方式，省略了启动电阻， 不仅减轻了电气设备的重量、降低了启动能耗，而 且改善了电力机车的启动性能，提高了机车的运行 可靠性。
4.基建投资大。为了减少接触网上的压降，电气化区 段的牵引变电所数量较多，造成基建投资大。 5.效率低，有级调速。由于机车使用调压电阻进行启 动、调速，因此调节过程中有能量损耗使效率很低， 同时也难以实现连续、平滑地调节。随着电力电子技 术的发展，应用斩波器技术进行调速，可以对牵引电 动机端电压进行连续、平滑地调节，从而实现无级调 速。
①环节——整流电路基本作用是将交流电转换 为直流电。具体电路可以是不可控整流桥、相控 整流桥、四象限脉冲变流器。
②环节——直流环节滤波器基本作用是平滑Ａ 处的纹波（脉动），消除或减少谐波含量，改善机 车的功率因数。采用不同的整流电路，其滤波电路 也不同，功能有所差别。
牵引电机的调速
目录摘要关键词 (2)绪论 (3)第一章牵引电机的结构 (4)第二章牵引电机的工作原理.................................................... ..9第三章牵引电机的调速方法 (12)第四章牵引电机的特性调节................................................. . (18)结束语 (24)参考文献 (25)致谢......................................................................... .. (25)摘要：本文主要针对异步电机结构、工作原理及特性的理论进行分析，从而延伸至对异步牵引电机工作原理和其特殊结构的掌握，异步牵引电机特殊结构使其具有特殊的调速方法以及各种特性控制方法，本文详细阐述了异步牵引电机的变频调速。
关键词：地铁车辆牵引电机结构原理调速方法绪论铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆上用于牵引的电机。
牵引电机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。
其中牵引电动机是在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。
牵引电动机有多种类型，直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。
然而直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，使其应用有缺陷。
三相交流异步电动机结构简单，工作可靠，成本低廉，是比较理想的牵引电动机。
但由于需用调速，它的发展和应用一度受到限制。
因长期以来在调速领域大多采用直流电机，而交流电动机的优点在调速领域中未能得到发挥。
交流电机实现调速一般有以下三种1、变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线方式以改变电机极数实现调速，这种调速方法是有级调速，不能平滑调速，而且只适用于鼠笼电动机。
2、改变电机转差率调速其中有通过改变电机转子回路的电阻进行调速，此种调速方式效率不高，且不经济。
异步牵引电机(3)
0
120°
240°
π
360° 2π
ωt
t1
i流入方向 C Y C
t2
Y S C N A N X
t3
Y C
t4
Y
X i流出方向
S
N
A
X
A S
X
S
N
ABBiblioteka ZBZB
Z
B
Z
（t=t1）
18
（t=t2）
（t=t3）
（t=t4）
第二节 三相异步牵引电动机的原理及特性 （二）异步电动机的工作原理
3、粘着性能好
由于异步电机具有机械硬特性，所以当某台电机发生空转时，随着 转速的上升（上升值不大），转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能 力。 当进行粘着控制时，根据检测有关粘着控制信号，准确、迅速地改 变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点，使驱动系统既不发生空 转，又能充分发挥最大的牵引力，实现最大可能的粘着利用。
式中： Cm—电机结构常数； φ—旋转磁场每极磁通（wb）； I2—转子电流（A）； cosφ2—转子电路功率因数； S—转差率； n1—同步转速； n—转子实际转速（r/min）； E2—转子电势， E2= 4.44k2W2f2φ= 4.44k2W2Sf1φ=SE20； R2—转子电路电阻（Ω）； XL2—转子漏感抗， XL2=2πf2LL2=2πSf1LL2=SXL20。
5
第一节 概 述
我国发展交流传动始于70年代，国内有关科研院所、许多大专院校就 开展了交流传动技术的研究工作。进入90年代，由于我国经济、技术发展 的需要，再加上国外交流传动技术的成熟运用以及在研制、运用方面大量 可供借鉴的经验，我国的交流传动技术的研究进入了一个新的时期。 国家 “ 八五 ” 重点攻关项目的我国第一台AC4000型大功率交流传动电 力机车（原型机），于1996年6月19日在株洲电力机车厂诞生，这标志着 我国机车交流传动技术零的突破。 “ 九五 ” 期间，我国开始进入交流传动内燃机车的实质性研制阶段。 1997年，四方机车车辆厂承担了我国第一台交流传动内燃调车机车的研制 任务，于1999年9月完成试制。 此后，各主要机车制造厂都相继研制出交流传动机车样车 。 特别是近几年，我国通过技术引进、吸收、再创新，提高了交流传动 机车的技术水平和生产能力，已开始批量生产，如“和谐型”的电力机车和 内燃机车，CRH系列的动车组。
1.4电力机车的相关知识
第四节 电力机车的相关知识电力机车是从接触网上获取电能，用电动机驱动运行的机车或动车。
目前，我国使用的是整流器式交—直电力机车。
交—直电力机车顶部的受电弓将接触网上的单相工频交流电引入机车，每台机车上装设有一套把交流电变换成直流电的整流装置，变压整流后供给直流牵引电动机。
直流牵引电动机因带有整流子，在制造和维护检修等方面均较复杂。
而交流无整流子牵引电动机(即三相异步电动机)在制造、性能、功率、体积、重量、成本、维护及可靠性等方面远比整流子电机优越得多。
以前，由于技术上还不能很好的解决大功率交流异步电动机的经济调速问题，所以交流异步电动机在牵引方面未得到很快的发展。
长期以来各种牵引电机几乎都为整流子直流牵引电机所占领。
今天，由于电力电子技术和晶闸管(即可控硅)变流装置的迅速发展，特别是大功率晶闸管性能不断的提高和半导体集成电路的迅速发展，以及可关断晶闸管(GT0)在大功率变流装置上的广泛应用，为交流电机变频调速提供了新的技术途径。
20世纪90年代以来，发达国家机车电传动已由交—直传动全面发展到交流传动，交一直传动的机车已停止生产。
我国已于1996年由株洲电力机车厂制造成功了交—直—交原形机车。
交—直—交电力机车仍是由接触网供给单相交流电，而牵引电动机为三相异步电动机，要调节异步电动机的转速，目前比较理想的方法是改变交流电的频率．所以这种电力机车首先把单相交流整流成直流，然后再把直流逆变成可以使频率变化的三相交流电，供异步电动机使用。
目前，国外(如法国)已经采用了单相电源不经中间的直流环节，而直接变换为频率可调的三相交流电。
这就使电传动系统结构更为简单，机车重量也轻，更有发展前途。
今后机车电传动技术必将有一个快速发展。
我国铁路电力机车除了少量是进口的外，大部分是使用国产韶山SS型机车。
SS型机车已发展了1型~9型(连续)等。
其中，SS4型货运机车应用了晶闸管电子技术，实现了无级调速，并将6轴改为8轴，机车功率达到6400kW；SS5和SS8型客运机车最高速度分别提高到140km／h和160km／h；SS9型客运机车最高速度又提高到170km／h，已初步满足牵引重载货运、大编组客运列车，进行快速或准高速运输。
电力机车工作原理
电力机车按供电电流制——传动型式分为四类，即直流供电——直流牵引电动机的直直型电力机车；交流供电——直（脉）流牵引电动机的交直型电力机车；交流供电——变流器环节——三相交流异步电动机的交直交型电力机车和交流供电——变频环节——三相交流同步电动机的交交型电力机车。
本章着重分析前三种电力机车的工作原理及工作特点，并推导电力机车的基本特性，通过学习所要达到的目标：1、会分析电力机车的工作原理，2、掌握交直型、交直交型电力机车的特点，3、熟记电力机车的基本特性。
第一节直直型电力机车工作原理一、基本工作原理直流电力机车是现代电力机车中最为简单的一种。
它使用的是直流电源和直流串励牵引电动机，其工作原理如图１－１所示。
目前有些工矿电力机车、地铁电动车组和城市无轨电车仍采用这种型式。
图１-１所示为一般工矿用四轴电力机车的电传动装置示意图。
工作过程为：机车由受电弓从接触网取得直流直流电力机车工作原理二、直流电力机车的特点通过分析直流电力机车的工作原理，可以得出直流电力机车具有以下特点：１、机车结构简单，造价低，经济性好；２、采用适合于牵引的直流串励电动机，牵引性能好，调速方便；３、控制简单，运行可靠；４、供电效率低。
由于受牵引电动机端电压的限制，接触网电压一般为1500伏～3000伏。
传输一定功率时电流较大，接触网导线损耗量较大，因此供电效率低。
５、基建投资大。
为了减少接触网上的压降，电气化区段的牵引变电所数量较多，造成基建投资大。
６、效率低，有级调速。
由于机车使用调压电阻进行启动、调速，因此调节过程中有能量损耗使效率很低，同时也难以实现连续、平滑地调节。
随着电力电子技术的发展，应用斩波器技术进行调速，可以对牵引电动机端电压进行连续、平滑地调节，从而实现无级调速。
综上所述，直流电力机车由于受牵引电动机端电压的限制，网压不可能太高，从而限制了机车功率的进一步提高。
随着现代铁路运输事业的发展，直流电力机车显然已不适应干线大功率的要求。
交流异步牵引电机
交流异步电机原理及结构
永济电机厂引进的异步 牵引电机介绍
各电机性能参数如下： 强迫通风量 电机重量 额定功率 额定电压 额定电流 额定转速 额定转矩 起动转矩 恒工最大 序号 电机型号 Kw 极数 V A r/min N.m N.m 转速r/min kg m3/min
1 2 3 4 5 6
YJ85A 1250 YJ87A 568 YJ90A 1275 YJ92A 300 YJ116A 752 西门子 561
永济电机厂引进的异步 牵引电机介绍
极数 绝缘等级（定/转） 接线方式 冷却空气量 重 量 4 200级 Y 1.53m3/s (92 m3/min) 2600kg
1.2电机的结构 电机为全叠片结构，通过上吊挂组件、下吊 挂组件、小吊挂组件三个组件与两端定子压圈、 定子冲片焊接成一个定子铁心，定子铁心既无拉
交流异步电机原理及结构
永济电机厂引进的异步 牵引电机介绍
是专为本次中国出口而设计。电机装用在大连工 厂 生产的“和谐3”货运电力机车上，该机车轴式 为C0-C0,也即每台机车装用6台牵引电动机。 本 次引进合同首单60台机车，东芝公司原造电机16 台车。现机车配属沪局的南京东机务段和武汉局 的江岸机务段。
交流异步电机原理及结构
永济电机厂引进的异步 牵引电机介绍
螺杆也无拉板。 定子冲片上没 有轴向通风孔， 铁心上也不设 径向通风槽， 定子的热量通 过焊接在铁心 外背上的二个 通风槽散发。 转子冲片上有 二排轴向通风孔，也不设径向通风槽。
交流异步电机原理及结构
永济电机厂引进的异步 牵引电机介绍
定子槽内垫有槽绝缘，根据接线长度需要线 圈有三种形式，因此无需过渡连线。 转子为鼠笼式，由专用铜合金的导条与专用
机车控制系统试题
机车控制系统试题(总18页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《电力机车控制系统检查与维护》试题一、填空题1.电力牵引始创于年。
2.按机车动轴数电力机车可分为、、、等电力机车。
3.交直型整流器机采用电动机作为牵引电动机。
4.交直交机车（或动车组）采用电动机作为牵引电动机。
5.不可控整流电路中，根据整流元件在一个周期内工作时间不同，分为整流和全波整流电路两种。
6.整流器电力机车上需要装设和固定磁场削弱分路电阻，以限制电流的脉动，改善牵引电动机的换向。
7.整流是指把交流电变换成的过程。
8.逆变器用于将转换为三相交流电。
9.在具有直流牵引电动机的机车中，由机车速度公式调速方法有、改变牵引电动机的端电压和磁场削弱三种。
10.在交直型整流器机车中主要采用和磁场削弱两种调速方法。
11.调节具有三相异步交流牵引电动机机车的速度方法有、改变定子磁极对数和改变转差率三种。
12.一般情况下，要进行磁场削弱调速，必须是在牵引电机端电压已达到，而牵引电动机电流比额定值小时实施。
13.直流或脉流牵引电动机采用励磁调节调速时，通常是把量减小，以提高机车运行速度，这种调速方法称为磁场削弱调速法。
14.根据磁场削弱系数的定义，磁场削弱的方法可分为改变励磁绕组的匝数和改变两种。
15.为弥补电阻分路法的不足，在分路电阻支路串人适当的，在磁场削弱时分路支路的电路性质与励磁绕组的属性一致。
16.采用不共阴极半控桥移相调压时，二极管的工作时间为π＋a，晶闸管的工作时间为（设触发角为a）。
17.交直型电力机车电压调速可分为变压器调压和两种。
18.平波电抗器的电感与整流电流的大小应成关系。
19.全控桥整流电路，触发角为a＜π/2时是整流状态，触发角为时是逆变状态。
20.提高交直型电力机车功率因数的方法主要有采用多段半控桥和。
21.按照中华人民共和国《铁路技术管理规程》的规定，对机车起动的基本要求是：起动稳、加速快、。
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一、异步电动机变频运行的机械特性
二、异步牵引电动机的运行方式及其机械特性
1. 保持额定磁通的恒磁通运行
E1 1） f 恒定运行 1
U1 / f1 恒定运行（或恒定子电流运行） 2）
2. 保持电压为额定值的恒电压运行 3. 恒转差频率运行 4. 恒功率运行
1. 三相异步电动机的调速方法 2. 各种调速方法的特点 1）变极对数调速 2）变频调速 3）串级调速 4）绕线式电动机转子串电阻调速
5）定子调压调速
6）电磁调速电动机调速 7）液力偶合器调速
二、交-直-交变频调速系统的工作原理
1. 交-直-交变频调速基本电路
2. 逆变器基本原理
1）电压型逆变器
引电动机。此后西班牙、法国、瑞士、德国亦相继采用过， 但是由于这种系统的接触网和受流器的结构过于复杂（需2 根绝缘的接触导线），且电动机的调速性能不能满足牵引要 求，致使这些铁路后来牵引电动机的类型
三相交流牵引电动机，可分为异步型与同步型两种类型。
一、三相异步电动机的调速方法及特点
3. 电机定额和通风
4. 绝缘性能 1）绝缘电阻 2）承受对地耐压性能 5. 电机的噪声 6. 特性曲线试验
7. 制造偏差
1）转矩偏差 2）损耗偏差 3）电流偏差
三、典型交-直-交电力机车中三相交流异步牵引电 动机的结构特点和技术参数
1. YJ85A型交流牵引电机 1）电机的额定参数
2）电机的结构
一、机车牵引运行的调节区域 二、恒转矩特性的变频调节 三、恒功率特性的变频调节
1. 恒功率变电压变频调节 2. 恒功率恒电压变频调节
一、异步牵引电机的结构特点
异步牵引电动机就其外形看与一般直（脉）流牵引电动
机相近，所不同的是机座上不需要换向器观察孔。
二、牵引电机的技术要求
1. 使用环境条件 2. 一般要求
（1）整机结构。 （2）定子结构。 （3）转子结构。 3）电机牵引特性曲线
4）电机制动工况特性曲线
2. Mitrac TM3800 F型交流牵引电机
1）主要技术参数
2）电机结构 3）电机特点 3. MT205 型交流牵引电动机 1）概 述
2）主要技术参数
第四章
三相交流异步牵引电动机
一、三相交流牵引电动机的优点
1. 结构简单、牢固，维修方便
2. 功率大、体积小、质量轻 3. 有良好的牵引性能 4. 节省电器设备，操作简便 5. 可以得到更高的功率因数和更小的电网谐波干扰电流
二、发展简况
早在19世纪末和20世纪初，意大利铁路部门最先建造了
1 200 km的三相交流电气化铁路，使用三相异步电机作为牵