异步牵引电动机的绕组
牵引电机
牵引电机一．牵引电动机的组成牵引电动机主要由定子和转子两部分组成。
定子又包括定子铁芯、定子绕组和机座。
定子铁芯由硅钢片叠成，用于放置定子绕组，构成电动机的磁路；定子绕组由铜线绕制而成，构成电动机的电路；机座一般由铸铁或铸钢制成，是电动机的支架。
转子又包括铁芯和转轴。
转子铁芯和定子铁芯相似，也由硅钢片叠成，作为电动机的中磁路的一部分。
铁芯上开有槽，用于放置或浇注绕组，它安装在转轴上。
工作时随转轴一起转动。
绕组分为笼型和绕线型两种。
笼型转子绕组由铸铝导条或铜条组成，端部用短路环短接。
绕线型转子绕组和定子绕组相似。
转轴由中碳钢制成，两端由轴承支撑，用来输出转矩。
为了保证牵引电动机的正常运转，在定子和转子之间存在气隙，气隙的大小对电动机的性能影响极大。
气隙大，则磁阻大，由电源提供的励磁电流大，使电动机运行的功率因数低；但气隙过小，将使装配困难，容易造成运行中定子和转子铁芯相碰。
二．牵引电机的作用铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆(如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆)上用于牵引的电机。
由于机车既要求有大的牵引力，又要求能高速运行，因此加到电动机上的电压与电流变动幅度较大，故要求电动机能适应较大的调压比，并有一定深度的磁场削弱能力。
牵引电动机在露天工作，环境恶劣，经常受到风沙、雨雪的侵袭，运用地区海拔高度、环境温度的差别很大，空气中的湿度、盐分（海滨区热季）和含尘量也不相同，这些都能使电动机绝缘变差。
因此，牵引电动机的绝缘材料和绝缘结构应具有较好的防尘、防潮能力。
由于牵引电动机在运行中经常启动、制动、过载和磁场削弱，且机车运行时电动机受到冲击和振动都比普通电动机严重，因此，无论是电磁原因或是机械原因都会造成牵引电动机换向困难，换向器上经常产生火花甚至会形成环火。
尤其要指出的是，在脉动电压下工作的牵引电动机，其换向和发热更为困难，因此对脉流牵引电动机的结构选择还要考虑这方面的特殊问题。
CRH2型动车组牵引电动机概述
CRH2型动车组牵引电动机概述CRH2型动车组采用MT205型三相鼠笼异步电动机，每辆动车配置4台牵引电动机(并联连接)，一个基本动力单元共8台，全列共汁16台。
电动机额定功率为300kW。
最高转速6120r/min.最高试验速度达7040r/min。
牵引电动机由定子、转子、轴承、通风系统等组成.绝缘等级为200级。
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。
外形如图7.62。
所有牵引电动机的外形尺寸、安装尺寸和电气特性相同，各动车的牵引电动机可以实现完全互换。
牵引电动机在车体转向架上的安装位置见图7.63。
同直流电动机相比，三相异步电动机有着显著的优越性能和经济指标，其持续功率大而体积小、质量轻。
具体地说有以下优点：(1)功率大、体积小、质量轻。
由于没有换向器和电刷装置，可以充分利用空间，同时在高速范围内因不受换向器电动机中电抗电势及片间电压等换向条件的限制，可输出较大的功率，再生制动时也能输出较大的电功率，这对于发展高速运输是十分重要的。
(2)结构简单、牢固，维修工作量少。
三相交流牵引电动机没有换向器和电刷装置，无需检查换向器和更换电刷，电动机的故障大大降低。
特别是鼠笼形异步电动机，转子无绝缘，除去轴承的润滑外，几乎不需要经常进行维护。
(3)良好的牵引特性。
由于其机械特性较硬，有自然防空转的性能，使黏着利用率提高。
另外，三相交流异步电动机对瞬时过电压和过电流不敏感(不存在换向器的环火问题)，它在起动时能在更长的时间内发出更大的起动转矩。
合理设计三相交流牵引电动机的调频、调压特性，可以实现大范围的平滑调速，充分满足动车组运行需要。
(4)功率因数高，谐波干扰小。
其电源侧可采用四象限变流器，可以在较广范围内保持动车组电网侧的功率因数接近于1，电流波形接近于正弦波，在再生制动时也是如此，从而减小电网的谐波电流，这对改善电网的供电条件、减小通信信号干扰、改善电网电能质量和延长牵引变电站之间的距离十分有利。
牵引发电机工作原理
牵引发电机工作原理牵引发电机主要由定子、转子、电枢绕组、永磁体和换向器等组成。
当外部施加牵引力使转子转动时，转子上的永磁体会与定子上的电枢绕组之间的磁场发生相对运动，由于法拉第电磁感应定律的作用，就会在电枢绕组上产生感应电动势。
这个感应电动势会经过换向器进行整流和逆变，最终转化为直流电能储存到蓄电池或供直流电动机使用。
具体来说，当牵引发电机接通电源后，电流通过换向器的电路，经过变流，磁场在转子的永磁体上产生。
转子上的永磁体与定子电枢绕组上产生的磁场相互作用，产生电流。
由于转子和定子之间的相对运动，电枢绕组上的电流会随之改变。
根据楞次定律，当电流改变时，电枢绕组上还会产生反电动势。
牵引发电机设计时会考虑这种反电动势对电机工作的影响。
转子上的电流经过换向器的调节，获取与传统发电机相同的电流特性，即正弦波形。
这样，产生的电能可以供直流电动机使用，也可以存储到蓄电池中。
蓄电池可以为电动车等车辆提供动力，也可以用于驱动其他辅助设备。
在牵引发电机中，换向器的作用是实现电机电流的调节和控制，以提供所需的输出功率或转速。
牵引发电机的优点是高效能和低污染。
相对于传统的热力发电和内燃机发电，它可以更好地利用动能和能量，减少能源的浪费。
另外，它还可以降低大气排放物和噪声污染，对环境更友好。
由于这些优点，牵引发电机在交通工具中得到广泛应用，特别是电动车和电动机车的发动机。
总之，牵引发电机利用牵引力将电能转化为动能，通过牵引机构将动能转化为电能。
它的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和电动机的运行原理。
它高效能和低污染的特点使得它在电动车、电动机车等交通工具中得到广泛应用。
随着技术的不断发展和创新，牵引发电机将在未来发展出更高效的形式，为交通运输和能源领域做出更大的贡献。
CRH型动车组牵引电动机概述
CRH型动车组牵引电动机概述CRH型动车组采用的牵引电动机是三相异步电动机，其结构由定子和转子两部分组成，定子上绕有三组对称的绕组，通过滚动轴承支撑并安装在车底的电头上。
牵引电动机的主要功能是转换电能为机械能，提供牵引力，驱动列车行驶。
在CRH型动车组中，每节车厢通常装配有两个电动机，通过在车轴上的连轴器与车出传动装置相连。
每个电动机由一个交流电源供电，通过牵引变流器将交流电转换为直流电，并通过直流电控制器进行控制。
当列车需要加速时，电动机输出最大功率，提供最大的牵引力。
当列车需要减速或停止时，电动机转为发电制动模式，将储存在电动机中的动能通过逆变器送回给电网，实现能量回收，提高能源利用效率。
牵引电动机采用了先进的无刷电机技术，具有高效率、高性能和可靠性等优点。
与传统的刷式电机相比，无刷电机无刷片和刷环，减少了摩擦和磨损，提高了寿命。
同时，无刷电机的转子是由永磁体和铁芯组成，具有较高的磁感应强度，使得电动机的功率密度更高，能够在较小的空间内提供更大的输出功率。
此外，无刷电机还具有快速响应的特点，可以迅速调整转速和扭矩，满足列车启动、加速、减速等不同工况的需求。
CRH型动车组的牵引电动机还配备了高性能的控制系统，实现对电动机的精确控制和调节。
电动机控制系统采用了现代化的控制算法和高灵敏度的传感器，通过检测列车运行状态、速度、负载等参数，实时调整电动机的转速和转矩，使动车组在不同的路况下保持平稳、高效的运行。
此外，控制系统还具备故障检测和保护功能，一旦发现异常情况，可以通过自动切除电源、发出警报等措施，保证列车和乘客的安全。
总之，CRH型动车组的牵引电动机是一种高性能、高效率、可靠性和安全性俱佳的装置。
它通过转换电能提供牵引力，驱动列车行驶，并在列车减速和停止时实现能量回收。
牵引电动机采用了无刷电机技术和先进的控制系统，使得动车组在不同的工况下保持稳定和高效的运行。
这些先进的技术和装置的应用，为CRH型动车组提供了卓越的性能和舒适的乘坐体验。
动车组异步牵引电动机系统
旋转磁场产生原理如罔 １ 。定子磁场随着电流的交变在
空 间 小断旋 转 ，旋转 的转 速称 为 同步 转速 Ｉ Ｉ 。
ｒ ’ ｌ ｃ ｌ
式中 ： 一 定 子频 率 ；ｆ 转 子频 率 ；ｆ ２ 一 转差 频 率 ；ｐ ＿ ＿ 电 机磁 极 对数 ；Ｓ — 转 差率 ； ｎ ｌ ＝ ６ ０ ｆ １ ／ ｐ ，ｎ ｌ 一 同步转 速 。
的额定功率 Ｐ 。 和额定转速 ｎ 。 进行计算 ：
：
旦：
∞ 兰
６ ０
： ９ ５ ５ ０ － Ｐ ￣ －（ 单位 ：Ｊ ｖⅧ
／ ＇ ／ ｅ 一 …
）
２ ． Ｉ ． ２转矩—转差率 曲线 若异 步电动机外加 电压 ｕ 及其频率 均不变时 ，南
Ｕ产Ｅ １ ＝ ４ ． ４ ４ ｋ Ｗ】 ｆ ｌ 可知 ，磁通 也 可认 为 变 ，Ｒ ２ 与 ｘＬ ２ ０ 都 是 常数 ，则 电磁转 矩 Ｔ仅 随转 差率 Ｓ 而变 。
对称 相电流——正弦波 电流幅值相等 、 相位互差 １ ２ ０ 。
电角 度 ：
Ａ ＝ Ｉ ｓ ｉ ｍｏ ｔ ｉ Ｂ ＝ Ｉ ｍ ｓ ｉ ｎ （ （ ｏ ｔ 一１ ２ ０ 。 ） ｉ ｃ ｌ ｓ ｉ ｎ （ （ １ ） ｔ 一２ ４ ０ 。 ）
异 步 电动 机 （ 转子 ） 转速 ：
Ｓ —转差率； ｎ ｌ 一 同步转 速 ；
（ ３ ） 额定转矩 Ｔ 。
异 步 电动 机 在 额定 负 载 下 稳定 运 行 时 的 输 出转 矩 称 为 额 定转矩 Ｔ ｅ ， 埘 于通 用异 步 电动机 的额 定转 矩可 根据 铭牌 上
ｎ —转 子实 际转 速 （ ｒ ／ ｍｉ ｎ ）； Ｅ ２ 一 转子 电 势 ，Ｅ ２ ＝４ ． ４ ４ ｋ ２ Ｗ２ ｆ ２ ＝４ ． ４ ４ Ｋ ２ ｗ２ ｓ ＝ Ｓ Ｅ ２ ｏ ； Ｒ ２ 一 转 子 电路 电阻 （ Ｑ ）； ｘ Ｌ 『 ＿ 转 子 漏感 抗 ， Ｘ Ｌ ２ ＝ ２ ｒ ｔ ｆ ｚ Ｌ Ｌ ２ ＝ ２ ｘ Ｓ ￣ Ｌ Ｌ ２ ＝ Ｓ Ｘ Ｌ ２ ０ 。
《牵引电机》练习试题
《牵引电机》练习试题（1）一、不定项选择题(有不定个选项正确，共3题)1. 下列关于直流电机电刷的说法那些是正确的？（）(A) 电刷是随电枢旋转的(B) 电刷是固定不动的(C) 电刷是绝缘的(D) 电刷是由电碳制品制成的导体正确答案：B D2. 下列关于直流电机电枢反应的说法正确的有（）。
(A) 气隙中磁场是励磁磁动势与电枢磁动势共同作用的结果(B) 电枢反应分直轴和交轴反应(C) 交轴反应会使主磁极磁场发生畸变(D) 直轴反应会使主磁场增强正确答案：A B C3. 关于磁场削弱的说法正确的有（）(A) 相同负载电流下，磁场削弱后的电动机转速比满磁场时增加(B) 磁场削弱越深，转速越高(C) 磁场削弱越深越好，不受限制(D) 磁场削弱可扩大机车调速范围正确答案：A B D二、主观题(共8题)4.在直流电动机中，换向器的作用是将电刷上所通过的流电流转换为绕组内的流电流；在直流发电机中，换向器的作用是将绕组内的流电动势转换为电刷上的流电动势。
参考答案：直交交直5.什么叫环火？电机环火的后果是什么？参考答案：所谓环火是指正、负电刷间被很长的强烈的电弧所短路。
环火和飞弧，常常给电机造成破坏，轻则烧伤换向器和刷损，使换向器升高片线槽中的焊锡熔化造成甩锡和绕组匝间短路。
重则可能把电枢绕组烧断、甩出，造成电机“扫膛”和换向器表面烧损事故。
6.脉流电机有何电磁特点？参考答案：由于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动机供电，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，流过牵引电动机的电流为脉动电流，均包括直流分量和交流分量，由于直流分量是其主要成分，所以脉流牵引电动机本质上仍为直流电机，但由于交流分量存在，该交流量为两倍电源频率（100Hz）正弦变化，使脉流牵引电机在电磁、换向和发热等方面产生特殊问题。
7.三相异步电动机主要由哪些部件组成？各部件的作用是什么？参考答案：三相异步电动机主要包括定子和转子，定子主要是由定子铁心（电机主磁路的组成部分，并嵌放定子绕组）、定子绕组（构成电路部分。
异步牵引电动机工作原理
异步牵引电动机工作原理异步牵引电动机，也称为交流电动机，是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业领域中的电力驱动系统。
它的工作原理是利用电动机中的异步转子和同步转子之间的相对运动产生扭矩，从而使电机能够进行工作。
1. 电动机结构异步牵引电动机由定子和转子两部分组成。
定子是电动机的外部部分，通常采用三相绕组，它通过定子绕组的磁场来与转子进行耦合。
转子则是电动机的内部部分，通常由铁芯和绕组组成，转子的绕组与定子的磁场产生相互作用，从而实现电动机的工作。
2. 工作原理异步牵引电动机的工作原理是基于电磁感应和磁场耦合的原理。
当电动机接通电源后，定子绕组中流过交流电，产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场由三相电流产生，每个相位之间存在120度的位移，形成一个旋转磁场。
在电动机的转子中，由于定子磁场的旋转，转子会受到旋转磁场的影响而转动。
但由于转子中的绕组是闭环的，所以有自感电动势，使得转子绕组中产生了电流。
这个电流产生了一个与旋转磁场相反的磁场，从而与定子的磁场进行抵消。
由于反向磁场的存在，转子无法跟随旋转磁场的运动，而产生一个滑转。
滑转是异步牵引电动机工作的关键，它产生了负载扭矩。
当负载扭矩存在时，转子的转速将慢于旋转磁场的速度，从而保持磁场之间的相对运动。
这种相对运动使得转子受到旋转磁场的推动，产生了扭矩，驱动机械设备进行工作。
3. 特点与应用异步牵引电动机具有以下几个特点：（1）启动转矩大：由于滑转和磁场互作用的原因，异步牵引电动机在启动时能产生较大的转矩，可以启动和驱动较重的负载。
（2）结构简单：相比于其他类型的电动机，异步牵引电动机的结构相对简单，制造成本较低，维护和保养也相对容易。
（3）效率高：异步牵引电动机的效率通常较高，能够将电能有效地转化为机械能。
异步牵引电动机被广泛应用于许多领域，例如制造业、冶金工业、矿业以及交通运输等。
它在提供驱动力、运输物料和控制设备中起到至关重要的作用。
从起重机、电梯到工业生产线上的传动装置，异步牵引电动机都能够提供可靠的动力支持。
电工高级工考试填空
电工高级工考试填空1. 四象限脉冲逆变器把中间回路直流电压变成幅值和____________可调的三相交流电压，供给异步牵引电机。
频率 [填空题]2. 由热效应而引起的触头熔接，称为触头的____________。
熔焊 [填空题]3. 电压型变流器的驱动一般采用的方式：“四象限变流器＋____________电路＋电压型逆变器＋异步牵引电动机”。
中间直流 [填空题]4. 直流电机换向极又称为附加极，装在两个____________极之间，用来改善直流电机的换向。
主 [填空题]5. 接触器触头按用途可以分为主触头和____________触头。
辅助 [填空题]6. 三相异步电机定子三相绕组的结构是____________的。
对称 [填空题]7. 韶山系列电力机车大都采用旋转____________机向辅助电机供电。
劈相 [填空题]8. SS3型电力机车为了减少整流电流的脉动，在牵引电动机的回路中串接了____________器。
平波电抗 [填空题]9. 场效应管的漏极电流则受栅-源电压直接控制，是一种____________控制器件。
电压 [填空题]10. 异步电动机做空载试验时，应测量绕组是否过热或发热不均匀，并要检查轴承____________是否正常。
温升 [填空题]11. 由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生的电磁感应叫____________现象。
互感 [填空题]12. 触头处在闭合位置能承受短路电流所产生的电动力而不致损坏的能力，称为触头的____________性。
电稳定 [填空题]13. 含有电阻、电感和电容的无源两端网络发生串联谐振时，整个电路呈纯____________性。
电阻 [填空题]14. 磁场削弱调速就是通过调节流过牵引电动机的____________电流，从而改变牵引电动机主极磁通的方法进行调速。
励磁 [填空题]15. CZ5系列直流电磁式接触器主触头的开距、超程，可通过调节胶木底板上的____________来达到。
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线圈
双层绕组
2
2. 1 三相同步发电机的工作原理
A
B
Hale Waihona Puke VZNY
If
n
0
B
S
C
X
e
转子励磁绕组中通以直流
电流If，产生沿电机内圆按 正弦规律分布的磁场。
0
原动机拖动转子以恒定转速
n旋转，定子各导体将感应
出正弦交流电势。
180
360 s
磁场(磁密)正弦分布
180
360 t
（二）电磁转矩
ns
当 ns > n > 0时，转
子导条切割旋转磁场，感
Y SC e2
应转子电动势，产生转子 电流，转子电流与旋转磁 A 场作用产生电磁力，形成 电磁转矩，使转子逆时
针方向旋转。
i2
n
X
e2
Z
i2 B
N
演示
7
1. 正弦分布的磁场以恒定转速相对于三相对称绕组 旋转时，能够在三相对称绕组中产生三相对称电 动势。
异步牵引电动机是利用电磁
感应原理进行工作的。 其定子上为三相对称绕
Y
C
组，接三相对称电源，转子
为鼠笼绕组，由导条和端环 A
X
组成。
（一）旋转磁场
B
Z
定子绕组通入三相对称电流。
iA
I
m
c ost
iB iC
Im Im
c os (t c os (t
120o) 240o)
X A
2. 4 交流绕组的感应电动势
相电动势
E1 4.44 f Nkw1 1 (V )
线电动势 星形接法
三角形接法
EL 3E1
EL E1
12
13
Z2 B2 X2 S2 C2
Y2
.
EY
A 1 Y1
N1
C1
S1
X1
N2
B1
Z1
A2
.
EA
.
EZ
.
.
EC
EB
.
EX
返回
14
导体电动势
3
.
EA
.
.
EY
.
EZ
..
EAX
EA EX
.
EC
.
EX
A1 Z2
B
N1
2
X S2 2
C2
N2
Y2
A2
.
EB
AX
. .. . EAX = EA EX
.
ECZ
.
EBY
Y1
=2EA
C1
S1
X1
频率为 f pn 60
B1
p 1 23 4
Z1
n 3000 1500 1000 750
4
2.2 异步牵引电动机的工作原理A
BC
5
Y SC
t1 :
t1
o
0
,
iA Im,
iB
iC
Im 2
A
X
t2
:
t2
o
120
,
iB Im,
iA
iC
Im 2
ZN
B
t3
:
t3
o
240
,
iC Im,
iB
iA
Im 2
Y
A
S
Z
C
Y
N
N
XA
B
Z
C
X
S
B
演示
6
旋转磁场的转速称为同步转速。
ns 60 f 1 p
感应电动势的频率为 f pn 60
2. 在三相对称绕组中通入三相对称电流，能够产生 以同步转速旋转的旋转磁场。
60 f 旋转磁场的转速为 ns p
8
2. 3 交流绕组
A
Y
C
A
X
B
Z
B C
9
10
N 12 3
S 10 11 12
N 19 20 21
S 28 29 30
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35