电力机车控制第四章 电力牵引交流传动技术

第三节 改善直流牵引电动机 换向的方法
三、增加换向回路的电阻
换向回路电阻主要是决定于电刷与换向片之间的接 触电阻，增加接触电阻可以减小附加换向电流的数 值，从而改善电机换向。
脉流牵引电动机由于换向条件困难，广泛采 用高接触电阻的电化石墨电刷
第四节 脉流牵引电动机的 换向特点
一台换向正常的直流牵引电动机，若工作在脉动电 源下，这台电机换向将显著恶化，这是因为在脉动电源 条件下，牵引电动机的换向元件中，除已经介绍过的直 流电势外，由于脉动电源中交流分量的作用，还将引起 另外3种交流电势，即： (1)由电枢电流交流分量Ia～引起的交流电抗电势er～； (2)由换向区磁通交变分量由φK～引起的交流换向电势 ek～； (3)由主极磁通交变分量φf～引起的变压器电势et，
et Wa dΦf~ dt
第四节 脉流牵引电动机的换向特 点
换向元件中的交流合成电势
过大的Δer~是引起脉流牵引电 动机换向困难的根本原因。因 此，要改善脉流牵引电动机的 换向，就要尽可能地减小交流 剩余电势Δer~。
Hale Waihona Puke 第五节 改善脉流牵引电动机换向 的方法
脉流牵引电动机的换向比直流牵引电动机困难，为 了保证脉流牵引电动机可靠运行，必须针对它在换 向方面存在的问题采取一定的措施。
第三节 改善直流牵引电动机换 向的方法
一、设置换向极 换向极应满足以下要求： 1.极性正确 2.换问极绕组必须与er电枢绕组串联 3.换向极磁路处于低饱和状态
二、减小电抗电势 希望电抗电势的数值尽可能小些，这样抵消电抗电势 的所需要的换向电势也就小些。当这两个电势的绝对 值都减小以后，它们的剩余电势也相应减小，这样就 改善了电机的换向条件。
第四节 脉流牵引电动机的 换向特点

第三章 电力牵引交流传动与控制
主要内容： 电力牵引交流传动技术概述 电力牵引交流传动基础 交-直-交变流器与逆变器 电力牵引交流传动的控制技术
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第三章 电力牵引交流传动与控制
一、电力牵引交流传动技术概述
1.
机车交流传动系统的基本结构 交流传动机车： （特指）采用各种变流器供电，交 流异步或同步电动机驱动的机车或 电动车组。 变流器类型： 交-交变流器（直接式） 交-直-交变流器（间接式）
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3.
交流传动的优点
由于鼠笼式异步电动机良好的经济性能和牵引运行性能，采 用“电压型交-直-交变流器+三相鼠笼式异步牵引电动机”系统 是目前发展的交流传动机车主要结构形式。主要优点： 异步电动机陡峭的自然外特性利于抑制机车空转和打滑， 可大幅度提高机车的粘着性能（最大粘着系数：交流机车可 达45%，交-直机车25%） 牵引电机结构简单、可靠，电机热利用率高，维护、维修 方便，运用维护费用低（无换向器和电刷或励磁整流器等滑 动接触部件） 单机容量大（不受换向限制），转速范围宽，重量轻体积 小（交流与交-直流传动比较：在相同重量和体积下，功率 可大幅度提高。单位重量功率：直流电动机0.33kw/kg，同 步电动机0.5kw/kg，异步 电动机0.68kw/kg或更高） 交流传动机车功率因数高，等效干扰电流小，节能，环保 三相鼠笼式异步牵引电动机造价低
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20世纪90年代：交流传动技术成为热点 美国异军突起（至1997达1400台） SD60MAC（GM公司 2834kw GTO 微机控制 1992） AC4000（GE公司 3281kw GTO 32位微机 1994） AC6000（GE公司 4474kw GTO 32位微机 1994） 欧洲 GEC-Alsthom公司 为叙利亚国铁开发 2370kw IGBT 1997 中国交流牵引传动技术发展 70-80 年代一直密切注意世界交流牵引技术发展动态 1992 研制成功1000kw地面变流器（试验）装置 1996 AC4000原型车（4000kw，异步牵引电动机 1025kw） 2000 DJJ1”蓝箭” 220km/h IPM器件 直接转矩控制 1225kw异步电动机 2001 DJ2”奥星”号竣工，田心厂等 动车组 4800KW， Vmax=160Km/h，自主知识产权 2002 “中华之星” 试验速度：312.5公里/小时 2006 CRH1、CRH2、CRH5，DJ4

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定子 | 定子绕组
（a）Y形接法
（b）△形接法
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定子 | 机座
固定和支撑定子铁心。
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转子 | 转子铁心
由外周有槽的硅钢片叠 成。
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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。
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转子 | 转轴
支撑转子铁心和输出、 输入机械转矩。。
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结构 | 其他
气隙：异步电机的气隙很小，中小型电机一般为 0.2～2 mm。
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
13 护定子、转子绕组的作用。
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。
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三相异步电动机结构
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引言
2
引言
主断 路器
受电弓
预充电单元
脉冲整流器
牵引逆变器
直流侧回路
牵
引 变
M
压
牵引电机
器
齿轮
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变速箱 车轮
车轮
电力牵引交流传动系统结构框图
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结构
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结构
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定子 | 定子铁心
由内周有槽的硅钢片叠 成。
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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。

缺点:


异步电动机(感应电机)运行时，定子绕组接到 交流电源上，转子绕组自身短路．由于电磁感 应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流， 从而产生电磁转矩。
第四章 交流电动机的工原理及特性
4.1 三相异步电动机的结构和 工作原理

4.1.1 三相异步电动机的基本结构
定子和励磁线 圈一
转子和转子线圈

第四章 交流电动机的工原理及特性
4.2.3 三相异步电动机的额定值
例5-1有一台三相四极的异步电动机， Y连接， 其额定技术数据为PN=90kW，UN=380V，IN=22.9A，电源频 率f=50Hz，额定转差率SN=2.85％，定子每相绕组匝N1=320， 转子每相绕线匝数N2=20，旋转磁场的每极磁通φ＝0.023Wb， 试求：(l)定子每相绕组感应电动势E1： (2)转子每相绕组开路电压E20： (3)额定转速时转子每相绕组感应电动势E2N。 解 (1)E1=4.44f1N1 φ =4.44×50×320×0.023＝1634V (2)转子绕组开路时，转子电路电流I2=0，转子转速n=0，转子 绕组电动势频率f2=f1=50Hz，故转子每相绕组的感应电动势(即 开路电压) E20=4.44f2N2 φ=4.44f1N2 φ=4.44×50×20×0.023=102V (3)求 E2N f2=SNf1＝0.0285×50Hz=1.43Hz E2N=4.44f2N2 φ =4.44×1.43×20×0.023=2.9V
第四章 交流电动机的工原理及特性
4.2 三相异步电动机的 定子电路和转子电路
4.2.2转子电路分析
转子电路功率因素为(I2迟后E2一个ψ2角)
cos 2
R2
2 R2