牵引电机绪论
牵引电机技术总结范文
一、引言牵引电机是轨道交通系统中的核心部件，其性能直接影响着列车的运行速度、能耗和舒适度。
随着我国轨道交通事业的快速发展，牵引电机技术也在不断进步。
本文将对牵引电机技术进行总结，分析其发展现状和未来趋势。
二、牵引电机技术发展历程1. 传统异步牵引电机：早期轨道交通系统主要采用异步牵引电机，其结构简单、成本较低，但效率、功率密度和运行速度等方面存在局限性。
2. 异步牵引电机矢量控制技术：通过引入矢量控制技术，提高了异步牵引电机的控制精度和性能，使其在高速、重载等工况下具有较好的适应性。
3. 永磁同步牵引电机：永磁同步牵引电机具有高效率、高功率密度、高可靠性等优点，逐渐成为轨道交通系统的发展方向。
4. 电机转子铁心感应加热技术：该技术可有效提高电机转子铁心的热处理质量，降低能耗，提高电机性能。
三、牵引电机技术现状1. 永磁同步牵引电机：目前，永磁同步牵引电机已成为高速、重载轨道交通系统的主要选择。
我国在永磁同步牵引电机技术方面取得了显著成果，如TQ-800型永磁同步牵引电机，其性能指标达到国际先进水平。
2. 异步牵引电机无速度传感器矢量控制技术：该技术可提高牵引系统的可靠性，减小电机体积、节省安装空间、降低成本。
我国在无速度传感器矢量控制技术方面已取得一定成果。
3. 感应加热技术：该技术在提高电机转子铁心热处理质量、降低能耗、提高电机性能方面具有显著优势。
四、牵引电机技术未来趋势1. 提高电机性能：未来，牵引电机技术将朝着高效率、高功率密度、高可靠性方向发展，以满足高速、重载、长距离等工况需求。
2. 电机轻量化：通过采用新型材料、优化设计等手段，实现牵引电机轻量化，降低能耗，提高运行速度。
3. 智能化控制：结合人工智能、大数据等技术，实现牵引电机的智能化控制，提高系统运行效率和安全性。
4. 绿色环保：在电机设计和制造过程中，注重节能减排，降低对环境的影响。
五、结论牵引电机技术是轨道交通系统发展的关键，我国在牵引电机技术方面取得了显著成果。
浅谈电力机车牵引电动机
命褊席街移舷*照报Hunan Vocational Co11ege of Railway Technology目录绪论 (1)摘要 (2)一、交流电机机车简介 (3)1、发展史 (3)2、结构 (3)3、电气原理 (3)4、鼠笼 (4)二、三相交流异步电动机 (4)1、三相交流异步电动机原理 (4)2、三相交流异步电动机结构 (5)3、三相交流异步电动机特点 (5)三、交流机车交流牵引电动机 (6)1、YJ85A型交流电牵引电机 (6)2、技术参数 (7)3、结构 (7)(1)整机结构 (7)(2)定子 (7)(3)转子 (8)(4)轴承 (8)4、三相交流异步牵引电机的结构特点 (8)5、调速方法 (9)(1)变极数调速 (9)(2)变频调速 (9)(3)串级调速 (10)(4)电阻调速 (10)(5)定子调压调速方法 (10)(6)电机调速 (11)(7)耦合器调速 (11)6、机车牵引运行的调节区域 (12)7、牵引电动机的检修 (12)(1)保养标准及内容 (12)(2)转子 (12)(3)定子 (13)(4)轴承 (13)四、交流牵引电动机交直交调速控制系统 (14)1、交-直-交变频调速基本电路 (14)2、交-直-交变频调速系统 (14)参考文献 (15)致谢 (16)绪论随着铁路机车的发展，目前交流传动电力机车作为铁路牵引的主要机车。
交流传动及车主要以三相异步电动机作为牵引电机。
用鼠笼牵引电动机驱动的交流电力机车，因鼠笼电动机简单、可靠、造价低、重量轻、体积小、易于维护检修、防潮和抗有害气体性能好、牵引特性硬等优点，可以防止机车轮对和钢轨间的打滑（空转），运行部分的牵引特性又可调节成恒功率性能。
最大程度地利用了机车上机电设备的功率。
因此，这种电力机车具有重载、高速、可靠等特点。
摘要：近30年来，由于电子技术特别是大功率晶闸管以及其他大功率可控电子器件变流技术的迅速发展，研制出体积小、重量轻、功率大、效率高的变流装置一一静止逆变器，作为三相交流电机的变频电源，使三相交流牵引电机在铁路电力牵引中的应用取得了突破性进展。
韶山7C型牵引电动机的维
摘要本论文为毕业论文，以“韶山7C型牵引电动机的维护与检修”为论题，主要对牵引电动机的维护与检修及其检修工艺进行了详细论述，并对牵引电动机的结构、工作原理、工作情况和常见故障及处理进行了介绍，同时也对韶山7C型电力机车相关内容进行了简单介绍。
韶山7C型电力机车由大同机车厂制造，于1998年至2005年间生产，为数171台。
车辆继承了韶山7及韶山7B独有的Bo-Bo-Bo轴式，适合行走弯度较急及坡道较高的路段。
SS7C 的车辆轴重比SS7及SS7B为轻，每辆机车均装有6台800 kW直流牵引电动机，采电机滚动抱轴承鼻式悬挂，最高速度也提升至每小时120公里。
牵引电机是电力机车产生牵引力的主要部件，其工作状态的良好与否，直接影响着电力机车的正常运转。
SS7C现时配属成都铁路局、昆明铁路局、兰州铁路局、南宁铁路局及广州铁路集团，在后期出厂的0157至0171号机车中，其车身均髹上黄色，为中国电力机车的少见配色之一。
另外，早期出厂的SS7C使用两段桥式整流电路及电子控制装置，其后按照铁道部要求，后期出厂的机车（车号0142起）均改用三段桥式整流电路及微机控制装置。
关键词:电力机车、牵引电机、整流电路、微机控制装置目录摘要 (1)第一章绪论 (1)第一节前言 (1)型牵引电动机的工作条件 (2)第二节韶山7C第三节内容与结构 (2)型牵引电动机 (5)第二章韶山7C第一节牵引电动机的结构 (5)第二节牵引电动机的工作原理 (9)第三节牵引电动机的工作情况 (9)第三章韶山型牵引电动机的维护与检修 (12)7C第一节牵引电动机的维护与检修 (12)型牵引电动机检修工艺 (21)第二节韶山7C型牵引电动机常见故障及处理 (29)第四章韶山7C第一节机械故障 (29)第二节电气故障 (30)第五章总结 (31)参考文献 (33)第一章绪论第一节前言韶山7C 型电力机车，代号SS7C。
该车是从牵引客车的实际出发，吸收国内外客车的成熟经验，对机车的牵引性能、动力学性能、主要电机电器性能等方面进行了专门设计，是韶山7型电力机车系列化产品之一。
异步牵引电动机综述
频率归算后 的电路图
(f1)
(f1)
频率归算前 的电路图
(f1)
(f2 = sf1)
22
将频率归算之后的转子电阻写成
R2 1 s R2 R2 s s
综上所述，进行频率归算有两方面的意义，一是使定、转子 23 电路的频率相等；二是推出了代表机械功率的等效电阻。
2
绕组归算
绕组归算是要解决定、转子绕组匝数、相数和 绕组因数不同的问题。 绕组归算的物理意义是：在转子对定子影响不 变的原则下，用匝数、相数和绕组因数与定子绕组 的匝数、相数和绕组因数相同的等效转子绕组代替 实际转子绕组。
18
由于定子电流建立的定子磁场和转子电流建立的 转子磁场相对于定子的转速均为同步转速，定子、转 子磁场始终保持相对静止。 定、转子磁场保持相对静止是产生恒定电磁转矩的 必要条件。
E1 4.44 f1 N1kw1m
E2 s 4.44 f 2 N 2kw 2m
1 jI 1 X 1 j 2 f1 L1 I 1 E X1 2 f1 L1 2 s jI 2 s X 2s j 2 f 2 L2 I 2 s E
2
pcu 2 sPe
I ( R jX ) E 2s 2s 2 2s
3. 3 三相感应电动机的等效电路
为了便于对感应电机进行分析计算，需要推出感应 电机的等效电路。
(f1)
(f2 = sf1)
1 频率归算
频率归算的目的是要解决定子、转子频率不同的问题。 频率归算的物理意义是：在转子方对定子方影响不变的原则 下，用静止的、转子电阻为R2/s的等效转子代替旋转的、电 阻为R2的实际转子。
电机学研究各种电机的一般顺序：
地铁车辆牵引电机工作原理
地铁车辆牵引电机工作原理地铁车辆的牵引电机是一种关键的组件，它负责提供足够的动力来推动地铁列车行驶。
牵引电机的工作原理涉及到电磁学和动力学等多个领域，下面将详细介绍地铁车辆牵引电机的工作原理。
首先我们来了解一下地铁车辆牵引电机的结构。
地铁车辆的牵引电机一般由电动机、齿轮箱、牵引变流器和冷却系统等部件组成。
电动机是牵引系统的核心部件，它通过转动车轮来提供推进力，齿轮箱用来减速并传递力量，而牵引变流器则通过控制电动机的工作来实现不同的电力输出。
冷却系统则负责保证牵引电机在工作过程中能够保持合适的温度。
我们了解一下牵引电机的工作原理。
牵引电机的工作原理主要包括电磁感应和动力输出两个方面。
在工作过程中，电动机通过电流在磁场中产生力矩，从而带动转子转动，进而推动地铁车辆。
具体来说，当电流通过电动机的线圈时，它产生的磁场与永磁体或者励磁绕组产生的磁场相互作用，从而产生电磁力矩。
这个电磁力矩会使得电动机的转子开始转动，同时引发动力输出。
而牵引变流器负责控制电流的大小和方向，从而控制牵引电机的输出功率和转速，实现对地铁列车的加速、减速、停车和起步等操作。
牵引电机的工作也需要考虑到能量转化和利用的问题。
在工作过程中，电能通过牵引电机转化为机械能，从而推动地铁车辆行驶。
为了提高能源利用效率，牵引电机的设计和控制也需要注重能量的回收与再利用，以减少能源浪费。
牵引电机的工作还需要考虑到系统的稳定性和安全性。
在地铁列车行驶过程中，牵引电机需要能够稳定可靠地提供足够的动力，同时还需要考虑到系统的安全保护和故障自诊断等功能，以确保地铁运营的安全和可靠性。
地铁车辆牵引电机的工作原理涉及到电磁学、动力学、能源利用和系统控制等多个方面。
牵引电机通过电磁感应和动力输出来提供足够的推动力，同时需要考虑能源转化和利用、系统稳定性和安全性等多个方面的问题。
通过对牵引电机工作原理的深入了解，我们可以更好地理解地铁列车的推进原理和运行机制。
第二章电力牵引原理概论
§2.2 电力机车的牵引力与制动力
电力机车的牵引与制动实现列车的运行，而牵引必有牵 引力，制动必有制动力。
一、牵引力
1、牵引力
使列车前进的外力：钢轨对机车动轮的作用力、列车下坡 的重力分力（司机不可控）。 牵引力：钢轨对机车动轮的作用力（机车轮周牵引力），方向与 运动方向相同。
第二章 电力机车牵引原理
§2.1 电力机车基本工况 §2.2 电力机车的牵引力与制动力 §2.3 电力机车牵引特性要求
§2.1 电力机车基本工况
电力机车将接触网的电能转化为牵引力驱动机车及列车运 行。 电力机车基本工况：牵引、惰行、制动。（三工况使机车牵引列车正
常运行，实现铁路运输的目标。）
一、牵引工况
电机转矩M使轮对对钢轨产生作用力 Fi ′，钢轨对轮对反作用力fi，则转动和 平动C点相对静止的条件： fi＝Fi′
把产生相对静止点C的现象称为粘着 （adhesion）。
Fi的产生是由于fi平衡了Fi＇，因此 钢轨对轮轨的作用力fi就是使车辆运行的 外力，即牵引力。
图1-1 牵引力的产生
§2.2 电力机车的牵引力与制动力
§2.2 电力机车的牵引力与制动力
三、列车运行阻力
分为基本阻力和附加阻力。
❖ 基本阻力
列车在运行时，任何时候都存在的阻力。包括：
①轴颈与轴承之间的摩擦产生的阻力；
②轮轨间的滚动摩擦、滑动摩擦；
③冲击和振动造成的运行的阻力、
④空气阻力。
注意：影响因素极为复杂，通常按照由大量试验综合得出的经验 公式进行计算。如动车组CRH2的单位基本阻力公式：
绪论
先锋
中原之星
长白山
二、电力牵引的发展
CHR1 CHR2
E2原型车 E2-1000 川崎重工设 计时速315Km 运营275Km 315Km， 计时速315Km，运营275Km
原型车： 原型车：Regina 庞巴 迪
速度200-220Km，城际短途运输 速度200-220Km， 200 如广深）。 （如广深）。 5动3拖
时速200Km，最高提至300Km以上， 时速200Km，最高提至300Km以上，有A、B、C、E型，C型 200Km 300Km以上 300Km用在京 用在京－ 京广、京沪、 300Km用在京－津－唐，京广、京沪、杭-宁-深专线 时速200Km，最高250Km， 哈线， 时速200Km，最高250Km，京-哈线，部 200Km 250Km 分至济南和郑州、 分至济南和郑州、武昌方向
每轴功率，最高达1 kW（如瑞士Re型机车），燃机车只 （每轴功率，最高达1 350 kW（如瑞士Re型机车），较好的内燃机车只440 kW；整车轮周功率，电力机车最高达10 kW， ～580 kW；整车轮周功率，电力机车最高达10 000 kW，而内燃机车最高 kW（以柴油机功率还将降低20 30﹪ 20～ 才4 800 kW（以柴油机功率还将降低20～30﹪））
二、电力牵引的发展
世界上第一条铁路 世界上第一条铁路 斯托克顿—达林顿铁路 1825年 达林顿铁路， 27日诞生在 日诞生在英国 斯托克顿 达林顿铁路，1825年9月27日诞生在英国
世界上第一条地下铁道 世界上第一条地下铁道 英国伦敦，1863年于1 10日建成， 英国伦敦，1863年于1月10日建成，开 年于 日建成 始用蒸汽机车牵引 始用蒸汽机车牵引
动车组的牵引电机维护与检修
动车组的牵引电机维护与检修动车组牵引电机是动车组的核心组件之一，负责为车辆提供动力。
为了保证动车组的正常运行，牵引电机的维护和检修工作至关重要。
本文将介绍动车组牵引电机的基本原理、常见故障及其维护与检修方法。
一、牵引电机原理动车组的牵引电机采用交流电机，通常是三相异步电机或同步电机。
牵引电机主要由定子、转子和制动器组成。
定子是电机的不动部分，由线圈和磁极组成。
转子是电机的旋转部分，由绕组和磁极组成。
制动器是用于调节牵引电机的转速和制动力的装置。
牵引电机的工作原理是通过定子上的线圈产生的磁场和转子上的磁极之间的相互作用，产生转矩和动力。
电机通过电力系统供电，电能经过牵引变流器转换为适合牵引电机的交流电，从而驱动动车组运行。
二、常见故障及其原因1. 电机温度过高：牵引电机长时间工作或环境温度过高会导致电机温度升高。
这可能是由于电机内部风扇异常、冷却系统堵塞或冷却液不足导致的。
2. 异常声音：牵引电机发出异常的噪音可能是由于电机轴承磨损、绕组松动或转子不平衡等原因引起的。
3. 过流保护：当电机工作过程中出现过电流时，保护装置会自动断开电源，以保护电机不受损坏。
过流可能是由于电源电压异常、电机内部短路或过载引起的。
4. 绝缘阻值降低：绝缘阻值降低可能是由于电机受潮、绝缘材料老化或绝缘材料质量差引起的。
绝缘阻值降低会导致电机发生漏电现象，可能引发火灾或电机损坏。
三、维护与检修方法1. 温度控制定期检查牵引电机的温度，确保在安全范围内运行。
若温度过高，应检查风扇及冷却系统，确保正常工作。
此外，应定期清洁冷却设备，确保冷却液不足。
2. 噪音检查定期检查牵引电机的工作声音，如发现异常噪音，应及时检查轴承、绕组和转子等部件，是否存在松动或不平衡的情况。
如有需要，可更换轴承或进行平衡处理。
3. 过流保护定期检查过流保护装置的状态和设置，确保正常工作。
如发现过流保护频繁触发，应检查电源电压、电机接线和电机内部是否存在短路或过载的情况。
牵引电机工作原理
牵引电机工作原理
牵引电机是一种用于牵引和移动重负荷的电动机。
其工作原理是将电能转化为机械能，通过电流在电磁场中的作用力产生转动力。
牵引电机通常采用的是交流电动机，由于其转速稳定，起动性能好以及维护成本低等优点。
交流电动机的基本原理是利用电磁感应产生转矩，进而驱动机械装置运动。
在牵引电机中，通过电源提供的电流流过定子线圈，产生一个由交变电流产生的交变磁场。
同时，转子上也有线圈，称为感应线圈。
当转子上的感应线圈与定子磁场相互作用时，就会产生一个由电流引起的磁场，这个磁场与定子磁场相互作用，产生力矩。
由于转子和定子磁场的不断变化，力矩也会不断变化，从而实现电机的转动。
为了使牵引电机能够进行控制，大多数电机都配备了电机控制器。
电机控制器可以通过改变电压、电流和频率等参数来调节电机的转速和转矩。
通过这种方式，牵引电机可以根据需要提供不同的牵引力和速度，以适应不同的工作环境和需求。
总之，牵引电机通过利用电磁感应的原理，将电能转化为机械能，通过交变磁场的作用力产生转移力，从而实现对重负荷的牵引和移动。
牵引电机的性能和控制能力对于各种运输设备和工业机械的正常运行起着重要的作用。
电力机车电机-牵引电动机的一般概念
（3）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。运行中 的冲击和振动除造成换向恶化外，还易使电动机的零部件损坏， 因此要求牵引电动机的零部件必须具有较高的机械强度。
（1）优点：牵引电动机半悬挂由于结构简单、工作可靠、 制造容易、成本低廉、维修方便等优点，在电传机车上得到 广泛应用。 （2）缺点：簧下质量大，因而轮轨垂向动载荷大。来自钢 轨的冲击直接传至牵引电动机和牵引齿轮啮合面，牵引电动 机垂向加速度大，牵引齿轮啮合面的接触动应力大，影响它 们的工作可靠性及使用寿命。
二、车体悬挂 这种悬挂方式通常是把牵引电动机悬挂在车体的底部，使其 成为二系弹簧以上的质量。这样一来，转向架构架的质量及 回转惯性矩就大为减小，容易保持转向架高速时的蛇形稳定 性，对减轻轮轨的垂向及横向动载荷也有所帮助。为此，把 牵引电动机挂在车体底部，使牵引电动机成为二系悬挂之上 的车体质量，谓之体悬式，也属于全悬挂。
一、抱轴式悬挂 牵引电动机抱轴式悬挂，或称半悬挂：牵引电动机的一
端通过抱轴承刚性抱合在车轴上，另一端弹性悬挂在转 向架构架的横梁或端梁上的安装方式。牵引电动机质量 的一半支悬在构架上，为簧上质量，故称半悬挂。牵引 电动机的另一半质量压在车轴上，为簧下质量。
1—牵引电动机；2—车轴； 3—空心轴； 4— 抱 轴 承 ； 5— 大 齿 轮 ； 6—弹性元件。
额定参数 功率 300kw 电压 2000v 电流 106A 转速 4140rpm
二、牵引电机的主要特点 （1）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。
列车牵引与制动(绪论)
第二种与第一种相反。即轮轨间为动摩擦，轮轨间纵向水平作用力超 过了维持静摩擦的极限值—最大静摩擦力，轮轨接触点发生相对滑 动，此时，轮轨间纵向水平作用力变成了滑动摩擦力，其值比最大静 摩擦力小得多，机车运行速度并不高，铁路术语中把这种状态称为 “空转”。在这种状态下，牵引力反而大大降低，钢轨和车轮遭到剧 烈磨耗。这是必须杜绝的事故状态。此时轮轨间的动摩擦阻力就成为 滑行时的摩擦力。
M
Q ⊿F′ A ⊿F
• 三、牵引力的分类 • 按能量传递顺序分：
指示牵引力 F i
轮周牵引力 F
车钩牵引力 F g
• 按能量转换过程限制关系分：
牵引电机牵引力
电力机车
粘着牵引力
柴油机牵引力
F
内燃机车 传动装置牵引力
粘着牵引力
1、轮周牵引力F：钢轨作用于机车动轮踏面的力。
考察某一动轴：
M
R
Q
⊿F′ A ⊿F 由力矩平衡条件： M=△F ×R → △F =M /R
而造成机车车辆前后车轮作用于钢轨的垂直载荷不均匀分配，即“轴重
转移”因此，各个车轮对钢轨的法向反力不相等。便于计算，假定轮轨
间垂直载荷在运行中固定不变，认为粘着力的变化是由于粘着系数的变
化引起的。这样，粘着力与列车速度的关系就被简化成粘着系数与列车
速度的关系。它也就成了假定值，称为“计算粘着系数”。
§1.4 机车牵引特性
内燃机车电力传动——牵引电机
P2 = P -ΔP空
功率平衡方程式
P1 = P2 + ΔP空 + ΔP铜
电机效率η：衡量电机内部损耗的大小 P 2 100 % P 1
四、直流牵引电动机的工作特性和速度调节
电传动机车是由牵引电动机驱动的，因此牵引电动机的工作特性 必须满足机车牵引性能提出的要求。电动机输出的机械转矩和转速是 说明电动机工作特性的两个重要的物理量，分别与机车牵引力和机车 速度相对应，因此，转矩特性和转速特性是电动机的两个主要特性， 是选用牵引电动机的重要依据。 （一）直流牵引电动机的转速特性和转矩特性 直流电动机的工作特性表示当不对电源电压及励磁电流进行人为 调节时，电动机的转速n、转矩M随电枢电流Is的变化关系。电机的工 作特性因励磁方式不同差别很大，所以讨论时，既要应用综合电磁过 程的有关方程式，又要注意到不同励磁方式的特点。
n
串励电动机：φ随电枢电流IS而变化， 根据转矩特性、转速特性及磁化曲线 之间的对应关系可求出其机械特性， 随输出力矩M的增加，转速n迅速下降， 这种特性称为“软特性”。
（二）牵引电动机特性分析
对串励和他励两种型式得电机进行比较，分析它们各自的优缺点，并确 立选用牵引电动机时应考虑的因素及基本原则。 牵引调速性能：在内燃机车上，牵引电动机由恒功率电源供电， 输出电 压变化范围有限，串励电动机的“软特性”特点能使牵引电动机在电源 电压较小变化时具有较大的转速和转矩变化，因而调速容易，调速范围 牵引电动机之间的负载分配： 较宽。 机车上几台牵引电动机同时 M n M M n 2 1 M 2 并联运行，由于电动机的特 1 性不可能完全一致，或者动 n 1 轮直径不完全相等，都将引 2 n 起电动机之间负载分配的不 n M M M 均匀现象，个别电机在运转 1 2 n M 时将会发生严重过载情况。 I 0 0 I I I I 串励电动机由于具有“软特 I （ b ） （a） 性”，这种负载分配的不均 图2—17 并联运行时牵引电动机之间的负载分配 （a）两台串励电动机之间的负载分配； （b）两台并（他）励电动机之间的负载。 匀性远较他励电动机为小 。 分配
第1章电机拖动绪论
F Rm
磁动势： FNi
磁阻： Rml/(S)
2019/9/20
—电机与拖动—
作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量Φ乘以磁阻 Rm，此关系与电路中的欧姆定律在形式上十分相似，因 此亦称为磁路的欧姆定律。
2、磁路的基尔霍夫定律 磁路的基尔霍夫第一定律：
2019/9/20
1 2 30 0
2019/9/20
本课程的特点及学习方法 —电机与拖动—
电机与拖动是一门理论性很强的专业基础课，同时又具有 专业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、 动力学等学科知识的综合。用理论分析电机及拖动的实际问题 时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析方法。掌 握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计算方法。
2019/9/20
直流磁路的计算
—电机与拖动—
磁路计算分为两种类型：
1）给定磁通，计算所需的励磁磁动势（正问题）
2）给定励磁磁动势，计算磁路内的磁通量（逆问题）
正问题的计算步骤：
1）将磁路按材料性质和不同的截面尺寸分段。 2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk。 3）计算各段磁路的平均磁通密度Bk；Bk =Φ k/Ak 。 4）根据Bk求出对应的磁场强度Hk 。 5）计算各段磁路的磁位降Hklk，最后求得产生给定磁通 量时所需的励磁磁动势F，F=ΣHklk。
n
Hklk I IN
1
2019/9/20
—电机与拖动—
•由安培环路定律可以看出，同样一个通电 螺线管，其中有无铁磁物质与磁感应强度 有很大关系，但是与磁场强度无关。
2019/9/20
—电机与拖动—
1.2.5 铁磁材料的磁化特性
铁磁材料：铁、镍、钴及其合金
简述直流牵引电机工作原理
简述直流牵引电机工作原理
直流牵引电机是一种常见的电机类型，广泛应用于电动车辆、电梯和机械传动等领域。
其工作原理基于直流电流在磁场中产生力的作用。
直流牵引电机由一个定子和一个转子组成。
定子是由一系列线圈（也称为绕组）组成，这些线圈通常被称为励磁线圈。
转子则由永磁体或电磁铁构成。
工作时，直流电源提供电流给定子绕组，形成一个磁场。
这个磁场通过单向气隙传导到转子中。
在电流通过定子绕组时，会产生一个方向与磁场相互作用的力，推动转子转动。
这种相互作用的力被称为洛伦兹力，其大小与电流在磁场中的磁感应强度、线圈长度和电流方向有关。
如果转子上的永磁体是固定不动的，那么直流牵引电机将是一个有刷电机，因为继电器可以通过刷子和电刷连接到转子上的线圈，以改变电流方向。
换向的时机由电刷的位置决定。
然而，在一些现代设计中，转子上使用的是电磁铁，而不是永磁体。
电磁铁的磁场可以通过将电流按特定方式输入到不同的线圈来切换方向。
这种设计称为无刷直流牵引电机。
总之，直流牵引电机通过在定子绕组中产生磁场并利用洛伦兹力来推动转子转动。
它可以通过改变电流方向和大小来控制旋转速度和方向，具有广泛的应用领域。
动车组牵引电机工作原理
A
X
Y
C
B
Z
定子三相绕组通入三相交流电
感应电动势 E20
电磁力F
THANKS
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
旋转磁场的旋转方向
旋转磁场的极对数P
当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：
P=1
旋转磁场的极对数P
若定子每相绕组由两个线圈串联 ， 绕组的始端之间互差60°， 将ห้องสมุดไป่ตู้成两对磁极的旋转磁场。
旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系
动车组牵引电机工作原理
动车组牵引电机工作原理
三相异步电机工作原理
动车组牵引电机工作原理
01
02
定子
铁心：由内圆周有槽的硅钢片叠成。
机座：铸钢或铸铁
转子
铁心：由外圆周有槽的硅钢片叠成。
转子绕组:
三相异步电机工作原理
旋转磁场的产生
规定：
(•)电流出
()电流入
改变旋转磁场的转向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
第五章 牵引电动机
第五章牵引电动机第一节牵引电动机的特点和技术参数牵引电动机是电力机车的重要部件之一，它安装在转向架上，通过传动装置与轮对相连。
机车在牵引状态运行时，牵引电动机将电能转换成机械能，通过轮对与钢轨产生牵引力，并通过轮对驱动机车运行。
当机车在电制动状态下运行时，牵引电动机转换成发电机将机械能转成电能，通过轮对与钢轨产生制动力。
牵引电动机的工作条件十分恶劣，主要表现在以下几方面。
①工作环境恶劣牵引电动机悬挂在转向架上，经受着灰尘、雨雪的侵蚀和不断变化的环境温度并承受着来自轮轨间的冲击和振动。
②负载变化频繁牵引电动机要按机车运行的需要，不断改变工况：机车起动、爬坡时，电机在大电流下工作；机车高速牵引运行时，磁场削弱过深；机车下坡或阻力减小时，电机转速会超过额定值。
所有这些都会使电机换向恶化。
牵引电动机又在脉动电流下工作，韶山7E型电力机车的脉动系数为0.28~0.33。
与直流牵引电动机相比，脉流牵引电动机发热更严重，换向更困难。
③空间限制牵引电动机位于两轮对之间，其轴向、径向尺寸都受限制。
又需要单位体积的输出功率大，所以要求电机结构紧凑和采用高性能绝缘材料及导磁材料。
④动力作用大牵引电动机承受着来自机车轮轨动力作用产生的冲击、振动。
韶山7E型电力机车所用的牵引电动机为带有补偿绕组的六极他复励ZD120A型脉流牵引电动机，电机外形见图5—1。
图5—1 ZD120A型脉流牵引电动机外形ZD120A型脉流牵引电动机在额定电压下的转速、转矩和效率特性曲线如图5—2所示。
图5—2 ZD120A型脉流牵引电动机特性曲线一工作条件ZD120A型脉流牵引电动机在下列条件下可正常工作1 海拔不超过1200m2 最高环境空气温度400C（遮荫处）3 最低环境空气温度－400C4 空气相对湿度：最湿月月平均相对湿度最大90％(该月月平均最低温度250C)5 机车受雨、雪、风、沙的侵袭时，电机冷却空气需经滤清6 机车正常运行时产生的冲击和振动二主要技术参数额定功率 (小时制) 850kW(持续制) 800kW额定电压 (持续制) 910V最高电压1030V额定电流 (持续制) 940A最大工作电流1320A最小恒功电流830A额定转速 (持续制) 995r/min最高恒功转速1665r/min最高转速1840r/min供电方式三段桥相控整流脉流供电励磁方式他复励、无级削弱串励绕组固定分路系数0.87最大励磁率βmax=0.953最小励磁率βmin=0.478 绝缘等级 H/H通风方式强迫外通风通风量 125m3/min保护方式防护式悬挂方式架承式全悬挂传动方式单边直齿，轮对空心轴六连杆传动齿轮传动比 75/32=2.34375三主要结构参数电枢直径φ650mm电枢铁心长 270mm电枢实槽数 93电枢槽形尺寸 8.8mm×40.6mm电枢每槽元件数 4电枢导体排列方式交叉立放电枢绕组形式单迭绕组电枢绕组支路数 6电枢绕组节距 1~16电枢绕组电阻(200C) 0.01032Ω均压线数 93均压线节距 1~125换相器直径φ500mm换向器片数 372换向器长 132mm换向器节距 1~2极数 6主极气隙 5.5mm串励绕组匝数 4他励绕组匝数 32串励绕组电组(200C) 0.0030296Ω他励绕组电阻(200C) 0.08254Ω换向极绕组匝数 6换向极第一气隙 10mm换向极第二气隙 5.5mm换向极绕组电阻(200C) 0.002431Ω补偿绕组匝数 7补偿绕组电阻 (200C) 0.008378Ω每刷握电刷数 3质量转子 1150kg定子 1770kg总质量 3400kg四部分配件参数电刷型号 D374B或DE—7电刷尺寸 2(10mm×40mm×55mm)轴承型号传动端 SKF NU332ECM/V A301换向器端 SKF NH322ECM/V A301 原始游隙大端径向 0.165~0.215小端径向 0.125~0.165小端轴向 0.23~0.45润滑脂牌号：机车牵引电动机轴承脂L—XEGEB2五电机各部分允许温升当冷却风量为125m3/min时，冷却空气温度在10~400C电机各部分允许温升限制值列于下表5-1六螺栓紧固力矩列于下表5-2第二节电机结构ZD120A型牵引电动机结构如图5—3和图5—4所示主要由定子、转子、电刷装置等部分组成。
浅谈机车牵引电机的发展
浅谈机车牵引电机的发展摘要：本文主要阐述典型国产机车牵引电机的结构、技术参数、性能和控制的发展情况，指出牵引电机的发展特点，并预测未来的牵引电机的发展。
关键词：牵引电机；发展；控制；参数牵引电机是机车的主传动设备。
它是利用电磁感应定律和电磁力定律，即导体切割磁感线产生感应电动势和通电导体在磁场受到电磁力，实现电能和机械能的互换，从而完成机车牵引运行和制动停车。
现代轨道交通应用的机车，大部分采用电传动，牵引电机是电传动系统必不可少的设备，我国牵引电机的发展大致经历为内燃机车用牵引电机、韶山系列电力机用车牵引电机、和谐系列机车用牵引电机。
下面，就我国机车牵引电机的主要技术参数、结构、控制、性能来谈一谈牵引电机的发展情况。
1.牵引电机主要参数的发展变化内燃机车应用较早，首先从内燃机车说起，具有代表性的车型是东风4B 型内燃机车，该车装有六台ZQDR-410型直流4极串励牵引电动机，主要技术参数如下：额定功率410kW额定电压550V最大电压770V额定电流880/570A最大电流1080A额定转速640r/min最大恒功率转速1773r/min磁场削弱等级二级额定通风量110m3/min电机质量2980kg其次，我国电力机车也经过不断的发展，电气化铁路始建与1958年，后来发展迅猛，到2010年，电气化率基本达到45%，电力机车也得到广泛的发展，韶山系列机车具有代表性的是SS4改型机车和SS7C型电力机车。
SS4改型机车装有8台ZD105型6极串励脉流牵引电机，其主要技术参数如下：额定功率800kW额定电压1020V额定电流840A额定转速960r/min最高电压1180V最大电流1200A固定磁场削弱系数96%磁场削弱等级3级通风量135 m3/min电机总质量3970kg和SS4改型机车不同，SS7C型电力机车装有6台ZD120型6极复励脉流牵引电动机，主要技术参数如下：额定功率800kW额定电压905V额定电流持续制945A额定转速持续制995r/min最高电压1030V最大电流1320A最大转速1840r/min励磁方式复励，无级削弱（串励绕组固定分路系数87%）通风量125 m3/min电机质量3400kg第三，最近几年，交流传动机车在国内广泛应用，和谐机车采交流传动，其牵引电机为三相交流异步电机，现在沈局主要干线大部分采用HXD3B型电力机车，该机车装有6台三相鼠笼式4极异步牵引电机，型号为Mitrac TM3800 F 主要技术参数如下：额定功率1632kW额定电压2183V直流中间电压（最大）2950V额定电流498A额定转速1494 r/min最大电动机转速3198 r/min冷却风量108 m3/min质量2150kg由以上四种类型牵引电机的主要参数可知，牵引电机的功率不断向大功率发展，电压向高压发展，电流略有减小，单位功率质量不断下降，电机的转速越来越高，适应现代铁路机车对牵引电机的要求。
直流牵引电机的工作原理及故障处理
直流牵引电机是一种常用于电动车、铁路机车等交通工具的驱动装置，其工作原理主要是将电能转换为机械能来驱动车辆行驶。
下面是直流牵引电机的工作原理及故障处理方法：
1. 工作原理：
-直流牵引电机由定子和转子两部分组成。
定子上有一定数目的电枢线圈，转子上则悬挂着一定数目的永磁体或励磁线圈。
-当电源施加到定子上时，产生的电磁场会将转子转动，从而实现牵引。
同时，为了控制电机的速度和方向，需要通过外部电路对电枢线圈进行控制。
2. 故障处理：
-电机无法启动：检查电源供给是否正常，电枢线圈是否损坏，电刷是否磨损过度，电机转子是否卡死等。
-电机发热：检查电机是否正常通电，电枢线圈是否短路，电刷是否与电枢接触不良，风扇是否运转正常等。
-电机转速异常：检查电枢线圈中的电阻值是否正常，电枢线圈是否短路，电刷是否磨损或接触不良等。
针对不同的故障问题，需要采取不同的处理方法，如更换损坏的部件、
进行维护保养、检查电路连接等。
同时，在平时的使用过程中，应该注意对直流牵引电机的日常检查和维护，以延长其寿命并保证运行安全可靠。
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3) 铁心损耗： 涡流损耗和磁滞损耗合在一起称 为铁心损耗，简称铁耗。
pFe ph pe C Fe f
1.3
Bl
假设(1) 忽略漏磁； (2) 各截面内的磁场分布均匀； (3) B和H的方向总是沿着l的 切线方向。 l H dl H l i Ni
H Ni / l
2. 磁路欧姆定律
BA, H B /
l Ni H l l A B
3. 变压器是电能传输和分配的主要设备，用于将一种电压的 交流电能转换为同频率的另一种电压的交流电能。
4. 控制电机是自动控制系统中的重要元件。
0.2 电机的主要类别：
直流电机 (DC machine) 旋转电机 (Rotating Machine) 电机 (Electric Machine) 交流电机 (AC m) 变压器 (Transformer) 直流发电机 (DC generator)
2. 转速高、功率大
3. 粘着利用率高、不易发生空转和滑行 4. 效率高
0.3 我国异步牵引电动机的发展
我国自主研发的部分异步牵引电动机：
型号 YQD300 JD101 JD103 JD104 额定功率 kW 300 190 1025 800 启动转矩 Nm 1000 8000 12000 9600 最高转速 r/min 2200 2400 2330 4000 重量 kg 2440 1700 2400 1828 应用 试验台 内燃机车 AC4000 空心轴传 动
e Blv
2 . 电磁力定律
载流导体在磁场中受电磁力。 左手定则确定电磁力的方向。
f Bli
机电能量转换
e Blv
3 . 电路定律
欧姆定律 基尔霍夫第一定律 基尔霍夫第二定律
0.5.5 铁磁材料的性质 1. 铁磁材料的磁化 磁畴解释。
2. 磁化曲线
B c
B = f (H)
B=H
A
均匀磁场中：
4. 磁链
N
0.5.2 磁路的概念 将“场”的问题转化为“路”的问题进行分析研究。
磁通所通过的路径称为磁路。
主磁通：通过铁心闭合。 漏磁通：主磁通以外的磁通。 主磁路：主磁通所经过的路径。
漏磁路：漏磁通所经过的路径。
0.5.3 磁路的基本定律
1. 安培环路定律(全电流定律)
0. 5 电机分析的基础知识
0.5.1 磁场分析中常用的物理量 1. 磁感应强度(或磁通密度) B，单位为T。
B是矢量。 磁力线方向与电流方向 符合右手螺旋定则。
2. 磁场强度 H，单位为A/m。
H
B
铁磁材料的磁导率远大于非铁磁材 料的磁导率。
3. 磁通 ，单位为Wb。
B dA
b a
Fe = (2000~6000) 0
0
= f (H)
H
磁滞回线：
B Br -Hc 0 Hm Br 为剩磁 Hc -Br -Hm H Hc 为矫顽力
3. 铁心损耗
1) 磁滞损耗： 铁磁材料在磁场中反复磁化，使磁畴之 间不停地相互摩擦，消耗能量，引起损耗，称为磁滞损 耗。
2) 涡流损耗： 当穿过铁心中 的磁通发生交变时，铁心内感 应出电动势和电流，电流围绕 磁通闭合，称为涡流。由涡流 在铁心中引起的损耗称为涡流 损耗。
4 . 磁路的基尔霍夫第二定律 沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路的 磁位降的代数和。
F Ni Hklk k Rmk
0.5.4 其他基本定律
1 . 电磁感应定律
d e N dt
d 0 dt d 0 dt
导体切割磁力线 产生感应电动势。 右手定则确定电 动势的方向。
直流电动机 (DC motor)
同步发电机
同步电机 (Synchronous 同步电动机 Machine) 感应电动机 感应电机 (异步电动机) (Induction 感应发电机 Machine)
异步牵引电动机是交流传动机车(动车)使用的专用电 机，属于特种电机。
异步牵引电动机的优点：
1. 构造简单、体积小、可靠性高、维修简便
JD105
JD106
1020
300
6000
1510
4000
5200
1125
380
万向节传 动
先锋号
0. 4 电机中所用的材料：
1. 导电材料：构成电机的电路，铜或铝。 2. 导磁材料：构成电机的磁路。
有硅钢片、钢板、铸铁和永磁材料。
3. 绝缘材料：用于电气隔离，品种多样。 绝缘等级：表示耐热性能。 绝缘强度：介电强度。 4. 结构材料：起支撑、防护作用。 有铸钢、钢板、铸铁、铝合金等。
作用在磁路上的 磁动势F等于磁路内 的磁通量 乘以磁阻 Rm。
F Ni Hl Rm (称为磁动势，单位为 A) m
l Rm (称为磁阻，单位为 H 1 ) A
3 . 磁路的基尔霍夫第一定律
穿出(或进入)任一闭合面的总磁通量恒等于零。
1 2 3 0
牵
引 电 机
电气工程学院
张威
本课程的主要内容
1. 绪论 (第0章) 2. 交流电机的共同理论 (第3章) 3. 感应电机 (第4章)
第 0 章
0.1 什么是电机：
绪
论
电机是与电能的生产、变换、分配、使用和控制有关的能 量转换机械。 1. 发电机是电能生产的主要设备，用于将机械能转 换为电能。 2. 电动机是各种生产机械和装备的动力设备，用于将电能转 换为机械能。