地铁牵引电机

M 2f1
m 1pU 1 2rs2' r1c1r2' /s 2x1c1x2 '
2
当外加电压和频率一定时，由于一台电机的参 数是固定不变的， 电磁转矩只是转差率的函数。
交流电机基本运行原理
交流电机基本运行原理
在1≥s>0的范围内，电机处于电动机运行状 态，电磁转矩与转子转速同向。s=1为起动运 行状态。
交流牵引电机讲座
（吴顺海）
2004年10月
交流牵引电机讲座提纲
交流牵引电机的概述 交流牵引电机设计原理 交流牵引电机结构特征 交流牵引电机制造工艺 交流牵引电机检测试验 交流牵引电机检修维护
交流牵引电机的概述
➢ 交流牵引电机的国内外发展状况 ➢ 交流牵引电机的发展趋势 ➢ 国内交流牵引电机的发展水平 ➢ 国内电机主要的问题与解决的途径
转差率 s=
n1 n n1
f1-定子电流频率 p-电机极对数
ห้องสมุดไป่ตู้
什么是交流电机的等效电路图？
R1
L1
R2
L2
Rm Rz
Lm
等效电路图是交流电机设计计算的基本数学模型。
异步电机的气隙、极数、相数
• 电机的气隙是电机定子与转子之间存在的一个间
隙，通过气隙产生交变磁场，完成机电能量的转 换。
• 交流电机的极数是通过定子绕组在空间按照偶数
但交流电机的调速比直流电机困难。
异步电动机的概念
异步电动机的基本工作原理是：定子通上三相交 流电后，在气隙中产生以同步速旋转的磁场，该磁场 切割转子导条后在转子导条中感应产生电流，带电的 转子导条处于气隙旋转磁场中就要产生电动力，使转 子朝定子旋转磁场的同一方向旋转。由于转子导条中 的电流是因转子导条切割由定子绕组产生的气隙磁场 才由的，所以转子的转速只能低于气隙旋转磁场的同 步转速，永远不可能达到同步，否则转子导条与气隙 磁场同步旋转，转子导条不再切割磁场产生感应电流 和产生电动力了，转子也不可能旋转了，所以叫按这 种原理运行的电机为异步电动机。
值沿圆周平均布置而形成的磁极（N＋S）数。一 般有2、4、6、8极。在定子绕组接线时形成。与 直流电机不同的是交流电机极数与转速有关。
• 交流电机的相数也是通过定子绕组在空间按照一
定的数值在圆周平均布置而形成的。一般有3相和 6相绕组。他们按照U、V、W的顺序排列。
交流电机基本运行原理
异步电动机的机械特性（M-S曲线）
最大转矩：电磁转矩对转差率微分，并让 dM/ds=0，简化后得
Mma x 1 22m f11xp1U 12x2 '
在给定电机参数及定子频率下，最大转矩与 定子相电压的平方成正比。
在给定电机参数与定子相电压下，最大转矩 与定子频率的平方成反比。
交流电机基本运行原理
最大转矩与电机能否稳定运行有关。
株洲南车交流异步牵引电动机
株洲南车交流异步牵引电动机
西门子交流异步牵引电动机
交流牵引电机的发展趋势
• 交直交异步变频 • 直接力矩控制 • 轴控和架控 • 动力集中和动力分散 • 大功率 • C级绝缘、全叠片、铜条转子
国内交流牵引电机的发展水平
• 设计开发能力－－能够设计出高水平电机 • 工艺制造能力－－基本具备工艺制造能力 • 实物质量水平－－具备一定的水平 • 实际运行状况－－均在考核期 • 主要的差距－－电机特性的一致性 ➢ 材料差异 ➢ 制造工艺的分散性差异 ➢ 实物过程控制的差异
什么是交流电机的转差？什么是转 差频率？什么是转差率？
• 异步电动机转子的实际转速与定子旋转磁场的同
步转速的差值叫电动机的转速差。
• 通常把同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与
同步转速n1的比值叫做转差率s.
• 异步电动机的转差率与同步转速的频率的乘积叫
电机的转差频率。
同步转速 n= 60f 1 p
什么是交流电机的旋转磁场？
在电机的定子上对称地布置有三相对称绕组， 每相绕组中通入正弦交流电，单相绕组在气隙中 产生一个脉振磁势（脉振磁场），脉振磁势振幅 随着电流忽正忽负不停地变化。三相绕组在空间 上相差120°，三相绕组产生的合成磁势（磁场） 就是旋转磁势（旋转磁场）。旋转磁势（旋转磁 场）振幅大小不变，振幅方向沿圆周方向的旋转， 所以叫旋转磁势（旋转磁场）。
在s<0的范围内，气隙旋转磁密转子转向一致，只 是n>n1，电磁转矩为负，n为正，电机处于再生制 动运行状态（异步发电状态）。
在s>1的范围内, 电磁转矩为正，n为负，电 机也是制动状态。这种制动方式效率低，电 机从电网吸收的电能及机械能均消耗在电机 内部，用于特殊场合，如升降机下降。
交流电机基本运行原理
交流牵引电机的国内外发展状况
• 日本新干线——日本川崎、三菱、日立 • 德国 ICE——西门子 • 欧洲X2000-----ABB • 法国TGV——阿斯通 • 中国“中华之星”、“奥星”、“蓝箭”、
“先锋号”、“中原之星”
西门子交流异步牵引电动机
西门子交流异步牵引电动机
ABB交流异步牵引电动机
dM dML ds ds
电机能稳定运行；
dM dML ds ds
电机不能稳定运行。
起动转矩（取s=1）
M st2f1r 1 c 1 m r 1 2 'p21 2 U r 2 'x 1 c 1 x 2 ' 2
交流电机基本运行原理
增大电机转子回路电阻值，可以增大 电机起动转矩。
在给定电机参数及定子频率下，起动 转矩与定子相电压的平方成正比。
交流牵引电机设计原理
• 交流电机调速的优越性 • 异步电动机的概念 • 交流电机基本运行原理 • 交流电机调速原理 • 交流牵引电机设计特点 • 交流电机的基本特性、转矩特性
交流电机调速的优越性有那些？
• 与直流电机比，交流电机的转速范围高 • 与直流电机比，交流电机的单机功率更大 • 与直流电机比，交流电机的结构更简单 • 与直流电机比，交流电机的恒功范围更广 • 与直流电机比，交流电机的维护成本更低
在给定电机电压及定子频率下，起动 转矩与定转子电抗(x1+x2’）成反比。
交流电机调速原理
已知异步电动机的转速n
n1sn11s6p0 f1
由上式看出，可以从以下几个方面对异步电动机 进行调速：
改变电机绕组的极对数；改变电机绕组的接法， 为有级调速。 改变转差率；也叫串级调速；是在转子回路中串 电阻或串入附加电势进行调速，适合绕线转子异 步电动机。