交流传动机车主电路的组成与工作原理PPT(39张)
合集下载
《交流电动机原理》课件
3 感应电动势的产生
描述交流电动机产生感应电动势的过程。
交流电动机的性能参数
1 额定功率和额定电压
解释额定功率和额定电压在电动机性能中的重要性。
2 定子电流和功率因数
讨论定子电流和功率因数对电动机性能的影响。
3 效率和转矩
介绍电动机的效率和转矩，以及其在工作过程中的应用。
交流电动机的控制
1 交流调速的方式
探讨交流电动机常见的 调速方式，如变频调速 系统等。
2 变频调速系统
介绍变频调速系统在交 流电动机控制中的应用 和优势。
3 直接转矩控制系统
说明直接转矩控制系统 在电动机控制中的作用。
交流电动机的应用
1 工业领域
介绍交流电动机在工业领域的广泛应用，如制造业、能源等。
2 家用电器领域
讨论交流电动机在家电产品中的应用，如洗衣机、空调等。
《交流电动机原理》PPT 课件
在这个《交流电动机原理》的PPT课件中，我们将深入探讨交流电动机的工 作原理、构造和性能参数等基础知识。
电动机基础知识
1 电机的分类
介绍各种类型的电机动机的内部构造，包括定子、转子等组成部分。
3 电机的工作原理
讨论电机如何转换电能为机械能的基本原理。
交流电动机的构成
1 定子和转子
说明定子和转子在交流电动机中的作用和结构。
2 端盖和轴承
介绍端盖和轴承的功能及其在电动机中的重要性。
3 冷却系统
讨论交流电动机使用的冷却系统，以确保电机正常运行。
交流电动机的工作原理
1 交流电动机的转子运动
2 磁势线的作用
解释交流电动机中转子的旋转运动原理。
讨论磁势线如何影响电动机的工作。
交流传动的工作原理PPT资料优秀版
• 而转子的速度： 第二章 交流传动的工作原理
1但）电T机m电正压比的于进气一隙步磁提通高φm受的到平电方动,反机比功于率转和子逆漏变电器感最L大2′电。n压2的限(1制，s因)n此1电压提高到一定的数值（基值或额定值）以后，将维持不变，
或不再正比于f1上升。
• 或写成 这在样正， 弦在稳较态低下转，速异时步，电转动矩机的的裕同度步较转大速，（而三电相动绕机组的合设成n计基2尺波寸磁6实场0pf际的1 (上旋1是转s由速) 低度速）状：态所决定的，因而有较大的尺寸。
矩：
fm
R2 2L2
• 可看出
T m2 p (m E f1 1)24 1 L 2 2 p (m C E m )24 1 L 2
1）Tm正比于气隙磁通φm的平方,反比于转子 漏电感L2′。
• 由于L2′可视为常数，故按E1/f1=C调节时， 电动机在不同频率f1下，可保持最大转矩的 数值不变。
2）与Tm对应的转差频率fm只受转子电阻影 响，由于鼠笼式电机R2′为常数，因而fm也 为定值。
转矩近。 变频调速控制方式的发展，大体分为三个阶段：
时构成不可忽略的一部分，令气隙磁通减 第二章 交流传动的工作原理
2）而低频范围时，虽然定子漏抗x1正比于f1而降低，但R1为不变值，电阻压降在低频时构成不可忽略的一部分，令气隙磁通减小，因 而转矩下降
小，因而转矩下降 弥补办法：在低频时提升电压比例
二、恒磁通控制（E1/f1=常数控制）
• 对于调速范围大且要求恒定转矩运行的负 载，需要对电动机按E1/f1=C进行调节
• 根据异步电动机的等效电路，电机的电磁 转矩可表示为：
T2 pm CE 2m 2R2 2f(2 2R f2 2L2 )2
E14.4N 4w k 1f1mE f1 1CEm
1但）电T机m电正压比的于进气一隙步磁提通高φm受的到平电方动,反机比功于率转和子逆漏变电器感最L大2′电。n压2的限(1制，s因)n此1电压提高到一定的数值（基值或额定值）以后，将维持不变，
或不再正比于f1上升。
• 或写成 这在样正， 弦在稳较态低下转，速异时步，电转动矩机的的裕同度步较转大速，（而三电相动绕机组的合设成n计基2尺波寸磁6实场0pf际的1 (上旋1是转s由速) 低度速）状：态所决定的，因而有较大的尺寸。
矩：
fm
R2 2L2
• 可看出
T m2 p (m E f1 1)24 1 L 2 2 p (m C E m )24 1 L 2
1）Tm正比于气隙磁通φm的平方,反比于转子 漏电感L2′。
• 由于L2′可视为常数，故按E1/f1=C调节时， 电动机在不同频率f1下，可保持最大转矩的 数值不变。
2）与Tm对应的转差频率fm只受转子电阻影 响，由于鼠笼式电机R2′为常数，因而fm也 为定值。
转矩近。 变频调速控制方式的发展，大体分为三个阶段：
时构成不可忽略的一部分，令气隙磁通减 第二章 交流传动的工作原理
2）而低频范围时，虽然定子漏抗x1正比于f1而降低，但R1为不变值，电阻压降在低频时构成不可忽略的一部分，令气隙磁通减小，因 而转矩下降
小，因而转矩下降 弥补办法：在低频时提升电压比例
二、恒磁通控制（E1/f1=常数控制）
• 对于调速范围大且要求恒定转矩运行的负 载，需要对电动机按E1/f1=C进行调节
• 根据异步电动机的等效电路，电机的电磁 转矩可表示为：
T2 pm CE 2m 2R2 2f(2 2R f2 2L2 )2
E14.4N 4w k 1f1mE f1 1CEm
电力机车电路(共39张PPT)
SS9型电力机车主电路的特点
4．牵引电动机供电方式——采用转向架独立 供电方式，即每台转向架有三台并联的牵引 电动机，由一组整流器供电。优点是当一台 转向架的整流电路故障时，可保持1／2的牵 引能力，实现机车故障运行；前后两个转向 架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转 向架减荷后转向架增荷，以充分利用黏着， 发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基 础的电气系统单元化供电控制系统，装置简 单。
• 牵引绕组01—b1—x1、02—x2电压有效值均为686．8 v， 其中a1—b1、b1—x1为343．4v，与相应的整流器构成三 段不等分整流桥。先开放由牵引绕组a2—x2供电的整流桥 的晶闸管T5、T6，顺序移相，整流电压由零逐渐升至 1/2Ud。整流电流由二极管D1、02和D5、D6续流。在电 源正半周时，电流由牵引绕组a2T5D2D1导线71 平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线 T2D5D4x2a2，当电源负半周时，电流由牵引绕 组x2D3D2D1导线71平波电抗器牵引电动机电 枢主极绕组导线72D6T6a2x2。这时第二段桥的
电力机车电路
• 主电路
一、机车电路的分类
整流器电力机车的电气线路通常都由三部分组 成，分别是主线路、辅助线路和控制线路。各 种保护设在各线路之中，在电方面不独立存在。
– 主线路 (或动力电路)，是产生机车牵引力的制动 力的主体电路。又按电压级分为网侧高压电路、 调压电路和牵引制动电路三级。
– 辅助电路是专向各辅助机械供电的电路，按电压 等级可分为380V、220V两个部分。
转换，并保证电气制动的电气稳定性和机械 稳定性。 • 应有使机车入库的低压电源入库线路。
三、电力机车主电路的组成
• 变压器一次侧线路。 • 变流调压电路。 • 负载电路。 • 保护线路。
交流电动机的工作原理 ppt课件
三角形（Δ）接法
交流电动机的工作原理
§5.2三项异步电 动机的定子和 转子电路
交流电动机的工作原理
§5.2.1定子电路 分析
交流电动机的工作原理
结论:
定子电路的感应电动势有效值 E1=4.44f1N1Φ(切割旋转磁场产生) 定子电流频率f1=f电源频率 定子电压U≈E1 (不考虑漏磁)
交流电动机的工作原理
交流电动机的工作原理
另外:满足启动过程平滑、安全简单、
节能等实际上，当电动机在启动工 作初期，由于n＝0 转子绕组切割磁 力线的速度n0-n= n0。转子感生电动 势E 大，启动电流也大 ， 达5～7倍。 这时Cosφ不大，所以Tst 不大
交流电动机的工作原理
§5.4.1 鼠笼式 异步电动机的
启动方法
交流电动机的工作原理
以过载能力系数λm来表示 λm=Tm/TN 一般 鼠笼式为：λm =1.8~2.2 线绕式为：λm =2.5~2.2
交流电动机的工作原理
二、人为机械特性： 人为改变参数有： U，R或X1，R2等
交流电动机的工作原理
1、降低电源电压U n S
当U下降时
n0
Tmax下降，
Sm
Tst下降
当与照明合用时，应满足以下关系 启动电流 Ist /A 3 电源总容量/KVA
额定电流 IN /A≤ 4 + 4×电动机功率/KW
（一般不允许电网电压下降5％）
交流电动机的工作原理
直接启动的经验数据表
供电方式 动力与照明
电动机的启 动情况
经常启动
供电网络 上允许的 电压降
２％
供电变压器容量／kVA
A
iA iB iC
π π|
交流电机结构及原理ppt
控制器通过采集电机转速、电流等信号，根据控制算法对电机进行控制，实现各种应用场景中的运动控制需求。
电机控制器的工作原理
03
交流电机的应用
03
物料搬运
在工业领域，交流电机常用于驱动起重机、堆垛机和传送带等设备，实现物料的搬运和储存。
工业应用
01
工厂自动化生产线
交流电机广泛应用于工厂自动化生产线，用于驱动各种机械和传送带。
02
泵和风机
交流电机还可以用于泵和风机的驱动，为工业生产提供流体输送和气体交换。
交流电机可用于电动汽车和混合动力汽车的驱动，提供稳定的动力输出。
车辆驱动
此外，交流电机还用于驱动车辆中的各种辅助设备，如空调、座椅和门窗等。
辅助设备驱动
汽车应用
城市轨道交通
在城市轨道交通中，交流电机常用于驱动地铁和轻轨车辆，提高运输效率。
定子绕组是电机的电路部分，通入三相交流电以产生旋转磁场。
转子
气隙是定子与转子之间的间隙，是电机的重要参数之一。
气隙的大小对电机的性能有着重要影响，气隙过大将导致电机功率因数降低，同时增加电机的制造成本；气隙过小则会增加电机的噪音和振动，甚至导致扫膛故障。
气隙
02
交流电机的原理
电源向电机定子绕组提供交流电源，产生旋转磁场，磁场与转子导体相互作用，使转子转动。
随着全球经济的发展和我国产业结构调整的深入推进，交流电机行业将迎来新的发展机遇，市场需求将持续增长，产业将进一步升级，向高端化、国际化发展。
技术创新与进步
绿色智能制造与工业互联网的融合
市场需求与产业升级
THANKS
感谢观看
较高的效率和可靠性
交流电机可以应用于各种不同的行业和领域，例如工业、能源、交通运输等，这使得其具有广泛的市场前景。
电机控制器的工作原理
03
交流电机的应用
03
物料搬运
在工业领域，交流电机常用于驱动起重机、堆垛机和传送带等设备，实现物料的搬运和储存。
工业应用
01
工厂自动化生产线
交流电机广泛应用于工厂自动化生产线，用于驱动各种机械和传送带。
02
泵和风机
交流电机还可以用于泵和风机的驱动，为工业生产提供流体输送和气体交换。
交流电机可用于电动汽车和混合动力汽车的驱动，提供稳定的动力输出。
车辆驱动
此外，交流电机还用于驱动车辆中的各种辅助设备，如空调、座椅和门窗等。
辅助设备驱动
汽车应用
城市轨道交通
在城市轨道交通中，交流电机常用于驱动地铁和轻轨车辆，提高运输效率。
定子绕组是电机的电路部分，通入三相交流电以产生旋转磁场。
转子
气隙是定子与转子之间的间隙，是电机的重要参数之一。
气隙的大小对电机的性能有着重要影响，气隙过大将导致电机功率因数降低，同时增加电机的制造成本；气隙过小则会增加电机的噪音和振动，甚至导致扫膛故障。
气隙
02
交流电机的原理
电源向电机定子绕组提供交流电源，产生旋转磁场，磁场与转子导体相互作用，使转子转动。
随着全球经济的发展和我国产业结构调整的深入推进，交流电机行业将迎来新的发展机遇，市场需求将持续增长，产业将进一步升级，向高端化、国际化发展。
技术创新与进步
绿色智能制造与工业互联网的融合
市场需求与产业升级
THANKS
感谢观看
较高的效率和可靠性
交流电机可以应用于各种不同的行业和领域，例如工业、能源、交通运输等，这使得其具有广泛的市场前景。
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车主线路
网侧电路
1 网侧电路的组成 2 网侧电路的电流路径 3 网侧电路主要高压设备的功能 4 网侧电路的保护
1 网侧电路的组成
HXD3型电力机车网侧电路由受电弓AP1、AP2， 高压隔离开关QS1、QS2，高压电流互感器TA1，高 压电压互感器TV1，主断路器QF1，高压接地开关 QS10，避雷器F1，主变压器原边绕组AX，低压电流 互感器TA2 和回流装置EB1～6 等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 牵引变压器
牵引变压器主要电气参数：
（1）原边绕组
（3）辅助绕组
额定容量/kVA ：8 900
额定容量/kVA ：600
额定电压/kV ：25
额定电压/V：470
额定电流/A ：356
额定电流/A ：2×638
（2）牵引绕组
短路阻抗 ：5%
额定输出容量//kVA ： 6×1 383 （4）谐振电抗器
0 0
6N 5N
4N 3N
2N
1N
20
40
7N 8N
9N
13N
10N
11N
12N
60
80
100
120
n 电力机车特性及其特性曲线
2. HXD3电力机车制动特性控制曲线（23t轴重）
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
n 电路分析
电路（课件）、部件（位置）图片
Ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ
1 主电路结构
2 网侧电路
网侧电路由受电弓1AP、2AP，车顶高压隔离开关1QS、 2QS，主断路器QF（带接地装置）、避雷器1F、高压电压互感 器TV、原边电流互感器1TA、回流电流互感器2TA、接地装置 1E～6E和能耗表等组成，如图6.2所示。
交流电机结构及原理ppt课件
由于转子有漏磁通，相应的感抗为X2，因此， I2比E2之后ψ2角，因而转子电路的功率因数为
cos2
R2
R22 SX202
功率因数与S有关。
当S很小时，R2>>SX20 ,功率因数近似为1； 当S增大时，X2也增大，功率因数减小； 当S接近于1时，功率因数近似R2/X20 。
.
46
可见：转子电路中的各个物 理量均与S有关，即与转速 有关。
iA iB iC
iA iC
Im
Im
t
iB
t
A
Y
Z
C
B
n0
n0
X
改变电机的旋转方向：换接其中两相
.
20
2.旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则
i 同步I转m 速（旋A 转磁iB场的i速C 度）为： n0 60f (转/分
t
A YN Z
n 0 60
A
Y
Z
N
A YN Z
CSB X
f2P6n0n n0n0 P 600 ns1f
转子频率与转差率S成正比。 .
42
2.转子绕组中的感应电势
转子每相绕组中感应出的电动势
e2
N2
d
dt
u1
其有效值为
R1
i1 e1
e 1
i2
e2
e 2 R2
E 2 4 . 4 f 2 N 4 2 Φ 4 . 4 S 1 4 N 2 f Φ
当n=0，即S=1时，转子电动势 E 20 4 .44 f1N 2 Φ m
X
Y
B
ABC Z XY
.
30
图1-37 定子绕组的星形（Y）连接和三角形（Δ）连接
交流电动机的工作原理及特性 ppt课件
对于星形接法： U1 3U相
对于三角形接法：U1 U相
3．线电流与相电流 线电流：电网的供电电流，用I1 表示； 相电流：每相绕组的电流，用I相表示。 对于星形接法 ： I1 I相 对于三角形接法 ： I1 3I相
4. 电动机的输入功率
P 13I1U 1co s
28
机
二、额定参数
电
传
电动机在制造工厂所拟定的情况下工作时，称为电动机的额定动 控
P N3U N IN coNs η N
额 额 额定 定 定效 频 功f率 率 率 NN 因co数 sN
7
机
第五章 交流电动机的工作原理及特性
电 传
动
5.1 三相异步电动机的结构和工作原理
控 制
一. 三相异步电动机的基本结构
8
机
第五章 交流电动机的工作原理及特性
电 传
动
5.1 三相异步电动机的结构和工作原理
n0决定于 电流的频率 f 电机的磁极对数 p
n0
60 f p
（r/min）
15
机
第五章 交流电动机的工作原理及特性
电 传
动
5.1 三相异步电动机的结构和工作原理
控 制
二. 三相异步电动机的工作原理
㈠ 旋转磁场的产生
同步转速 no与磁场磁极对数 p 的关系：（ f＝50Hz时）
磁极对数 p分别为
1、 2、 3，
的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。
3
机
第五章 交流电动机的工作原理及特性
电 传
动
重点
控 制
异步电动机的机械特性，它是基于异步电动机的工作原理 而推导出来的；特别是异步电动机的人为机械特性，因为 它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据；
HXD3电力机车部件演示课件
1分钟3240V（新造时
5400V）
• 最高使用转数 2662 rpm （120km/h，车轮径1150mm）
• 最高试验转数 3195 rpm
• 总重量
2600kg
• 齿轮比
4.81（101/21）
26
机车主要部件介绍
12、牵引通风机组 本机器是冷却HXD3型电力机车主电动机的，安装在机 械室内的。其构造为，冷却风从顶盖的通风窗处进入， 再送入通风机中，然后由通风机通过通风道将冷却风送 入主电动机中进行冷却，最后排到大气中。
HXD3型交流传动电力机车构造、结构组成
1
机车电气系统
1、主电路系统
2
机车电气系统
2、辅助电气系统
3
1、受电弓 机车主要部件介绍
受电弓是电力机车上一个重要的电气部件，通过它直接与接触网接
触，将电流从接触网上引入机车，供车内的电气设备使用。它安装
在车顶上，不用时处于折叠状态，运用时升起与接触网接触。
27
表11-1 性能及额定值
机车主要部件介绍
电动机
方式
笼形
通风方式
全封闭外冷式
相数
3φ
极数
2Ｐ
额定值
连续
输出功率
18.5ｋＷ
电压
380Ｖ
电压变动范围
380Ｖ －5％～＋5％
电流
35.5Ａ
频率数
50Ｈｚ
转速
2930 r/min
绝缘种类
Ｆ种
周围温度 括号内为保管温度
－25～40℃ （－40～40℃）
保护方式
1U; 1V; 2U1; 2V1; 2U2; 2V2; 2U3;
2V3; 2U4; 2V4; 2U5; 2V5;2U6; 2V6; 3U1; 3V1; 3U2; 3V2
第三章 电力机车交-直-交传动系统主电路
设逆变器直流输入电压为 U d，电阻性负载为‘Y’接，按表3u A0 、u B 0 、uC 0 如表3-2。 1的导通顺序，逆变器输出的相电压
表3-2 1800导通电压型逆变器输出相电压 0－π/3 π/3-2π/3 uAO uBO uCO +Ud/3 -2Ud/3 +Ud/3 +2Ud/3 -Ud/3 -Ud/3 2π/3-π +Ud/3 +Ud/3 -2Ud/3 π-4π/3 -Ud/3 +2Ud/3 -Ud/3 4π/3-5π/3 -2Ud/3 +Ud/3 +Ud/3 5π/3-2π -Ud/3 -Ud/3 +2Ud/3
1、整流器（也称电网侧变流器）：把来自接触网通过牵引变压 器接入的单相交流电转换为直流，通常采用四象限脉冲整流器； 2、中间直流环节：为整流滤波和平衡功率波动的储能电路； 3、逆变器：主电路结构如下图所示，是用 6个半导体开关器件 S1~S6组成的三相桥式逆变电件的通断，可以得到不路。按照 一定规律控制同频率的三相交流输出各半导体开关器件的通断， 可以得到不同频率的三相交流输出。 4、三相笼型异步牵引电动机：实现电能、机械能转变，牵引电 动机的转矩和转速，决定了机车（动车组）发挥的牵引力、电 制动力和运行速度，也是整个牵引系统综合的被控制对象。
3.3 交－直－交1800导通型逆变器
图3-4 所示为二电平电压源逆变器带三相电阻性负载。其中， S1 ~ S6是6个单向导电的功率半导体开关，每个功率开关反并联一 只续流二极管。
S1
C
S3
S5
RA
A B
C
RC
O
RB
S4
S2
图 3-4 三相电压型逆变器电阻负载原理电路
HXD3B型交流传动电力机车主辅电路
Key words：line circuit；line converter；motor converter；DC link；traction motor
1 概述
HXD3B 型交流传动电力机车机车的主传动系统和辅 助传动系统均采用了交流传动技术，整个电气系统的设 计坚持起点高、技术领先的原则，并充分考虑了大功率货 运电力机车的实际需要，采用先进、成熟、可靠的技术，按 照标准化、系列化、模块化、信息化的总体要求进行全方 位设计。机车采用了国际上最新型的 IGBT 变流元件组成 的功率模块、新型的交流传动控制策略、大功率集成式辅 助变流器和单轴控制技术，在机车结构和控制方式上采 用了多种冗余设计措施，使得机车具有良好的牵引制动 性能，运行可靠性得到进一步的保证，能源的有效利用率 得到进一步提高。
图 1 机车网侧电路
收稿日期：2009- 12- 14 作者简介：郝凤荣，高级工程师，1987 年毕业于北京交通大学电力牵引与传动控制专业，长期从事电力辆·2010 年第 2 期
的原边绕组 A 端子连接，经主变压器原边绕组后，从 X 端 子流出，穿过电流传感器 TA3，最后通过 6 个并联的回流 接地装置 EB1～EB6，从轮对回流至钢轨返回变电所。 3.1 网侧电路特点
3）接地开关并联于主断路器两侧，用于实现网侧高 压电路的联锁保护。当司机需要打开高压柜门、车顶门或 变流柜门等进行维护检修时，首先必须降弓、切断受电弓 气源，再利用受电弓钥匙开关将接地开关打至接地位，在 确保网侧回路可靠接地后，才能按照高压互锁程序完成 各柜门的开启。
4）机车设有 3 个避雷器，其中 F1 和 F2 属于车顶避雷 器，分别并联于受电弓和高压隔离开关之间，可以抑制机 车外部的雷击过电压和电网过电压，保护车顶和车内的高
1 概述
HXD3B 型交流传动电力机车机车的主传动系统和辅 助传动系统均采用了交流传动技术，整个电气系统的设 计坚持起点高、技术领先的原则，并充分考虑了大功率货 运电力机车的实际需要，采用先进、成熟、可靠的技术，按 照标准化、系列化、模块化、信息化的总体要求进行全方 位设计。机车采用了国际上最新型的 IGBT 变流元件组成 的功率模块、新型的交流传动控制策略、大功率集成式辅 助变流器和单轴控制技术，在机车结构和控制方式上采 用了多种冗余设计措施，使得机车具有良好的牵引制动 性能，运行可靠性得到进一步的保证，能源的有效利用率 得到进一步提高。
图 1 机车网侧电路
收稿日期：2009- 12- 14 作者简介：郝凤荣，高级工程师，1987 年毕业于北京交通大学电力牵引与传动控制专业，长期从事电力辆·2010 年第 2 期
的原边绕组 A 端子连接，经主变压器原边绕组后，从 X 端 子流出，穿过电流传感器 TA3，最后通过 6 个并联的回流 接地装置 EB1～EB6，从轮对回流至钢轨返回变电所。 3.1 网侧电路特点
3）接地开关并联于主断路器两侧，用于实现网侧高 压电路的联锁保护。当司机需要打开高压柜门、车顶门或 变流柜门等进行维护检修时，首先必须降弓、切断受电弓 气源，再利用受电弓钥匙开关将接地开关打至接地位，在 确保网侧回路可靠接地后，才能按照高压互锁程序完成 各柜门的开启。
4）机车设有 3 个避雷器，其中 F1 和 F2 属于车顶避雷 器，分别并联于受电弓和高压隔离开关之间，可以抑制机 车外部的雷击过电压和电网过电压，保护车顶和车内的高
交流电机结构及原理ppt
操作交流电机时应遵守安全操作规程，避免发生触电、机械伤害等事故。
05
交流电机的发展趋势与展望
19世纪末期
交流电机的发展历程
20世纪初期
20世纪中叶
21世纪初
交流电机的发展趋势
更安全
加强电机的安全性和可靠性，确保人身和设备安全。
交流电机的未来展望
更高效
进一步提高电机效率和功率密度。
更环保
采用更环保的材料和制造工艺。
交流电机结构及原理ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
交流电机概述交流电机结构交流电机工作原理交流电机的优缺点交流电机的发展趋势与展望
01交流电机概述源自1交流电机的定义2
3
交流电机是一种将交流电能转换为机械能的装置。
它由一个固定的定子和一个旋转的转子组成，定子中通入三相交流电，转子中通入单相交流电。
绕组
支撑和保护定子绕组，同时作为安装轴承的支座。
端盖
定子结构
由导磁率高的硅钢片叠压而成，是电机的旋转部分，主要作用是产生转矩。
转子结构
铁心
由绝缘导线组成，在铁心上按一定规律绕制而成，主要作用是感受磁场的变化并产生转矩。
绕组
支撑转子并允许其旋转，同时传递转矩。
轴承
由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，滚动体在内外圈之间滚动，保持架则使滚动体保持一定的距离。
可靠稳定
交流电机的维护相对简单，不需要经常进行复杂的维修和保养。
维护方便
交流电机的缺点
交流电机的维护与保养
应定期检查交流电机的运行状态，包括外观、紧固件、轴承、绕组等部分。
定期检查
清洁与润滑
预防性维护
安全操作
保持交流电机的清洁和适当的润滑，以减少机械磨损和防止锈蚀。
05
交流电机的发展趋势与展望
19世纪末期
交流电机的发展历程
20世纪初期
20世纪中叶
21世纪初
交流电机的发展趋势
更安全
加强电机的安全性和可靠性，确保人身和设备安全。
交流电机的未来展望
更高效
进一步提高电机效率和功率密度。
更环保
采用更环保的材料和制造工艺。
交流电机结构及原理ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
交流电机概述交流电机结构交流电机工作原理交流电机的优缺点交流电机的发展趋势与展望
01交流电机概述源自1交流电机的定义2
3
交流电机是一种将交流电能转换为机械能的装置。
它由一个固定的定子和一个旋转的转子组成，定子中通入三相交流电，转子中通入单相交流电。
绕组
支撑和保护定子绕组，同时作为安装轴承的支座。
端盖
定子结构
由导磁率高的硅钢片叠压而成，是电机的旋转部分，主要作用是产生转矩。
转子结构
铁心
由绝缘导线组成，在铁心上按一定规律绕制而成，主要作用是感受磁场的变化并产生转矩。
绕组
支撑转子并允许其旋转，同时传递转矩。
轴承
由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，滚动体在内外圈之间滚动，保持架则使滚动体保持一定的距离。
可靠稳定
交流电机的维护相对简单，不需要经常进行复杂的维修和保养。
维护方便
交流电机的缺点
交流电机的维护与保养
应定期检查交流电机的运行状态，包括外观、紧固件、轴承、绕组等部分。
定期检查
清洁与润滑
预防性维护
安全操作
保持交流电机的清洁和适当的润滑，以减少机械磨损和防止锈蚀。
大功率交流传动机车课件
城市轨道交通：适用于城市轨 道交通系统，提供快速、安全
、舒适的交通服务。
机车的发展历程及趋势
发展历程
从早期的蒸汽机车到内燃机车、电力机车，再到现在的交流传动机车，机车的技术不断升级 换代。
交流传动机车是近年来发展起来的一种新型机车，具有更高的性能和更广泛的应用前景。
机车的发展历程及趋势
01 02 03 04
CHAPTER 03
机车的电气系统与控制
电气系统的组成与特点
01
02
03
04
电源系统
包括发电机、蓄电池等，为机 车提供电力。
牵引系统
包括牵引电机、齿轮箱、联轴 节等，用于传递动力并驱动机
车。
控制系统
包括各种控制电路、传感器、 控制器等，用于实现机车的各
种操作和控制。
辅助系统
包括冷却系统、润滑系统、制 动系统等，用于辅助主系统的
如接触网故障、电线断裂、电机 破坏等，可以通过检查电气系统 线路、元件和设备，及时发现并
修复问题。
机械系统故障
如轴承磨损、齿轮箱异响、车轮磨 损等，需要定期检查机械系统各部 件的磨损和异响情况，及时更换破 坏部件。
油路系统故障
如漏油、油温过高、油压不稳等， 需要定期检查油路系统各部件的密 封和润滑情况，及时发现并修复问 题。
受电弓
用于从接触网获取电能，通过 滑板将电流导入牵引电机。
转向架
机车最重要的组成部分之一， 负责支撑车体并引导车辆沿轨 道行驶。
制动系统
包括空气制动和电制动两种方 式，用于在需要时对机车进行 制动。
牵引电机
将电能转化为机械能，驱动轮 对使机车前进。
机车的工作原理
01
02
交流传动电力机车主变流器原理及功能介绍
交流传动电力机车主变流器原理及功能介绍摘要：本文详细介绍大功率交流传动电力机车主变流器的电路原理、结构特点、工作方式、理论基础、安全保护方法与实施情况。
关键词：交流传动；机车主变流器；四象限整流器、PWM逆变器。
一、引子大功率交流传动电力机车主变流器是机车交流传动系统的核心构成。
在正常的牵引/制动工况下，主变流器内的牵引控制单元接收司机控制指令，控制各变流器单元实现电源从工频、高压不可控单相交流电源到三相可控变压、变频的交流电源的转化，拖动异步牵引电动机，实现对牵引电机的控制。
二、主变流器的电路原理大功率交流传动电力机车采用交—直—交电传动方式，主变压器的次边牵引绕组向主变流器中的四象限脉冲整流器供电，实现电源从交流到直流的转换；四象限脉冲整流器输出形成一个中间直流电路，变流器直流环节实现二次谐波吸收、直流储能、各种保护；中间直流电路向电压型牵引逆变器供电，实现直流到3相交流的VVVF变换，拖动一台异步牵引电动机，实现机车牵引电机轴控方式。
牵引时能量从电网流向电机，电能转化为机械能；制动时过程相反，机械能转化为电能回馈电网。
主变流器内部设置有向加热装置提供交流电源的接口，使机车电传动系统可以根据需求进行合理配置。
主变流器电路原理如上图1所示，按照功能可分为：四象限变流电路（输入电路）、中间直流电路、VVVF逆变电路（输出电路）。
2.1四象限变流器2.1.1 四象限变流器电路构成如图1所示，四象限变流器通过主变压器的牵引绕组得电，每组四象限变流电路由1个充电电阻、1个预充电接触器、一个主接触器及1个四象限变流器构成，四象限脉冲整流器由一个功率模块单元构成，其每一臂IGBT模块组成。
四象限变流器将交流电变换成直流电向中间回路供电。
2.1.2 四象限变流器工作原理正常情况下，主变流器刚启动工作时，中间电压为零，所以首先开始预充电，此时主接触器断开，预充电接触器闭合，四象限以自然整流方式向中间回路电容充电，预充电电阻的作用在于限制充电电流。
交直传动电力机车主电路
交直传动电力机车主电路介绍交直传动电力机车是一种运用交流和直流电力传输方式的机车。
其主电路是机车电力系统的核心组成部分，负责接收、传输和转换电力。
本文档将详细介绍交直传动电力机车主电路的结构、功能以及关键组件。
结构交直传动电力机车主电路由多个部分组成，包括交流电源、直流电源、控制电路、逆变器、换相器等。
交流电源交流电源是机车电力系统的主要供电来源，采用的是交流电源的原因是交流电可以更轻松地传输长距离，并且通过变压器可以方便地升压或降压。
交流电源通常由变电站或电网提供，经过整流装置将交流电转换为直流电供给机车。
直流电源直流电源由交流电源通过整流装置转换而来，直流电源主要供给机车内部的直流电动机。
直流电源具有稳定的电压特性，能够提供给直流电动机所需的稳定电流。
控制电路控制电路是机车电力系统中的重要组成部分，负责调节电力传输和控制机车运行。
控制电路通常包括电力传输开关、保护装置、信号处理装置等。
通过控制电路，机车驾驶员可以控制机车的速度、方向以及实施紧急制动等操作。
逆变器是交直传动电力机车主电路中的关键组件，负责将直流电源转换为交流电源。
逆变器采用高效的电力转换技术，能够将直流电转换为需要的交流电频率和电压，以供给交流电动机使用。
换相器换相器是交直传动电力机车主电路的另一个重要组成部分，负责实现交流电动机的换相操作。
换相器将交流电源的相位和频率转换为电动机所需的电流波形，以控制电动机的转动方向和速度。
功能交直传动电力机车主电路的主要功能包括以下几个方面：主电路负责将外部供给的电力传输到机车各个部件中，包括直流电动机、交流电动机、辅助设备等。
通过电力传输，机车能够获得所需的动力以推动车辆运行。
电力转换主电路中的逆变器和换相器负责将直流电源转换为交流电源，以供给交流电动机使用。
通过电力转换，机车能够实现高效的电能利用，并且灵活控制交流电动机的运行状态。
控制机车运行通过控制电路，机车驾驶员可以对机车进行速度、方向和制动等操作。
交流传动机车主电路的组成与工作原理
满足运输的需求 充分利用新技术 利用新材料 采用新工艺
二、交流传动机车的主要组成
– 电机 • 同步电机、异步电机
–牵引变频器 • 逆变器 (电流源型、电压源型、PMW)
– 设备与功率器件
辅助变频器 主变频器及电机驱动模块
动力制动模块 通讯模块
空气系统模块
电子设备
交流传动系统主电路
25000V
1107kW
CAP-PMCF RH1
C(PC)PMCF R(PC)PMCF
CAP-OND
CA(I)PMCF C(PC)PMCF
PMCF
H-2F C(IS)E(C) H4-PMCF CAP-2F C(PC)E(C) R(PC)E(C)
CA(U)PMCF
} X3
OND
CA(U)OND
= ~
380 V~
AUX
CA2(I)TFP CA1(I)TFP
f sl const, M const
3、机车牵引中异步电机的运行特性
（1） 恒力矩起动
①采用恒压频比控制 低频时适当提高电压，抵消
定子绕组内阻的影响。 ②采用恒磁通控制
电机各参数与频率的关系：
U1 f1(低频U1 ) E1 f1 M const( fsl const) M max const I1 const
Synchrone
OND
EMU Z2N
HAC
Courant
MAS EMU UT450
Asynchrone
EMU MI2N
PM PC
Les convertisseurs d'entr閑
HAC
4Q
Les convertisseurs moteurs
OND Tension Asynchrone
二、交流传动机车的主要组成
– 电机 • 同步电机、异步电机
–牵引变频器 • 逆变器 (电流源型、电压源型、PMW)
– 设备与功率器件
辅助变频器 主变频器及电机驱动模块
动力制动模块 通讯模块
空气系统模块
电子设备
交流传动系统主电路
25000V
1107kW
CAP-PMCF RH1
C(PC)PMCF R(PC)PMCF
CAP-OND
CA(I)PMCF C(PC)PMCF
PMCF
H-2F C(IS)E(C) H4-PMCF CAP-2F C(PC)E(C) R(PC)E(C)
CA(U)PMCF
} X3
OND
CA(U)OND
= ~
380 V~
AUX
CA2(I)TFP CA1(I)TFP
f sl const, M const
3、机车牵引中异步电机的运行特性
（1） 恒力矩起动
①采用恒压频比控制 低频时适当提高电压，抵消
定子绕组内阻的影响。 ②采用恒磁通控制
电机各参数与频率的关系：
U1 f1(低频U1 ) E1 f1 M const( fsl const) M max const I1 const
Synchrone
OND
EMU Z2N
HAC
Courant
MAS EMU UT450
Asynchrone
EMU MI2N
PM PC
Les convertisseurs d'entr閑
HAC
4Q
Les convertisseurs moteurs
OND Tension Asynchrone
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
M m2 pm U f1 1
2 r1
r12x1 21 xm 2
f1
(xm 2x1x 12)22(r1x2)22
M q2 pm U f1 1 2 r1r 1 2 (xm 2x1fx 1 12 xm 2 )2 /2 r2 x11 r r1 2 x22 2
M
2
M m (fsl/fm)(fm/fsl)
结论：当 E1 const
f1
M f ( f sl ) M max const f max const
fslcon,M stconst
3、机车牵引中异步电机的运行特性
（1） 恒力矩起动
①采用恒压频比控制 低频时适当提高电压，抵消
电子设备
交流传动系统主电路
25000V
1107kW
整流器 0,98
1085kW
逆变器 1074kW 异步电机 1020kW
0,99
0,95
牵引变压器 0,94
变速箱 0,98
1000kW
交直与交流传动机车主电路比较
25000V 牵引变压器
整流器
滤波电抗器
励磁绕组 直流 电机
交直传动机车主电路
变速箱
司机台操纵技术、车体轻量化技术 转向架技术、空气制动技术 高压测检测技术
本讲课要解决的问题
1 变频调速异步电机 如何控制能满足机车 牵引的要求？
2 牵引逆变器如何控 制能满足牵引电机对 机车牵引的要求？
机车牵引特性有哪些要求？
四、机车牵引特性
机车牵引特性要求： 1、能产生足够大的牵引力 2、能方便广泛调节速度 3、有较高的过载能力 4、充分发挥机车功率 5、先进的经济技术指标
25000V 牵引变压器
整流器 1085kW 逆变器
异步电机
交流传动机车主电路
变速箱
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术
牵引变频器技术、交流驱动电机技 术、牵引变压器技术、变频控制及 其网络技术
辅助层技术 相关层技术
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术
牵引变频器技术、交流驱动电机技 术、牵引变压器技术、变频控制及 其网络技术
交流电机（异步）的矩速特性
n 60f1 (1s)
p
M CMmI2 cos2
关键问题： ?
1、异步电机变频调速特性分析
（1） 变频调速时异步电机参数变化为：
X 1 f 1
X 2 f1
X m f1
r1、
r
, 2
const
（2）用 U1、f1、fsl表示的力矩公式M
电力电子技术、微电子技术、新材 料、新工艺等
满足运输的需求 充分利用新技术 利用新材料 采用新工艺
二、交流传动机车的主要组成
– 电机 • 同步电机、异步电机
–牵引变频器 • 逆变器 (电流源型、电压源型、PMW)
– 设备与功率器件
辅助变频器 主变频器及电机驱动模块
动力制动模块 通讯模块
空气系统模块
单位体积重量的功率大、可靠性 好、易维护等
交流传动机车发展
一、交流传动机车发展综述
运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等
单位体积重量的功率大、可靠性 好、易维护等
辅助层技术 相关层技术
冷却与通风技术、辅助变流器技术 控制电源技术、保护技术、电磁兼 容与布线技术
三、交流传动机车的技术分类
核心层技术
牵引变频器技术、交流驱动电机技 术、牵引变压器技术、变频控制及 其网络技术
辅助层技术 相关层技术
冷却与通风技术、辅助变流器技术 控制电源技术、保护技术、电磁兼 容与布线技术
定子绕组内阻的影响。 ②采用恒磁通控制
电机各参数与频率的关系：
U 1 f1 ( 低频 U 1 ) E1 f1 M const ( f sl const ) M max const I 1 const
电力电子技术、微电子技术、新材 料、新工艺等
一、交流传动机车发展综述
运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等
单位体积重量的功率大、可靠性 好、易维护等
地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、技术水平、工艺水平 的限制等
科学技术的发展
交流传动机车发展
一、交流传动机车发展综述
运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
地域规范、供电制式、空间、体 积、重量、率的关系曲线
（3） 用 E1、f1、fsl 表示的力矩公式
M2 pm E f1 1 2 r2 2(f2 slr f2 slL 2 )2
fm
r2
2L2
2
Mm
2 pmE f11
1
4L2
运输的需求 各种限制 交流电机的特点 科学技术的发展 交流传动机车发展
一、交流传动机车发展综述
运输的需求
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
各种限制
交流电机的特点
科学技术的发展
交流传动机车发展
一、交流传动机车发展综述
运输的需求 各种限制 交流电机的特点
安全性、实用性、可靠性、 灵活性、舒适性越高越好； 费用越低越好。
电力牵引传动控制系统
西南交通大学 冯晓云 2005年10月
第七讲 交流传动机车主电路
主要内容
交流传动机车发展综述 交流传动机车主电路的组成 交流传动机车的技术分类 交流传动机车牵引特性 典型交流传动机车主电路工作原理 交流传动机车新技术及其发展方向
一、交流传动机车发展综述
M 2 pm U f1 1 2 r1ff1s r2 l(xm 2x1fx s 12 x lm 2 ) 2 /2 r2 x11 fsfr 1 l1 rx 2 22 2
dM 0 df sl
fm
f1r2 r12 x121 (xm 2 x11x22)2 (r1x22)2