城轨车辆用牵引电机分析

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城轨车辆用牵引电机分析

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城轨车辆用牵引电机分析
学院：电气工程学院班级：磁浮 01 学号：20121485 ：孟振强
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城轨车辆牵引—永磁同步电机
一．永磁同步电机的原理在电动机的定子绕组入三相电流，在通入电流后就会在电动机的
定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。在异步启动的研究阶段中，电动机的转速是从零开始逐渐增大的，造成上诉的主要原因是其在异步转矩、永磁发电制动转矩起的磁阻转矩和单轴转子磁路不对称, 等一系列的因素共同作用下而引起的，所以在这个过程中转速是振荡着上升的。在起动过程中，只有异步转矩是驱动性,电动机就是以这个转矩来得以加速的 , 其他的转矩大部分以制动性质为主。在电动机的转速由零增加到接近定子的磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速，进而出现转速的超调现象。但经过一段时间的转速振荡后，最终在同步转矩的作用下被牵入同步状态。二．永磁同步电机的结构
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以永磁同步电机的这种结构被比较多的应用于在传动系统中，但是其缺点也是很突出的，例如制作成本和漏磁系数与面贴式的相比较都要大的多。嵌入式的永磁同步电机中的永磁体是被安置在转子的部，相比较而言其结构虽然比较复杂，但却有几个很明显的优点是毋庸置疑的，因为有以高气隙的磁通密度，所很明显的它跟面贴式的电机相比较就会产生很大的转矩；因为在转子永磁体的安装方式是选择嵌入式的，所以永磁体在被去磁后所带来的一系列的危险的可能性就会很小，因此电机能够在更高的旋转速度下运行但是并不需要考虑转子中永磁体是否会因为离心力过大而被破坏。

城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命分析与改进

城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命分析与改进引言：城轨交通系统是现代城市中重要的公共交通工具之一，对于人们出行、减少交通拥堵、改善环境质量等方面具有重要作用。

而城轨车辆的牵引系统中，异步牵引电机是至关重要的组成部分之一。

然而，由于长时间运行和频繁操作，城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命存在一定的问题，需要进行深入的分析和改进。

1. 异步牵引电机轴承寿命的重要性及现状分析异步牵引电机轴承的寿命直接关系到城轨车辆的安全性、可靠性以及运行成本。

目前存在的问题主要体现在以下几个方面：（1）轴承故障率高：由于城轨车辆的长时间运行和大负荷工况，牵引电机的轴承容易出现疲劳、磨损、断裂等故障。

（2）维修成本高：轴承故障引发的维修成本高，包括零件更换、工时费等费用，给城轨运营企业造成了不小的经济压力。

（3）运行安全性低：轴承故障可能导致列车失去动力或轨道交通事故，对乘客安全构成潜在威胁。

2. 异步牵引电机轴承寿命分析为了分析异步牵引电机轴承寿命，需要考虑以下几个因素：（1）负荷特性：城轨车辆的负荷特性复杂，包括启动、加速、制动等工况。

牵引电机在不同负荷下工作，轴承所受力有所不同，从而影响了寿命。

（2）润滑方式：润滑方式对轴承寿命也有一定的影响。

目前的润滑方式主要有油润滑和脂润滑两种，各自有其优劣之处。

（3）安装结构：轴承的安装结构、轴承盖结构等因素也会影响轴承的使用寿命。

3. 改进措施（1）负荷分析：通过对城轨车辆运行过程中的负荷特性进行监测与分析，找出负载状况变化较大的区间，并根据不同区间调整电机控制策略，减小轴承受力。

（2）润滑改进：在润滑方式上，可以考虑使用更先进的润滑材料，如纳米润滑材料、润滑膜等，以提高润滑效果。

此外，定期检查润滑系统，确保润滑油或脂的质量和量符合要求。

（3）结构改良：改良轴承的安装结构，或使用更耐磨、耐腐蚀性能更好的材料，以增加轴承的使用寿命。

4. 寿命监测与维护为了保障城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命，需要建立相应的寿命监测与维护机制：（1）轴承寿命监测：通过对城轨车辆异步牵引电机轴承的工况、振动、噪声等参数进行实时监测，并结合专业的寿命模型，预测轴承的使用寿命，及时采取措施进行维护。

交流电动机—城轨车辆牵引电机维护与检修(列车电机)

定子
转子
轴承
端盖
…
构成
接线盒
交流牵引电机的转子
交流牵引电机的定子
牵引电机
个别传动一台牵引电动机只驱动一个轮对
传动方式借助电机轴上的小齿轮驱动轮对轴上的大齿轮来实现机车牵引运行的。
悬挂方式抱轴式悬挂和架承式悬挂
优点
可单独切除故障电机，不会影响其他电机工作，充分利用了机车下部空间。
缺点
个别轮对容易空转，从而使机车的粘着牵引力降低。
06
必须尽可能地降低牵引电动机单位功率的重量，使电磁材料和结构材料得到充分利用。
牵引电动机固装在转向架构架上，牵引电动机全部是簧上质量，称为架承式悬挂。采用球面齿式联轴节与齿轮箱将电机轴与动轮对连接起来。牵引电动机架悬式由于簧下质量小，适用于快速和高速机车。
牵引电动机必须满足的要求
01 应有足够大的起动牵引力和较强的过载能力。
具有良好的调速性能。保证机车在不同行驶条件下，有宽广的速度调节范围，并在
抱轴式悬挂
1-机车动轮 2-大齿轮 3-牵引电动机 4-小齿轮 5-橡胶件
6-安全托板 7-枕梁 8-拉杆 9-橡胶件 10-轮轴
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。
牵引电机（城轨车辆）
牵引电机经联轴器、齿轮箱与动车（MP车、M车）的驱动轮对机械连接，按照运行要求提供牵引力和制动力使车辆加速或制动。
每台动车转向架配有两台牵引电机。每台牵引电机由牵引逆变器提供的三相交流电压供电。在列车制动过程中，牵引电机将作为发电机工作，将列车的动能再生为电能。

异步牵引电机在城轨车辆中的振动与故障检测

异步牵引电机在城轨车辆中的振动与故障检测引言：随着城市交通的不断发展，城轨交通系统作为城市公共交通的重要组成部分，承载着越来越多的乘客出行需求。

而在城轨车辆的运行中，异步牵引电机作为主要动力源之一，起着关键作用。

然而，由于工作环境复杂、运行负荷大、运行时间长等因素，城轨车辆中的异步牵引电机常常面临振动与故障问题。

因此，本文将就异步牵引电机在城轨车辆中的振动与故障检测进行探讨。

一、异步牵引电机的工作原理异步牵引电机是一种常用的城轨车辆动力源，其工作原理主要基于电磁感应。

当电机输入电源后，电流通过定子线圈，形成磁场。

由于感应与转子的相对运动，感应到的磁场将产生电流，从而形成转子磁场。

转子磁场与定子的磁场交互作用，产生转矩，带动车辆运行。

二、异步牵引电机的振动问题1. 振动来源城轨车辆运行过程中，异步牵引电机的振动主要来源于以下几个方面：（1）电机内部的非线性磁路导致的电磁力变化；（2）电机运行时产生的电磁振动；（3）电机系统结构、零部件的松动、变形等机械因素；（4）电机与车辆轴的传动系统的不平衡。

2. 振动影响异步牵引电机的振动问题不仅会影响车辆的舒适性，还会对车辆的安全性和持久性造成威胁。

强烈的振动不仅会导致乘客的不适，还可能加速车辆结构的疲劳破坏，甚至引发故障。

三、异步牵引电机振动的故障检测方法为了及时发现异步牵引电机的振动问题，提前做出维修和保养，需要采用有效的故障检测方法。

以下是几种常用的振动故障检测方法。

1. 加速度传感器检测法利用加速度传感器安装在电机或车辆上，实时检测电机振动信号，并通过信号处理和分析来判断电机振动是否异常。

这种方法可以实时监测振动情况，并通过与预设阈值进行比较来判断是否存在故障。

2. 频谱分析法频谱分析法是一种通过分析振动信号的频谱来判断是否存在故障的方法。

通过采集振动信号，并将其转换为频谱图，可以清晰地看到信号中各个频率成分的特征。

通过对比正常和异常状态下的频谱图，可以发现异常频率分量，进而判断电机是否存在故障。

城轨车辆用异步牵引电机的供电系统设计

城轨车辆用异步牵引电机的供电系统设计随着城市交通的快速发展，城轨交通系统成为了现代城市中常见的交通方式之一。

作为城轨车辆的主要动力装置，异步牵引电机在城轨交通系统中起着至关重要的作用。

为了确保城轨车辆的安全、高效运营，供电系统的设计至关重要。

一、供电系统的基本原理供电系统作为城轨车辆的动力来源，需要提供足够的电能来驱动异步牵引电机，确保车辆的正常运行。

供电系统基本原理如下：1. 直流供电系统：城轨车辆常采用直流供电系统，其主要原理是通过集电靴和接触线之间的接触实现电能传输。

供电系统分为架空接触网和第三轨两种常见形式。

架空接触网通过接触线向集电靴提供电能，集电靴与电机之间的干接触方式能够保证电能传输的稳定性和可靠性。

第三轨供电方式则是利用放置在地面的导电轨道，通过接触线与第三轨之间的接触实现电能传输。

2. 异步牵引电机：异步牵引电机是城轨车辆常见的动力装置，其工作原理是通过电能转换成机械能，驱动车辆运行。

异步牵引电机由定子和转子构成，定子绕组由电磁铁和电气器件组成，转子上则包含短路环和绕组。

二、供电系统的关键设计考虑因素在设计城轨车辆用异步牵引电机的供电系统时，需要考虑以下关键的设计因素：1. 电能传输的可靠性：供电系统的设计应该保证电能能够稳定、可靠地传输到异步牵引电机，避免因供电不稳定而导致的车辆故障或停机。

2. 效率和能耗：供电系统的设计应该尽可能地提高能源利用效率，并降低能耗，以实现城轨车辆的节能目标。

3. 电气安全：供电系统应设计电气安全机制，确保城轨车辆及乘客的安全。

例如，应设置过载保护装置和短路保护装置，以防止电能传输中的意外故障。

4. 抗干扰能力：由于城市交通环境的复杂性，供电系统应具有良好的抗干扰能力，以减少外部干扰对电能传输的影响。

5. 维护和管理便捷性：供电系统应设计成易于维护和管理的结构，以方便日常检查、维修和替换。

三、供电系统设计的主要构成部分城轨车辆用异步牵引电机的供电系统主要由以下几个构成部分组成：1. 接触网或第三轨：供电系统的基本结构，通过接触线和集电靴与车辆进行电能传输。

城轨车辆用异步牵引电机的电机启动控制策略

城轨车辆用异步牵引电机的电机启动控制策略引言城轨交通是当今城市化进程中不可或缺的一部分，它为城市居民提供了快捷、便利和环保的出行方式。

而城轨车辆的牵引电机起着至关重要的作用，电机启动控制策略对城轨车辆的性能和节能效果有着直接影响。

本文将探讨城轨车辆中使用的异步牵引电机的电机启动控制策略的相关内容。

1. 异步牵引电机基本原理和特点异步牵引电机是城轨车辆中常用的一种电机类型。

它由转子和定子组成，通过电磁感应的原理实现机械能转换。

相比于其他类型的电机，异步牵引电机具有结构简单、制造成本低、维护方便等特点。

2. 异步牵引电机的电机启动过程电机启动过程是指将电机从停止状态下转速为零的状态，加速到额定转速的过程。

异步牵引电机的启动过程对于城轨车辆的性能和电力系统的稳定性具有重要意义。

3. 异步牵引电机启动控制策略（1）直接启动控制直接启动控制是最简单和常见的启动控制策略，它通过将电机直接接入电源并施加额定电压，使得电机加速到额定转速。

直接启动控制的优点是结构简单、控制成本低。

然而，直接启动会造成启动电流冲击，对电力系统造成压力，同时也会对电机本身造成损害。

（2）无选择器电流启动控制无选择器电流启动控制通过控制电机的电流进行启动控制。

它使用起动调压器来改变电机的起始电流大小，以减小启动过程中的冲击电流。

这种控制策略可以减小对电力系统的冲击，同时对电机本身也具有保护作用。

（3）电压降低启动控制电压降低启动控制通过在启动过程中降低电机的供电电压，来减少启动过程中的电流冲击。

该控制策略可以在一定程度上减轻电力系统的压力，但也可能影响到电机的性能。

（4）转子电阻启动控制转子电阻启动控制是通过在电机转子电路中串联电阻来降低起动时的电流冲击。

该策略可以实现较平滑的启动过程，并有效减小电力系统的冲击。

4. 异步牵引电机启动控制策略的选择与优化在实际应用中，选择适合的启动控制策略对于城轨车辆的性能和效果至关重要。

同时，还需要对启动控制策略进行优化，以提高城轨车辆的性能和能源效率。

城轨车辆用异步牵引电机的实时故障检测方法

城轨车辆用异步牵引电机的实时故障检测方法引言：随着城市轨道交通的迅猛发展，城轨车辆的运行安全和正常使用变得尤为重要。

其中，异步牵引电机作为城轨车辆的主要动力来源之一，其运行状态的可靠检测对于保障车辆运行的安全性和稳定性具有重要意义。

本文将介绍一种城轨车辆用异步牵引电机的实时故障检测方法，旨在提高城轨车辆的运行安全性和可靠性。

一、介绍异步牵引电机的工作原理1.1 异步牵引电机的构成异步牵引电机是一种三相感应电机，由定子和转子组成。

定子上绕有三相绕组，转子由导线绕成，但不与电源相连。

1.2 异步牵引电机的工作原理当端子上施加电流时，定子绕组产生旋转磁场。

由于转子不直接和电源相连，它会受到旋转磁场的影响，开始旋转。

转子的旋转速度始终滞后于旋转磁场的速度，这就是异步牵引电机的工作原理。

二、异步牵引电机故障检测的重要性2.1 异步牵引电机故障的危害异步牵引电机故障可能导致城轨车辆停机，严重影响线路的运输能力，甚至危及乘客的安全。

2.2 实时故障检测的必要性传统的故障检测方法往往在车辆停机之后才能进行，这不仅导致停机时间延长，还使得故障所造成的后果无法事先得到预防。

因此，实时故障检测方法的研究与应用势在必行。

三、异步牵引电机实时故障检测的方法3.1 电机参数检测通过对异步牵引电机的电流、电压、转速等传感器所获取的参数进行实时检测，可以判断电机是否存在故障。

例如，当电机转速明显下降时，可能存在转子断条的故障。

3.2 振动检测通过安装振动传感器监测异步牵引电机的振动情况，可以提前发现电机的反馈振动异常，并据此判断是否存在故障。

例如，电机的振动频率突然增加可能意味着存在轴承故障。

3.3 温度检测利用温度传感器监测异步牵引电机的温度变化，可以检测电机是否过热、绝缘是否存在问题。

过高的温度表明电机可能存在绝缘故障或电机通风不良。

3.4 声音检测通过安装声音传感器对异步牵引电机的工作声音进行监测，可以检测电机是否存在异常噪音。

城轨车辆牵引的实现及故障分析

城轨车辆牵引的实现及故障分析关键词：城市轨道交通、牵引、故障分析引言：城轨车辆的运行是通过受电弓将触网的1500V的直流电引到牵引系统，通过电流的转换（直流电转换为交流电）传输到牵引电机，从而带动转向架轮对的旋转使列车行进。

牵引系统是车辆的重要组成部分。

牵引系统为列车提供所需动力，用于控制列车电机工作。

牵引系统由受电弓、避雷器、隔离开关、高速断路器、高压箱、牵引逆变器、牵引电机、接地装置等组成。

一．实现牵引的原理要让列车实现牵引，可从车辆牵引系统电路的高压部分和低压控制部分（以郑州某项目的为例）来详细说明牵引系统的工作原理。

1、高压部分原理图如下：图1 高压分配原理图分析：触网1500V的直流电源通过B车上的受电弓受流，到高压箱内的闸刀开关（闸刀开关有：受电弓位、刀开关位、接地位，通过这个刀开关，打到不同的电源位实现不同的供电模式的转换。

外接库用电源插头通过一个车下供电插头连接到车间供电直流1500V的供电系统上，实现库内外接DC1500V），打到受电弓位将DC1500V引到高压箱中的母排上，再分别通过高速断路器供电到B、C车的牵引箱，将直流电压转换为变压变频（VVVF）的3相交流输出，给牵引电机供电，为列车提供所需的牵引力，从而实现列车的加速控制。

2、低压控制部分原理图如下：图2 牵引控制原理分析：司控器方向手柄向前，牵引手柄100％全牵，牵引指令控制回路中，要求所有停放制动缓解，27-K108吸合，司机台停放制动缓解灯亮，或停放制动旁路开关27-S103打到旁路位；无外接库用电源供电且库用电源端盖盖好锁扣到位，或无库用电源旁路开关31-S102旋钮打到合位；车辆所有左侧车门81-K110、右侧车门81-K109继电器吸合，左右侧车门全部关闭到位，或门关好旁路81-S110旋钮打到合位；经过牵引允许回路91-K04继电器吸合，或ATP91-K10打到切除位；整车紧急继电器22-K125吸合，紧急制动缓解，司机台所有制动缓解灯亮，（列车没有以上任何制动）；牵引指令经过列车线到每节车的牵引箱，给牵引电机牵引命令。

城市轨道交通车辆牵引电机异响原因分析

城市轨道交通车辆牵引电机异响原因分析摘要：随着科学的不断发展与社会的不断进步，各大城市主要道路已越来越拥堵，而城市轨道交通作为各大中型城市的主要交通工具之一，它有着运量大、速度快、行车间隔时间短以及准点率高等优点，给人们的出行带来了极大的便利。

本文针对牵引电机在运转过程中发出“嗡嗡嗡”异响的声音进行了原因分析及验证。

关键词：定子；转子；伪布氏压痕1、引言牵引电机作为动车转向架的一个重要部件，对车辆的运行安全有着至关重要的影响。

随着城市轨道交通技术的不断进步，对于牵引电机异响的研究也不断深入，这对于解决牵引电机异响问题具有重大意义。

本文以调试过程中出现的故障情况作为切入点，将牵引电机进行拆解对各部件进行分析及试验，提出解决牵引电机异响的措施。

2、现象在某项目城轨地铁车辆到段后现场调试检查中发现某列车底架有一处地方发出“嗡嗡嗡”的响声，判断为牵引电机导致，于是将这一个牵引电机拆下后返厂进行检查。

3、原因分析牵引电机返厂后对牵引电机进行拆解检查、测试及验证。

3.1拆解前外观检查首先对电机外观进行检查，锁轴工装完好，未有螺栓松动，电机外表面无损伤无异常，外观部件检查详情见表1：表1外观检查结果由外观检查可以分析出：该电机外观良好，返厂过程中运输锁轴完好无异常。

3.2拆解前绕组绝缘、空载、振动测试对该电机进行空载及振动测试，测试电压为380VAC，测试频率为50Hz。

判断电机是否存在异响，同时测试振动值，测试结果见表2。

表2测试结果由空载振动测试及异响听诊可以得出振动测试结果合格，判断转子动平衡合格；但电机在启动过程有明显异响，疑似传动端轴承部位发出。

3.3电机拆解后各部件检查测试后将电机进行拆解，拆解的步骤包括：DE端（传动端）、NDE端（非传动端）端盖拆除、定转子分离、定转子检查。

电机拆解后，检查两端轴承油脂外观、油脂的润湿程度均正常；定、转子外观检查均正常；非驱动端轴承检查正常；驱动端轴承存在压痕痕迹。

异步牵引电机在城轨车辆中的启动与刹车性能分析

异步牵引电机在城轨车辆中的启动与刹车性能分析引言：城轨交通作为一种高效、环保的交通工具，正得到越来越多城市的重视和采纳。

异步牵引电机作为城轨车辆中常用的驱动装置，其启动与刹车性能直接关系到城轨车辆的安全性、运行效率和乘坐舒适度。

本文将对异步牵引电机在城轨车辆中的启动与刹车性能进行深入分析。

1. 异步牵引电机的工作原理及特点异步牵引电机是采用感应原理工作的交流电机。

其主要特点包括结构简单、维修方便、功率因数高、过载能力强等。

在城轨车辆中，异步牵引电机常被使用于牵引装置中，负责提供足够的驱动力来推动车辆运行。

2. 启动性能分析2.1 启动过程概述城轨车辆启动过程是指将静止状态下的车辆逐渐提速，使其达到运行速度的过程。

启动性能的好坏直接影响到城轨车辆的出发顺利与否。

因此，异步牵引电机的启动性能需要满足以下要求：- 启动过程平稳，不产生冲击与颠簸；- 启动时间合理，能够在最短时间内使车辆达到稳定运行速度；- 启动电流控制在合理范围内，以避免对电网造成过大负荷。

2.2 启动过程中的问题与解决方案启动过程中常见的问题包括溜车、滑行、电网暂时性过载等。

针对这些问题，可以采取以下的解决方案：- 使用适当的启动方式，如直接启动、降压启动或自耦变压器启动等，以根据具体情况选择最合适的启动方式；- 通过合理设计控制系统，控制启动过程中的电流，并确保在合理范围内，以避免对电网造成过大负荷；- 选用合适的牵引台车结构，以保证启动过程的平稳性，减小车辆的颠簸和冲击。

3. 刹车性能分析3.1 刹车过程概述城轨车辆刹车过程是指将运行状态下的车辆逐渐减速，并最终停止的过程。

刹车性能的好坏直接关系到城轨车辆的安全性和乘坐舒适度。

因此，异步牵引电机的刹车性能需要满足以下要求：- 刹车过程平稳，不产生冲击和颠簸；- 制动距离短，能够在最短时间内将车辆停止；- 制动力调节灵敏，以适应不同路况和运行状态下的刹车需求。

3.2 刹车过程中的问题与解决方案刹车过程中常见的问题包括制动力不足、刹车距离过长和制动系统过热等。

城轨列车牵引系统设备检修—认识交流牵引电动机结构和工作原理

爱岗业
04
问答题
2.简要说明交流牵引电动机的工作原理。
答：B车的受电弓从接触网上取得直流1500V的电流，经过车辆牵引逆变器转换成三相交流电，输送给交流牵引电动机（三相异步电动机）定子上空间位置相差120°的三相绕组，使定子三相绕组中有对称的三相电流流过，从而在气隙中产生旋转磁场。转子绕组在这个旋转磁场中感应出电动势,转子的感应电动势在自我闭合回路的转子绕组中产生电流。转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力,形成使转子旋转的电磁转矩，爱转岗业轴通过联轴器和齿轮箱把转矩传送给车辆转向架的车轴, 带动车轮滚动驱动列车运行。
爱岗业
答：结构名称如下：
1．排气扇 2. 联轴器
3.D端（传动端）轴承
13
4.转子 5.定子 6.端盖
轴承 8.转轴
9.风扇
7.N端（非传动端） 10.连接电缆盒
交流牵引电机的检修说课
教学目标
► 会判断牵引电机的常见故障 ► 对牵引电机常见故障的处理 ► 会牵引电机的日常检修 ► 积极思考，善于发现问题并解决问题 ► 善于合作，乐于助人
答：牵引电动机的拆卸过程如下： 1、分离两个半联轴节。 2、排空齿轮箱中的润滑油。 3、拆下齿轮箱吊杆下部连接螺栓，报废。将齿轮箱安全止挡销靠在齿轮箱安全挡销
上。 4、拆下齿轮箱吊杆上部连接螺栓，垫圈和螺母报废，吊杆待用。 5、将电机吊具套到行车上，在电机外壳顶部旋上4个吊环，用吊具套到吊环上，使行
05
●交流牵引电动机的工作原理
B车的受电弓从接触网上取得直流1500V的电流，经过车辆牵引逆变器转换成三相交流电，输送给交流牵引电动机（三相异步电动机）定子上空间位置相差120°的三相绕组，使定子三相绕组中有对称的三相电流流过，从而在气隙中产生旋转磁场。转子绕组在这个旋转磁场中感应出电动势,转子的感应电动势在自我闭合回路的转子绕组中产生电流。转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力,形成使转子旋转的电磁转矩，转轴通过联轴器和齿轮箱把转矩传送给车辆转向架的车轴, 带动车轮滚动驱动列车运行。

城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除设计

城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除设计城轨车辆电力牵引交流传动控制系统是城市轨道交通中重要的部件之一，负责车辆的电力牵引和传动。

它通过对电机的控制来实现车辆的启动、停止、变速等功能。

本文将对城轨车辆电力牵引交流传动控制系统进行分析，并提出故障排除的设计。

城轨车辆电力牵引交流传动控制系统主要由电机、逆变器、牵引变压器、牵引变流器、车辆控制器等组成。

电机是系统的关键部件，通过传动装置将电能转化为力，推动车辆运动。

逆变器将直流电转换为交流电，为电机提供电能。

牵引变压器将高压电网的电能变成适合牵引电机使用的低压电能。

牵引变流器可以改变电机的转速，实现车辆的变速。

车辆控制器负责对整个系统进行控制和监测。

在进行故障排除设计之前，首先需要对城轨车辆电力牵引交流传动控制系统进行分析。

通过系统的故障诊断，可以确定故障出现的位置和原因。

常见的故障包括电机故障、逆变器故障、牵引变压器故障、牵引变流器故障、车辆控制器故障等。

通过对各个部件的故障诊断，可以准确定位故障源，为故障排除提供指导。

在进行故障排除设计时，首先需要确定故障的具体原因。

例如，如果是电机故障，可以通过检查电机的绝缘状况、转子的转动情况、电机的热保护等方式进行排查。

如果是逆变器故障，可以通过检查逆变器的输入电流、输出电压、控制信号等方式进行排查。

如果是牵引变压器故障，可以通过检查变压器的绝缘状况、温度状态等方式进行排查。

如果是牵引变流器故障，可以通过检查变流器的电流、电压、温度等方式进行排查。

如果是车辆控制器故障，可以通过检查控制器的输入信号、输出信号、控制逻辑等方式进行排查。

在故障排除设计中，需要精确地确定故障的原因，并采取相应的措施进行修复。

例如，如果是电机故障，可以进行绝缘处理、更换电机、调整电机的参数等方式进行修复。

如果是逆变器故障，可以更换逆变器、调整逆变器的参数等方式进行修复。

如果是牵引变压器故障，可以更换变压器、调整变压器的参数等方式进行修复。

异步牵引电机在城轨车辆中的可靠性分析与评估

异步牵引电机在城轨车辆中的可靠性分析与评估引言：城轨交通系统的运营安全和稳定性对于现代都市化发展至关重要。

在城轨车辆中，异步牵引电机作为核心动力装置之一，其可靠性对于车辆的运行稳定性和安全性具有重要影响。

因此，对异步牵引电机的可靠性进行分析与评估，对于确保城轨交通的安全和高效运行具有重要意义。

一、异步牵引电机的工作原理与特点异步牵引电机是城轨交通系统中常用的电动机之一，其工作原理基于感应电动机的原理。

与直流电机相比，异步牵引电机具有体积小、重量轻、可靠性高和维护成本低等优点，因此在城轨交通系统中得到广泛应用。

二、异步牵引电机故障的影响与原因分析1. 故障影响：异步牵引电机的故障可能导致城轨车辆的行驶受阻、车辆失控或熄火等严重后果，严重影响乘客的安全和运输效率。

2. 故障原因：异步牵引电机故障的原因多种多样，包括电机绕组短路、绝缘破损、轴承磨损、电刷磨损等。

此外，电机的工作环境（如温度、湿度等）以及使用条件（如工作负载、运行时间等）也会对电机的可靠性产生影响。

三、异步牵引电机可靠性分析1. 可靠性评估指标：通过建立合适的评估指标，可以客观地对异步牵引电机的可靠性进行评估。

一般来说，可靠性评估指标包括故障概率、平均故障间隔时间、平均修复时间等。

2. 可靠性分析方法：（1）故障模式与效应分析（FMEA）：通过分析电机的故障模式和造成的效应，识别潜在的故障点，从而采取相应的措施来提高电机的可靠性。

（2）故障树分析（FTA）：通过构建故障树，分析各个组成部分的故障概率和相关事件之间的逻辑关系，可以定量地评估异步牵引电机的可靠性。

（3）可靠性增长曲线分析：通过分析电机在不同年限下的故障率数据，利用可靠性增长曲线模型，预测电机在未来的运行可靠性。

四、异步牵引电机可靠性评估1. 可靠性设计：在异步牵引电机的设计和制造过程中，应采取一系列措施来提高电机的可靠性，如选用优质的材料和零部件、加强工艺控制和质量管理等。

城轨车辆用异步牵引电机的发热与散热分析

城轨车辆用异步牵引电机的发热与散热分析近年来，随着城市轨道交通的飞速发展，城轨车辆的牵引电机发热与散热问题日益凸显。

为了保证城轨车辆的安全运行和提高牵引电机的使用寿命，对其发热与散热特性进行分析与优化是至关重要的。

一、城轨车辆异步牵引电机的工作原理城轨车辆异步牵引电机是一种常见的电动机，其工作原理基于电磁感应。

电机通过电网供电，电网提供的电流经过电机的定子线圈，产生旋转磁场。

而牵引电机的转子线圈由转速传感器控制，因此可以产生旋转力，驱动车辆运行。

二、异步牵引电机的发热原因发热是城轨车辆异步牵引电机普遍存在的问题之一。

其主要原因如下：1. 电流损耗：电机在工作时，不可避免地会产生电流损耗，这是由电阻引起的。

电流通过定子线圈和转子线圈时，会产生一定电阻和电阻损耗，从而导致发热。

2. 铁损耗：城轨车辆异步牵引电机中的铁芯也会因为磁通的周期性变化而产生剩余磁化和磁暂态，从而引起铁损耗。

铁损耗主要表现为涡流损耗和剩余磁余。

3. 功率损耗：城轨车辆异步牵引电机在传动过程中，会产生摩擦和机械损耗，使得一部分传动能量转化为热能。

三、异步牵引电机的散热方式城轨车辆异步牵引电机的散热方式通常有自然散热、强制风冷和液冷等。

1. 自然散热：自然散热是指通过散热器和散热片等被动器件将发热产生的热量传导到周围空气中。

散热器一般是金属制成，具有较好的散热性能。

电机工作时，产生的热量通过散热器和散热片传导到散热器表面，再通过与周围空气的对流传热散热。

自然散热的优点是简单、可靠，但受限于空气自然对流，散热效果有限。

2. 强制风冷：强制风冷是指通过电机内部的风扇进行散热。

风扇通过强制对流使得电机内部的热量迅速传递到风扇下游，并将热量带走。

风扇进风口吸入周围空气，经过电机的散热器后形成热风，冷却电机。

相比于自然散热，强制风冷能更有效地提高热量传输速度，更适用于功率较大的电机。

3. 液冷：液冷是指通过冷却剂（如水）对电机进行散热。

液冷散热的主要原理是通过将电机内部产生的热量传递给冷却剂，再通过冷却剂的流动带走热量。

城轨车辆直线牵引电动机原理和案例分析

4)噪声低。直线电机电梯没有减速器、旋转电机及液压油泵运转时所产生的噪音，也没有钢丝绳和曳引轮之间摩擦所产生的噪声，而且钢丝绳的寿命也会大大提高。
3、结构与原理
（1）直线异步电动机结构定子：带齿槽的电工钢片叠成，槽里嵌有绕组转子：非磁性体(铜板或铝板)和磁性体(钢板)构成的复合金属板。
直线牵引电动机原理分析
一、直线牵引电机工作原理
直线电机可认为是旋转电机在结构方面的一种演变
图2-50 直线异步电动机结构原理图
由于用直线运动取代了旋转运动，因此称之为直线电动机。
1、直线电机特点：
（1）无旋转部件，呈扁平形，可降低城轨车辆的高度。（2）能够非接触式的直接实现直线运行，因此可不受粘着的
3.4 用于长距离的直线传输装置
(1)运煤车
图3.27所示为直线电机运煤车示意图。矿井运煤轨道一般很长，每隔一段距离，在轨道中间安置一台直线感应电动机的初级。一列运煤车由若干矿车组成，每台矽车的底部装有铝钢复合次级。直线电机的初级依次通电，便可把运煤车向前推进。
(2)新型电梯图3.16所示的永磁式直线同步电动机矿井提
5、边缘效应
直线电机是长直、两端开断的结构，存在始端和终端，引起了边缘效应(端部效应)。
① 静态纵向边缘效应 ② 动态纵向边缘效应 ③ 横向边缘效应
在气隙中出现脉振磁场在横向的边缘区域磁场削弱，和反向行波磁场，运行过程造成空载气隙磁场横向分布的不中将产生阻力和增大附加损均匀，这是第一类横向边缘效应。耗。这种效应当初、次级相次级导体板对电流分布及气隙对静止时也存在，因而称为磁场密度沿横向分布的影响，称静态纵向边缘效应，纵向即为第二类图横2-向61直边线缘电机效行应波磁场磁场移方向动上的的涡方流向分布。

城市轨道交通车辆牵引电源系统分析

城市轨道交通车辆牵引电源系统分析首先是车辆牵引电机。

车辆牵引电机是城市轨道交通车辆的关键部件，它将电能转换为机械能，提供驱动力。

目前，常用的车辆牵引电机有直流电机和交流电机两种。

直流电机具有体积小、速度可调、输出力矩大等优点，但需要使用刷子和电机调速器，维护成本较高；交流电机则无需使用刷子和调速器，维护成本低，但输出力矩相对较小。

根据具体的要求和限制，选择合适的牵引电机。

其次是牵引变流器。

牵引变流器将电源系统提供的直流电转换为交流电，以满足电机的工作要求。

牵引变流器具有高效率、快速响应、可靠性高等特点。

通常，牵引变流器采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为功率开关元件，通过PWM（脉宽调制）技术来控制输出电流的大小和方向。

此外，为了提高系统的可靠性，通常还采用冗余设计和故障检测保护机制。

再次是牵引电池。

牵引电池是为城市轨道交通车辆提供电能的重要装置。

牵引电池的类型主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂电池等。

不同类型的电池具有不同的特点和适用范围。

例如，铅酸电池成本低、安全性高、循环寿命长，但能量密度较低；锂电池能量密度高、寿命长，但成本高、安全性相对较低。

根据车辆的运行需求和设计要求选择合适的牵引电池。

最后是电力供应系统。

电力供应系统将电力传输到牵引电源系统，以为牵引电机和牵引变流器提供电能。

电力供应系统包括接触网、碳刷、集电装置和电缆等部件。

接触网可以通过与车载设备的接触，将电能传输到车辆上；碳刷和集电装置将电能从接触网传输到牵引电机；电缆则将电能从集电装置传输到牵引变流器和其他车载设备。

电力供应系统需要具备稳定性好、效率高、传输能力强等特点。

综上所述，城市轨道交通车辆牵引电源系统是城市轨道交通系统的重要组成部分，它直接关系到车辆的运行效能和安全性。

为了保证城市轨道交通车辆的正常运行，设计者需要对牵引电源系统的各个部分进行合理配置和选型，确保其性能稳定、可靠性高。

同时，随着科技的不断发展和创新，牵引电源系统也会不断地进行优化和改进，以适应不同城市轨道交通的需求和发展。

城轨车辆用异步牵引电机的设计与优化

城轨车辆用异步牵引电机的设计与优化引言：城轨交通作为城市重要的交通工具之一，对于城市发展和人民出行具有重要意义。

在城市轨道交通中，车辆的动力系统起着核心的作用。

异步牵引电机作为城轨车辆最常用的电动机之一，其设计与优化对于提高城轨车辆的性能和效率至关重要。

本文将介绍城轨车辆用异步牵引电机的设计原理和优化方法。

一、城轨车辆用异步牵引电机的基本原理异步牵引电机是一种常见的三相交流电动机，其基本原理是利用旋转磁场与电动机的转子感应电动势之间的相互作用产生力矩。

异步牵引电机主要由定子和转子两部分组成。

定子上的绕组通过与交流电源相连，形成旋转磁场，而转子上的绕组感应这个旋转磁场，从而产生转矩。

二、城轨车辆用异步牵引电机的设计过程1. 基本参数确定：根据城轨车辆的需要，确定牵引电机的基本参数，如额定功率、额定转速、电压等。

这些参数是设计过程中的基本依据。

2. 定子和转子设计：根据基本参数，设计定子和转子的结构和绕组。

考虑到城轨车辆的工作环境和要求，定子和转子的设计需要具备良好的散热性能和低噪声特性。

3. 磁路设计：城轨车辆用异步牵引电机的磁路设计是关键的一步。

合理设计电机的磁路结构可以提高电机的转矩密度，从而提高车辆的加速性能和牵引能力。

4. 绕组设计：绕组设计是电机设计中的重要环节。

合理设计电机的绕组结构和电流密度分布可以提高电机的效率和可靠性。

同时，对绕组进行绝缘处理和连接方式的选择也是非常重要的。

5. 整体优化：在完成基本设计之后，需要进行整体的电机优化。

通过对电机的参数和结构进行综合考虑，找到最佳的设计方案，以提高电机的性能和效率。

三、城轨车辆用异步牵引电机的优化方法1. 磁场优化：通过磁场分析和仿真计算，优化磁场分布和磁场强度，提高电机的磁场利用率和转矩密度。

可以采用磁场分析软件进行仿真计算，以找到最佳的磁路结构和绕组安排方式。

2. 效率优化：电机的效率是电机设计中非常重要的指标之一。

通过合理选择电阻、铁损和铜损等因素，减小能量损耗，提高电机的效率。

城轨车辆牵引电机—直流电机的工作原理

第一章电机部分
第三节直流电机的工作原理
一、直流发电机工作原理（大小：e=Blv,方向：右手定则）
1
2
2
1
1
2
结论： 1.电枢线圈中的电势方向由于电枢旋转而随时间做正负变化。
2.电刷A、B间出现了一个极性不变的电动势或电压。 3.换向器的作用：把直流发电机电枢线圈中交变的感应电动势，变成电刷A、B两端输出的直流电动势，这种作用称为机械整流。
Te
1 2
v i
e i
v
直流电动机工作的条件是： 1、直流电机内部需要有磁场存在 2、将电机外部接入直流电源 3、外部输入电动势必须大于电枢内部运动感应电动势
直流电动机的特点是： 1、将输入的电功率转换为机械功率输出 2、利用换向器和电刷将外部的直流电逆变成内部电枢线圈中的交变电动势 3、外部输入电流的方向与电枢线圈中感应电势的方向相反。 4、电磁转矩起驱动作用
直流发电机的特点是： 1、将输入的机械功率转换为电功率输出 2、利用换向器和电刷将电枢线圈中的交变电动势和电流整成直流电输出 3、电枢线圈中电流的方向和感应电势的方向相同。 4、电磁转矩起制动作用
二、直流电动机的工作原理（f=Bli,方向：左手定则）
f
i
Te
i
1
f
2
1
f i
Te
i
2
f
1
2
结论： 1.电枢线圈中的电流是随时间做正负变化。
总结：
e和Te对直流发电机直流电动机电机的作用
e
电源电动势反电动势
Te
制动转矩驱动转矩
磁转矩Te，因电磁转矩与电枢旋转的方向相反，起制动作用，故称之为制动转矩。
要维持发电机状态，原动机输入的机械转矩T机械必须克服电磁转矩Te ，方可实现机械能转换为电能。

异步牵引电机在城轨车辆中的电磁设计与优化

异步牵引电机在城轨车辆中的电磁设计与优化引言城轨交通作为现代城市交通的重要组成部分，对于人们的出行提供了便利和舒适。

在城轨车辆中，牵引系统是关键的动力传递装置，而异步牵引电机经常被用作城轨车辆的主要动力装置之一。

本文将重点探讨异步牵引电机在城轨车辆中的电磁设计与优化，以提高其性能和效率。

一、异步牵引电机的工作原理异步牵引电机是一种感应式电动机，主要由定子和转子组成。

定子产生一个旋转磁场，转子通过感应产生转矩。

定子绕组由三相分别与电源相连，通过三相电源产生的电流在定子绕组上形成旋转磁场。

转子通过感应作用，由于电流的存在而产生转矩。

二、城轨车辆中异步牵引电机的电磁设计1. 磁路设计磁路设计是异步牵引电机设计中的重要步骤。

合理的磁路设计可以保证磁场的均匀和稳定，提高电机的性能和效率。

在城轨车辆中，电机的体积限制较大，因此需要在保证性能的前提下尽量减小电机的体积。

2. 绕组设计绕组是异步牵引电机中的另一个重要设计因素。

合理的绕组设计可以提高电机的效率和输出功率。

在城轨车辆中，电机的功率需求一般较大，因此需要设计合适的绕组参数，以提高电机的输出能力。

3. 磁场分布分析磁场分布是异步牵引电机性能分析的重要指标之一。

通过磁场分布的分析可以确定电机中的磁场分布情况，进而优化设计方案。

在城轨车辆中，磁场均匀分布可以减小电机的损耗和噪音，提高牵引效率。

三、异步牵引电机的优化1. 动态特性优化在城轨车辆中，异步牵引电机需要具备优秀的动态特性，以适应列车启动、制动和调速等工况。

通过合理的控制策略和参数配置，可以优化电机的动态响应和调速性能，提高列车的驾驶舒适度和运行稳定性。

2. 效率优化城轨车辆中的电机工作时间较长，因此提高电机的效率对于节省能源和减少运行成本具有重要意义。

通过改进电机的磁路设计、绕组设计和控制策略等，可以优化电机的效率，降低能耗。

四、电磁设计与优化的挑战与解决方案1. 温升问题在城轨车辆中，电机的连续工作时间较长，温升问题成为需要解决的重要挑战之一。

异步牵引电机在城轨车辆中的轮对动力输出优化

异步牵引电机在城轨车辆中的轮对动力输出优化引言：城轨交通系统是现代城市交通的重要组成部分，其运行和效率对城市的交通流畅性和居民的出行质量有着重要影响。

作为城轨车辆的关键动力组成部分，牵引电机在提供动力输出方面起到重要作用。

本文将探讨异步牵引电机在城轨车辆中的轮对动力输出优化方法。

一、异步牵引电机简介异步牵引电机是一种常见的交流电机类型，其结构相对简单、维护成本相对较低，因此在城轨车辆中得到广泛应用。

异步牵引电机由定子和转子组成，通过三相交流电源提供电能。

在运行过程中，定子上的线圈产生的电磁场与转子上的导体交互作用，从而产生转矩输出。

二、轮对动力输出的优化需求在城轨车辆中，优化轮对动力输出是提高运行效率、增加运载能力和提升舒适性的关键要求。

在进行优化时，应考虑以下方面的需求：1. 增强起动性能：城轨车辆在发车、加速以及爬坡等起动过程中需要具备较大的起动力和加速度。

2. 提高运行效率：在城轨车辆的常规运行中，提高电机的效率可以减少能源消耗和减轻对能源的需求，同时降低运行成本。

3. 提升牵引力控制精度：牵引力控制对城轨车辆的制动和加速有着重要影响，提高精度能够提升列车的运行稳定性和乘坐舒适性。

三、异步牵引电机轮对动力输出优化方法1. 动力电子器件的优化：采用先进的动力电子器件可以提高功率转换效率和电机的响应速度，从而实现对动力输出的精确控制。

例如，采用高效率的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）可以减少功率损耗和热损耗。

2. 控制算法的优化：通过改进控制算法，可以提高异步牵引电机的动态响应性能，减少响应时间，并增强对功率输出的精确控制。

例如，采用矢量控制算法（如FOC）可以改善电机的转矩特性，提高起动性能和运行效率。

3. 电机参数的优化设计：通过对电机的设计和优化，可以提高其工作效率和输出性能。

例如，合理选择电机的定子和转子参数，以及合适的通风和冷却系统，可以降低电机温升并提高工作效率。

4. 牵引力分配优化：根据城轨车辆的实际需求，在不同载荷和速度下，优化牵引力的分配，以实现最优的轮对动力输出。