上交大机车电传动系统课件第11章 三相交流牵引电机

三相交流牵引电动机第十一章采用三相交流牵引电动机的电传动机车具有以下主要优点：1．结构简单、牢固，维修方便2．功率大、体积小、重量轻3．有良好的牵引性能4．节省电器设备，操作简便5．可以得到更高的功率因数和更小的电网谐波干扰电流。第一节三相异步牵引电动机一、异步电动机变频运行的机械特性在异步电动机的多种调速方法中，采用改变供电频率来调节异步电动机的转速是比较理想的。供电频率是由大功率电子逆变器向异步牵引电动机提供电压和频率可调的三相交流电源提供的。

异步电机作为电动机运行时，电机S在0＜S＜1，S=Sm∽1为稳定运行区。

异步电动机的最大转矩与（U1/f1）2成正比，U1正常条件下Tm与f2成反比变化，变频调速时U1/f1为常数时，Tm是常数，U1/f1为常数时，Φm气隙磁通是不变的。U1不变Φm气隙磁通随f1的增加而减少。根据机车牵引的要求，只要对异步电动机的电压、频率采取不同的调节方式，异步电动机同样具有起动牵引力大、调速范围宽，过载能力强等优良的牵引性能。第一节三相异步牵引电动机二、机车牵引中异步电动机的特性调节异步电动机作为铁路机车的牵引电动机，必须满足机车牵引性能的要求。一般来说，电力机车的牵引运行可分为：起动加速区、恒功率输出区、提高速度区或恒电压区这三个运行调节区。在机车起动加速阶段，要求牵引力尽可能接近粘着牵引力，以获得大而稳定的起动牵引力，这时异步电动机应按恒转矩要求进行变频调节；起动后，牵引电动机按在各种运行速度下保持恒功率输出的要求进行变频调节。为了满足机车。起动和运行时牵引特性的要求，需要在调节频率的同时相应调节牵引电动机的电压。第一节三相异步牵引电动机1.恒转矩特性的变频调节采用变频调节时，则可使异步电动机在较低频率下起动，此时定、转子漏抗都很小，从而改善了转子的功率因数，增大了起动转矩。应当注意：起动过程中电机处于过载状态，尽管低频时铁耗比较小，但仍不可长期运行。第一节三相异步牵引电动机2．恒功率特性的变频调节为了使异步牵引电动机有恒定的输出功率，电压和频率的调节方式分为：恒功率变电压变频调节和恒功率恒电压变频调节两种。(1)恒功率变电压变频调节(2)恒功率恒电压变频调节第一节三相异步牵引电动机三、异步牵引电动机的结构特点异步牵引电动机就其外形看与一般直（脉）流牵引电动机相近，所不同的是机座上不需要换向器观察孔。异步牵引电动机的内部结构与普通异步电动机基本相同，其机座多采用钢板焊接结构，定子轭由硅钢片叠压而成。第二节晶闸管同步牵引电动机一、直流电机衍化为同步电机由于电机的运动可以看成是主磁场和电枢磁场相互作用的结果。因此，这两个磁场之间的关系将在很大程度上决定电机的运行性能。电枢电流的交变，对于直流电机是依靠机械交流器——换向器来完成的，而对于同步电机则是依靠电子变流器——晶闸管逆变器来完成的，所以，同步牵引电动机和直流电动机具有完全相同的调速特性，在特性分析时可以按照直流电机的方法处理。但是，其内部物理过程却和一般的同步电机一样，故电机结构和参数必须按同步电机的要求设计。

第二节晶闸管同步牵引电动机二、晶闸管同步牵引电动机的工作原理晶闸管同步牵引电动机是近年来世界正在迅速发展的一种新型无级变速电机，它由晶闸管逆变器、同步电动机、转子位置检测器及控制、触发电路所组成。晶闸管同步牵引电动机的电枢（定子）绕组一般采用三相绕组，逆变器通常采用桥式联接法。晶闸管同步牵引电动机的调速方法和直流电动机一样，既可以调节端电压，也可以调节主磁通。而其主磁场既可由单独电源供电，称为他励，也可以串人主电路，称为串励。第二节晶闸管同步牵引电动机三、晶闸管同步牵引电动机的结构特点由逆变器供电，并由转子位置检测器控制的晶闸管同步牵电动机，就系统而言它具有直流电动机的调节性能；但就电动机本身而言，它只是一台自控调频调速的同步电动机。因此和普通同步电机有完全相同的结构。晶闸管同步电动机通常采用旋转磁极式同步电动机结构形式。

晶闸管同步牵引电动机采用隐极式转子晶闸管同步牵引电动机的定子机座和铁心结构与异步牵引电动机基本相同。隐极式转子的极