交流牵引电机讲座(wu)

1、1、交流牵引电动机讲座，(宇顺海)株洲南河电机有限公司2004年10月，2，交流牵引电动机讲座概述，交流牵引电动机设计原理交流牵引电动机结构特性交流牵引电动机制造工艺交流牵引电动机试验交流牵引电动机维护，3，交流牵引电动机概述，国内外交流牵引日立德国ICE Siemens欧洲x 2000 - abb法国TGV Aston中国“中华之星”、“大兴”、“蓝箭头”、“先锋号”、“中原之星”、5、西门子交流异步牵引电动机，6 交流直接交流感应变频直接转矩控制轴控制和帧控制功率集中和功率分布式高功率c级绝缘，全层，铜转子，12，国内交流牵引电动机开发水平，设计和开发能力高水平的电动机工艺制造能力设计基本

2、上在工艺制造能力物理质量水平的一定水平的实际工作条件评价期间主要间隙电动机特性的一致材料差异制造工艺的分散性差异物理工艺控制的差异13，交流牵引电动机设计原理， 交流电动机调速的优越性异步电动机的概念交流电动机调速原理交流牵引电动机调速原理交流牵引电动机设计特性交流电动机的基本特性，转矩特性，14，交流电动机调速的优越性是什么？交流电动机与直流电动机相比具有更高的速度范围，交流电动机与直流电动机相比具有更大的独立功率，交流电动机的结构更简单，交流电动机与直流电动机相比具有更大的固定范围，维护成本更低，但是交流电动机与直流电动机相比难以进行速度调节。15、异步电动机的概念，异步电动机的基本工作原

3、理是，在定子通过三相交流后，在气隙中产生以同步速度旋转的磁场，该磁场切割转子条后，在转子导杆上产生感应产生电流，如果带电荷的转子导轨在气隙旋转磁场中，则产生电力，使转子向与定子旋转磁场相同的方向旋转。转子导杆的电流会切断定子绕组产生的气隙磁场，因此转子的速度只能低于气隙旋转磁场的同步速度，如果转子导杆与气隙磁场同时旋转，转子导杆就不再切断磁场，产生感应电流，产生电力动力，转子不能旋转，因此，以此原理工作的电动机是异步电动机。16、交流电动机的旋转磁场是什么？马达定子上对称地放置了三相对称绕组，从各相绕组通正弦交流，单相绕组在气隙中产生脉冲磁电位(脉冲磁场)，脉冲磁电位振幅电流突然变为正数，不断

4、变化。三相绕组在空间上相差120，三相绕组产生的合成磁电势(磁场)是旋转磁电势(旋转磁场)。旋转磁电位(旋转磁场)振幅大小不变，振幅方向沿圆周方向旋转，因此称为旋转磁电位(旋转磁场)。17、交流电动机的偏差是多少？滑动频率是什么？离职率是什么？感应电动机转子的实际速度和定子旋转磁场的同步速度的差异称为电动机的速度差。一般来说，同步速度n1和电动机转子速度n的差异与同步速度n1的比率，即滑动率s .感应电动机的滑动率乘以同步速度的频率，称为电动机的滑动频率。同步速度n=，f1-定子电流频率p-电动机极代数，滑动率s=，18，交流电动机的等效原理图是什么？、R1、L1、R2、L2、Lm、Rz、等效

5、电路图是交流电动机设计计算的基本数学模型。，Rm，19，感应电动机的气隙，极数，相数，电动机的气隙是电动机定子和转子之间存在的一个间隙，通过气隙产生交流磁场，完成机电能量的转换。交流电动机的极数是通过定子绕组在空间中按偶数值沿圆周均匀排列而形成的极数(NS)。通常有2，4，6，8极。定子绕组接线时形成。与直流电动机不同，交流电动机极数与速度相关。交流电动机的相位数也通过定子绕组，在空间中按一定的值均匀放置在圆周上形成。一般有三相和六相绕组。它们按u、v、w顺序排序。20，交流电动机基本工作原理，在附加电压和频率恒定的情况下，一台电动机的参数是固定的，因此电磁转矩只是波动率的函数。感应电动机的机

6、械特性(M-S曲线)，21，交流电动机基本工作原理，22，交流电动机基本工作原理，1s0范围内电动机工作状态，电磁转矩与转子速度方向相同。S=1是启动运行状态。在sn1中，电磁转矩为负，n为正，电动机为再生制动运行状态(异步发电状态)。在S1的范围内，电磁扭矩为正，n为负，马达也处于制动状态。这种制动效率低，马达从电网吸收的电力和机器能源都消耗在马达内部，用于升降机下降等特殊情况。23，交流电动机基本工作原理，最大转矩：电磁转矩与波动率不同，允许dM/ds=0，使给定电动机参数和定子频率上的最大转矩与定子电压的平方成正比。在给定电动机参数和定子相位电压下，最大转矩与定子频率的平方成反比。24，

7、交流电动机基本工作原理，最大转矩与电动机是否稳定工作有关。马达可以稳定地工作。马达运转不稳定。启动转矩(s=1)，25，交流电动机基本工作原理，增加电动机转子回路电阻值，提高电动机启动转矩。在给定的电动机参数和定子频率下，启动转矩与定子相位电压的平方成正比。在指定电动机电压和定子频率下，启动转矩与固定转子电抗(x1 x2)成反比。26，交流电动机调速原理，已知感应电动机的速度n，从上面看，感应电动机的速度调节：电动机绕组的极对数变化；改变电机绕组的连接，进行液位速度控制。更改率；也称为级联速度调节。转子电路的串行电阻或串行附加电位引起的速度调节，适用于转子感应电动机的布线。27、交流电机调速原

8、理，改变电机电源的频率。这是最先进、最复杂的速度调节方法，这种速度调节方法的特点是频繁的正负、反转、启动、制动运行、速度调节范围大、速度调节精度高。基本原理是改变施加在异步电动机上的电源的频率，但是在电网中，工业频率50Hz不能改变，因此，必须使用一组变频装置将功率频率整流到直流，然后切换回所需频率的交流。这种速度调节方法称为频率控制。28，交流电机调速原理，恒转矩调速，电源电压恒定时，降低频率，主磁通量增加。在电机主磁路的一般设计中，在基本频率上，轻微的主磁通量增加不允许主磁路的过度饱和，从而急剧增加励磁电流。为此，必须调整调频。有两种方法。一是保持常数，恒磁控制方法。29，交流电动机调速原

9、理，电磁转矩，小偏差率，分母中的第一项比第二项大，因此，30，交流电动机调速原理，此时电动机转矩与电源频率无关，只要通过闭环系统保持fr恒定，就可以进行恒定转矩工作。让，Mmax=常数，在最大转矩下速度着陆，=常数，31，交流电动机调速原理，因此不同频率的每个机械特性曲线是平行的。这种调速方法类似于他的直流电动机调速特性。保持，常量，此时Mmax常量，因为在高频率下，常量，和，常量差不大，但在低频率下需要R1相，大，电压补偿。，32，交流电机调速原理，恒功率调速，以一定速度加速，电机将转换为恒功率控制方式。有两种恒功率控制方法，常数，fr=常数，这是过载能力保持不变的33，交流电动机调速原理。

10、因为电源电压不能无限制地上升(绝缘因素)，所以一定水平(额定电压)，电压保持不变，并产生第二种控制方法。U1=常数，s=fr/f1=常数，频率从基本频率移动到高频率时，主磁通量大约等于磁速度调节。KT1/f1，因此恒功率调速范围对具有特定参数的电动机有限制。34，交流电动机调速原理，N=60f(1-s)/p，35，交流牵引电动机设计特征，异步牵引电动机设计需要特别考虑的主要问题，异步牵引电动机为电压型逆变电源，恒转矩段为PWM调制波，恒功率，k谐波电压电动机绕组中产生的谐波电流的有效值为，36，交流牵引电动机设计特征，xs，xr分别转换为定子基本漏电电阻和定子的转子基本漏电电阻，电动机绕组总相

11、位电流的有效值为，I电动机绕组总相位电流的有效值为，37，交流牵引电动机设计特征，很多挤压效应增加电机电阻，减少泄漏电阻，增加谐波电流的振幅及其对电机的影响。由于逆变电源供应，电机绕组有电流谐波，电机定子电流增加，电机损耗和电机温度上升增加，降低了电机效率功率因数。*由于逆变电源对电动机性能的影响，异步牵引电动机设计需要特别考虑38、交流牵引电动机设计特点、*电动机变速运行的影响，以及降低电动机速度对采用自通风的异步牵引电动机的冷却能力的影响。在一定功率运转的情况下，必须考虑转速增加对电动机过载能力减少的影响。必须考虑电动机对整个运行段的性能。39，交流牵引电动机设计特点，*电动机启动特性和谐

12、波转矩问题，感应牵引电动机以恒定控制转子电流的恒定转矩启动。选择特殊的固定转子槽配合，防止启动电流少、启动扭矩大的转子槽和谐波扭矩“卡旋转”，不需要像普通电动机那样考虑。在电机低频运行时，谐波转矩会产生剧烈的脉动，因此，为了减少转矩脉动，在电机设计中必须适当地增加转子绕组泄漏，减少转子绕组电阻。40，交流牵引电动机设计特点，*机车对牵引电动机的总体要求，机车对牵引电动机的总体要求必须小而轻。在电机设计中，必须始终贯彻这一要求，充分利用电机的有效材料。感应牵引电动机优于直流电动机的一点是，高速、高速增加感应牵引电动机转子的机械应力，因此，在电机设计中，应充分考虑转子材料结构的选择和对电机电磁设计

13、的限制作用。41，交流牵引电机设计特点，*其他问题，变频器供电引起的电机定子绕组电晕和磁路不对称和静电感应产生轴电流问题，应在选择电机绝缘结构和轴承结构时考虑。电机设计还应考虑机车构架控制、车轮直径差异和电机特性差异引起的不均匀电机负荷分配问题。42、交流牵引电动机设计特点、感应牵引电动机固定转子电阻等参数的合理设计。为了减少电动机谐波电流，电动机采取了更大的漏电电阻，但是，如果泄漏电阻大，电动机在高速上的过载能力就会降低，因此在满足一定的电力运行之前，必须有相应的漏电电阻值，尽可能增加一定的转子泄漏电阻。合理选择固定转子槽形状43，交流牵引电机设计特点，一般采用窄深矩形槽提高定子泄漏电阻。转

14、子槽可以使用槽形减少挤压效果的影响，适当增加不受挤压效果影响的槽形泄漏。，44，交流牵引电机设计特点，定子绕组耐电晕FCR卡普顿薄膜导线，轴承使用绝缘轴承，防止轴电流引起轴承损坏。转子芯表面的高谐波为防止涡流损耗，转子芯表面未加工，形成集转子之间的气隙冲孔。设计了适当的滑动频率，以减少机车车架控制、车轮直径差异和电机特性差异引起的电机负荷不均分布的影响。为此，使用特定电阻率的高温机械特性优秀的铜导。45、交流牵引电机特性曲线是什么？、效率、功率因数、滑动频率、电流、电压、扭矩、功率、46、特性曲线的各种参数概念、额定功率：指定条件下电动机在正常运行时从轴输出的机械功率额定电压：电动机在额定运行

15、状态下工作时，在定子导线末端输入的导线电压。线路电压和相电压的关系与定子绕组连接有关。额定电流：电动机输出定子绕组加额定电压轴的额定功率时定子绕组的导线电流。额定频率：在额定操作条件下输入交流电源的频率。我国规定标准电源频率为50Hz。功率因数：定子相位电压和相位电流之间的相位差的馀弦值是电动机有效功率与无功功率之比。效率：电动机输出与输入功率之比。功率比、电压、电流、效率、功率因数之间的关系：47，牵引电动机转矩特性，电动机转矩特性曲线，载荷转矩特性曲线，载荷变化引起的电动机速度变化，转矩，频率，0，0， 交流牵引电动机的基本结构交流牵引电动机的定子交流牵引电动机的转子交流牵引电动机的轴承交

16、流牵引电动机的传感器交流牵引电动机的接线盒交流牵引电动机的通风结构，49，交流牵引电动机的基本结构，交流牵引电动机的基本结构由定子、转子、轴承、端盖、传感器、接线盒等组成。50，交流牵引电动机基本原理图，51，交流牵引电动机的定子，定子由基本、线圈、引线接线、楔形等组成，52，交流牵引电动机的转子，转子由型芯、导轨、端环、轴、支架、风扇(，53，交流牵引电动机轴承，带绝缘层的圆柱滚子轴承整个保持架强化辊，低功率电动机的向心球轴承，54，交流牵引电动机传感器，55，交流牵引电动机传感器，56，交流牵引电动机传感器，57，交流牵引电动机接线盒，58， 交流牵引电动机的典型制造工艺交流牵引电动机的线

17、圈制造工艺交流牵引电动机的绝缘工艺交流牵引电动机的轴承装配工艺交流牵引电动机的基本加工工艺交流牵引电动机的冲压工艺，60，交流牵引电动机的典型制造工艺，61，交流牵引电动机的线圈制造工艺，62，63，交流牵引电动机的绝缘工艺，同一线圈各线之间的匝间绝缘。 马达绕组电位对不同导体相互隔离，防止匝间短路的作用。电枢线圈匝间绝缘(电子线)、主、附着线圈匝间绝缘(纤维漆、织物、复合箔等)，其中电子线绝缘是线圈完全匝间绝缘和线圈对接地绝缘的一部分。匝间绝缘比较弱，制造时要避免损坏。64，交流牵引电动机绝缘工艺，接地绝缘是电动机绕组和外壳及其他未充电零件之间的绝缘。马达充电零件与未充电零件(例如外壳、公模仁等)分离。接地绝缘是工作电压高的电动机的主绝缘，电气特性和热特性、