牵引电动机的原理
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牵引电动机的原理,现在科技的技术已经融入了我们的生活,而且我们到现在为止已经全盘接受了,并且我们的生活上已经离不开这些科技产品了,以下是关于牵引电动机的原理。
牵引电动机的原理1
牵引电机通常采用变频器供电。对试验测试设备的功能及性能指标提出了较高的要求:
1、要求测试设备具有较宽的带宽,并且在较宽的频率范围内均能获取较高的测量精度;
2、部分试验基波频率可能低于5Hz,常规测量仪表不能稳定读数;
3、变频器开关频率较低,谐波含量丰富,且信号不是严格的周期信号,傅里叶变换时,需要较长的时间窗。
要正确测量牵引变频器输出的基波电压有效值,必须注意:
1、采用正确的变频电量测量装置。 电压、电流传感器及仪表应该有合理的带宽、正确的测量模式(基波有效值模式)、输出频率下满足准确级要求等等。
2、牵引变频器显示的基波有效值(接近理论值)与实际测量结果一致的前提是开关频率(载波频率)足够高(至少大于基波频率的20倍)。实际上,牵引变频器的开关频率往往比较低,一般低于1KHz,而基波频率较高,所以并不满足该条件。
3、要对基波有效值进行准确的、稳定的测量,前提是变频器输出为周期信号(傅里叶变换针对周期信号)。实际上由于牵引变频器的开关频率较低,当开关频率不是基波频率整数倍时,其输出信号不是周期信号。
例如:开关频率为500Hz,基波频率为60Hz,假如当前的基波周期从第0个脉冲的开始时刻开始,将在第9个脉冲的1/3时刻结束,而下一个基波周期,将从第9个脉冲的1/3时刻开始,显然,这两个基波周期不是一样的信号,也就是说,变频器输出并非周期信号(当开关频率较高时,这种非周期性的表现相对较弱)。
小结: 基于上述原因,一般的测量系统很难准确、稳定的测量牵引变频器输出的电压。
为了准确获取电机的效率,应该采用低频精度较高、带微处理器的宽频功率分析仪和准确级较高的变频电量变送器/传感器。
牵引电动机的原理2
牵引电动机是指产生机车或动车牵引动力的电动机。牵引电动机种类繁多,但它们都有一个对应机车和动车的牵引力和速度关系的特性,即基本牵引特性,它们既可以代表机车或动车的性能,也可以通过车辆的动轮轮径和传动比的关系转换成牵引电动机的转矩和转速的`关系。
牵引电动机是驱动车辆动轮轴的主电动机,用于车辆的加速及制动。牵引电动机的定子绕组接通三相交流电,在定子空间将产生旋转磁场。转子绕组在旋转磁场中将产生感应电动机和感应电流,从而使转子受到电磁力的作用而转动。
交流牵引电机的分类和各自特点
交流牵引电动机在额定频率和额定电压不变的条件下,其自然工作特性是指给定电动机的转速n、电磁转矩T、定子功率因数cosφ1与输出功率P2之间的变化关系,而自然机械特性是指电动机和转速与电磁转矩之间的变化关系。常用的交流牵引电动机有以下几类:
1.单相串励换向器电动机
输入电压为单相低频交流,通常只采用串励,其自然运行特性与直(脉)流串励电动机基本相同。它极数较多,加上换向问题解决不够完善,只有欧洲部分国家在低频牵引电网下使用。
2.三相异步电动机
(1)转速特性n=f(P2)。在稳定运行的转速范围内,当P2增大时,电磁功率Pem和转子绕组铜损PCu2也随着增大,且PCu2比Pem增大略快,即转差率s=PCu2/Pem略有增加。因此,转速特性为略微下降的近似直线,这说明异步电动机的转速特性呈硬特性。
(2)转矩特性T=f(P2)。由T=CTΦI2=T0+P2/Ω可知,三相异步电动机与直(脉)流他励电动机一样,转矩特性为呈上升趋势的近似直线。
(3)定子功率因数特性cosφ1=f(P2)。空载时定子电流主要是励磁分量,因此空载时很低。随着P2的增大,转子电流的有功分量增长,对应的定子电流有功分量也增长,cosφ1很快上升。当P2增至额定负载以后,由于转差率s明显增大,使转子漏抗sX02增大,相对定子电流的无功分量也会增加,cosφ1反而逐渐减小。因此,定子功率因数特性呈弯曲线。
(4)机械特性n=f(T)。在稳定运行范围内,当T增大时,转子电流的有功分量I2cosφ2增大,表明转差率s略有增大,机械特性是略微下降的近似直线。因而异步电动机的机械特性呈硬特性。
3.三相同步电动机
(1)转速特性n=f(P2)和机械特性n=f(T)。由于同步电动机为交直流双边励磁电动机,其转速只取决于电枢电流频率和电动机极对数,而与P2和T无关,转速特性和机械特性为水平的绝对硬特性。
(2)转矩特性T=f(P2)。由“电机学”知识可知,电磁功率Pem随着输出功率P2的增加而增加,由于其转子同步角速度Ωr不变,转矩特性呈直线上升。
(3)定子功率因数特性cosφ1=f(P2)。由“电机学”知识可知,处于过励状态的同步电动机将从电源吸取电容性电流,以利改善cosφ1。空载时主要是直流励磁,在较小励磁时,功率因数cosφ1即可高于异步电动机。随着P2的增大,将在较大励磁时才能使cosφ1较高。
图11-3 常用牵引电动机工作特性
(a)三相异步电动机;(b)三相同步电动机
图11-3 (a)、(b)分别示出了三相异步电动机和三相同步电动机的自然运行特性。可见,三相异步电动机比三相同步电动机的特性有更明显的变化。
牵引电动机的原理3
工作条件
牵引电动机的工作原理和普通电动机是一致的,其基本结构和普通电动机也是相似的。但是,牵引电动机的工作条件与普通电动机相比则有很大区别,因此牵引电机在设计、结构、材料、绝缘、工艺等方面都要作慎重考虑。
牵引电动机工作条件的主要特点是:
(1)由于机车既要求有大的牵引力,又要求能高速运行,因此加到电动机上的电压与电流变动幅度较大,故要求电动机能适应较大的调压比,并有一定深度的磁场削弱能力。
(2)牵引电动机在露天工作,环境恶劣,经常受到风沙、雨雪的侵袭,运用地区海拔高度、环境温度的差别很大,空气中的湿度、盐分(海滨区热季)和含尘量也不相同,这些都能使电动机绝缘变差。因此,牵引电动机的绝缘材料和绝缘结构应具有较好的防尘、防潮能力。
(3)由于牵引电动机在运行中经常启动、制动、过载和磁场削弱,且机车运行时电动机受到冲击和振动都比普通电动机严重,因此,无论是电磁原因或是机械原因都会造成牵引电动机换向困难,换向器上经常产生火花甚至会形成环火。
尤其要指出的是,在脉动电压下工作的牵引电动机,其换向和发热更为困难,因此对脉流牵引电动机的结构选择还要考虑这方面的特殊问题。运行中的冲击和振动除造成换向恶化外,还易使电动机的零部件损坏,因此要求牵引电动机的零部件必须具有较高的机械强度。
(4)牵引电动机安装空间尺寸受到限制。由于牵引电动机是悬挂在机车转向架上,电机结构必须考虑传动和悬挂两方面的问题,它的径向尺寸受轮对直径的限制,轴向尺寸受轨距的限制,还受到轮对中心线与机车走行部分其他构件之间距离的限制,因此,要求牵引电动机结构紧凑,通常都采用高等级绝缘材料和性能良好的导磁材料。
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