牵引电动机

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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。 [1] 
中文名
牵引电动机
外文名
electric vehicle motor
定    义
产生机车或动车牵引动力的电动机
组    成
定子、转子
应    用
电力机车牵动等
学    科
电力学

目录

牵引电动机简述

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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。
牵引电动机有许多类型,诸如直流牵引电动机,脉流牵引电动机,单相整流子牵引电动机,交流旋转感应(异步)牵引电动机,交流同步牵引电动机和直线牵引电动机。
牵引电动机是电力机车的重要部件之一,它安装在车体下面的转向架上。通过牵引电动机转子轴端的齿轮与轮对轴上的齿轮相啮合,当电力机车在牵引状态时,牵引电动机将电能转换成机械能,使轮对转动而驱动机车运行。

牵引电动机组成

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牵引电动机主要由定子转子两部分组成。
定子又包括定子铁芯、定子绕组和机座。定子铁芯由硅钢片叠成,用于放置定子绕组,构成电动机的磁路;定子绕组由铜线绕制而成,构成电动机的电路;机座一般由铸铁铸钢制成,是电动机的支架。
转子又包括铁芯转轴。转子铁芯和定子铁芯相似,也由硅钢片叠成,作为电动机的中磁路的一部分。铁芯上开有槽,用于放置或浇注绕组,它安装在转轴上。工作时随转轴一起转动。绕组分为笼型和绕线型两种。笼型转子绕组由铸铝导条或铜条组成,端部用短路环短接。绕线型转子绕组和定子绕组相似。转轴由中碳钢制成,两端由轴承支撑,用来输出转矩
为了保证牵引电动机的正常运转,在定子和转子之间存在气隙,气隙的大小对电动机的性能影响极大。气隙大,则磁阻大,由电源提供的励磁电流大,使电动机运行的功率因数低;但气隙过小,将使装配困难,容易造成运行中定子和转子铁芯相碰。 [2] 

牵引电动机要求

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(1)应有足够大的启动牵引力和较强的过载能力
(2)具有良好的调速性能。保证电动车组在不同行驶条件下,有宽广的速度调节范围,并在速度变化范围内,充分发挥牵引电动机的功率。在正反方向运行时,其特性尽可能相同。
(3)直流牵引电机机换向可靠。在大电流、高电压、高转速及磁场削弱条件下运行时,换向火花不应超过规定的火花等级。
(4)各部件应具有足够的机械强度,以保证电动机在最恶劣的条件下可靠的工作。
(5)牵引电动机的绝缘必须具有很高的电气强度,并具有良好的防潮和耐热性能,以保证电动机有足够的过载能力,并在其寿命期限内可靠工作。
(6)牵引电动机的结构应充分适应电动列车运行和检修的需要。如电动机的传动与悬挂应使动车与钢轨间的动力作用尽量减小;对灰尘、潮气及雨雪的侵入有良好的防护;便于检修和更换电刷等。
(7)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。 [3] 

牵引电动机工作条件

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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。 [4] 
参考资料
  • 1.    刘友梅,陈清泉,冯江华等主编.中国电气工程大典 第13卷 交通电气工程:中国电力出版社,2009.01
  • 2.    陈祖让主编;黄昌兵副主编.城市轨道交通车辆维护与检修:中国铁道出版社,2014.10
  • 3.    秦娟兰主编;李忠国主审.城市轨道交通车辆电机(第2版):西南交通大学出版社,2015.01
  • 4.    李桂梅,金晶主编.机车电机电器:中国铁道出版社,2013.04
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