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城市轨道交通牵引供电系统 交通工程教研室 牵引供电系统 电力牵引系统 电力牵引系统由受流器从架空接触网或第三轨接受电能，通过车载的变流装置给安装在转向架上牵引电动机供电，将电能转换为机械能，通过齿轮传动箱和轮对，驱动动车组运行。 供电系统 为电力牵引系统、其它电器设备提供电能。 电力牵引系统设备 牵引电机 直流牵引电机 交流牵引电机 控制系统 电子元件：GTO、IGBT 控制模块：斩波器、逆变器、整流器 直流牵引电机 结构 工作原理 特点 牵引电机的结构 直流牵引电机原理 转子绕组接通直流电，在磁场的作用下产生运动；电刷不动，接入转子绕组的电流在相同的磁极下是同一方向，因而转子可以向同一方向运动。 直流牵引电机特点 启动性能好 牵引特性好 过载能力强 功率利用充分 控制简单 调速范围宽 交流牵引电机 结构 工作原理 特点 体积小，容易制造 无换向装置，输出功率大 牵引性能好，能耗小 工作条件要求低，维修少 可简化车辆主电路 牵引电机的结构 异步牵引电动机主要由定子和转子两部分组成。定子通常是无机壳叠片形式，铁芯两端装有厚压板，压板间用拉杆或钢板固定，用电焊将压板、铁芯和拉杆等焊成一个整体。定子压板又作为转子轴承支架，通过端盖和压板的止口来固定转子部分。转子通常是鼠笼型，其绕组用铝或铜硅铝合金铸成，容量较大的牵引电动机则采用铜材料制成。由于异步牵引电动机都采用降低频率起动，起动时集肤效应很小，从磁路饱和及结构简单的理由考虑，转子可以采用矩形槽。 交流牵引电机原理 当在定子绕组中施加三相交流电压时即会产生旋转磁场，如果在定子中放入鼠笼形转子，则鼠笼条就会切割旋转磁场的磁力线，鼠笼条中会流过二次电流，于是转子中会产生旋转力矩 交流牵引电机特点 考虑到变频异步电动机控制方式复杂和运行条件恶劣，异步牵引电动机结构上有如下特点。 （1）由于异步牵引电动机运行时，需承受来自线路的强烈振动，因此需采用比普通异步电动机较大的气隙（通常为1.5mm~2.5mm)。 （2）定子槽型一般采用开口型，这样可以用成型绕组以获得良好的绝缘性能，增加运行的可靠性。对于选用气隙较小的电机，可在定子槽口开通风槽口，这样可增加通风效果，同时还可以增加电机漏抗，减小谐波电流的影响。???? （3）定、转子铁芯冲片选用0.5mm厚的高导磁、低损耗的冷轧硅钢片，要求内、外圆同时落料，以保证气隙的均匀度。转子铁芯内孔与轴用热套固定，取消键槽配合，以满足牵引电机频繁正反起动的要求。 （4）鼠笼转子的导条与端环间的联接用感应加热银铜钎焊，对于最大转速较大的牵引电动机，可在端环外侧热套非磁性护环，以增加强度和刚度。 （5）采用耐热等级高、厚度薄的聚酰亚胺薄膜和云母带作定厂主绝缘。并通常选用C级绝缘材料作H级温升使用，以提高电机热可靠性。 （6）开始使用绝缘轴承，阻止由于三相电流不平衡时产生的轴电流流过轴承，避免轴承受到电腐蚀，保证轴承寿命。 （7）为配合变频调速系统进行转速（差）闭环控制和提高控制精度，在电机内部应考虑装设非接触式转速检测器。 （8）为适应高速列车运行需要，异步牵引电动机大多采用全悬挂方式（或称架承式悬挂），这种悬挂方式的优点是电机的全部重量都在簧上，大大减少了冲击和振动对电机的影响。架承式电机又分为实心轴和空心轴两种传动方式。实心轴传动多用于中型牵引电动机，如德国西门子公司在地铁车辆上设计厂专用的球形万向联轴节，置于轴伸和小齿轮中间，以补偿运行中轮对和电机间相对垂直位移，避免电机承受弯矩和轴向力，延长轴承寿命。空心轴多用于电力机车用的大容量的牵引电动机，动轴两端采用齿形联轴节结构，便于折装。体积小，容易制造 GTO 可关断晶闸管GTO（Gate Turn-Off Thyristor）亦称门控晶闸管。其主要特点为，当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。 　　 普通晶闸管（SCR）靠门极正信号触发之后，撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流IH，或施以反向电压强近关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。可关断晶闸管克服了上述缺陷，它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，以具有自关断能力，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。GTO的容量及使用寿命均超过巨型晶体管（GTR），只是工作频纺比GTR低。目前，GTO已达到3000A、4500V的容量。大功率可关断晶闸管已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域，显示出强大的生命力。 IGBT IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗