城市轨道交通概论_第九章城市轨道电力牵引系统.ppt

四、牵引主回路及其控制 第二节 直流电力牵引系统 第三节 交流电力牵引系统 一、交流牵引系统特点及发展概况 二、三相异步电机 三、交流电机调速系统 四、交流传动的脉宽调制技术 一、交流牵引系统特点及发展概况 第三节 交流电力牵引系统 直流电力传动优点：具有良好的调速性能 直流电力传动缺点：防空转性能较差；换向器与电刷，因而带来了较大的体积与重量，容易产生环火以及繁杂的维护问题 交流电力传动特点：电机结构简单，成本较低；正作可靠，寿命长，维修、运行费用低；防空转能力好 一、交流牵引系统特点及发展概况 第三节 交流电力牵引系统 第一阶段：交流电动机数学模型复杂，初期，人们对其调速特点没有很好的掌握； 第二阶段：充分掌握其调速理论，受变流器本身限制，调速装置无法实现； 第三阶段：电力电子器件的发展促进了交流电机的应用。 交流牵引系统已被世界各国公认为近代最优越的牵引调速系统，交流牵引也是今后世界各国轨道交通发展的总趋势。 二、三相异步电机-基本结构 第三节 交流电力牵引系统 1.定子 铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 A ----X B ----Y C---- Z 三相绕组 机座：铸钢或铸铁 二、三相异步电机-基本结构 第三节 交流电力牵引系统 2.转子 鼠笼转子 铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 二、三相异步电机-工作原理 第三节 交流电力牵引系统 定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接) A X B Y C Z 1.旋转磁场的产生 o 二、三相异步电机-工作原理 第三节 交流电力牵引系统 o i : “+” 首端流入，尾端流出。 i : “–” 尾端流入，首端流出。 A Y C B Z X (?)电流出 (?)电流入 二、三相异步电机-工作原理 第三节 交流电力牵引系统 ? t A X Y C B Z A X Y C B Z A X Y C B Z 三相电流合成磁场的分布情况 合成磁场方向向下 合成磁场旋转60° 合成磁场旋转90° 600 o 2. 转动原理 定子三相绕组通入三相交流电 方向:顺时针 切割转子导体 右手定则 感应电动势 E20 旋转磁场 感应电流 I2 旋转磁场 左手定则 电磁力F 电磁转矩T n A X Y C B Z 二、三相异步电机-工作原理 第三节 交流电力牵引系统 F F 二、三相异步电机-工作原理 第三节 交流电力牵引系统 3、转差率 由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速相等，即 异步电动机 如果: 无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条 无转矩 二、三相异步电机-工作原理 第三节 交流电力牵引系统 3、转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。 因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。 二、三相异步电机-工作原理 第三节 交流电力牵引系统 4、机械特性 O T S 1 O T 三、交流电机调速系统 第三节 交流电力牵引系统 三相交流异步电机调速方法可分为改变极对数、调节供电频率、调节转差三大类。变频调速是最为理想的调速方法。 变频调速是把交、直流电变换为可调电压、可调频率的交流电，向交流电机供电。 三、交流电机调速系统 第三节 交流电力牵引系统 四、交流传动的脉宽调制控制技术 第三节 交流电力牵引系统 用于交流电传动的变频器实际上是变压(Variable Voltage，简称VV)、变频(Variable Frequency，简称VF)器，即所谓VVVF装置。 一、直线电机特点及发展概况 第四节 城市轨道车辆用直线感应电机 优点：LTM车辆有着断面小、爬坡能力强、转弯半径小、良好的牵引和制动性能、噪声小、寿命长等优点。 缺点：与普通的旋转电机相比，它的效率和功率因数低。直线电机系统一次侧和二次侧的气隙对LIM的性能影响较大，所以对轨道、反作用板、轨枕的尺寸精度及安装精度，LIM的安装精度及支撑结构都相应有较高的要求。 一、直线电机特点及发展概况 第四节 城市轨道车辆用直线感应电机 加拿大的多伦多、温哥华，LIM驱动的