石油社《城市轨道交通车辆构造》教学课件-NO7.pptVIP

如 图 7-8 图7-8气隙磁通磁密分布 直流牵引电机带有负载时，电枢绕组中有电流通过，电枢绕组的电流也会产生磁场，称为电枢磁场。电枢磁场与主磁极磁场一起，在气隙中建立一个合成磁场。 下面以两极电机为例分析合成磁场分布情况。为便于说明，换向器通常未画出来，而把电刷画在电枢圆周上，如图79所示。图中，电刷处在几何中性线上。 图7-9(a)所示为主磁极磁场。在电枢表面上磁感应强度为零的地方是物理中性线 m-m。空载时物理中性线与几何中性线重合。 三、直流牵引电机的结构 （3）直流牵引电机的负载磁场。 3 气隙 图7-9(b)所示为电枢磁场。它的方向由电枢电流确定，电枢电流的分界线是电刷，在电刷轴线两侧对称分布。 图7-9(c)所示为合成磁场。它是主磁极磁场与电枢磁场合在一起产生的。可以看出，由于电枢磁场的出现，对主磁极磁场的分布有明显的影响，这种现象称为电枢反应。当电刷在几何中性线时，电枢反应表现如下： ①使气隙磁场发生畸变。 ②对主磁极磁场有去磁作用。 三、直流牵引电机的结构 （3）直流牵引电机的负载磁场。 3 气隙 如 图 7-9 任务三 交流牵引电机 直流牵引电机虽然具有良好的牵引和制动性能，通过调节端电压和励磁，可以很方便地进行调速，但直流牵引电机的换向器却一直存在着以下问题：电机换向困难、结构复杂、工作可靠性较差、制造成本高和维修工作量大，特别是在高电压、大功率时，换向变得更困难，使电机的工作可靠性降低。因此，目前直流牵引电机在轨道交通车辆中的使用受到限制。 目前，随着电子技术的不断发展与成熟，交流传动技术越来越受到重视，交流牵引电机有全面取代直流牵引电机的趋势；大功率晶闸管技术的成熟与发展，特别是近年来全控电力电子器件的迅速发展，可调压调频的逆变装置已经成功解决了交流牵引电机的调整问题。 交流牵引电机与直流牵引电机相比不需要结构复杂的换向器，消除了直流换向器引起的一连串问题，交流牵引电机具有结构简单、维修方便、体积小、质量小、转速高、功率大、能自动防滑等一系列优点，所以是一种较理想的牵引电机，目前在城轨交通牵引传动系统中取代直流牵引电机。 交流牵引电机有同步和异步之分，目前城轨交通车辆普遍采用的是交流异步牵引电机，因为同步电机需要集电环和电刷或者在转子上安装旋转整流器，不适于频繁启动和停止的工作需要，也不能在轮径不同或牵引电机转速有差别时，由一台逆变器驱动多台电机并联工作。异步电机在空间利用和质量上都优于同步电机，因此被广泛应用。异步电机采用VVF控制，即直流电通过逆变器变为三相交流电，用电压和频率的变化来控制异步电机的转速变化，获得最佳的调速性能，并实现再生制动。 1.基本参数 交流鼠笼式电机在地铁车辆上广泛使用，表7-1所示是西安地铁2号线交流鼠笼式牵引电机的基本参数。 一、交流鼠笼式电机的结构 2.交流鼠笼式电机的构造 目前城轨交通车辆广泛使用的交流感应电机是结构简单的鼠笼式感应电机，图7-10所示为鼠笼式电机的结构。由图可知，鼠笼式感应电机主要由定子和转子构成，定子上加载三相交流电压时，则间隙磁通量发生变化，从而转子受到感应，产生扭矩。 一、交流鼠笼式电机的结构 如 图 7-10 图7-11所示为鼠笼式电机的定子线圈的配置图。由图可知，定子由以轴为中心每隔 120°配置的3 相线圈（U、V、W 相用)构成。 一、交流鼠笼式电机的结构 如 图 7-11 图7-12所示为鼠笼式电机的转子二次导体结构示意图。由图可知，转子是将二次导体插入叠压铁心的切槽中用端环把两端短路制成的。 一、交流鼠笼式电机的结构 如 图 7-12 1.旋转磁场的产生 图7-13所示为旋转磁场的产生原理。如图7-13所示，如果在定子绕组上加载三相交流电压，则各相的绕组上会流过电流，从而在其周围产生磁场。由各相电流产生的磁场之和，形成以轴为中心的旋转磁场。 二、交流感应电机的工作原理 如 图 7-13 在分析旋转磁场产生的工作原理时可以认为，旋转磁场和转子围绕着虚拟磁极N、S 旋转是等价的。如图7-14所示，两极感应电机转子转一个循环，磁场也旋转一圈（4极的则以两次循环为一个完整旋转）。 二、交流感应电机的工作原理 如 图 7-14 2.转子感应电压 如将旋转磁场的频率设为 f，将转子的旋转数换算成频率的值设为 fr，以转子导体为体基准的旋转磁场的相对频率 fs 为 fs=f－fr 将该电源频率 f 和转子频率 fr 的差 fs 称为转差频率，将与电源频率 f 之比称为转差率 S。转差频率：fs=f－fr；转差率：S=fsf。 通过旋转磁场，感应到转子的电压与磁通量的时间变化 dφ／dt 成正比。如果磁通量的大小不变，电压与频率成正比