城轨车辆电气线路分析与调试 2.4 直线牵引电动机原理和案例分析 2.4直线牵引电动机原理分析.ppt

* 直线牵引电动机原理分析 一、直线牵引电机工作原理 直线电机可认为是旋转电机在结构方面的一种演变 由于用直线运动取代了旋转运动，因此称之为直线电动机。 图2-50 直线异步电动机结构原理图 1、直线电机特点： （1） 无旋转部件，呈扁平形，可降低城轨车辆的高度。 （2） 能够非接触式的直接实现直线运行，因此可不受粘着的 限制，能获得较高的加速度和减速度。 （3） 直线电机运行噪音较小。 直线电动机分类： 直线异步电动机（LIM） 直线同步电动机（LSM） 直线直流电动机（LDM） 在城市轨道交通中以 LIM应用较多 2、直线异步电动机的分类 （1）按结构分类： 平板形单边式 平板形双边式 圆筒形（图2-52） （2）按电源分类： 三相电源 二相电源 （3）按动体分类： 短初级方式(即以初级作为动体) （图2-51） 短次级方式(即以次级作为动体)（图2-53） 图2-51 短初级平板形直线异步 电动机示意图 图2-52 圆筒形直线异步电动机 结构形成示意图 图2-53 短次级平板形单边式直线异步电动机示意图 3、 结构与原理 （1）直线异步电动机结构 定子：带齿槽的电工钢片叠成，槽里嵌有绕组 转子：非磁性体(铜板或铝板)和磁性体(钢板)构成的复合金属板。 （2）直线异步电动机的原理 （a）旋转感应电机 （b）直线感应电机 图2-54 感应电机的基本工作原理 1-定子；2-转子；3-磁场方向 1-初级；2-次级；3-行波磁场 （3）直线异步电动机的磁场 以时间t和距离x作为函数变量，行波磁场的磁通密度B: 式中： ω— 电源角频率，rad/s； t — 时间，s； x — 定子表面上的距离，m； τ — 极距，m。 极距τ是磁通密度B的半波长。 （2-19） 图2-55 直线异步电动机的行波 磁场涡流Ie和连续推力F 行波磁场的移动速度称为同步速度 。 设次级金属板中引起涡流的感应电压为 E e ，磁通的作用面积为A，则: 次级有电感L和电阻R ，则金属板上的涡流电流I e为： 式中： ， 次级移动的速度即电机的运动速度为： (2-20) (2-20) 二．直线异步电动机特性 直线异步电动机的推力一速度特性与旋转异步电动机的特性相比较，则滑差率s为: 式中：Fs— 起动推力； Fμ— 摩擦力； V?— 空载速度。 直线异步电动机的推力一速度特性近似成直线(图2-56)，其推力为 : 图2-56 直线异步电动机的推力一速度特性 与旋转异步电动机的特性相比较 1、推力一速度特性 (2-23) (2-22) 2、速度一时间特性： 速度随时间以指数函数规律增加，其特性可表示为：