城市轨道交通车辆电器 课件4 牵引电机.pptxVIP

;牵引电机是城市轨道交通车辆得以实现牵引及电制动的动力设备。在起动、牵引及制动等各种工况下,都是通过电气传动控制系统改变牵引电机的转速以达到车辆调速的目的。牵引电机将电能转变为机械能,产生牵引力驱动列车;又可将机械能转变为电能,实现电制动。所以,牵引电机是城市轨道交通车辆电气设备中最主要的构成部分,其性能和可靠性直接关系到城市轨道交通车辆的运行。

牵引电机取代蒸汽机用于城市轨道交通车辆已有100多年的历史,但是就其类型而言,不外乎有两大类,即直流牵引电机和交流牵引电机(包括直线牵引电机)。

牵引电机与普通交直流电机相比,具有如下工作特点。;1.使用环境恶劣

由于牵引电机安装在车体下面,直接受雨、雪、潮气的影响,车辆运行中掀起的尘土也容易侵入电机内部。此外,由于季节和负载的变化,还经常受温度和湿度变化的影响。因此,电机绝缘容易受潮、受污,对其性能和寿命产生极为不良的影响。所以,牵引电机的绝缘材料和绝缘结构应具有较好的防潮、防尘性能及良好的通风、散热条件。

2.外形尺寸受限制

牵引电机悬挂在车体下面,其安装空间受到很大的限制,轴向尺寸受轨距的限制,径向尺寸受动轮直径的限制。为了获得尽可能大的功率,要求牵引电机结构必须紧凑,并采用较高等级的绝缘材料和性能较好的导电、导磁材料。

3.动作用力大

车辆运行通过钢轨不平顺处时,因撞击而产生的动作用力会传递给牵引电机,使牵引电机承受很大的冲击和振动。因此,牵引电机的基本结构与普通电机相同,但某些部件具有特殊的形式,以适应上述工作特点的要求。;;直流牵引电机,特别是直流串励牵引电机,由于具有适合牵引需要的“牛马”特性、起动性能好、调速范围宽、过载能力强、功率利用充分、控制简单等优点,多年来一直作为各种车辆的主要牵引动力。应用大功率可关断晶闸管(GTO)等元件,构成斩波调速系统,进一步改善了直流传动城市轨道交通车辆的运行性能。

;;直流牵引电机(图4-1-1)的结构与普通直流电机基本相同,主要由静止的定子和旋转的转子两部分组成。定子的作用是产生磁场、提供磁路和作为牵引电机的机械支撑,由机座、主磁极、换向??、端盖和轴承等部件组成。转子的作用是产生感应电势和电磁转矩,从而实现能量转换,由转轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等部件组成。转子通过电枢轴承与定子保持一定的间隙,就是磁路中的空气间隙。此外,直流牵引电机还有一套电刷装置,电刷和换向器接触,以实现电枢电路与外电路的连接。

轨道交通车辆中采用的直流牵引电机是由整流装置向其提供脉动的直流电源,因此,又称其为脉流牵引电机。脉流牵引电机因供电电源有较大脉动,发热严重,换向困难,所以它的某些部件具有特殊的结构形式。;;;;2.转子

(1)转轴

转轴是牵引电机中工作最困难的部件之一,因为它不仅要传递牵引电机产生的巨大转矩,而且还要经常承受很大的冲击载荷(特别是抱轴式牵引电机),此时转轴将利用弹性变形来吸收大部分的冲击力。其弹性变形虽然不大,但经常反复变形会使转轴的材料产生疲劳,甚至出现裂纹或折损。同时,转轴上还安装着电枢铁芯、换向器、滚动轴承内圈和小齿轮等零部件,使转轴经常存在着内应力。所以,用来制造转轴的钢材必须具有很高的机械强度和足够的韧性。电力机车牵引电机的转轴采用优质合金钢,如铬锰钢和铬铝钢等。;(2)电枢铁芯

电枢铁芯是牵引电机磁路的一部分,也是承受电磁力作用的部件。在电枢铁芯圆周表面均匀开有电枢槽,槽内嵌装电枢绕组。由电枢铁芯和电枢绕组构成了脉流牵引电机的电枢,电枢绕组中流过电流,在磁场中受到电磁力的作用,使电枢旋转,把电能转换成机械能。可见它们是牵引电机中实现能量转换的枢纽,因此称为“电枢”。电枢冲片如图4-1-5所示。;(4)换向器

换向器(图4-1-6)是直流和脉流牵引电机特有的重要部件,其作用是在发电机状态下将电枢绕组中产生的交变电动势整流成电刷间的直流电势;在电动机状态下将输入的直流电流逆变成电枢绕组中的交变电流,以产生单方向的电磁转矩。电机运行时,换向器既要通过很大的电流,又要承受各种机械应力,因此,换向器工作情况的好坏,直接影响电机的运行性能。;脉流牵引电机的换向器端装有电刷装置,其作用是使转动的电枢绕组与外电路连接起来。电刷装置由电刷、刷握、刷握架、刷杆和刷架圈等组成。电刷装置的结构和电刷的性能对牵引电机换向性能影响很大,为了保证良好的换向效果,电刷装置应满足以下要求:

(1)电刷应有良好的集流性能和换向能力。

(2)刷握在换向器轴向、径向和切线方向位置都能调节。轴向调节是为了保证电刷处在换向器中央部位;径向调节是为了保证刷盒底面与换向器表面的距离;切线方向调节是为了保证电刷准确地处在主极中心线上。

(3)电刷和换向器工作表面应保持紧密和可靠接触,电刷压力稳定并保持均匀不变。

(4)电刷装置应具有较高的机械强度,并能承受振动和冲击