牽引電機(jī)基本技術(shù)條件

批準(zhǔn)發(fā)布部門(mén)

機(jī)械工業(yè)部。

隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，可以對(duì)交流牽引電機(jī)進(jìn)行平穩(wěn)可靠的無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1：1000，比直流調(diào)速范圍更大，尤其是沒(méi)有了直流電機(jī)換向器的存在，因而克服了直流電機(jī)的許多弊端，交流牽引電機(jī)與直流電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、體積小、重量輕，更適合車輛對(duì)電機(jī)的安裝空間和重量等方面的要求，更重要的是交流牽引電機(jī)因具有功率大、過(guò)載能力強(qiáng)、噪聲小、調(diào)速范圍寬(0～5000r/min左右)、再生制動(dòng)力巨大、可防止車輪打滑、可靠性高、維護(hù)方便、平穩(wěn)舒適、節(jié)電20～30%等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代城市軌道交通牽引機(jī)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的首選產(chǎn)品：

1、城市軌道交通用交流牽引電機(jī)。

2、輕電車軌用交流牽引電機(jī) 。

3、地鐵用交流牽引電機(jī)。

牽引電機(jī)通常采用變頻器供電。對(duì)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備的功能及性能指標(biāo)提出了較高的要求：

1、要求測(cè)試設(shè)備具有較寬的帶寬，并且在較寬的頻率范圍內(nèi)均能獲取較高的測(cè)量精度；

2、部分試驗(yàn)基波頻率可能低于5Hz，常規(guī)測(cè)量?jī)x表不能穩(wěn)定讀數(shù)；

3、變頻器開(kāi)關(guān)頻率較低，諧波含量豐富，且信號(hào)不是嚴(yán)格的周期信號(hào)，傅里葉變換時(shí)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間窗。

要正確測(cè)量牽引變頻器輸出的基波電壓有效值，必須注意：

1、采用正確的變頻電量測(cè)量裝置。 電壓、電流傳感器及儀表應(yīng)該有合理的帶寬、正確的測(cè)量模式（基波有效值模式）、輸出頻率下滿足準(zhǔn)確級(jí)要求等等。

2、牽引變頻器顯示的基波有效值（接近理論值）與實(shí)際測(cè)量結(jié)果一致的前提是開(kāi)關(guān)頻率（載波頻率）足夠高（至少大于基波頻率的20倍）。實(shí)際上，牽引變頻器的開(kāi)關(guān)頻率往往比較低，一般低于1KHz，而基波頻率較高，所以并不滿足該條件。

3、要對(duì)基波有效值進(jìn)行準(zhǔn)確的、穩(wěn)定的測(cè)量，前提是變頻器輸出為周期信號(hào)（傅里葉變換針對(duì)周期信號(hào)）。實(shí)際上由于牽引變頻器的開(kāi)關(guān)頻率較低，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率不是基波頻率整數(shù)倍時(shí)，其輸出信號(hào)不是周期信號(hào)。例如：開(kāi)關(guān)頻率為500Hz，基波頻率為60Hz，假如當(dāng)前的基波周期從第0個(gè)脈沖的開(kāi)始時(shí)刻開(kāi)始，將在第9個(gè)脈沖的1/3時(shí)刻結(jié)束，而下一個(gè)基波周期，將從第9個(gè)脈沖的1/3時(shí)刻開(kāi)始，顯然，這兩個(gè)基波周期不是一樣的信號(hào)，也就是說(shuō)，變頻器輸出并非周期信號(hào)（當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，這種非周期性的表現(xiàn)相對(duì)較弱）。

小結(jié)： 基于上述原因，一般的測(cè)量系統(tǒng)很難準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測(cè)量牽引變頻器輸出的電壓。

為了準(zhǔn)確獲取電機(jī)的效率，應(yīng)該采用低頻精度較高、帶微處理器的寬頻功率分析儀和準(zhǔn)確級(jí)較高的變頻電量變送器/傳感器。

交流變頻牽引電機(jī)作為車輛驅(qū)動(dòng)的原動(dòng)機(jī)是國(guó)際上二十世紀(jì)八十年代發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)牽引技術(shù)。 它以十分顯著的優(yōu)良特性在德、日、法等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家迅速發(fā)展，很快取代了傳統(tǒng)的直流牽引電機(jī)。

為了解決直流和脈流牽引電動(dòng)機(jī)的“轉(zhuǎn)向”問(wèn)題，有些國(guó)家已在使用晶閘管無(wú)換向器式牽引電動(dòng)機(jī)和三相交流異步變頻牽引電動(dòng)機(jī)，并在試驗(yàn)以直線異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的磁懸浮高速車輛。晶閘管無(wú)換向器式牽引電動(dòng)機(jī)是由一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)和一組晶閘管逆變器組成，用晶閘管和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器來(lái)代替直流牽引電動(dòng)機(jī)的換向器和炭刷結(jié)構(gòu)。這種電動(dòng)機(jī)具有直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而沒(méi)有困難的“換向”問(wèn)題。但晶閘管及其控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，所以電子元件直接影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠性。三相交流異步變頻牽引電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低廉，是比較理想的牽引電動(dòng)機(jī)。但由于需用變頻調(diào)速，它的發(fā)展和應(yīng)用一度受到限制。60年代，大功率晶閘管變頻裝置的發(fā)展使異步電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)變頻調(diào)速。21世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)已有較多機(jī)車和動(dòng)車采用三相交流異步變頻牽引電動(dòng)機(jī)。聯(lián)邦德國(guó)和日本在試驗(yàn)的磁懸浮高速車輛上采用直線異步電動(dòng)機(jī)。它的初級(jí)繞組敷設(shè)在地面導(dǎo)軌上，由地面的變頻電源供電以產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)供電電源頻率就可改變磁懸浮高速車輛的速度。次級(jí)繞組就是反應(yīng)板，裝在車輛的構(gòu)架上。初級(jí)行波磁場(chǎng)和次級(jí)感應(yīng)電流的相互作用，不僅產(chǎn)生使車輛前進(jìn)的推力，而且還產(chǎn)生磁拉力以懸浮車輛，并在制動(dòng)工況時(shí)起著動(dòng)力制動(dòng)的作用。