牽引發(fā)電機(jī)發(fā)展趨向

為了解決直流和脈流牽引發(fā)電機(jī)的"轉(zhuǎn)向"問題，有些國家已在使用晶閘管無換向器式牽引發(fā)電機(jī)和三相交流異步變頻牽引發(fā)電機(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。晶閘管無換向器式牽引發(fā)電機(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)子位置檢測器來代替直流牽引發(fā)電機(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)而沒有困難的"換向"問題。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發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低廉，是比較理想的牽引發(fā)電機(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?，F(xiàn)在各國已有較多機(jī)車和動(dòng)車采用三相交流異步變頻牽引發(fā)電機(jī)。聯(lián)邦德國和日本在試驗(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，調(diào)節(jié)供電電源頻率就可改變磁懸浮高速車輛的速度。次級繞組就是反應(yīng)板，裝在車輛的構(gòu)架上。初級行波磁場和次級感應(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。

牽引發(fā)電機(jī) 牽引發(fā)電機(jī)有兩種懸掛方式。一種是牽引發(fā)電機(jī)和動(dòng)輪軸連接的懸掛方式，稱為抱軸式懸掛或半懸掛。采用這種懸掛方式時(shí)，動(dòng)輪通過軌縫和道岔所產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)會(huì)直接傳給牽引發(fā)電機(jī)。抱軸式懸掛適用于結(jié)構(gòu)速度低于120公里/小時(shí)的機(jī)車車輛。另一種是架承式懸掛(或稱全懸掛)。采用這種懸掛方式時(shí)牽引發(fā)電機(jī)固定懸掛在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，在牽引發(fā)電機(jī)軸端和小、大齒輪之間加入各種彈性連接元件，以減小沖擊振動(dòng)的影響。架承式懸掛適用于結(jié)構(gòu)速度高于120公里/小時(shí)的機(jī)車車輛。

在用牽引變壓器降壓經(jīng)硅整流器或大功率晶閘管整流后供電給直流串勵(lì)牽引發(fā)電機(jī)時(shí)，加在牽引發(fā)電機(jī)上的電壓為脈動(dòng)電壓，因此這種牽引發(fā)電機(jī)稱為脈流牽引發(fā)電機(jī)。大功率脈流牽引發(fā)電機(jī)的"換向"條件更加困難。此外，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部還有一些附加損耗，從而引起電動(dòng)機(jī)溫升，因此，脈流牽引發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上還要采取一定的特殊措施，以解決"換向"和溫升兩個(gè)突出的問題。

牽引發(fā)電機(jī)專用于電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，以供給牽引發(fā)電機(jī)電力的發(fā)電機(jī)，又稱主發(fā)電機(jī)。牽引發(fā)電機(jī)有直流和交流兩種。直流牽引發(fā)電機(jī)直接向直流牽引發(fā)電機(jī)供電。交流牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電經(jīng)硅整流器整流后再向直流牽引發(fā)電機(jī)供電。交流整流電路是三相的，整流電壓雖然有脈動(dòng)，但脈動(dòng)量比較小，因此牽引發(fā)電機(jī)還被認(rèn)為是一般的直流電動(dòng)機(jī)。

輔助電機(jī)電力機(jī)車上的輔助電機(jī)可用直流電動(dòng)機(jī)，也可用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。用直流電動(dòng)機(jī)作為輔助電機(jī)時(shí)，須由專用的硅整流器供電。用三相交流異步輔助電動(dòng)機(jī)時(shí)，須由靜止變相、變頻裝置或?qū)Ｓ玫男D(zhuǎn)電機(jī)供給三相電源。這種專用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為劈相機(jī)，可以把單相交流電變?yōu)槿嘟涣麟姟?/p>

牽引發(fā)電機(jī)的工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)相同，但有特殊的工作條件:空間尺寸受到軌距和動(dòng)輪直徑的限制;在機(jī)車運(yùn)行通過軌縫和道岔時(shí)要承受相當(dāng)大的沖擊振動(dòng);大、小齒輪嚙合不良時(shí)電樞上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng);在惡劣環(huán)境中運(yùn)用，雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牽引發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上也有許多要求，如要充分利用機(jī)體內(nèi)部空間使結(jié)構(gòu)緊湊，要采用較高級的絕緣材料和導(dǎo)磁材料，零部件需有較高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，整臺(tái)電機(jī)需有良好的通風(fēng)散熱條件和防塵防潮能力，要采取特殊的措施以應(yīng)付比較困難的"換向"條件以減少炭刷下的火花等。

專用于電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，以供給牽引電動(dòng)機(jī)電力的發(fā)電機(jī)，又稱主發(fā)電機(jī)。牽引發(fā)電機(jī)有直流和交流兩種。直流牽引發(fā)電機(jī)直接向直流牽引電動(dòng)機(jī)供電。交流牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電經(jīng)硅整流器整流后再向直流牽引電動(dòng)機(jī)供電。交流整流電路是三相的，整流電壓雖然有脈動(dòng)，但脈動(dòng)量比較小，因此牽引電動(dòng)機(jī)還被認(rèn)為是一般的直流電動(dòng)機(jī)。

輔助電機(jī) 電力機(jī)車上的輔助電機(jī)可用直流電動(dòng)機(jī)，也可用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。用直流電動(dòng)機(jī)作為輔助電機(jī)時(shí)，須由專用的硅整流器供電。用三相交流異步輔助電動(dòng)機(jī)時(shí)，須由靜止變相、變頻裝置或?qū)Ｓ玫男D(zhuǎn)電機(jī)供給三相電源。這種專用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為劈相機(jī)，可以把單相交流電變?yōu)槿嘟涣麟姟?/p>

交一直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車主電路過流保護(hù)電路見下圖。在牽引發(fā)電機(jī)(GS)的輸出端設(shè)有V形接法的兩個(gè)電流互感器(9LH和10LH)，其輸出經(jīng)三相橋式整流電路(3ZL)整流后供給過電流繼電器(LJ)的線圈。當(dāng)主回路電流超過電流限制值時(shí)，LJ線圈中達(dá)到動(dòng)作電流使LJ動(dòng)作，其常開觸頭斷開，通過控制電路切斷牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路，使機(jī)車卸載，同時(shí)司機(jī)操縱臺(tái)"總過流"信號燈亮。

牽引發(fā)電機(jī)輸出過電流保護(hù)電路

此外，機(jī)車還對牽引發(fā)電機(jī)過電壓、牽引發(fā)電機(jī)磁場過電流、牽引電動(dòng)機(jī)過電流、牽引電動(dòng)機(jī)磁場過電流(電阻制動(dòng)工況)、制動(dòng)電阻過電流等進(jìn)行保護(hù)。這些保護(hù)功能都是通過設(shè)置在相應(yīng)電路中的各電壓傳感器或電流傳感器檢測實(shí)際的電壓值和電流值，分別與設(shè)定的各限壓值或限流值進(jìn)行比較，一旦超限就立即進(jìn)行卸載保護(hù)或報(bào)警。

當(dāng)某臺(tái)(或N臺(tái))牽引電動(dòng)機(jī)因故障而在電路中被切除后，牽引發(fā)電機(jī)功率相應(yīng)降低1/6(或N/6)，以免造成運(yùn)轉(zhuǎn)中的牽引電動(dòng)機(jī)過載。