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1、湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书8420133届毕业业设计课题名称称：城轨轨车辆电电力牵引引交流传传动控制系统的的分析及及故障排排除设计计专 业 系 轨 道道 交 通 系系 班 级 220100 宁波波地铁订订单班 学生姓名名苏海东东 指导老师师首 珩 完成日期期20113年06月 20133届毕业业设计任任务书一、 课课题名称称：电力牵引引交流传传动控制制系统的的分析及及故障排排除二、 指指导老师师：首珩三、 设设计内容容与要求求：1、课题题概述:随着电力力电子技技术的发发展，电电力牵引引交流传传动系统统逐步替替代了早早期的直直流牵引引传动系系统，在在轨道交交通领域域得到了了广泛应应用，成
2、成为铁路路实现高高速和重重载运输输的唯一一选择和和主要发发展方向向。而交交流传动动控制系系统是交交传机车车和电动动车组的的核心部部件，是是列车运运行的神神经中枢枢系统。分分析该系系统的工工作原理理，掌握握常见故故障的处处理方法法有着非非常重要要的现实实意义。本课题主主要分析析电力牵牵引交流流传动控控制系统统的组成成结构及及各组成成部件的的主要功功能原理理，以及及常见的的交流传传动控制制技术；分析系系统常见见的故障障现象及及应急处处理方法法。2、设计计内容与与要求：（1）设设计内容容本课题下下设3个个子课题题： CRH动动车组交交流传动动控制系系统的分分析及故故障排除除 HXD交交传机车车传动控
3、控制系统统的分析析及故障障排除 城轨车辆辆交流传传动控制制系统的的分析及及故障排排除每个子课课题设计计的主要要内容可可包括：a.电力力牵引交交流传动动控制系系统的发发展历史史及现状状分析b.电力力牵引交交流传动动控制系系统的组组成结构构分析c.电力力牵引交交流传动动控制系系统主要要组成部部件功能能和原理理分析d.各种种交流传传动控制制技术的的对比和和分析e.电力力牵引交交流传动动控制系系统的常常见故障障排除f.结论论（2）要要求a.通过过检索文文献或其其他方式式，深入入了解设设计内容容所需要要的各种种信息；b.能够够灵活运运用电电力电子子技术、交交流调速速技术、CCRH动动车组HHXD型型电力
4、机机车等等基础和和专业课课程的知知识来分分析电力力机车交交流传动动控制系系统。c.要求求学生有有一定的的电力电电子，轨轨道交通通专业基基础。四、设计计参考书书1、 现代变变流技术术与电气气传动2、 电力牵牵引交流流传动与与控制3、 CRHH2动车车组、CCRH33动车组组4、 HXDD1型电电力机车车5、 HXDD2型电电力机车车6、 HXDD3型电电力机车车五、设计计说明书书内容1、 封面2、 目录3、 内容摘要要(2000-4400字字左右，中中英文)4、 引言5、 正文（设设计方案案比较与与选择，设设计方案案原理、分分析、论论证，设设计结果果的说明明及特点点）6、 结束语7、 附录(参参
5、考文献献、图纸纸、材料料清单等等)六、 设设计进程程安排第1周： 资料料准备与与借阅，了了解课题题思路。第2-33周： 设计计要求说说明及课课题内容容辅导。第477周： 进行毕毕业设计计，完成成初稿。第7-110周： 第第一次检检查，了了解设计计完成情情况。第11周周： 第第二次检检查设计计完成情情况，并并作好毕毕业答辩辩准备。第12周周： 毕业答答辩与综综合成绩绩评定。七、毕业业设计答答辩及论论文要求求1、 毕业设计计答辩要要求（1）答答辩前三三天，每每个学生生应按时时将毕业业设计说说明书或或毕业论论文、专专题报告告等必要要资料交交指导教教师审阅阅，由指指导教师师写出审审阅意见见。（2）学学
6、生答辩辩时，自自述部分分内容包包括课题题的任务务、目的的和意义义，所采采用的原原始资料料或参考考文献、设设计的基基本内容容和主要要方法、成成果结论论和评价价。（3）答答辩小组组质询课课题的关关键问题题，质询询与课题题密切相相关的基基本理论论、知识识、设计计方法、实实验方法法、测试试方法，鉴鉴别学生生独立工工作能力力、创新新能力。2、 毕业设计计论文要要求文字要求求：说明明书要求求打印(除图纸纸外)，不不能手写写。文字字通顺，语语言流畅畅，排版版合理，无无错别字字，不允允许抄袭袭。3、 图纸要求求：按工程制制图标准准制图，图图面整洁洁，布局局合理，线线条粗细细均匀，圆圆弧连接接光滑，尺尺寸标注注
7、规范，文文字注释释必须使使用工程程字书写写。4、 曲线图表表要求：所有曲线线、图表表、线路路图、程程序框图图、示意意图等不不准用徒徒手画，必必须按国国家规定定的标准准或工程程要求绘绘制。目 录录摘 要要1引 言言1第1章电力牵牵引交流流传动技技术的概概述21.1 电力牵牵引交流流技术的的组成221.2 电力牵牵引交流流传动技技术的发发展4第2章 交流牵牵引电机机的构造造分析662.1 交流牵牵引电机机的简介介62.2 交流牵牵引电机机的结构构72.3 交流牵牵引电机机的工作作原理992.4 交流牵牵引电机机的工作作特性110第3章城城轨车辆辆交流传传动控制制系统1123.1交交流传动动控制系系
8、统概述述123.2交交流传动动控制系系统的组组成1333.3交交流传动动系统的的控制方方式1443.4城城轨车辆辆交流传传动系统统的控制制原理116第4章城轨列列车网络络控制系系统1994.1 TCNN及LoonWoorkss网络1194.2 ARCCNETT网络和和CANN总线2234.3 CANN总线2264.4 CANN2.00总线规规范2774.5 常见的的几种网网络拓扑扑结构228第5章 HXXD3交交流传动动系统组组成结构构功能和和原理3345.1 HXDD3型电电力机车车技术特特征3445.2 HXDD3型机机车主变变压器的的结构3365.3 HXDD3型机机车交流流传动系系统的
9、功功能3885.4 HXDD3型机机车主变变压器的的制动原原理399第6章城轨车车辆电力力牵引交交流控制制系统的的故障排排除4336.1 常见的的故障分分析方法法436.2 城轨列列车牵引引交流传传动控制制系统的的常见故故障4556.3 城轨列列车牵引引交流传传动控制制系统的的故障故故障分析析476.4 城轨列列车牵引引交流传传动控制制系统的的常见故故障处理理措施550第7章 结论522心得体会会53参考文献献54附 图图55摘要随着电力力电子技技术的发发展，电电力牵引引交流传传动系统统逐步代代替了早早期的直直流牵引引传动系系统，在在城市轨轨道交通通领域得得到了广广泛的应应用，成成为轨道道交通
10、实实现高速速和重载载运输的的唯一选选择和主主要发展展方向。而而交流传传动控制制系统是是城轨电电力牵引引传动控控制系统统的核心心部件，是是城轨列列车运行行的神经经中枢系系统。通通过分析析城轨车车辆牵引引传动控控制系统统的构造造和原理理，掌握握常见故故障的处处理方法法有着非非常重要要的现实实意义。本设计主要分析城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的组成构件，各组成部件的主要功能和原理，以及常见的各种故障类型，对该系统常见的故障进行分析，掌握处理故障的有效方法。 关键键词：城城轨车辆辆交流传传动控制制系统故故障排除除AbsttracctWithh thhe ddeveeloppmennt oof ppo
11、weer eelecctroonicc teechnnoloogy, ellecttricc trracttionn drrivee syysteem ggradduallly toook tthe plaace of earrly DC traactiion driive sysstemm, iin tthe citty rraill trranssporrtattionn haas bbeenn apppliied exttenssiveely, beecomme tthe orbbit traaffiic tto aachiievee hiigh speeed andd heeavyy
12、haaul traanspporttatiion onlly ooptiion andd thhe mmainn diirecctioon oof ddeveeloppmenntThhe AAC ddrivve cconttroll syysteem oof ccityy raail eleectrric traactiion driive conntrool iis aa coore commponnentt off thhe ssysttem, iss thhe ccityy raail traain in thee ceentrral nerrvouus ssysttemTThrooug
13、hhthee annalyysiss off urrbann raail vehhiclle ttracctioon cconttroll syysteem sstruuctuure andd prrincciplle, to graasp thee coommoon bbreaakdoown proocesssinng mmethhod hass a verry iimpoortaant praactiicall siigniificcancceThhe ddesiign of thee maain anaalyssis of citty rraillwayy veehiccle AC dr
14、iive conntrool ssysttem in eleectrric traactiion commponnentts, eacch ccompponeent of thee maain funnctiion andd thhe pprinncipple, ass weell as thee coommoon ffaullt ttypees, thee syysteem ccommmon fauult anaalyssis, faaultt haandllingg meethood.Key worrds: urrbann raail vehhiclleACC drriveeconntro
15、ol ssysttemttrouublee shhoottingg9引 言言随着国民民经济的的发展，城城市规模模在不断断扩大，城城市人口口急剧增增加，随随之出现现的交通通拥堵问问题日趋趋严重。城城市轨道道交通新新的交通通运输方方式以其其不可比比拟的优优势快速速发展起起来，在在城市公公共交通通中发挥挥着越来来越大的的作用。因此，做做好此项项工作，保保障城轨轨列车的的运行安安全是全全体城轨轨工作人人员的神神圣职责责。随着着城轨电电力牵引引列车的的运行速速度和载载客量日日益提高高，确保保列车的的运营安安全，具具有十分分重要的的意义，一一旦发生生行车事事故，不不仅经济济损失是是巨大的的，甚至至可能造造
16、成不良良的政治治影响。城轨车辆电力牵引交流控制是一个高度集中的大系统，为了不断提高运营能力，防止各类事故的发生，就要求我们熟悉城轨车辆牵引传动控制系统的构造和原理，掌握常见故障的处理方法。才能保证这个大系统的有机统一，保证城轨运营的畅通无阻。作为城市市轨道交交通控制制专业的的专业学学员，城城轨机车车车辆运运营质量量的好坏坏，与我我们技术术要求水水平的高高低关系系极大，因因此，如如何科学学地使用用好城轨轨交流传传动电力力机车，充充分发挥挥它的效效能，掌掌握它的的运行规规律，以以提高列列车牵引引重量和和运行速速度，安安全正点点的完成成运营任任务，是是我们必必须研究究的课题题。只有有了解和和掌握了了
17、城轨车车辆电力力牵引交交流的控控制性能能，以及及列车运运行的一一般规律律和有效效的故障障排除，才才能正确确操纵城城轨列车车，及时时有效的的排除列列车故障障，安全全正点，多多快好省省地完成成运营任任务。城市轨道道交通作作为国家家重要的的基础设设施、国国民经济济的大动动脉和大大众化的的交通工工具,它它负担着着城市人人员交流流的主要要运输任任务，在在实现经经济社会会又好又又快发展展中肩负负着重大大责任，承承担着艰艰巨任务务。城市市轨道交交通具有有占地少少、污染染小、能能耗低、成成本低、运运量大、全全天候的的比较优优势，加加快城市市科技创创新步伐伐，对加加快构建建符合科科学发展展要求的的我国综综合交通
18、通运输体体系，具具有不可可替代的的重要作作用。我国城市市轨道交交通技术术发展的的总目标标是实现现城市轨轨道交通通现代化化，重点点发展方方向是乘乘客运输输快速化化、高速速化，货货物运输输重载化化、快捷捷化，安安全装备备系统化化，牵引引动力系系统化逐逐步建立立一个具具有中国国城市轨轨道交通通特点的的技术体体系.随着近年年中国经经济持续续增长，城城市轨道道交通需需求也随随之增加加，自220066年以来来，大功功率交流流传动机机车诞生生及批量量投入运运用，标标志着我我国铁路路机车行行业成功功实现了了由直流流传动向向交流传传动的转转化，机机车技术术平台达达到世界界先进水水平，机机车装备备现代化化和机车车
19、装备制制造业现现代化发发展迈入入了新的的历史阶阶段。第1章电力牵牵引交流流传动技技术的概概述1.1 电力牵牵引交流流技术的的组成从很早的的年代开开始,人人们就一一直努力力探索机机车牵引引动力系系统的电电传动技技术。118799年的世世界第一一台电力力机车和和18881年的的第一台台城市电电车都在在尝试直直流供电电牵引方方式。118911年西门门子试验验了三相相交流直直接供电电、绕线线式转子子异步电电动机牵牵引的机机车, 19117年德德国又试试制了采采用“劈相机机”将单相相交流供供电进行行旋转、变变换为三三相交流流电的试试验车。大功率硅硅整流技技术的出出现，使使电传动动内燃机机车和电电力机车车
20、的传动动型式从从直-直直传动(直流发发电机或或直流供供电-直直流电动动机)，很很自然地地被更优优越的交交-直传传动(交交流发电电机或交交流供电电-硅整整流-直直流电动动机)所所取代。电力牵引引交流传传动系统统主要由由牵引变变压器、牵牵引电机机和牵引引变流器器组成。其其主要组组成如图图1-11所示通讯模块器动力制动模块器辅助变频器电子设备器主 变 频 器空气系统模块动器图1-11 交流流传动机机车主要要组成交流传动动电力牵牵引的技技术主要要分为：核心层层技术、辅辅助层技技术和相相关层技技术。其其核心层层技术主主要包括括：牵引引变频器器技术、变变频控制制及其网网络技术术、交流流驱动电电机技术术和牵
21、引引变压器器技术。其辅助层层技术主主要包括括：冷却却与通风风技术、辅辅助变流流器技术术、控制制电源技技术、保保护技术术和电磁磁兼容与与布线技技术。其其相关层层技术主主要包括括：司机机台操纵纵技术、车车体轻量量化技术术、转向向架技术术、空气气制动技技术和高高压测检检测技术术。电力牵引引作为电电气传动动的一个个单独类类别，过过去一起起采用直直流电动动机牵引引或脉流流电动机机牵引。近近20年年来，由由于电子子技术尤尤其是大大功率变变流技术术的发展展、控制制理论和和控制技技术的完完善、以以及静止止变频器器研究技技术的成成熟，使使三相交交流电动动机在机机车牵引引中的应应用得到到了关键键性突破破，获得得了
22、极为为迅速的的发展。（1）牵牵引传动动制式。牵牵引传动动制式分分为直流流传动制制式和交交流传动动制式。目目前我国国干线铁铁路使用用的电力力机车仍仍以直流流传动制制式为主主，交流流传动机机车虽然然已经有有了运用用，但在在电力牵牵引动力力中所占占的比重重很小。由由于交流流传动机机车性能能的优越越性，国国外的主主要机车车生产商商早已停停止了直直流传动动机车的的生产，基基本上都都是采用用交流传传动方式式的牵引引技术。我我国铁路路牵引的的交流传传动技术术应用才才刚刚开开始，技技术上远远未达到到成熟的的程度。（2）动动力配置置方式。按按牵引动动力配置置方式可可以分为为动力集集中方式式和动力力分散方方式。动
23、动力集中中方式就就是传统统的机车车牵引方方式，这这是我国国目前电电力牵引引的主要要模式，也也是我国国铁路运运用比较较成熟的的牵引模模式。动动力分散散型动车车组是日日本首创创的，动动力分散散方式是是城市地地铁牵引引模式的的进化和和发展，是是一种发发展迅速速的牵引引模式。欧欧洲国家家近年来来也纷纷纷采用动动力分散散型动车车组的模模式。目目前我国国也已经经有了这这种牵引引模式的的动车组组，如“中原之之星”动车组组,“先锋”号动车车组以及及CRHH系列动动车组，但但无论在在技术上上还是在在运用管管理上都都只是刚刚刚起步步。（3）运运行速度度等级。我我国已经经有了1120kkmhh及以下下等级、1160
24、kkmhh等级、2200kkmhh等级、2250kkmhh等级以以及3000kmmh的的电力机机车或动动力分散散型动车车组。1160kkmhh及其以以下等级级的机车车在技术术上已经经比较成成熟，也也有了较较为成熟熟的运用用和管理理经验；但对于于2500kmh及其其以上等等级机车车的应用用才刚刚刚开始，技技术上也也还不够够成熟。（4）车车载牵引引功率。车车载功率率可以从从总功率率和单轴轴功率两两个方面面来看：我国直直流传动动机车的的车载总总功率最最大为664000kW(SS44型机车车)，单单轴功率率最大为为9000kW(SS88型机车车)；交交流传动动机车的的车载总总功率最最大为772000k
25、w(SSJJ3型机机车)，单单轴功率率最大为为12000kWW(“中华之之星”动车组组)。作作为单轴轴12000kWW的交流流传动机机车来说说，已经经达到了了较高的的水平，只只是在技技术上还还不够成成熟。（5）牵牵引控制制系统。我我国铁路路机车已已经普遍遍采用微微机作为为牵引控控制系统统，但在在直流传传动机车车上仍有有相当数数量的模模拟电子子控制系系统。动动车组上上已经开开始使用用列车和和车厢的的通信网网络实现现控制和和信息交交换，初初步形成成了分布布式控制制的雏形形。但目目前还没没有我们们自己的的、成熟熟可靠的的微机控控制系统统产品，控控制网络络的应用用尚待完完善。由此可见见,电力力电子技技
26、术这门门综合学学科对牵牵引动力力交流传传动系统统的发展展产生了了强大的的推动力力。微计计算机和和微处理理器品质质不断提提升,由由8位进进步到332位、664位,由定点点运算进进步到浮浮点运算算,处理理能力大大幅提升升,构筑筑了以高高速数字字信号处处理器为为核心的的实时控控制器。1.2 电力牵牵引交流流传动技技术的发发展为追踪世世界新型型“交-直直-交”电力机机车新技技术，更更为了满满足社会会经济发发展的要要求, 推动轨轨道交通通装备技技术进步步, 我我国研究究、应用用交流传传动技术术, 经经历了技技术探索索( 理理论认识识与基础础开发)、引进进应用( X220000动车组组)、合合作研制制(“
27、蓝箭”动车组组和NJJ1内燃燃调车等等)、自自主开发发几个阶阶段。三相交流流传动用用于机车车动力牵牵引是从从70年年代开始始的。119711年原西西德研制制了第一一批DEE25000型交交流传动动内燃机机车，经经试运行行后，证证实了三三相交流流机车的的一系列列重大优优点：如如牵引力力大、粘粘着利用用好、制制动性能能优越、以以及维修修量小等等。从而而掀起了了研究三三相交流流机车的的热潮。119800年，原原西德又又将第一一批E1120型型交流传传动干线线电力机机车投入入运行，这这是交流流传动机机车发展展史上的的一个重重要里程程碑。近年来，已已有多种种型号的的三相交交流电力力机车、交交流电传传动内
28、燃燃机车和和高速电电动车组组，分别别在德国国、法国国、美国国、丹麦麦、挪威威、瑞士士、瑞典典、意大大利、奥奥地利、西西班牙等等国铁路路线上运运行。从从世界范范围内看看，目前前三相交交流传动动机车的的技术研研究中心心在西欧欧，如AABB电电气集团团、西门门子电气气集团、法法国阿尔尔斯通电电气集团团，日本本在19990年年也研制制成功了了EF5500型型双流制制交直交电力力机车样样机和新新干线3300系系的交直交高速速电动车车组。后后又成功功研制出出5000系、7700系系等高性性能交流流传动高高速动车车组。从从20世世纪900年代开开始，铁铁路发达达国家已已不再生生产相控控脉流电电力机车车和直流
29、流电动机机传动的的内燃机机车，全全部采用用交流传传动控制制技术。自70年年代开始始，我国国许多科科研单位位已着手手进行电电力半导导体变流流技术和和三相交交流传动动的研究究，容量量从几千千瓦逐渐渐扩大，到到19889年交交流传动动系统的的容量已已达到3300kkW以上上。与此此同时，铁铁道部门门的有关关科研机机构也在在进行三三相交流流传动机机车的研研究，到到19992年已已经完成成了单机机容量为为10000kWW级的地地面试验验系统。根据“地面试验系统”研制取得的数据和经验，1996年研制成功功率为4000kW级4轴的三相交流电力机车，是我国牵引传动由直流转变为交流的一个重要里程碑。目前我国已研
30、制成功DJ1、DJ2、DJ3等交流传动电力机车，“中华之星”交流传动高速动车组以及交流传动内燃机车。我国自主主研发的的交流传传动产品品还有：国防科科技大学学磁浮列列车、DDF8BBJ型“西部之之光”内燃机机车、DDJJ22型“中华之之星”高速动动车组、DDJ7CCJ型内内燃机车车、“天梭”电力机机车、KKZ4AA型哈萨萨克斯坦坦电力机机车、国国产化地地铁列车车、自主主知识产产权北京京地铁客客车等,共计550多台台套。方发达国国家投入入巨资研研发轨道道交通交交流传动动系统, 经过过30年年的研发发、考核核、技术术更新, 已完完成了机机车车辆辆直流传传动向交交流传动动的产业业转换。TTGV、新新干
31、线、IICE已已经成为为铁路现现代化和和国家综综合实力力的标志志之一。交交流传动动成为铁铁路实现现高速和和重载的的唯一选选择和发发展方向向。图122 中华华之星列列车组在这发展展过程中中,电力力电子器器件的发发展是交交流传动动技术进进步的物物质基础础。第一一代机车车采用快快速晶闸闸管,变变流机组组复杂、效效率较低低、可靠靠性和可可维修性性等均不不理想。随随着大功功率GTTO器件件的诞生生, 上上世纪880 年年代中后后期被迅迅速应用用于大功功率交流流传动机机车动车车, 技技术性能能又有新新的提高高。进入入上世纪纪90年年代,中中高压IIGBTT相继问问世,器器件品质质进一步步提高,变流机机组又
32、开开始更新新换代。与此同时时, 控控制策略略的发展展是交流流传动技技术进步步的理论论基础。先先后研究究、应用用了晶闸闸管移相相整流控控制、PPWM控控制、四四象限脉脉冲整流流控制、磁磁场定向向控制、直直接转矩矩控制等等方法。微电子、信信息技术术等为交交流传动动技术进进步提供供了现代代控制手手段。从从过去复复杂的模模拟-数字电电路实现现简单的的控制功功能,进进人现代代网络化化控制、小小型化及及模块化化结构。以上诸方方面的关关系是相相互交叉叉和相容容的。根根据上述述分析，可可以说我我国铁路路在电力力牵引的的技术方方面已经经基本达达到或接接近国际际先进水水平，只只是在技技术的成成熟度和和产品的的可靠
33、性性方面需需要进一一步提高高。总的的来说目目前在电电力牵引引系统方方面，“中华之之星”和“先锋”号动车车组的技技术含量量相当高高，已经经试验运运行了550多万万km，有有很多经经验可以以借鉴，而而作为中中国铁路路第六次次大提速速上线运运行的动动车组和谐谐号动车车组的技技术，可可以作为为我国牵牵引动力力技术最最高水平平的代表表。第2章 交流牵引引电机的的构造分分析2.1 交流牵牵引电机机的简介介城市轨道道交通电电力机车车、工矿矿电力机机车、电电力传动动内燃机机车和各各种电动动车辆（如如蓄电池池车、城城市电车车、地下下铁道电电动车辆辆）上用用于牵引引的电机机。牵引引电机包包括牵引引电动机机、牵引引
34、发电机机、辅助助电机等等。（1）牵牵引电动动机在机车或或动车上上用于驱驱动一根根或几根根动轮轴轴的电动动机。牵牵引电动动机有多多种类型型，如直直流牵引引电动机机、交流流异步牵牵引电动动机和交交流同步步牵引电电动机等等。直流流牵引电电动机，尤尤其是直直流串励励电动机机有较好好调速性性能和工工作特性性，适应应机车牵牵引特性性的需要要，获得得广泛应应用。 （2）牵牵引发电电机专用于电电力传动动内燃机机车，以以供给牵牵引电动动机电力力的发电电机，又又称主发发电机。牵牵引发电电机有直直流和交交流两种种。直流流牵引发发电机直直接向直直流牵引引电动机机供电。交交流牵引引发电机机发出的的三相交交流电经经硅整流
35、流器整流流后再向向直流牵牵引电动动机供电电。交流流整流电电路是三三相的，整整流电压压虽然有有脉动，但但脉动量量比较小小，因此此牵引电电动机还还被认为为是一般般的直流流电动机机。（3）辅辅助电机机电力机车车上的辅辅助电机机可用直直流电动动机，也也可用三三相交流流异步电电动机。用用直流电电动机作作为辅助助电机时时，须由由专用的的硅整流流器供电电。用三三相交流流异步辅辅助电动动机时，须须由静止止变相、变变频装置置或专用用的旋转转电机供供给三相相电源。这这种专用用的旋转转电机称称为劈相相机，可可以把单单相交流流电变为为三相交交流电。 随着交流流变频调调速技术术的日益益成熟，可可以对交交流牵引引电机进进
36、行平稳稳可靠的的无级调调速，调调速范围围可达11：10000，比比直流调调速范围围更大，尤尤其是没没有了直直流电机机换向器器的存在在，因而而克服了了直流电电机的许许多弊端端，交流流牵引电电机与直直流电机机相比，结结构简单单可靠、体体积小、重重量轻，更更适合车车辆对电电机的安安装空间间和重量量等方面面的要求求，更重重要的是是交流牵牵引电机机因具有有功率大大、过载载能力强强、噪声声小、调调速范围围宽(0050000rr/miin左右右)、再再生制动动力巨大大、可防防止车轮轮打滑、可可靠性高高、维护护方便、平平稳舒适适、节电电2030%等优点点，成为为现代城城市轨道道交通牵牵引机车车驱动电电机的首首
37、选产品品。 2.2 交流牵牵引电机机的结构构交流变频频牵引电电机作为为车辆驱驱动的原原动机是是国际上上二十世世纪八十十年代发发展起来来的先进进牵引技技术。随随着交流流变频调调速技术术的日益益成熟，可可以对交交流牵引引电机进进行平稳稳可靠的的无级调调速，调调速范围围可达11：10000，比比直流调调速范围围更大，尤尤其是没没有了直直流电机机换向器器的存在在，因而而克服了了直流电电机的许许多弊端端，交流流牵引电电机与直直流电机机相比，结结构简单单可靠、体体积小、重重量轻，更更适合车车辆对电电机的安安装空间间和重量量等方面面的要求求，更重重要的是是交流牵牵引电机机因具有有功率大大、过载载能力强强、噪
38、声声小、调调速范围围宽(0050000rr/miin左右右)、再再生制动动力巨大大、可防防止车轮轮打滑、可可靠性高高、维护护方便、平平稳舒适适、节电电2030%等优点点，成为为现代城城市轨道道交通牵牵引机车车驱动电电机的首首选产品品。交流牵引引电机的的基本结结构由定定子、转转子、轴轴承、端端盖，传传感器、接接线盒等等构成。图211交流电电机的结结构组成成 （11）定子子：电机机中固定定的部分分叫做定定子，在在其上面面装设了了成对的的直流励励磁的静静止的主主磁极，电动势充当旋转磁场，后产生电磁转矩进行能量转换，以定子绕组的形状与嵌装方式区分。 定子是电电动机静静止不动动的部分分。定子子由定子子铁
39、芯、定定子绕组组和机座座三部分分组成。定定子的主主要作用用是产生生旋转磁磁场。定定子铁芯芯是电机机磁路的的一部分分，定子子铁芯内内圆上均均匀开有有槽，安安放定子子绕组。机机座是用用作固定定与支撑撑定子铁铁芯。定定子绕组组是电机机电路部部分，它它由三个个在空间间相差1120电角度度、结构构相同的的绕组连连接而成成，按一一定规律律嵌放在在定子槽槽中。（2）转转子：电电动机的的旋转部部分。它它由转轴轴、转子子铁芯和和转子绕绕组组成成。转子子上有励励磁绕组组，在通通入励磁磁电流,由于转转子在原原动力的的作用下下旋转,则会产产生交变变的磁场场，定子子的三相相绕组依依次切割割磁力线线.就会会感应出出大小相
40、相等,相相差1220电角度度的交流流电动。表222 牵引引电动机机额定参参数项目额定值额定参数数种类连续输出 线电压 相电流 转数 rrpm频率 效率 功率因数数 转差率 冷却风量量 33绝缘类别别等级（定定子绕组组）最高使用用转速rpmm轴承动侧 （3）轴轴承：电电机进口口轴承是是一个支支撑电机机的零件件，它可可以引导导电机轴轴的旋转转，也可可以承受受电机轴轴上空转转的零件件。而轴轴承可以以分为滚滚动轴承承和滑动动轴承，一一般来说的轴承承指的是是滚动轴轴承。（4）端端盖：一一般是指指轴向尺尺寸大于于径向尺尺寸的电电机两端端的盖子子，主要要作用是是确定转转子的轴轴的空间间位置，当当然需要要与不
41、同同形式的的轴承配配合，通通过端盖盖连接到到固定电电机定子子的外壳壳上，保保证转子子与定子子的间隙隙，一般般是铸铁铁工艺，小小电机也也可以板板材冲压压成型。（5）传传感器：分两大大类：直直流和交交流电流流传感器器。按用用途可分分为：工工业传感感器工业业产品电电流电压压测量解解决方案案。用于于控制、校校准以及及过流保保护和监监控。 作为适适用于车车辆的构构件，在在构造设设计方面面不仅最最大限度度地追求求轻量化化，而且且还追求求在维护护时的简简易性。以以下针对对主要部部分的构构造进行行说明。如如果进气气侧的风风道金属属网在附附有尘埃埃的状态态下运转转，则牵牵引电机机的冷却却风量就就会减少少，这样样
42、可能会会因异常常发热而而使绝缘缘劣化，轴轴承受损损等。2.3 交流牵牵引电机机的工作作原理牵引电动动机的工工作原理理与一般般直流电电动机相相同，但但有特殊殊的工作作条件：空间尺尺寸受到到轨距和和动轮直直径的限限制；在在机车运运行通过过轨缝和和道岔时时要承受受相当大大的冲击击振动。图233交流牵牵引电机机控制原原理图牵引电动动机有两两种悬挂挂方式。一一种是牵牵引电动动机和动动轮轴连连接的悬悬挂方式式，称为为抱轴式式悬挂或或半悬挂挂。采用用这种悬悬挂方式式时，动动轮通过过轨缝和和道岔所所产生的的冲击振振动会直直接传给给牵引电电动机。抱抱轴式悬悬挂适用用于结构构速度低低于1220公里里/小时时的机车
43、车车辆。另另一种是是架承式式悬挂(或称全全悬挂)。采用用这种悬悬挂方式式时牵引引电动机机固定悬悬挂在转转向架构构架上，在在牵引电电动机轴轴端和小小、大齿齿轮之间间加入各各种弹性性连接元元件，以以减小冲冲击振动动的影响响。架承承式悬挂挂适用于于结构速速度高于于1200公里/小时的的机车车车辆。图24 交交流牵引引电机控控制原理理在用牵引引变压器器降压经经硅整流流器或大大功率晶晶闸管整整流后供供电给直直流串励励牵引电电动机时时，加在在牵引电电动机上上的电压压为脉动动电压，因因此这种种牵引电电动机称称为脉流流牵引电电动机。大大功率脉脉流牵引引电动机机的“换向”条件更更加困难难。此外外，电动动机内部部
44、还有一一些附加加损耗，从从而引起起电动机机温升，因因此，脉脉流牵引引电动机机在设计计和结构构上还要要采取一一定的特特殊措施施，以解解决“换向”和温升升两个突突出的问问题。辅助电机机电力机机车上的的辅助电电机可用用直流电电动机，也也可用三三相交流流异步电电动机。用用直流电电动机作作为辅助助电机时时，须由由专用的的硅整流流器供电电。用三三相交流流异步辅辅助电动动机时，须须由静止止变相、变变频装置置或专用用的旋转转电机供供给三相相电源。这这种专用用的旋转转电机称称为劈相相机，可可以把单单相交流流电变为为三相交交流电。2.4 交流牵牵引电机机的工作作特性牵引机主主要与各各种管材材挤出生生产线、焊焊管生
45、产产线配套套，为整整个机组组提供夹夹持牵引引力，并并使生产产线运行行同步并并保持平平稳，应应用范围围广。国国民经济济的高速速发展和和人们生生活水平平的日益益提高要要求铁路路运输能能够多拉拉快跑，交交流传动动机车因因具备这这一特点点而受到到广泛的的青睐。要要使交流流传动机机车优越越性能得得以发挥挥则必须须合理地地匹配变变流器与与牵引电电机。通通常在进进行机车车设计时时，要考考虑启动动力矩以以及最大大功率，同同时还要要考虑变变流器和和牵引电电机的外外型尺寸寸、质量量，这些些对于高高速机车车来说显显得尤为为重要。因因此，在在满足一一定的负负载条件件下，机机车的牵牵引特性性曲线应应尽可能能与变流流器牵
46、牵引电机机系统一一起进行行考虑以以便选择择变流和和牵引电电机的合合理的容容量匹配配，使机机车的整整体性能能参数最最佳、系系统费用用最低。图255 交流流牵引电电机工作作特性曲曲线这时候电电动机的的转矩与与频率的的关系如如图2-13所所示。转转矩与无关而而仅取决决于的大大小，所所以是一一组与横横轴平等等的直线线，电动动机的电电流、端端电压及及电势与与的关系系则绘于于图2-13中中，电流流如式（22-200）所表表明的那那样与无无关，亦亦为常数数。因为为磁通恒恒定，显显然与的关系系是线性性比例关关系。定定子电压压据式（22-211）决定定。高频频时定子子电阻的的影响忽忽略，由由式可见见，与近似于于线性关关系。然然而频率率较低时时，的影影响不能能忽略。此此时电压压相对有有所提高高。交流牵引引电机的的牵引特特性曲线线对高速速和客运运机车来来说是非非常可取取的。这这是因为为客车的的负载相相对较轻轻，低速速时需要要的功率率不大，随随着速度度的提高高，列车车阻力与与速度平平方成正正比关系系增加，需需要的机机车功率率与速度度三次方方成正比比关系，而而这种曲曲线具备备低速区区输出力力矩大，中中速区输输出功率率适中，高高速区功功率大、颠颠覆力矩矩大的优优点；同同时，牵牵引电机机的质量量小，机机车轴