JD 121 a synchronous traction m otor used for D J2 AC dr ive pa ssenger electr ic locom otive
GAO Pe i-q ing1, YANG W e i-hua i1, CHEN Hong- sheng2
(1. Zhuzhou E lectric L ocom o tive R esea rch In stitu te, Zhuzhou, H unan 412001, Ch ina; 2. Zhuzhou E lectric L ocom o tive W o rk s, Zhuzhou, H unan 412001, Ch ina)
1 JD 121 异步牵引电动机前期分析
JD 121 异步牵引电动机设计时, 我们按任务书要 求进行了大量的计算分析, 并将计算结果与 DJ 型机 车的 4FHA 7056C 异步牵引电动机设计、试验数据进 行仔细对比。
1. 1 4FHA 7056C 异步牵引电动机基本数据 4FHA 7056C 异步牵引电动机设计数据见表 1。
该电机在持续工作点 (84 km h) 的试验数据见表 2, 在 持续工作点温升试验 198 m in 时电动机各部位的温度 测量值见表 3。
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JD 121 异步牵引电动机研制开发, 要求充分利用 我国现有条件。 具体工作原则是: 材料立足于国内, 技 术立足于株洲电力机车研究所“八五”、“九五”数十项
收稿日期: 2001208224
科研成果、专利技术以及关键工装模具技术, 绝缘轴 承、润滑油脂和速度传感器则与国外著名公司进行技 术合作共同开发。
Key words: a synch ronou s traction m o to r; A C d rive; electric locom o tive; ana lysis; techn ica l p a ram eter; structu re fea tu re
0 引言
JD 121 异步牵引电动机由株洲电力机车研究所时代 电机技术有限公司专门为DJ 2 型交流传动客运电力机车 设计。 按设计任务书要求, 它的额定功率和外形尺寸与 DJ 型机车异步牵引电动机一致, 恒功速度范围为 70 km h～ 225 km h。因此, 它同恒功区宽度为 84 km h～ 200 km h 的DJ 型机车相比, 恒功区范围大, 进恒功点 速度低。 而且, 持续工作点速度为74 km h, 这意味着它 的持续工作点转矩比DJ 型机车大13. 5%。
度 74 km h 时, 电机输出达不到1 224 kW , 只能输出 1 135. 5 kW ; 速 度 70 km h 时, 电 机 只 能 输 出 1 081 kW 。 1. 2 JD 121 异步牵引电动机温升、损耗分析
根据 200 km h 电动车组用 JD 106 异步牵引电动 机综合试验得到的分析结果, 结合 4FHA 7056C 异步 牵引电动机参数, JD 121 异步牵引电动机设计采取优 选电机冲片直径、铁心长度和加大导线截面积, 优化 定、转子风量分配等措施, 确保电机在性能上不仅满足
由 表 4 数 据 可 见, JD 121 电 机 的 P CU S Q S 和 PCU R Q R 值比 4FHA 7056C 电机的 P CU S Q S 和P CU R Q R 值小, 故 JD 121 电机的温升比 4FHA 7056C 电机的温 升低。
表 4 JD 121 和 4FHA 7056C 异步牵引电动机损耗与温升分析 (冷却风量: 1. 6 m 3 s)
持续
34. 81
35. 07
Байду номын сангаас216
39. 03
64. 27
281. 9
JD 121
70
持续
23. 31
23. 48
133
27. 20
44. 49
183. 3
(2) 谐波损耗分析 JD 121 电机和 4FHA 7056C 电机的等值电路参数
分别见表 5、表 6。
表 5 T 型等值电路参数
电机型号
摘 要: 介绍了为 DJ 2 型交流传动客运电力机车研制的 JD 121 异步牵引电动机, 着重叙述了电机设计的前期分析过程, 给出
了电机的基本参数, 对电机的结构特点和基本特性作了简要说明。 关键词: 异步牵引电动机; 交流传动; 电力机车; 分析; 技术参数; 结构特点 中图分类号: U 264. 1+ 3 文献标识码: A 文章编号: 10002128X (2001) 0520011203
R1 8
R 2 8 L 1 mH L 2 mH Lm mH
4FHA 7056C 0. 046 0. 040 1. 048 0. 823 25. 957
JD 121
0. 034 0. 030 9 0. 929 0. 955 25. 832
电机型号 4FHA 7056C
JD 121
表 6 L 型等值电路参数
第 5 期 高培庆, 杨慰怀, 陈红生: DJ 2 型交流传动客运电力机车用 JD 121 异步牵引电动机
额定基波功率因数
0. 871
额定转速
1 268 r m in
最高电压 启动电流 启动转矩 最大工作转速 恒功转速范围 通风方式
(对应 42. 8 H z、车速 74 km h)
表 2 4FHA 7056C 异步牵引电动机试验数据
速度 牵引力 转矩 频率 转速 电压 电流
km ·h- 1 kN
Nm
H z r·m in- 1
V
A
功率 kW
84 51. 6 8 128 49. 3 1 440 1 898 431. 4 1 226
70 km h～ 225 km h 恒功要求, 而且也满足 74 km h 持续工作要求 (此时, 谐波损耗仍按 16 kW 考虑)。
电机型号 4FHA 7056C
机车速度 km ·h- 1
84
定额 持续
定 子
P CU S
P CU S Q S
ΗS
kW
kJ ·m - 3
K
24. 49
24. 67
140
P CU R kW
29. 00
转 子
P CU R Q R kJ ·m - 3
47. 75
ΗR K
196. 7
4FHA 7056C
70
R1 8
R2 8
L Ρ mH
0. 046
0. 043 4
1. 904
0. 034
0. 030 9
1. 930
L Λ mH 27. 005 26. 771
4FHA 7056C 电机的 R 1 + R 2 小, 所以, JD 121 电机的 谐波损耗比 4FHA 7056C 电机的谐波损耗小。
DJ2 型机车中间直流环节电压为2 800 V , DJ 型 机车中间直流环节电压为2 700 V。两电机定子谐波损 耗的比值为 0. 753 (JD 121 4FHA 7056C ) , JD 121 电 机的定子谐波损耗1 228 W ; 两电机转子谐波损耗的 比值为 0. 796 (JD 121 4FHA 7056C ) , JD 121 电 机 的 转子谐波损耗 11 438 W 。 因此, JD 121 电机的谐波总 损 耗 为 12 666 W ( 4FHA 7056C 电 机 的 谐 波 损 耗:
74. 6 53. 9 8 469 43. 3 1 280 1 882 422 1 135. 5
79. 3 52. 8 8 337 46 1 360 1 994 416. 5 1 187. 7
84 51. 5 8 122 48. 6 1 440 2 105 407 1 225
200 51. 6 3 409 116. 2 3 431 2 105 410. 1 1 225
№5, 2001 Sep. 10, 2001
技 术 专
题
DJ 2 型交流传动客运电力机车用 JD 121 异步牵引电动机
高培庆1, 杨慰怀1, 陈红生2
(1. 株洲电力机车研究所, 湖南 株洲 412001; 2. 株洲电力机车厂, 湖南 株洲 412001)
作者简介: 高培庆 (1938—) , 男, 1961 年毕业于上海交通 大学电力机车专业, 高级工 程师 (教授级) , 长期从事牵 引电机及特种异步电机的 研究、设计与制造工作。
(1) 牵引工况参数 工作制 额定功率 额定电压 额定电流
持续
1 224 kW 1 895 V
445 A (基波)
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温度 ℃ 28. 7 73. 7 62. 4 97. 1 228. 0
224. 2
步牵引电动机的分析结果见表 4。
温升试验结果: 定子 (电阻法测量) 157. 4 K , 转子 ( 红外线测量) 186. 3 K。 P t100 (1) 的温升比用电阻法 测量的结果高出 41. 9 K。
按 4FHA 7056C 异步牵引电动机的设计特性, 速
Abstract: JD 121 a synch ronou s traction m o to r u sed fo r DJ 2 A C d rive p a ssenger electric locom o tive is in troduced in th is p ap er. T he p rep a ra to ry ana lysis p rocess du ring m o to r design is described. Fundam en ta l p a ram eters of the m o to r is g iven. B rief in troduction is g iven fo r structu re fea tu re and ba sic cha racteristics.