第二章 牵引电动机与运行

直流牵引电动机 交流牵引电动机 直线牵引电动机
牵引电动机的主要特点
1.使用环境恶劣 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 牵引电机结构必须紧凑。 3.动力作用大 采用架承时悬挂，重力加速度大大减小。 4.换向困难 5.负载分配不均匀
电力牵引系统发展概述
一、电力牵引系统的发展 概况 齿轮传动箱 接触网（第三轨） 牵引电机 受流器 变流装置 牵引电机 齿轮传动箱 轮对 列车运行
车轴 车轮
图 5.1 牵引传动装置
二、轨道交通电力牵引系统主要类型 根据供电电压制式可分为： 直流：600，750，1500，3000V (标称值) 交流：6250，15000，25000V(标称值) 根据牵引电机可分为： 直流电力牵引系统 交流电力牵引系统
电机特性匹配曲线
二、轴功率的计算

轴功率的计算公式： PA=NAMA/D
其中 MA——轨道交通车辆的车重 NA——单位重量所需功率 D——动轴数
三、起动加速度的选择



（一）起动加速度（a）与单位重量所需 功率（NA）的关系 见图1-8 （二）起动加速度（a）与开行时间（ tK ） 的关系 见图1-9 （三）轴功率（PA）与区间运行时间（t） 的关系 见图1-10，11

一、动轮与钢轨间的粘着
1、电力机车的工作原理
2、粘着
3、蠕滑
粘着
1、 引入 分析 见教材图1-1 动轮对受力分析 2、 概念 由于正压力而保持动轮与钢轨之间接触 相对静止的现象称为粘着。 3、 影响因素

粘着力的最大值与动轮对的正压力成正比， 其比例常数称为粘着系数，用u表示，即 fmax=uPi 上式表明，在轴重一定的条件下，钢 轨间的最大粘着力由抡轨间粘着系数的 大小决定。粘着系数是由轮轨间的物理 状态确定的。加大每轴的正压力，即轴 重，可以提高每轴牵引力，但轴重受钢 轨、路基、桥梁等限制。

4、 空转 因驱动转矩过大，破坏粘着关系，使轮轨 间出现相对滑动的现象，称为“空转”。 动轮出现空转时，轮轨间只能依靠湖动 磨镲力传递动切力，传递切向力，传递 切向力的能力大大削弱，同时造成动轮 踏面的擦伤。因此，牵引运行应尽量防 止出现动轮的空转。
蠕滑
1、 概念 由于切向力的作用，动轮在钢轨上滚动 时，车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹 性变形，接触面间出现微量滑动，即 “蠕滑”。 2、原因：压缩

校正型粘着控制系统 蠕滑率控制型控制系统

按被控对象分类

集中控制：这种控制方式是一个粘着控 制系统控制整辆制动车 分散控制：这种控制方式也叫单轴控制， 即每一动轴单独控制。

第三节 牵引参数的选择

城市轨道交通车辆的运行特点 ： 与干线列车相比，城市轨道交通车辆 的运行特点是站距短而旅行速度 较高。 制动一般采用再生制动和电阻制动相 结合的电制动优先、空电制动联合。制 动方式，保证在制动系统允许的条件下 尽可能得到大的制动减速度 。
《城市轨道交通电力牵引》



本课程的主要内容： 牵引理论基础 牵引电动机与运行 电力电子器件的原理与应用 斩波电路和逆变电路 控制与故障检测 车辆电器设备
第一章 牵引理论基础


第一节 粘着、牵引与制动 第二节 空转与滑行、粘着的控制 第三节 牵引参数的选择
第一节 粘着、牵引与制动

（一）调压法：
（1）变阻控制 调节电阻的方法 又可分为两类，即 采用有触点组合式 凸轮开关调阻和无 触点斩波调阻。
R0
CH
图 5.12 斩波调阻原理图
斩波调阻
图 5.11 有触点式开关调阻原理 有触点开关调阻
（二）调节主极磁通：
M
M
（a）
（b）
图 5.15 串励电动机 磁场削弱法 （ a）短路匝数法 （b ）分路电流 法
（二）防空转设计
1、主电路的防空转设计 （1） 牵引电动机全并联结构 （2） 采用机械特性硬的牵引电动机 2、传动系统防空转设计 （1） 采用单电机转向架传动系统 （2）机械走行部分采用低位牵引，以及采 用合适的悬挂系统等措施

二、粘着控制

（一）粘着控制的必要性 （二）粘着控制分类
按控制类型分类
制动的方法：
摩檫制动：包括匝瓦制动和盘式制动 电气制动：包括电阻制动和再生制动 电磁制动：包括磁轨制动和涡流制动
产生
1、原因：摩檫制动和电气制动都是通过轮 轨粘着产生制动力 2、分析产生过程 见图1-4
第二节 空转与滑行、粘着控制
一、空转与滑行的产生与防止 （一）空转与滑行的产生 1、当动轮对的牵引力大于最大粘着力时， 轮对就发生空转。空转时，轮对的 转速迅速上升，若任其扩展往往可能在数 秒或略长的时间内超出构造速度。 2、使得动车的牵引力下降，而且会使轮 对的踏面严重擦伤，引起“扫膛”
改善粘着的方法
一是修正轮轨表面接触条件，改善轮 轨表面不清洁状态；二是试法改善轨道 车辆的悬挂系统，以减轻轮对减载带来 的不利影响 常用的措施：撒沙、清洗轨道、打磨钢 轨，改进匝瓦材料如用增粘匝瓦，改善 车辆悬挂减少轴重转移。
制动力的形成
定义：为了降低列车运行速度或停车，利用制
动装置产生与列车运行方向相反的外力称为制 动力
3、分析 图 1-2 牵引工况轮轨（接触面的弹性变形） 两区：滚动区和滑动区
牵引力的形成及限制
形成 ： 牵引电机的转矩 限制 ：受粘着条件的限制 若各动轴驱动转矩归算到轮轨的作用 力之和超出公式限制时，粘着条件相对 较差的动轮就会产生空转，动车的牵引 力就立即下降。
粘着系数与改善粘着的方法
影响粘着系数的重要因素 1、动轮踏面与钢轨表面状态 2、撒沙 3、 线路质量 4、 车辆运行速度和状态 5、 动车有关部件的状态
~ ~ ~
直流传动框图
交流传动框图
三、电动车组牵引特性
第一节 直流牵引电机

一般的说，串励电动机有软特性，他励 电动机有硬特性。

二、直流牵引调速系统-基本调速方 法
U Id R n CE
在上式中，CE是常数，Id是由负载决定的，因 此调节电动机的转速可以有三种方法：调解电 枢供电电压U、减弱励磁磁通Φ和改变电枢回 路电阻R。