1、广州铁路职业技术学院 童巧新GCDl000GCDl000型重型轨道车电力传动系统示意图型重型轨道车电力传动系统示意图1一启动电机；2一前通风机；3一齿轮箱；4一万向传动装置；5一柴油机；6一主发电机；7一后通风机；8一牵引电机；9一整流装置*启动电机是直流电动机，以蓄电池为电源。1.直流电动机工作原理直流电动机工作原理NS+_+_外部提供外部提供用左手定则判断受力方向用左手定则判断受力方向及形成的转矩方向：及形成的转矩方向：f=Bf=BX Xli li 通过电刷和换向器将直通过电刷和换向器将直流变为元件的交流电引入流变为元件的交流电引入产生电磁转矩使电机旋转产生电磁转矩使电机旋转带动负载旋转带
2、动负载旋转建立磁场建立磁场1.直流电动机工作原理直流电动机工作原理电刷外接直流电源电刷外接直流电源经过换向器后，绕组中流过交流电经过换向器后，绕组中流过交流电2.直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式（1）他励电机）他励电机 分别由两个不同分别由两个不同的电源供电。电的电源供电。电压可以相同，也压可以相同，也可以不同。可以不同。2.直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式（2）并励电机）并励电机 由同一电源供电。由同一电源供电。励磁电流一般为励磁电流一般为额定电流的额定电流的5%5%2.直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式（3）串励电机）串励电机faIII特点：特点：具有很大的起动转具有很大的起动转
3、矩，但其机械特性很软，矩，但其机械特性很软，空载时有极高的转速。空载时有极高的转速。应用：应用：不准空载或轻载运不准空载或轻载运行。常用于要求很大起动行。常用于要求很大起动转矩且转速允许有较大变转矩且转速允许有较大变化的负载等。化的负载等。2.直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式（4）复励电机 串励绕组串励绕组他励或并励绕组他励或并励绕组通常他励（或并励）绕通常他励（或并励）绕组起主要作用，串励绕组起主要作用，串励绕组起辅助作用。组起辅助作用。串励绕组和他励（或并励）串励绕组和他励（或并励）绕组的磁势方向相同。绕组的磁势方向相同。积复励：积复励：串励绕组和他励（或并励）串励绕组和他励（或并励）
4、绕组的磁势方向相反。绕组的磁势方向相反。差复励：差复励：轨道车电气系统轨道车电气系统广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院3.启动电机起动启动电机起动吸引线圈保持线圈引铁耳环拨叉1单向离合器3.启动电机起动启动电机起动（1）点火开关启动位）点火开关启动位*起动继电器闭合起动继电器闭合*吸引线圈与保持线圈得电，引铁吸入（左移）吸引线圈与保持线圈得电，引铁吸入（左移）*蓄电池蓄电池吸引线圈吸引线圈起动电机，开始慢速转动起动电机，开始慢速转动*引铁左移引铁左移耳环、拨叉耳环、拨叉顶出单向离合器顶出单向离合器*引铁顶动触盘至左极端，使起动电动机开关闭合引铁顶动触盘至左极端，使起动电动机开关闭合*蓄电
5、池蓄电池24V直接送到起动电机，起动电流达数百安直接送到起动电机，起动电流达数百安*吸引线圈被短接吸引线圈被短接3.启动电机起动启动电机起动（2）放开点火开关放开点火开关*蓄电池蓄电池24V 吸引线圈吸引线圈保持线圈，磁场互相抵消保持线圈，磁场互相抵消*引铁、触盘引铁、触盘18回位回位*起动电机开关打开，电机停转起动电机开关打开，电机停转*单向离合器退回单向离合器退回1.轨道车上发电机的作用轨道车上发电机的作用*当柴油机达到额定转速，便由发电机发电供给轨道车上各电气设备所需直流电源，并通过发电机调节器向蓄电池充电。2.种类（1）并激直流发电机（2）硅整流发电机*三相交流同步发电机*硅整流器3.
6、三相交流三相交流同步发电机工作原理同步发电机工作原理*定子：三相定子：三相对称绕组：对称绕组：U1-U2、V1-V2、W1-W2*转子：磁极转子：磁极铁心、铁心、励磁绕组励磁绕组*励磁绕组励磁绕组通入直流电流，建立转子磁场。通入直流电流，建立转子磁场。*原动机拖动转子以转速原动机拖动转子以转速 n 匀速旋转时，转子磁场匀速旋转时，转子磁场切切割割定子三相绕组，在三相绕组中感应出交变电动势定子三相绕组，在三相绕组中感应出交变电动势。*由于定子三相绕组在空间位置上互由于定子三相绕组在空间位置上互差差120 电角度，电角度，所以所以三相电动势在时间上互三相电动势在时间上互差差互差互差120 电电角度
7、。角度。3.三相交流同步发电机工作原理三相交流同步发电机工作原理（1）感应电动势的波形设计适当的转子极弧形状，使 B 沿气隙正弦分布，可得到正弦波形的 e。BBlve e的波形取决于 的波形。B （2）感应电动势的频率 ZH60pnf 极对数极对数 p123456 n（r/min）300015001000750600500为了发出为了发出50H50HZ Z交流电，同步发电机转速与极对数关系交流电，同步发电机转速与极对数关系（3）三相电动势的大小和相序01144.4wkfNE 大小：相序：与转子转向一致，即相序由转子的转向决定。相序：与转子转向一致，即相序由转子的转向决定。4.三相交流三相交流同
8、步同步发电机的结构发电机的结构4.三相交流同步发电机的结构三相交流同步发电机的结构（1）转子：产生磁场*由爪极（每个爪极有个鸟嘴形磁极）、转子绕组、滑环和转轴等组成。在转子绕组中通入一个直流电流时，产生一个磁场。在发动机的带动下转子旋转，在定子绕组中产生一个旋转磁场。4.三相交流同步发电机的结构三相交流同步发电机的结构（1）转子4.三相交流同步发电机的结构三相交流同步发电机的结构（2）定子：产生交流电产生交流电*定子由定子铁心和定子绕组定子由定子铁心和定子绕组（线圈）（线圈）组成。组成。*定子铁心由内圈带槽、互相绝缘定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成的硅钢片叠成。*定子绕组有三组线圈，对
9、称的嵌定子绕组有三组线圈，对称的嵌放在定子铁心的槽中。三相绕组放在定子铁心的槽中。三相绕组的连接有星形接法和三角形接法的连接有星形接法和三角形接法两种。两种。图2.5 交流发电机定子总成及连接方式a）定子绕组星形连接 b)定子绕组三角形连接4.三相交流同步发电机的结构三相交流同步发电机的结构（2）定子三相定子绕组定子铁心5.硅整流器硅整流器（1）整流原理:二极管的导通原则（如左图示）二极管的导通原则（如左图示）当3只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。（2）整流过程的分析 同时导通的二极管管子总是两个，正、负管子各一个。三相
10、桥式整流电路中二极管的依次循环导通,使得负载RL两端得到一个比较平稳的脉动直流电压,如交流发电机整流原理图(c)所示。图 整流二极管导通分析5.硅整流器硅整流器 交流发电机整流原理图交流发电机整流原理图a)整流电路图整流电路图 b)三相绕组电压波形图三相绕组电压波形图 c)整流后发电机输出波形图整流后发电机输出波形图1.作用作用*保证用电设备的电源电压恒定。保证用电设备的电源电压恒定。2.工作原理工作原理交流发电机的励磁原理图当B+电压上升到限值时，W1反向击穿，T1导通，T2、T3截止，停止向他励线圈F供电，使B+电压下降当B+电压下降时，W1关断，T1截止，T2、T3导通，向F供电，B+电
11、压上升1.电传动装置分类*按照牵引发电机和牵引电动机所用电流制的不同，电传动装置可分为：（1）直一直流电传动装置（2）交一直流电传动装置（3）交直交电传动装置2.轨道车牵引电动机种类（1）直流电动机（2）异步电动机3.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理空间位置对称的三相绕组通入三相对称的交流电流建立起一个恒速旋转的磁场,称为旋转磁场3.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理（1）旋转磁场的产生）旋转磁场的产生磁势电流产生磁势电流产生磁势(按右手螺旋定则分析按右手螺旋定则分析)。分析时磁势用箭头表示方向。导体中电流用。分析时磁势用箭头表示方向。导体中电流用和和X表
12、示方向。如图所示。表示方向。如图所示。X电流流进电流流出3.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理磁场旋转示意图3.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理m mW Wm mV VU U2 23 32 23 30 0IiIii 0 02 23 32 23 3W Wm mV Vm mU U iIiIit1时刻t2时刻3.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理结论：电流经过一个周期的变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转一周，即在空间旋转的角度为360。3.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理p123456n1(r/min)300015001000
13、750600500 异步电动机磁极对数和对应 的旋转磁场的转速关系 旋转磁场的转速n1pf1603.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理通入三相绕组中电流的相序为iUiviw 旋转磁场在空间是沿绕组始端UVW方向旋转 通入三相绕组中电流的相序为iViUiw 旋转磁场在空间是沿绕组始端VUW方向旋转 结论：旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。3.三相交流异步电动机工作原理三相交流异步电动机工作原理（2）异步转动原理转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势（2）异步转动原理设某个时候
14、旋转磁场方向如图所示。磁场转速n1转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，根据右手定则,转子绕组内电动势和电流方向如图所示根据左手定则，转子导体受力，形成转矩，方向如图所示。转子转速 nn1nNSn1转子转速n总是小于旋转磁场的转速n1。所以称为异步电动机 3.三相三相交流异步电动机工作原理交流异步电动机工作原理（2）异步转动原理*转差*同步转速n1与转子转速n二者之差。*转差率(也叫滑差率)s*“转差”与同步转速n1的比值*s=（n1n）/n1*正常运行的异步电动机，其s很小，一般s=0.010.05 4.三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构4.三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构（1）定子）定子4.三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构（2）转子）转子鼠笼转子4.三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构（3）气隙）气隙*异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，一般为0.22.5mm。*气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率因数。太小会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生扫膛。
