文档介绍：7200kW六轴车 JD160A异步牵引电动机
株洲南车电机股份有限公司
2009年06月19日
目录
1. 概述
21世纪之前,我国机车牵引电机主要采用直流电机。随着电力电子技术的发展,异步电机在控制系统的支撑下具有了与直流电机媲美的调速特性,异步电机还有比直流电机体积小、功率大、效率高、恒功范围宽、维护量小等优点,因此世界各国都在推广异步牵引电机的运用,20世纪后期,西门子、庞巴迪、三棱重工等国际大公司已广泛采用异步电机作为铁路机车的牵引动力,进入21世纪,我国采用引进国际大公司异步传动技术的方式,开始大力推广异步牵引电机的运用。
异步牵引电机安装在车体下的转向架上,其工作条件十分恶劣,主要表现在:
1、使用环境恶劣,须承受雨、雪、风、砂等的侵袭;
2、要承受来自轮轨的冲击力;
3、负载变化大;
4、由逆变器供电,电流中含有大量的谐波成分,使得电机发热更厉害,对温升的要求苛刻。
2. 异步电机原理
定子通上三相交流电后,在气隙中产生旋转的磁场,该磁场切割转子导条后在转子导条中产生感应电流,带电的转子导条处于气隙旋转磁场中就要产生电动力,使转子朝定子旋转磁场的同一方向旋转。由于转子导条中的电流是因转子导条切割由定子绕组产生的气隙磁场才感应产生的,所以转子的转速只能低于气隙旋转磁场的转速,永远不可能与其同步,否则转子导条与气隙磁场同步旋转,转子导条不再切割磁场产生感应电流和产生电动力了,转子也不可能旋转了,所以称按这种原理运行的电机为异步电动机。
异步电机运行基本原理:
异步电机的调速原理:
现在机车用异步牵引电机调速普遍采用变频变压调速技术。
异步电机转速、电动势和电磁转矩公式如下:
转速 n=60f/p(1-s)
电动势 E1=4K1 f Ns Kdp1φ
电磁转矩 Tem=CφIrCOS
n:转速;f:定子频率;s:转差率;p:电机极对数;E1:电动势;K1:波形系数;
Ns:每相串联匝数;Kdp1:绕组系数;φ:磁通;Tem:电磁转矩; C:常数;Ir:转子电流;COS:功率因数。
改变定子频率即可改变电机转速,随着定子频率的增加,电机转速相应增加,如果电压不增加,将导致电机磁场减弱,电机转矩将降低,电机磁场降到很低时,电机不能输出足够的转矩,不能满足负载要求;另一方面,低频起动时,如果电压很高,将导致电机过分饱和。因此异步电机变频时,电压也应在一定范围内保持一定比例的变化,这种调速方式称之为变频变压调速。异步牵引电机变频调速区间可以分为恒磁通调速区(有的增加恒转矩调速区间,磁通和电流不变) 、恒功率调速区、自然特性区等。
在1>s>0的范围内,电磁转矩与转子转向相同,它拖动转子旋转,电机从逆变器吸收电能转换为机械能,克服机车阻力驱动机车运行,处于电动机运行状态。s=1为起动运行状态。在s<0的范围内,转子转向与定子旋转磁场一致,转子转速n大于电机同步转速n1,电磁转矩与转子转向相反,它阻碍转子旋转,电机将机车机械能转换为电能传送给逆变器,对机车产生制动转矩,电机处于发电机运行状态,称之为再生制动。
异步电机牵引与再生制动原理:
7200kW机车电机牵引特性与HXD1机车电机牵引特性相同,制动特性要求有差异。 ,恒功制动区由75~120 km/h,改为65~120km/h,牵引电机恒功制动功率由1176kW改为1180kW,恒制动转矩由5660 Nm改为6550Nm。
3. 主要技术参数
电机电压范围(线电压) 0~1419V
供电方式逆变器供电
逆变器型式 VVVF电压型
工作制连续
等效连续定额 1225kW
额定电压 1375V
额定电流 598A
额定频率