項目7牽引系統(tǒng)裝置列車牽引系統(tǒng)主要包括受流裝置、隔離開關(guān)、高速斷路器、牽引逆變器、牽引電動機、制動電阻等部件。正常運行時有牽引工況和電制動工況兩種工作狀態(tài)，通過操作駕駛室的司機控制器進行轉(zhuǎn)換。課題一牽引系統(tǒng)概述1知識目標23能力目標素質(zhì)目標掌握牽引系統(tǒng)的功能；掌握牽引系統(tǒng)的組成；掌握牽引系統(tǒng)的分類。能敘述牽引系統(tǒng)的工況；能區(qū)別牽引系統(tǒng)的類型。通過再生制動的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展意識；通過了解永磁牽引系統(tǒng)，增強軌道交通行業(yè)的自豪感和認同感。一、牽引系統(tǒng)的工況列車牽引系統(tǒng)是城市軌道交通車輛的核心部件,是列車的動力來源,根據(jù)需要為列車提供牽引力和制動力,完成列車牽引和制動。1.牽引工況牽引系統(tǒng)為列車提供牽引動力,將電網(wǎng)提供的電能,利用牽引電動機將電能轉(zhuǎn)換成動能,使列車在軌道上運行。電網(wǎng)牽引電動機電能動能2.電制動工況電制動工況又可分為再生制動工況和電阻制動工況。牽引系統(tǒng)進行再生制動時，將列車動能轉(zhuǎn)換為電能，再反饋到電網(wǎng)中供其他列車使用。實現(xiàn)了能量的再生利用，極大地降低了列車的實際能量損耗。牽引系統(tǒng)進行再生制動時，電網(wǎng)電壓過高（超過1800V），使列車電制動產(chǎn)生的電能無法向電網(wǎng)回饋,這時電制動產(chǎn)生的電能將會消耗在制動電阻上,通過制動電阻消耗電能，最后變成熱能并消散在大氣中。再生制動工況電阻制動工況2.電制動工況電網(wǎng)電壓較低（小于1800V）1電網(wǎng)電壓過高（大于1800V）2再生制動電阻制動牽引電動機電網(wǎng)動能電能牽引電動機制動電阻動能電能熱能一、牽引系統(tǒng)的工況列車牽引系統(tǒng)既提供列車前進的動力，又能實現(xiàn)列車的電制動。列車制動功能需要電制動和空氣制動共同配合完成。為了獲得最好的牽引和電制動性能，城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)都是分散配置在列車上的，屬于動力分散方式。牽引系統(tǒng)選型時要考慮多方面因素，包括線路縱斷面(坡度/曲線)、城市軌道交通線路的站間距、線路設(shè)計運行速度等。牽引系統(tǒng)功率配置的前提條件是滿足列車在所運營的線路上按照設(shè)計速度進行運營。二、牽引系統(tǒng)的分類1.根據(jù)車輛牽引電動機的種類分類城市軌道交通車輛運行過程中的動能是直接由牽引電動機提供的，根據(jù)采用的是直流電動機還是交流電動機，城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)就有直流傳動和交流傳動兩種方式。二、牽引系統(tǒng)的分類直流傳動方式城市軌道交通車輛采用直流供電制式，即車輛從電網(wǎng)取流過來的是直流電壓（直流1500V/直流750V）。早期的城市軌道交通列車大多采用直流牽引電動機，即直流傳動牽引系統(tǒng)，比如北京地鐵1號線、2號線列車。二、牽引系統(tǒng)的分類直流傳動方式直流傳動牽引系統(tǒng)通過凸輪變阻傳動控制系統(tǒng)到斬波調(diào)阻控制系統(tǒng),再到斬波調(diào)壓控制系統(tǒng)。凸輪變阻、斬波調(diào)阻和斬波調(diào)壓就是三種改變輸入牽引電動機電壓的方式。直流傳動牽引系統(tǒng)控制簡單方便，但也存在著質(zhì)量大、體積大、維修量大和能耗大等缺點。二、牽引系統(tǒng)的分類交流傳動方式隨著大功率逆變技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，交流電動機能夠通過變壓變頻技術(shù)來獲得直流電動機的優(yōu)點。因此，城市軌道交通列車開始采用交流牽引電動機，即交流傳動牽引系統(tǒng)。根據(jù)交流傳動技術(shù)中牽引電機形式的不同，又可以分為旋轉(zhuǎn)電機系統(tǒng)和直線電機系統(tǒng)。二、牽引系統(tǒng)的分類交流傳動方式車輛把從電網(wǎng)獲得的直流電通過牽引逆變器轉(zhuǎn)換為變壓變頻的交流電，通過供電給安裝在轉(zhuǎn)向架的牽引電機把電能轉(zhuǎn)化為動能，電機再通過聯(lián)軸節(jié)→齒輪箱→輪對的傳遞途徑把動能傳遞到列車上，最終實現(xiàn)列車的牽引功能。01旋轉(zhuǎn)電機系統(tǒng)電機不需要傳動裝置，是通過安裝在車輛上的和安裝在軌道上的電機部分之間的電磁作用力直接實現(xiàn)牽引和電制動。02直線電機系統(tǒng)二、牽引系統(tǒng)的分類交流傳動方式交流電動機相對于直流電動機的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單可靠、無電刷和換向器、體積小、質(zhì)量小、維修方便、轉(zhuǎn)速高、功率大、能自動防滑等，在城市軌道交通中廣泛應(yīng)用。二、牽引系統(tǒng)的分類2.根據(jù)列車動力配置的數(shù)量分類類型主要有1C4M和1C2M兩種形式1C4M牽引系統(tǒng)一臺牽引逆變器向同一節(jié)動車上的四臺牽引電動機供電1C2M牽引系統(tǒng)一臺逆變器向同一個轉(zhuǎn)向架上的兩臺牽引電動機供電拓展學(xué)習(xí)：永磁牽引系統(tǒng)2015年6月6日，由中國鐵路總公司組織裝載株洲所自主開發(fā)的永磁牽引系統(tǒng)的高鐵進行首件鑒定。鑒定現(xiàn)場單臺電動機的功率顯示達到690ｋＷ，這標志著我國高速鐵路擁有了世界上最先進的牽引技術(shù)，讓我國成為世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國家，使得我國高鐵動力技術(shù)真正進入了“永磁時代”!拓展學(xué)習(xí)：永磁牽引系統(tǒng)2020年6月28日，由中車株洲電力機車研究所有限公司旗下時代電氣提供永磁牽引系統(tǒng)等裝備的長沙地鐵5號線正式開通試運營。這是我國首條全線采用永磁牽引系統(tǒng)的地鐵線路，標志著我國地鐵迎來“永磁時代”。長沙

5號線全線車輛搭載時代電氣自主研發(fā)的永磁牽引系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等核心部件。其中，永磁牽引系統(tǒng)采用集成度高的平臺化產(chǎn)品，牽引控制采用領(lǐng)先的無位置傳感器控制技術(shù)。課題二牽引系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)和工作原理1知識目標23能力目標素質(zhì)目標熟悉牽引系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)組成；掌握牽引系統(tǒng)的工作原理。能識別牽引主回路中主要電器;能識別牽引回路中各電器的組成部件并熟悉其功能。通過了解列車牽引系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)新知識和新工藝的工作習(xí)慣；培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范意識和安全意識。牽引系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)主電路屬于高壓電路，一般為1500V或750V直流供電。根據(jù)牽引系統(tǒng)的不同功能單元,牽引系統(tǒng)主電路主要包括受流裝置、高速斷路器、牽引逆變器、牽引電動機和制動電阻等裝置。牽引系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)牽引路徑接觸網(wǎng)受流器隔離開關(guān)高速斷路器牽引逆變器牽引電動機再生制動路徑牽引電動機牽引逆變器高速斷路器隔離開關(guān)受流器接觸網(wǎng)電阻制動路徑牽引電動機牽引逆變器制動電阻一、受流裝置功能：從電網(wǎng)獲取直流電源供列車牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)使用。受電弓：從車頂上方的接觸網(wǎng)受流集電靴：從車底軌道旁邊的第三軌受流目前城市軌道交通車輛較多的是采用受電弓從接觸網(wǎng)受流的方式。類型：一般分為受電弓和集電靴兩種。1.受電弓受電弓在剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)的線路上均能適用，在整個車輛速度范圍內(nèi)，受電弓有良好的動力學(xué)特性能，能夠保證在各種軌道和速度下與接觸網(wǎng)具有良好的接觸狀態(tài)和接觸穩(wěn)定性。受電弓是從接觸網(wǎng)向整個車輛電氣系統(tǒng)供電以及輸送再生制動能量的必要部件。（1）受電弓的安裝位置受電弓一般安裝在B車車頂，一輛六節(jié)編組共兩個單元的列車，每個單元的B車有安裝1個受電弓。早期有車輛的受電弓安裝在A車車頂，比如廣州地鐵1號線最早一批次車輛。（2）受電弓的結(jié)構(gòu)組成按照結(jié)構(gòu)形式分類，受電弓有單臂弓和雙臂弓兩種。按照驅(qū)動方式分類，受電弓有電動和氣動兩種。按照弓頭滑板數(shù)量,受電弓一般有單滑板與雙滑板受電弓兩種。目前城市軌道交通車輛以氣動、單臂、雙滑板受電弓居多。（2）受電弓的結(jié)構(gòu)組成單臂氣動受電弓一般由底架、下臂、上臂、弓頭、升降弓裝置等部件組成。1-底架;2-高度止擋;3-絕緣子;4-構(gòu)架;5-下臂;6-下導(dǎo)桿;7-上臂;8-上導(dǎo)桿;9-弓頭;10-接觸滑板;11-端角;12-升降裝置;13-電流傳輸裝置;14-鎖鉤;15-最低位置指示器（2）受電弓的結(jié)構(gòu)組成

01底架通過4個絕緣子安裝在車頂上,由方形的中空管、角鋼及板的焊接構(gòu)件組成。它作為下臂的支撐裝置,包括軸承、下導(dǎo)桿的軸承滑輪、拉伸彈簧的懸掛及氣壓升弓傳動裝置,主要的電器是連接位于底架后部的鍍銅部件。1-拉伸彈簧;2-最低位置指示器;3-受電弓氣缸（2）受電弓的結(jié)構(gòu)組成

由一個焊接鋼管構(gòu)成,它包括中心連接支撐的所有部分,支撐點由密封的重型旋轉(zhuǎn)頭組成。02下臂

為封閉的框架設(shè)計,由焊接鋁結(jié)構(gòu)組成,它由拉伸型管、環(huán)形的上臂十字管和上臂連接,它支撐下臂的旋轉(zhuǎn)頭和下導(dǎo)桿,框架由斜置的不銹鋼支柱支撐。03上臂

框架上的受電弓零件,它是直接與上部接觸網(wǎng)相接觸的零件。弓頭的質(zhì)量與受電弓框架相比較小,接觸滑板安裝在簧片上,弓頭用樞軸安裝在上臂的上部,弓頭通過上部導(dǎo)向桿導(dǎo)向。04集電頭(弓頭)（2）受電弓的結(jié)構(gòu)組成

05升降弓裝置根據(jù)升降弓裝置的不同,氣動受電弓主要有彈簧弓和氣囊弓。彈簧弓的升弓裝置由升弓氣缸、活塞、帶有控制桿的活塞桿及帶閥的風(fēng)管等組成，當(dāng)控制壓縮空氣進入升弓氣缸后，壓縮空氣推動活塞、活塞桿，進而帶動受電弓升起。氣囊弓的升弓裝置包括氣閥箱和升弓氣囊等組成，當(dāng)控制壓縮空氣進入升弓氣囊后，氣囊膨脹抬升，抬升的氣囊?guī)愉摻z繩拉拽下臂桿，使下臂桿轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)受電弓逐漸升起。（2）受電弓的結(jié)構(gòu)組成（3）受電弓的升降弓控制在司機室駕駛臺面板上有升弓、降弓按鈕開關(guān)，按下對應(yīng)按鈕，實現(xiàn)控制受電弓的升弓和降弓動作。（3）受電弓的升降弓控制受電弓升弓控制過程（3）受電弓的升降弓控制受電弓降弓控制過程（3）受電弓的升降弓控制當(dāng)受電弓升起后，接觸網(wǎng)的電流首先由滑板流入受電弓弓頭，然后依次經(jīng)過上臂、下臂后流入底架，最后經(jīng)連接在受電弓底架上的車頂母線導(dǎo)入車輛電氣系統(tǒng)。（3）受電弓的升降弓控制在司機室車輛顯示屏（人機界面、HMI）上可以顯示受電弓的狀態(tài)。降弓檢測是通過位置開關(guān)或位置傳感器來實現(xiàn)的。為了檢測受電弓的位置，一般受電弓都有降弓檢測和升弓檢測。升弓檢測是通過檢測電網(wǎng)電壓來實現(xiàn)，是電壓檢測。最低位置檢測裝置固定在底架上，當(dāng)受電弓位于最低位置時，它向車輛發(fā)送一個電子信號，提示受電弓已降至最低位置。當(dāng)受電弓接觸到電網(wǎng)時，會將網(wǎng)壓顯示在HMI屏上，即表示已升弓。拓展學(xué)習(xí)：避雷器在受電弓旁邊有安裝1個避雷器，也叫浪涌吸收器。它的功能是用于防止來自城市軌道交通車輛外部的過電壓(如雷擊等)對車輛電氣設(shè)備的破壞。避雷器（SA）與牽引系統(tǒng)主電路并聯(lián)，當(dāng)接觸網(wǎng)出現(xiàn)過電壓時，擊穿避雷器閥體，接通受電弓與接地裝置，將接觸網(wǎng)的過電壓釋放到接地裝置，從而保護車輛的其他設(shè)備。拓展學(xué)習(xí)：受電弓切除在司機室電氣柜內(nèi)會設(shè)置受電弓切除旋鈕開關(guān)，當(dāng)將受電弓切除開關(guān)打到“合”位置時，本車單元的受電弓會落下，同時不再受升弓、降弓按鈕的控制，可以進行車輛升單弓運行，比如列車空車運行的時候。2.集電靴集電靴的安裝位置集電靴安裝在轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架側(cè)面上，與接觸軌(第三軌)形成彈性接觸。集電靴的布置形式三動三拖六節(jié)編組列車的集電靴布置形式1三動三拖六節(jié)編組列車的集電靴布置形式2集電靴的布置形式

四動三拖六節(jié)編組列車的集電靴布置形式集電靴的結(jié)構(gòu)組成集電靴主要由滑塊、集電靴臂、熔斷器、絕緣框架、活動部分等組成。集電靴也是通過相關(guān)的氣路來完成接觸部分的升降動作。安裝集電靴的列車一般也可以安裝有受電弓，主要是考慮到列車在車輛段檢修的需要。集電靴的結(jié)構(gòu)組成1-熔斷器2-伸縮桿3-集電靴臂4-滑塊5-彈簧6-活動鉸鏈7-電纜8-絕緣框架二、隔離開關(guān)隔離開關(guān)也叫閘刀開關(guān)，它的功能是用于在接觸網(wǎng)供電、車間電源供電以及接地模式之間進行切換，實現(xiàn)高壓供電方式的選擇。二、隔離開關(guān)隔離開關(guān)一般安裝在B車車底的高壓箱內(nèi)，有三個位置：受流位（受電弓位）、接地位、車間電源位。二、隔離開關(guān)當(dāng)隔離開關(guān)在受電弓位時，列車通過受電弓獲取直流1500V/750V高壓電，車輛牽引系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)均有供電，列車有牽引功能。這也是列車正常運行時隔離開關(guān)所處的位置，此時車間電源供電被隔離。01當(dāng)隔離開關(guān)在車間電源位時，列車通過車間電源插座獲取直流1500V/750V高壓電，此時車輛輔助系統(tǒng)有供電，車輛牽引系統(tǒng)沒有供電，列車沒有牽引功能，不能運行。當(dāng)列車在車庫內(nèi)進行整備作業(yè)時，可以采用車間電源供電方式。02當(dāng)隔離開關(guān)在接地位時，列車沒有高壓供電，車輛牽引系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)都被接地。當(dāng)列車需要進行牽引、輔助系統(tǒng)檢修時，同時要求所有電源都被接地或斷開時，必須將隔離開關(guān)轉(zhuǎn)換到接地位，這樣就可以非常安全地進行檢修維護工作。03二、隔離開關(guān)車輛受電弓供電和車間電源供電在任何時候都不能同時進行。因為隔離開關(guān)的手柄只能在一個位置，正好讓受電弓供電和車間電源供電彼此機械隔離，保證高壓供電要求。當(dāng)需要操作隔離開關(guān)時，打開高壓箱箱蓋，可以手動操作隔離開關(guān)的手柄，進行轉(zhuǎn)換操作。三、高速斷路器高速斷路器（HighSpeedCircuitBreaker）簡稱HSCB,它一般安裝在B車車底的高壓箱內(nèi)。三、高速斷路器開關(guān)作用：在正常情況下，根據(jù)需要接通和斷開接觸網(wǎng)與車輛主回路的高壓電路；保護作用：在發(fā)生故障時，如主電路短路、過載、故障時，快速切斷主電路，對牽引系統(tǒng)進行保護。高速斷路器的作用0102高速斷路器的結(jié)構(gòu)高速斷路器的基本結(jié)構(gòu)包括：基架、主觸頭、脫扣裝置、閉合裝置、滅弧罩、輔助觸頭等。1-主觸頭；2-主觸頭上部連接；3-引弧左連接；4-滅弧罩；5-引弧右連接；6-閉合裝置；7-輔助觸點；8-動觸點；9-脫扣裝置；10-基架；11-主觸頭下部連接高速斷路器各組成結(jié)構(gòu)作用基架用于安裝主觸頭、脫扣裝置、閉合裝置、滅弧柵、輔助觸頭等部件，要求有較高的機械性能和抗震性能，采用堅固的玻璃纖維聚酯材料，絕緣性能好。主觸頭包括動觸頭和靜觸頭，用于接通車輛主電路。輔助觸頭包括6對雙觸頭開關(guān)，跟隨主觸頭的動作而動作，用于輔助控制、顯示狀態(tài)等作用。123高速斷路器各組成結(jié)構(gòu)作用脫扣裝置也稱為短路快速跳閘裝置。用于過載保護，它的跳閘值可通過刻度盤來調(diào)整。跳閘值應(yīng)按允許通過的短路峰值電流來設(shè)定，防止開關(guān)發(fā)生誤跳。閉合裝置包括磁鐵、線圈、圓筒、連接桿、壓簧、前后極、叉頭等，用于開關(guān)的正常吸合和分斷。高速斷路器合閘線圈只能短時通電，開關(guān)到合閘位后，靠連桿機構(gòu)保持。滅弧罩由一組抗電弧的絕緣板、滅弧片和引弧片組成，用于吸入動、靜觸頭分斷產(chǎn)生的電弧，并進行分割、冷卻。456高速斷路器的控制在司機駕駛臺面板上有“合主斷（HSCB合）”和“分主斷（HSCB分）”按鈕，分別用于操作控制高速斷路器主觸點的閉合和斷開，進而控制車輛牽引主電路中高壓直流供電回路的接通和斷開。高速斷路器的控制斷開控制閉合控制當(dāng)按下“合主斷”按鈕后，控制高速斷路器的閉合裝置的閉合線圈得電，產(chǎn)生電磁力，帶動動鐵芯動作進而閉合主觸頭的動觸點，接通主電路。當(dāng)按下“分主斷”按鈕后，使高速斷路器的閉合裝置的閉合線圈失電，電磁力消失，動鐵芯在彈簧力的作用下復(fù)位，進而分開主觸頭的動觸點，斷開主電路。高速斷路器開關(guān)作用體現(xiàn)0201高速斷路器的控制高速斷路器的保護作用由脫扣裝置來實現(xiàn)。

脫扣裝置可以看作實時監(jiān)測主電路的電流大小，當(dāng)發(fā)生過電流(短路、過載或故障)時,流過主觸頭的電流在脫扣裝置的線圈中產(chǎn)生的磁場力超過規(guī)定值,使得磁鐵向上移動,通過杠桿下壓叉桿從而釋放動觸點，斷開主電路。高速斷路器保護作用體現(xiàn)高速斷路器的主觸頭合上或斷開狀態(tài)可以在司機室車輛顯示屏展示出來，因為每套牽引系統(tǒng)都會配置1個高速斷路器，即每節(jié)動車都對應(yīng)的高速斷路器。四、牽引逆變器牽引逆變器是城市軌道交通交流傳動方式車輛的重要設(shè)備。以地鐵車輛為例，牽引逆變器一般安裝在每節(jié)動車車底的牽引箱（逆變箱）內(nèi)。1-牽引箱；2-三極管IGBT;3-散熱裝置;4-門極驅(qū)動;5-充電電容;6-牽引控制單元；7-牽引逆變器單元牽引逆變器的作用城市軌道交通接觸網(wǎng)是1500V/750V直流電壓，而交流傳動車輛的牽引電機是要輸入交流電壓。牽引逆變器也常稱為VVVF（調(diào)壓調(diào)頻，VariableVoltageVariableFrequency）逆變器。牽引逆變器是把輸入的1500V/750V直流電壓轉(zhuǎn)換為電壓大小可變、頻率可變的三相交流電，輸出給牽引電機供電。牽引逆變器的電路結(jié)構(gòu)牽引逆變器電路主要由輸入電路、逆變單元、牽引控制單元構(gòu)成，一般還包括各種輔助的電源供應(yīng)和散熱系統(tǒng)等。牽引逆變器的輸入電路主要包括線路電抗器、線路電容器、線路接觸器、充電接觸器等。線路接觸器、充電接觸器和充電電阻組成充電電路，作用是減少逆變器開始工作階段因為瞬時加入的高壓電對設(shè)備的影響。線路電抗器和線路電容器組成LC濾波電路，作用是減少線路電壓的瞬變和諧波,即對主電路的直流電進行濾波，穩(wěn)定輸入給逆變單元的直流電壓，保證逆變單元得到一個優(yōu)質(zhì)的直流電壓。牽引逆變器的輸入電路當(dāng)列車牽引逆變器在投入使用時，先閉合充電接觸器,電流通過充電電阻給電容器充電,此時可以看做有充電電阻進行一定的分壓，電流瞬時變化相對平緩，進行工作初期的過渡；當(dāng)電容器電壓升高到一定程度時線路接觸器閉合、充電接觸器斷開,此后線路接觸器持續(xù)地為逆變單元供電。線路接觸器、充電接觸器的閉合/斷開會由牽引控制單元自動控制。牽引逆變器的逆變單元包括逆變器部分和制動斬波部分。逆變器部分的核心元件是6個三極管，組成三相橋式逆變電路。制動斬波部分的核心元件是2個或1個三極管，與外部制動電阻相連。牽引逆變器的逆變單元在牽引工況時，逆變器部分工作在逆變狀態(tài),將輸入的直流電逆變成三相交流電輸出給牽引電機。在電制動工況時，逆變器部分工作在整流狀態(tài)，將牽引電機輸入的交流電整流成直流電輸出給電網(wǎng)/制動電阻。當(dāng)檢測到列車需要電阻制動時，牽引控制單元會控制對應(yīng)三極管的門極驅(qū)動控制板，接通制動斬波器，將電能輸送給制動電阻消耗。牽引逆變器的控制單元每套牽引系統(tǒng)配備一個牽引控制單元。牽引控制單元實現(xiàn)對牽引逆變器的控制和檢測,完成車輛的牽引和制動功能。五、牽引電動機牽引電機安裝在動車轉(zhuǎn)向架中，一般每根車軸配備1個牽引電機，所以每個動車轉(zhuǎn)向架有2個牽引電機。用于城市軌道交通車輛帶動列車運行的電機通常稱為牽引電動機。城市軌道交通車輛牽引電機有直流和交流電機兩種，其中交流電機又有旋轉(zhuǎn)電機和直線電機兩種。目前城市軌道交通車輛應(yīng)用廣泛的是三相交流旋轉(zhuǎn)電機。牽引電動機的結(jié)構(gòu)城市軌道交通車輛牽引電機。它主要由三個部分組成：固定部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙稱為氣隙。1-連軸節(jié)；2-進風(fēng)口；3-接線箱；4-出風(fēng)口；5-齒式連軸器；6-進風(fēng)口雙層濾網(wǎng)；7-電機懸掛；8-接線箱；9-出風(fēng)口；10-風(fēng)扇；11-尾盤；12-N端（非傳動端）軸承；13-機座；14-定子；15-轉(zhuǎn)子；16-D端（傳動端）軸承；17-傳輸端小齒輪軸牽引電動機的結(jié)構(gòu)由鐵芯（電工硅鋼片疊成）、定子繞組和機座組成。定子鐵芯內(nèi)圓有許多形狀相同的槽，用于嵌放定子繞組，機座用于固定和支撐定子鐵芯，要求有足夠的機械強度和剛度。定子外部固定有端蓋。1.定子由轉(zhuǎn)子鐵芯（硅鋼片疊成）、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在轉(zhuǎn)軸上，表面開有槽，用于放置或澆注轉(zhuǎn)子繞組。在轉(zhuǎn)子的N端（非傳動端）安裝有風(fēng)扇，跟隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，用于轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動時電機內(nèi)部的降溫散熱。2.轉(zhuǎn)子氣隙大小對異步電機性能有很大的影響。氣隙大，則磁阻大，勵磁電流大，功率因數(shù)降低，電能轉(zhuǎn)化為動能的效果差。理論上氣隙小點好，但氣隙過小，則裝配困難，運行不可靠，起動性能變差。3.氣隙牽引電動機的結(jié)構(gòu)牽引電動機定子1-機座;2-鐵芯;3-繞組牽引電動機轉(zhuǎn)子1-銅條;2-鐵芯;3-風(fēng)扇牽引電動機的工作原理和調(diào)速工作原理：定子通上三相交流電后,在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,該磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后,在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電流,帶電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條處于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場中將產(chǎn)生電動力,使轉(zhuǎn)子朝定子旋轉(zhuǎn)磁場的同一方向旋轉(zhuǎn)。調(diào)速原理：通過改變輸入給定子的三相交流電的幅值大小或頻率，都可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。牽引逆變器是調(diào)壓調(diào)頻逆變器，通過控制牽引逆變器的輸出電壓大小和頻率，進而控制牽引電機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)速的目的。拓展學(xué)習(xí)：直線電機

直線電機是一種新型電機，近年來應(yīng)用日益廣泛，比如北京地鐵機場線列車、廣州地鐵4/5/6號線列車就是用直線電機來牽引的。拓展學(xué)習(xí)：直線電機直線電機可以看作是一臺被剖開并展平的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機，因此它的“定子”與“轉(zhuǎn)子”在平面內(nèi)是平行的。其中“定子”部分懸掛安裝在車輛轉(zhuǎn)向架下，即我們所說的直線電機，“轉(zhuǎn)子”部分裝在軌道中央，即感應(yīng)板。它是依靠“定子”和“轉(zhuǎn)子”之間相互電磁作用力直接實現(xiàn)列車的牽引和電制動?？梢哉f，直線電機是通過帶動轉(zhuǎn)向架的移動來使列車運行，而旋轉(zhuǎn)電機是通過電動輪對的轉(zhuǎn)動來列車運行。六、制動電阻制動電阻箱安裝在每節(jié)動車的車底,在牽引電機電制動時用來消耗過高的再生電壓的耗能設(shè)備,其目的是保證線網(wǎng)及列車的安全。在電制動的情況下,當(dāng)能量不能被電網(wǎng)完全吸收時,多余的能量必須轉(zhuǎn)換為熱能消耗在制動電阻上,否則電網(wǎng)電壓將抬高到不能承受的水平。制動電阻的存在確保了電網(wǎng)上的其他設(shè)備的安全。制動電阻的冷卻方式01由入風(fēng)罩和出風(fēng)防護罩、一個電動機和葉輪以及主箱體內(nèi)兩個低阻值電阻組成，整機由安裝吊架吊掛車底架下。強迫風(fēng)冷制動電阻通過給電動機通電轉(zhuǎn)動，帶動葉輪轉(zhuǎn)動，從而加速氣流，帶出電阻的熱量。強迫風(fēng)冷02采用空氣對流冷卻，冷卻空氣從底部進入制動電阻箱并從帶孔側(cè)墻排出，帶出電阻的熱量。自然風(fēng)冷制動電阻的冷卻方式強迫風(fēng)冷制動電阻1-出風(fēng)防護罩;2-入風(fēng)罩;3-電阻制動電阻的冷卻方式自然風(fēng)冷制動電阻制動電阻的工作原理牽引控制單元對電網(wǎng)直流電壓進行檢測,當(dāng)電壓升至第一個預(yù)定值(如1800V),牽引控制單元控制電阻制動斬波器開始工作,系統(tǒng)工作在再生制動和電阻制動的混合狀態(tài);當(dāng)電壓升至第二個預(yù)定值(如1900V),系統(tǒng)全部轉(zhuǎn)入電阻制動。再生制動和電阻制動轉(zhuǎn)換過程是平滑過渡,無沖擊的。七、牽引系統(tǒng)主電路的控制與執(zhí)行司機控制器司機控制器是用來操縱城市軌道交通車輛運行的控制器,它利用控制電路的低壓電器間接控制主電路的電氣設(shè)備,從而控制列車的運行工況和行車速度。城市軌道交通車輛司機控制器有以下兩種類型:一種是面板上有鑰匙開關(guān)、主控制手柄和方向手柄；另一種是面板上有鑰匙開關(guān)、模式選擇開關(guān)和主控制手柄。司機控制器司機控制器(一)1-方向手柄;2-警惕按鈕;3-主控手柄司機控制器(二)1-警惕按鈕;2-控制手柄;3-鑰匙開關(guān);4-模型選擇開關(guān)司機控制器（一）鑰匙開關(guān)用于激活駕駛室,有“0”位和“1”位兩個位置,“0”位關(guān)閉,“1”位激活。方向手柄安裝在主控制手柄附近,有后退、0、前進共3個擋位(有的有ATC位),分別實現(xiàn)列車的前進、后退的操作?？刂剖直袪恳齾^(qū)、零位、制動區(qū)、快速制動位4個擋位,分別實現(xiàn)列車牽引工況、惰性工況、制動工況和快速制動工況。司機控制器（一）控制手柄的零位、牽引最大位、制動最大位、快速制動位,在這些擋位之間一般為無級調(diào)節(jié)且均有定位。方向手柄在每個擋位均有定位,方向手柄穩(wěn)定在相應(yīng)的