直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性

第三章第一節(jié)牽引電動(dòng)機(jī)概述牽引電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)輪軸的主電動(dòng)機(jī)。是電傳動(dòng)機(jī)車(chē)、車(chē)輛的主要部件之一。牽引電動(dòng)機(jī)的基本特性與同類(lèi)型的普通電動(dòng)機(jī)大體相同，但是為了滿(mǎn)足牽引電動(dòng)機(jī)特殊的使用條件，在設(shè)計(jì)參數(shù)選擇和結(jié)構(gòu)形式上不同于普通電動(dòng)機(jī)。

1．牽引電動(dòng)機(jī)的工作條件2.直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性3.各種勵(lì)磁方式直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性

4.牽引電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)削弱

牽引電動(dòng)機(jī)工作條件1.使用環(huán)境惡劣。牽引電動(dòng)機(jī)安裝在車(chē)體下面，直接受到雨、雪、潮氣的影響，機(jī)車(chē)運(yùn)行中掀起的塵土也容易侵入電機(jī)內(nèi)部，另外，季節(jié)和負(fù)載的變化，還經(jīng)常受到溫度和濕度變化的影響。2.外形尺寸受限制。牽引電動(dòng)機(jī)懸掛在車(chē)體下面，其安裝空間受到很大限制，軸向尺寸受軌距限制，徑向尺寸受動(dòng)輪直徑的限制。3.動(dòng)力作用大。機(jī)車(chē)運(yùn)行通過(guò)鋼軌不平順處，因撞擊而產(chǎn)生的動(dòng)力作用會(huì)傳遞給牽引電動(dòng)機(jī)，使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)承受很大的沖擊和振動(dòng)。4.換向困難。其原因除了機(jī)械動(dòng)力方面的影響外，還有電氣方面的原因，如過(guò)電流、主磁場(chǎng)畸變?cè)龃蟆㈦娋W(wǎng)電壓波動(dòng)使電動(dòng)機(jī)端電壓升高等均造成換向困難，另外，電磁交流分量的存在將使電機(jī)換向更為困難，致使換向火花增大甚至環(huán)火。5、負(fù)載分配不均勻。由于同一臺(tái)機(jī)車(chē)上牽引電動(dòng)機(jī)特性有差異，各動(dòng)輪直徑不等或個(gè)別輪對(duì)發(fā)生“空轉(zhuǎn)”、“滑行”等原因，均有可能造成各電機(jī)的負(fù)載分配不均，有的電機(jī)處于過(guò)載運(yùn)行，有的電機(jī)處于欠載運(yùn)行，從而使機(jī)車(chē)牽引力不能充分發(fā)揮。牽引電動(dòng)機(jī)必須滿(mǎn)足的要求1.應(yīng)用足夠大的啟動(dòng)牽引力和較高的過(guò)載能力。2.具有良好的調(diào)速性能。3.換向可靠。4.牽引電動(dòng)機(jī)各個(gè)部件應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以保證電機(jī)在最?lèi)毫拥倪\(yùn)行條件下能可靠地工作。5.牽引電動(dòng)機(jī)的絕緣必須具有很高的電氣強(qiáng)度，并具有良好的防潮和耐熱性能，以保證電機(jī)有足夠的過(guò)載能力，并在其壽命期限內(nèi)可靠地工作。6.牽引電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)充分適應(yīng)機(jī)車(chē)運(yùn)行和檢修的需要。如電機(jī)的傳動(dòng)和懸掛應(yīng)使機(jī)車(chē)與鋼軌間的動(dòng)力作用盡量減?。粚?duì)灰塵、潮氣及雨雪的侵入有良好的防護(hù)；便于檢修和更換電刷等。7.必須盡可能地降低牽引電動(dòng)機(jī)單位容量的重量，使有效材料和結(jié)構(gòu)材料得到充分利用。直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性有工作特性和機(jī)械特性。

當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)的電壓為恒定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和效率與電樞電流的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為直流牽引電機(jī)的工作特性即：速率特性轉(zhuǎn)矩特性效率特性

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。勵(lì)磁方式不同的電動(dòng)機(jī)具有不同的特性。他勵(lì)和并勵(lì)相同，因此只需分析并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)三種電動(dòng)機(jī)特性。轉(zhuǎn)速特性根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)平衡方程式可得轉(zhuǎn)速公式：

從上式可以看出，在和均為常數(shù)時(shí)，影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的因素有兩個(gè)：（1）是電樞回路的電阻壓降；（2）是磁通變化。各種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性如圖：轉(zhuǎn)矩特性直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為：各種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性如圖：

并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，磁通不隨電樞電流變化，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)為一近似直線(xiàn)（曲線(xiàn)1）電動(dòng)機(jī)，在輕載時(shí)磁路不飽和，可以認(rèn)為∝，則,所以轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)近似為一雙曲線(xiàn)（曲線(xiàn)2）效率特性電機(jī)的效率可用下式表示：

ΣP是電動(dòng)機(jī)的總損耗，它包括銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗和附加損耗。銅耗與電流的平方成正比，為可變損耗，可用比例關(guān)系KˊI2表示，鐵耗和機(jī)械損耗可認(rèn)為與I無(wú)關(guān)，為不變損耗用K表示，電機(jī)的總損耗ΣP=KˊI2+K，將其代入上則根據(jù)此式畫(huà)成曲線(xiàn)，即為電機(jī)的效率特性。機(jī)械特性電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流有比例關(guān)系，機(jī)械特性具有與轉(zhuǎn)速特性相似的形狀電力拖動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行條件

電動(dòng)機(jī)和被它拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械組成電力拖動(dòng)機(jī)組。生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性有的為與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的恒轉(zhuǎn)速特性，有的為與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)載特性，有的為與轉(zhuǎn)速的平方成正比的負(fù)載特性。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，以某一穩(wěn)定速度運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩必須等于生產(chǎn)機(jī)械的阻轉(zhuǎn)矩。

在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載特性的交點(diǎn)上，若則機(jī)組能穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)車(chē)的牽引特性牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置傳遞到機(jī)車(chē)動(dòng)輪上，并在動(dòng)輪緣產(chǎn)生牽引力驅(qū)動(dòng)列車(chē)運(yùn)行，如下圖。牽引電動(dòng)機(jī)速度特性n=f(I)和轉(zhuǎn)矩特性T=f(I)，只有經(jīng)過(guò)換算即可求出機(jī)車(chē)的速度特性VK=f(I)，和牽引力特性FK=f(I)，再由機(jī)車(chē)速度特性和牽引力特性得出機(jī)車(chē)牽引特性FK=f(VK)。直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性分析串勵(lì)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)特性的比較1.自調(diào)節(jié)性能如右圖所示,串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)的牽引力和速度能按照機(jī)車(chē)的運(yùn)行條件自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，自調(diào)節(jié)性能好。直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性分析2.功率的利用串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)能在各種運(yùn)行條件下充分發(fā)揮機(jī)車(chē)的功率，功率利用較好。直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性分析串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)在各種條件下負(fù)載分配差別較小。牽引電動(dòng)機(jī)特性有差異時(shí)的分配

直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性分析電壓波動(dòng)對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)工作的影響并勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)在電壓波動(dòng)時(shí)，電流和牽引力沖擊都比串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)大直流牽引電動(dòng)機(jī)的特性分析防空轉(zhuǎn)性能并勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)由于特性較硬，牽引力隨轉(zhuǎn)速的上長(zhǎng)而大幅度下降，輪周牽引力很快地低于粘著牽引力，使粘著迅速恢復(fù)；串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)特性較軟，牽引力下降很小，轉(zhuǎn)速將繼續(xù)上升，粘著不易恢復(fù)，形成空轉(zhuǎn)。綜合以上分析可看出，作為機(jī)車(chē)的牽引動(dòng)力，串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)具有自調(diào)節(jié)性能好，功率利用好，并聯(lián)工作時(shí)負(fù)載分配較均勻，受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響較小等優(yōu)點(diǎn)。因此被廣泛地應(yīng)