最新内燃机车电力传动2牵引电机教学讲义PPT课件.ppt

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1、内燃机车电力传动2牵引电机直流电动机的基本工作原理主磁极：由励磁磁势建立主磁场，磁场方向：NS静止的电刷（A和B）与换向器滑动接触，将直流电引入电枢线圈abcd电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力的作用电磁力大小：fx=Bxlis电磁力的方向：由左手定则决定一对电磁力形成电磁转矩Mx电磁感应定律：运动导体切割磁力线必感应出电势（电动机中为反电势）感应电势大小：e=Bxlv感应电势的方向：按右手定则决定换向器：其作用是使旋转中的电枢线圈中电流换向，从而保证每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，使电磁转矩的方向不变

2、，电机按一定方向连续旋转。换向器改变电源正负极，或改变磁场方向时，电枢线圈所受的电磁力都将反向，电枢反向旋转。fxfxexex8/30/20212具有八个线圈的直流电动机在实际的直流电机中，电枢上都不只有一个线圈，而是有许多线圈均匀且牢固地嵌放在电枢铁芯槽中。换向器由八个互相绝缘的换向片组成。八个线圈通过换向片联接，构成了一个闭合的绕组。位于磁极中性线上两个电刷将闭合的绕组分成了两个并联的支路。所有的线圈都被利用来产生电磁转矩和感应电势，其合成感应电势和电磁转矩的大小取决于并联支路线圈和总线圈数量的多少。8/30/2

3、0213（一）电压平衡方程式对于串励电动机U=Us+UL=Cenφ+Is（Rs+RL)=Es+IsRD对于他励电动机U=Us=Cenφ+IsRs=Es+IsRs由于RD值很小，电压降IsRD不大，故U≈ES。U——电源电压（V）；Us——电枢绕组的端电压（V）；UL——（UL=ILRL）励磁绕组的端电压（V）；ES——电枢反电势（V）；Is——电枢电流（A）；IL——励磁电流（A）；Rs——电枢绕组电阻（Ω）；RL——励磁绕组电阻（Ω）；RD——（RD=RS+RL）电枢回路的电阻（Ω）。8/30/20217（二）转矩

4、平衡方程式电动机瞬态的转矩平衡方程式：M—电磁转矩，Mz—负载阻力转矩，M0—空载阻力转矩，—惯性转矩。电动机稳定运行条件下的转矩平衡方程式：则M=MZ+M0一般M0（由摩擦损耗和铁磁损耗等引起）较小，故M≈MZ。8/30/20218（三）功率平衡方程式和电机效率电磁功率：无论是电动机还是发电机，在电功率EsIs与机械功率Mω能量变换过程中，能量守恒。在能量转换过程中，不可避免地会伴随着各种各样的损耗：机械损耗ΔP机电机轴承，电刷与换向器之间，旋转部分与空气之间存在的摩擦损耗。铁损耗ΔP铁电枢铁芯中由磁滞和涡流所引起

5、的能量损耗一旦电机旋转，不管它是否带负载，机械损耗和铁损耗就会存在，因此通常把这两项损耗合起来叫做空载损耗ΔP空，即ΔP空=ΔP机+ΔP铁铜损耗ΔP铜因为电枢绕组、励磁绕组、电刷、电刷和换向器接触处都存在电阻，合为RD，近似为铜导体电阻，当有电流流过时，就会产生铜损耗ΔP铜=I2RD。8/30/20219直流电机功率平衡关系根据能量守恒定律，电机的输入、输出和损耗之间存在一定的平衡关系。对于直流电动机：电源输入的功率P1=P+ΔP铜P—电机吸收的电磁功率输出给负载的机械功率P2=P-ΔP空功率平衡方程式P1=P2+Δ

6、P空+ΔP铜电机效率η：衡量电机内部损耗的大小8/30/202110四、直流牵引电动机的工作特性和速度调节电传动机车是由牵引电动机驱动的，因此牵引电动机的工作特性必须满足机车牵引性能提出的要求。电动机输出的机械转矩和转速是说明电动机工作特性的两个重要的物理量，分别与机车牵引力和机车速度相对应，因此，转矩特性和转速特性是电动机的两个主要特性，是选用牵引电动机的重要依据。（一）直流牵引电动机的转速特性和转矩特性直流电动机的工作特性表示当不对电源电压及励磁电流进行人为调节时，电动机的转速n、转矩M随电枢电流Is的变化关系。

7、电机的工作特性因励磁方式不同差别很大，所以讨论时，既要应用综合电磁过程的有关方程式，又要注意到不同励磁方式的特点。8/30/202111转速特性电源电压U=常数，励磁电流不认为调节：n=f(Is)根据电压平衡方程式得：他励（或并励）电动机：不对励磁电流进行人为调节时，φ=常数，则n=n0–KIs式中—空载转速，（很小）串励电动机：IL=Is，φ随Is而变化，若忽略电机磁路的饱和，可近似用φ=KfIL=KfIS，则8/30/202112转矩特性电源电压U=常数，励磁电流不认为调节：M=f(Is)忽略空载转矩M0，电动机

8、输出转矩近似等于电磁转矩，即M=CmφIs他励（或并励）电动机：不对励磁电流进行人为调节时，φ=常数，则M=CmφIs=C'mIs串励电动机：同样可设φ=KfIL=KfIS，则M=CmφIs=CmKfIS2显然，串励电动机与他励电机的转速特性、转矩特性截然不同，由特性曲线形状来看，串励电动机具有较大得转速和转矩调节范围。8/30/202113机