各種勵磁方式直流牽引電動機的特性分析.doc

1、串勵和并勵牽引電動機的特性比較1自調(diào)節(jié)性能由圖 1 可見，并勵牽引電動機轉(zhuǎn)速隨著負載的增加下降很小， 而串勵牽引電動機轉(zhuǎn)速卻隨著負載的增加下降很多。 因此，串勵牽引電動機的牽引力和速度能夠按照機車運行條件自動進行調(diào)節(jié)，在重載或上坡時， 隨著機車速度的降低，串勵牽引電動機的轉(zhuǎn)矩自動增大，使機車發(fā)揮較大的牽引力；在輕載或平道運行時，機車牽引力減小，使機車具有較高的速度，即串勵牽引電動機自調(diào)節(jié)性能好。圖 1直流牽引電動機的轉(zhuǎn)速特性1- 并（他）勵； 2- 串勵； 3- 積復勵2功率的利用圖 2 繪出了串勵和并勵牽引電動機的牽引特性。設(shè)兩種電機具有相同的額定牽引力和額定速度 （ a 點），當牽引力從F

2、K變化到F1 時，串勵牽引電動機的工作點由a 點變化到b 點，并勵牽引電動機的工作點由a 點變化到c 點。牽引電動機的功率是牽引力和速度的乘積，即PFK vK。兩種電機相比，并勵牽引電動機在牽引力FK變化時，由于速度vK變化小，所以功率變化較大， 因此，并勵牽引電動機的功率利用不好。串勵牽引電動機由于其速度vK 隨牽引力 FK 的增大而降低較多，若在同樣的牽引力FK 變化下，它的功率變化比并勵牽引電動機小，接近于恒功率運行。因此，串勵牽引電動機的功率利用較好，能在各種運行條件下充分發(fā)揮機車的功率，同時能合理地利用機車上與牽引功率有關(guān)的各種電氣設(shè)備的容量。圖 2牽引電動機的功率利用3牽引電動機之

3、間的負載分配機車運行時， 有幾臺牽引電動機并聯(lián)運行，為了能充分利用機車功率，要求各牽引電動機的負載分配要均勻。但是，由于各牽引電動機的特性有差異，以及機車動輪直徑不完全相同等原因，實際上各牽引電動機負載分配是不均勻的。圖 3 所示為牽引電動機特性有差異時的負載分配情況。從圖中可以看出兩臺特性稍有差異的串勵（或并勵）牽引電動機，裝在一臺機車上并聯(lián)運行時，既使動輪直徑相同，電機轉(zhuǎn)速相同，電動機的負載電流和轉(zhuǎn)矩均有差別。由圖3（ a）中可以看出，串勵牽引電動機具有較軟的特性，在同一運行速度下的負載電流I l 和 I 2 差值比較小。并勵牽引電動機特性較硬，如圖3（ b）所示，負載電流I 1 和 I

4、2 差值要比串勵牽引電動機大得多。如果兩臺牽引電動機的特性完全相同，而各自驅(qū)動的動輪直徑稍有不同，機車運行時兩臺電動機的轉(zhuǎn)速將產(chǎn)生差異，圖 4 所示為動輪直徑有差異時負載分配情況。設(shè)一臺電動機轉(zhuǎn)速為 n1，另一臺電動機轉(zhuǎn)速為n2，由相同轉(zhuǎn)速差異引起的負載電流I l 和 I 2 的差值，串勵牽引電動機比并勵牽引電動機小。圖 3 牽引電動機特性有差異時的負載分配(a) 串勵； (b) 并勵。圖 4 動輪直徑有差異時牽引電動機的負載分配(a) 串勵； (b) 并勵。4電壓波動對牽引電動機工作的影響機車運行時，接觸網(wǎng)網(wǎng)壓會經(jīng)常發(fā)生波動，當電壓突然變化時，由于列車的機械慣性，機車的速度來不及變化，牽引電

5、動機就可能承受較大電流和牽引力的沖擊。圖 5 所示為串勵和并勵牽引電動機在電壓突然增加時產(chǎn)生的電流和牽引力變化情況。設(shè)電動機變化前電壓為U ，相應(yīng)的速度特性為 v1f I ，變化后電壓為 U ，相應(yīng)的速度特性為v2f I。由圖可12見，當電網(wǎng)電壓從 U1 突變?yōu)?U2 時，電動機的轉(zhuǎn)速來不及變化，其工作點從v1fI 曲線躍變到 v2f I 曲線上，其電流和牽引力都將產(chǎn)生相應(yīng)的變化。并勵電動機由于特性較硬，電流和牽引力的沖擊都比串勵電動機大得多，這將使牽引電動機工作條件惡化，并引起列車運行中的沖動。圖 5 電壓波動時牽引電動機電流和牽引力的變化(a) 串勵； (b) 并勵。另外，當牽引電動機的外

6、加電壓突然增加時，并勵電動機由于勵磁線圈匝數(shù)較多，因此電動機勵磁回路電流增長速度要比電樞電路電流增長速度慢得多，電樞反電勢不能及時增加，在過渡過程開始階段，會造成電樞電流沖擊過大。而串勵電動機勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電流增長速度相同，引起的電流沖擊比并勵電動機小得多。5防空轉(zhuǎn)性能機車在重載起動或爬坡時，常會發(fā)生粘著破壞而使動輪空轉(zhuǎn)，導致機車牽引力下降?？辙D(zhuǎn)時， 動輪轉(zhuǎn)速迅速上升，使機車走行部分受到損壞，影響使用壽命；如轉(zhuǎn)速超過牽引電動機最大轉(zhuǎn)速時， 還可能造成電機環(huán)火等嚴重故障。因此， 要求牽引電動機應(yīng)具有良好的防空轉(zhuǎn)性能，當出現(xiàn)動輪空轉(zhuǎn)時，輪對牽引力應(yīng)隨著轉(zhuǎn)速的增高急劇下降，使粘著迅速恢復。圖 6 中曲線 l 、 2 分別為串勵和并勵牽引電動機的牽引特性，設(shè)電動機工作在a 點，速度為 n，由于某種原因，使輪軌之間的粘著條件破壞而發(fā)生空轉(zhuǎn)時，電動機轉(zhuǎn)速沿特性曲線上升， 速度增量為n。由圖 6 可見， 并勵電動機特性較硬，牽引力隨轉(zhuǎn)速上升而大幅下降，輪周牽引力很快低于粘著牽引力，使粘著迅速恢復；而串勵牽引電動機特性較軟，牽引力下降很小，轉(zhuǎn)速將繼續(xù)上升，粘著不易恢復，形成空轉(zhuǎn)。圖 6 牽引電動機防空轉(zhuǎn)性能 1- 串勵； 2- 并勵。綜上所述， 作為機車的牽引動力，串勵牽引電動機具有自調(diào)節(jié)性能較好，功率利用較好，并聯(lián)工作時負載分配較均勻，