牵引参数对内燃机车异步传动装置损耗的影响

对运行中直流牵引电动机和异步牵引电动机在内燃机车动力电路中工作时的损耗作了比较分析。指出:当牵引传动装置功率不高时,由于电流高次谐波分量带来的损耗,使异步牵引电动机的经济性不如直流牵引电动机。在单节功率为2200kW的内燃机车上使用异步牵引传动装置会降低其区段速度。     

液体冷却的三相交流牵引电动机

与自通风冷却和强迫通风冷却相比,机车动车的牵引电动机采用液体冷却有许多优缺点,主要优点是其机座防污染、防尘和防水,而主要缺点是只有双壁结构的定子直接用冷却液冷却,而无液体流过的转子只能间接地通过气隙和轴承冷却,因此电动机功率受转子中使用的材料的温度极限的制约,至今能做到的极限功率为200kW.但是为了使转子能直接散热和由此改善转子的温度状况,目前对几项开发作了试验.     

永磁同步牵引电动机的特殊性

在阐述永磁同步牵引电动机与异步牵引电动机工作原理的差异以及永磁材料稳定性基础上,从转子不产生损耗带来的优点、过载能力、极数的选择、环境适应性、控制方式、不可逆退磁以及磁场不可调节所带来的缺点等方面,分析永磁同步牵引电动机的特殊性,并提出设计上应采取的措施,为永磁同步牵引电动机的设计提供参考。     

基于高阶滑模控制的异步牵引电动机可变损耗最小化

异步牵引电动机的工作效率和电能消耗率与其电动机的可变损耗有关,针对可变损耗即定转子铁损和铜损的最小化,需要计算出最佳的转子磁链模量。基于铁损的非线性数学模型和最佳效率下最优转子磁链数学模型,依托高阶滑模控制器以及超螺旋算法,转子磁链模量采用具备期望速度的异步牵引电动机实时跟踪监测。利用二次李雅普诺夫函数保证闭环跟踪监测系统的稳定性,为估算不可测的转子磁链和励磁电流变量,故设计滑模观测器,针对负载转矩来设计状态观测器。通过仿真和试验分析所提出的控制器及观测器,结果显示在同样负载转矩条件下,最优磁链相比固定磁链的可变损耗明显降低。     

牵引电动机能耗的比较

铁路运营部门正尽力改善新干线和窄轨列车的运行能耗.列车传动系统最近大多采用感应电动机(IM),但预计永磁同步电动机(PMSM)用作牵引电动机,可以降低能耗,因为PMSM转子损耗比IM少.即使效率提高不多,也可明显节能,因为大量的能量消耗在列车运行中.文章通过数字仿真比较PMSM与IM的能耗,证实PMSM的能耗低.     

大功率变频交流异步牵引电动机研制成功

我国铁路行业首台完全拥有自主知识产权的大功率变频交流异步牵引电动机——JD116异步牵引电动机日前由株洲电力机车厂研制成功。该电动机具有体积小、重量轻、结构简单、性能可靠、维护方便、适合于VVVF电压型逆变器供电等特点，将主要为“蓝箭”号200 km ／ h交流传动电动车组动力车和株洲电力机车厂研制开发的新一代250 km ／ h以下交直交干线电力机车提供牵引电动机。 JD116异步牵引电动机为4极强迫通风三相鼠笼式，其主要技术参数如下：额定功率1 225 kW，额定电压2 105V，额定电流407．8 A，额定频率48．7 Hz，起动转矩 10 440 N*m，绝缘等级200级，质量2 141 kg。 该电动机采用无机壳全焊接复合结构的定子，有效地减轻了电动机重量，改善了定子散热条件和磁路的均匀性；特别设计的转子槽形和转子结构，适用于逆变器供电的多台电动机并联驱动、频繁起动与制动的工况；一端采用绝缘轴承，使轴电流为零，避免了轴承的电流腐蚀；轴承密封采用无接触式迷宫结构，保证了轴承的良好润滑。JD116异步牵引电动机以其优良的性能，将具有良好的市场发展前景。邓日江供稿     

通过改善逆变器电压波形提高驱动系统效率

目前,鼠笼式异步电动机通常被用作铁路驱动系统的牵引电动机。通常,这种电动机在高速范围由一种电压源单脉冲波逆变器驱动。但单脉冲波含有低次谐波分量,使电动机内产生附加损耗。因此,对3-脉冲波和5-脉冲波的优化波形进行了研究,以此替代单脉冲波,减少电动机的附加损耗。文章提出采用优化的3-脉冲和5-脉冲波最大限度地减少附加损耗,同时尽可能地提高基波分量。通过有限元分析验证了这种方法的有效性。试验结果表明,与采用单脉冲波相比,采用优化波形可使电动机效率提高约1%。     

永磁同步电动机在电动车组上的应用

永磁电动机属于交流电动机,它具有结构简单、易于维修保养、节省能源、噪声小和效率高等特点.本文比较了永磁电动机及异步电动机的结构特点,从电动年组的应用出发,介绍开发成功的直接驱动式和全封闭式永磁电动机的概况,阐述了永磁电动机推广应用所面临的问题.     

永磁同步电动机在铁道机车动车上的应用

永磁同步电动机因其效率高,现已广泛用作电动汽车牵引电动机和空调压缩机电动机等.在铁道机车动车上,直流牵引电动机用了很长时间.但近些年来已被逆变器供电且只需要较少维护的异步电动机取代.永磁同步电动机是一种交流电动机,所需维护也很少,而且效率比异步电动机高,体积和重量可以更小.为了充分发挥其效率高的特点,开发了直接驱动式和全封闭式永磁同步电动机.文章从铁道机车动车上的应用出发,介绍了我们的研究成果.     

变频调速系统的三相鼠笼异步电动机(续)

第一讲非正弦波电源下三相鼠笼式异步电动机的稳态谐波性能 (四)非正弦波电压下电动机的谐波损耗在非正弦波电源下,谐波将引起附加损耗,其中包括定子谐波铜耗、转子谐波铜耗、谐波铁耗和谐波杂散损耗。 1.定子谐波铜耗由谐波引起的定子铜耗可由下式计算     

本刊历年发表的永磁技术文献题录

正定子斜槽对永磁电机轴承的影响/何思源,符敏利,杨金霞//大功率变流技术.-2012(2).-59～62.基于矢量控制的兆瓦级永磁同步电机能量互馈系统/南永辉,罗仁俊,彭勃,等//大功率变流技术.-2012(1).-54～58.永磁同步电机转子分段斜极的分析研究/彭俊,符敏利,陈致初,等//大功率变流技术.-2012(1).-50～53,58.     

牵引电机轴承高速试验动态

近日,株洲时代电机技术有限公司和中国航空技术进出口广州公司一行5人应邀参加了在日本NTN公司桑名KUWANA技术研究所的300km/h动力分散动车组的异步牵引电动机NU213+6311绝缘轴承的急加速试验、温升特性试验、耐久性试验(完全模拟使用工况),并进行了相关技术的研讨和交流。试验包括“先锋” 、“中华之星”动车组异步牵引电动机绝缘轴承试验与分析,并对170km/h交流传动内燃机车异步牵引电动机绝缘轴承及120km/h重载货运电力机车异步牵引电动机轴承试验进行了确认和论证。在300km/h绝缘轴承试验中增加了振动加速度频率的测试参数。高速…     

铁道车辆的磁阻电动机(PRM)和逆变器控制

兼用永久磁铁的永磁辅助型磁阻电动机(PRM)是同步电动机的一种.简要介绍该型电动机的主要参数和控制系统的特点;重点论述电动机与控制装置组合试验的结果.确认系统控制稳定,再生制动时,由永久磁铁产生的感应电压不会导致什么问题.这种电动机可以取代现在的异步牵引电动机.     

铁路集装箱起重机异步电动机调压节能的优化方法

铁路集装箱起重机异步电动机具有恒转矩运行和变工况负载的特性,基于异步电动机T型和Γ型等效电路,将定子的铜耗和铁耗看作是仅与定子电压有关的不变损耗,将转子的铜耗看作随负载转矩变化的可变损耗,推导出异步电动机电气总损耗计算式和最优调节电压计算式,并通过实例进行验证。研究结果表明:当转差率为0.01～0.03、起重机电机稳定运行时,按照近似转差率计算的起重机负载转矩误差不超过1.8N.m;在起重机的工作电压高于220V时,电气总损耗的计算误差几乎为零;最优调节电压及其误差随着起重机负载转矩的增加而增大,但在起重机的工作电压范围之内,最优调节电压误差不超过7V;电动机按照起重机负载转矩的变化适时调压时,其电气总损耗小于380和220V恒压驱动的电气总损耗,尤其是在起重机空载运行时,具有显著的节能效果。     

交流传动车辆用多星型异步电动机的新型无变压器拓扑结构

传统的干线交流传动车辆大多在牵引电路中带有牵引变压器,牵引变压器体积大、成本高且损耗大,尤其是在15 kV/16.7 Hz电网供电条件下.本文介绍的是可减少牵引电路的重量和尺寸、提高效率的一种全新的无变压器结构.在网侧,串联连接的电压型变流器通过平波电抗器直接与电网相连.这导致直流环节有不同的电位,因此需要引入一种新的电动机概念.采用了带有3个独立三相绕组的3星型异步电动机,其三相绕组由接在不同电位的3个三相逆变器供电,这就需要用这种3星型异步电动机的新型控制结构.     

机车电机主动齿轮轴轴承布置分析

研究了现有的3种机车电机主动齿轮轴轴承布置方式.从轴承寿命和齿轮啮合2个方面对3种布置方式进行比较.使用有限元软件ANSYS计算分析了3种结构的齿轮轴变形和齿轮啮合时的应力.计算结果表明:主动齿轮轴两端支撑结构对轴承受力和齿轮啮合最有利.与传统主动齿轮悬臂结构相比两端支撑结构的轴承寿命提高了17.51倍、轮齿接触应力降低45.7%、轮齿齿根弯曲应力减小62.8%.     

英国铁路的外转子牵引电动机

英国Derby铁道科学院在1976年年底制成了该院从1974年起着手研究的一种非传统性的新型牵引电动机——外转子牵引电动机。由于变频器使用现代大功率可控硅元件,从而能实现由直流牵引过渡的交流异步牵引。英国铁路认为牵引用异步感应电机在很多方面要比用直流电动机优越。比如异步电机重量轻、无换向器、有较高的转速以及比同等功率的直流电动机体积小。由于无换向器,所以造价低,而且还可以减少再生制动工况时所出现的一些问题,同时这种电动机的抗震     

高速动车组永磁牵引电动机研制

高速动车组对其牵引电机效率、功率密度等性能以及可靠性有苛刻的要求,而传统异步牵引电机性能提升空间较小,很难满足新一代高速铁路牵引系统的需求,因此提出研制高速动车组永磁牵引电动机来提高牵引电机的性能及可靠性。根据高速动车组永磁牵引电动机的技术特点及主要技术参数,通过磁路结构设计、抗失磁分析、轻量化设计及热管理优化,设计并制造了一台永磁牵引电动机。样机试验结果满足电动机技术条件的要求。高速动车组永磁牵引电动机研制的方法可为后续研究提供坚实的理论依据及实践经验。     

电磁仿真技术在异步牵引电机转子优化设计中的应用

针对解析法无法对电机转子局部结构导致的损耗和励磁电流进行定量分析的问题,文章提出在采用解析法进行初步方案计算的基础上,引入电磁仿真技术,并以190 kW异步牵引电机为例,分析和计算了附加损耗以及空载电流随通风孔数量的变化,通过试验验证了采用电磁仿真技术的有效性.     

感应电动机无速度传感器矢量控制在铁道机车车辆传动方面的应用

铁道机车车辆牵引领域中的转矩控制是利用脉冲发生器(PG)来检测牵引感应电动机的转子频率.从提高牵引系统可靠性、降低成本和维修费用以及减小感应电动机尺寸的观点出发,最好不使用PG.为此,一直在研究把无速度传感器控制方法应用于牵引感应电动机的控制,提出了应用无速度传感器的控制策略.文章叙述了铁道机车车辆牵引的新控制方法并出示一些研究试验的结果.