第十一章 三相交流牵引电动机
三相交流牵引电动机
第十一章
第十一章 三相交流牵引电动机
采用三相交流牵引电动机的电传动机车具
有以下主要优点：
1．结构简单、牢固，维修方便
2．功率大、体积小、重量轻
3．有良好的牵引性能
4．节省电器设备，操作简便
5．可以得到更高的功率因数和更小的电网谐
波干扰电流。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
pI.
一、异步电动机变频运行的机械特性
在异步电动机的多种调速方法中，采用改变供电频率来调节异步电动机的转
速是比较理想的。供电频率是由大功率电子逆变器向异步牵引电动机提供电
压和频率可调的三相交流电源提供的。
异步电机作为电动机运行时，电机 S在 0＜ S＜ 1,S=Sm∽ 1为稳定运行区。
异步电动机的最大转矩与（ U1/f1） 2成正比,U1正常条件下 Tm与 f2成反比变
化，变频调速时 U1/f1为常数时,Tm是常数,U1/f1为常数时,Φm气隙磁通
是不变的。 U1不变 Φm气隙磁通随 f1的增加而减少。
根据机车牵引的要求，只要对异步电动机的电压、频率采取不同的调节方式，
异步电动机同样具有起动牵引力大、调速范围宽，过载能力强等优良的牵引
性能。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
二、机车牵引中异步电动机的特性调节
异步电动机作为铁路机车的牵引电动机，必须满足机车牵
引性能的要求。一般来说，电力机车的牵引运行可分为：
起动加速区、恒功率输出区、提高速度区或恒电压区这三
个运行调节区。在机车起动加速阶段，要求牵引力尽可能
接近粘着牵引力，以获得大而稳定的起动牵引力，这时异
步电动机应按恒转矩要求进行变频调节；起动后，牵引电
动机按在各种运行速度下保持恒功率输出的要求进行变频
调节。为了满足机车。起动和运行时牵引特性的要求，需
要在调节频率的同时相应调节牵引电动机的电压。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
1.恒转矩特性的变频调节
采用变频调节时，则可使异步电动机在较低频率下起动，
此时定、转子漏抗都很小，从而改善了转子的功率因数，
增大了起动转矩。
应当注意：起动过程中电机处于过载状态，尽管低频
时铁耗比较小，但仍不可长期运行。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
2．恒功率特性的变频调节
为了使异步牵引电动机有恒定的输出功率，电压和频率
的调节方式分为：恒功率变电压变频调节和恒功率恒电
压变频调节两种。
(1)恒功率变电压变频调节
(2)恒功率恒电压变频调节
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
三、异步牵引电动机的结构特点
异步牵引电动机就其外形看与一般直（脉）流牵引电
动机相近，所不同的是机座上不需要换向器观察孔。
异步牵引电动机的内部结构与普通异步电动机基本相
同，其机座多采用钢板焊接结构，定子轭由硅钢片叠
压而成。
第十一章 三相交流牵引电动机
第二节 晶闸管同步牵引电动机
一、直流电机衍化为同步电机
由于电机的运动可以看成是主磁场和电枢磁场相互作用的结果。
因此，这两个磁场之间的关系将在很大程度上决定电机的运行
性能。
电枢电流的交变，对于直流电机是依靠机械交流器 —— 换向
器来完成的，而对于同步电机则是依靠电子变流器 —— 晶闸管
逆变器来完成的，所以，同步牵引电动机和直流电动机具有完
全相同的调速特性，在特性分析时可以按照直流电机的方法处
理。但是，其内部物理过程却和一般的同步电机一样，故电机
结构和参数必须按同步电机的要求设计。
第十一章 三相交流牵引电动机
第二节 晶闸管同步牵引电动机
二、晶闸管同步牵引电动机的工作原理
晶闸管同步牵引电动机是近年来世界正在迅速发展的
一种新型无级变速电机，它由晶闸管逆变器、同步电
动机、转子位置检测器及控制、触发电路所组成。
晶闸管同步牵引电动机的电枢（定子）绕组一般采用
三相绕组，逆变器通常采用桥式联接法。
晶闸管同步牵引电动机的调速方法和直流电动机一样，
既可以调节端电压，也可以调节主磁通。而其主磁场
既可由单独电源供电，称为他励，也可以串人主电路，
称为串励。
第十一章 三相交流牵引电动机
第二节 晶闸管同步牵引电动机
三、晶闸管同步牵引电动机的结构特点
由逆变器供电，并由转子位置检测器控制的晶闸管同
步牵电动机，就系统而言它具有直流电动机的调节性
能；但就电动机本身而言，它只是一台自控调频调速
的同步电动机。因此和普通同步电机有完全相同的结
构。
晶闸管同步电动机通常采用旋转磁极式同步电动机结
构形式。
第十一章 三相交流牵引电动机
晶闸管同步牵引电动机采用隐极式转子
晶闸管同步牵引电动机的定子机座和铁心结构与
异步牵引电动机基本相同。
隐极式转子的极数通常取 6— 8极。
为了不使励磁绕组的槽楔和阻尼导条间形成过
窄的间隔而产生过大的机械应力，还可采用的转
子槽形，即人为地把槽加深 12～ 13 mm，把糟楔
布置在较小的直径上。
三相交流牵引电动机
第十一章
第十一章 三相交流牵引电动机
采用三相交流牵引电动机的电传动机车具
有以下主要优点：
1．结构简单、牢固，维修方便
2．功率大、体积小、重量轻
3．有良好的牵引性能
4．节省电器设备，操作简便
5．可以得到更高的功率因数和更小的电网谐
波干扰电流。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
pI.
一、异步电动机变频运行的机械特性
在异步电动机的多种调速方法中，采用改变供电频率来调节异步电动机的转
速是比较理想的。供电频率是由大功率电子逆变器向异步牵引电动机提供电
压和频率可调的三相交流电源提供的。
异步电机作为电动机运行时，电机 S在 0＜ S＜ 1,S=Sm∽ 1为稳定运行区。
异步电动机的最大转矩与（ U1/f1） 2成正比,U1正常条件下 Tm与 f2成反比变
化，变频调速时 U1/f1为常数时,Tm是常数,U1/f1为常数时,Φm气隙磁通
是不变的。 U1不变 Φm气隙磁通随 f1的增加而减少。
根据机车牵引的要求，只要对异步电动机的电压、频率采取不同的调节方式，
异步电动机同样具有起动牵引力大、调速范围宽，过载能力强等优良的牵引
性能。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
二、机车牵引中异步电动机的特性调节
异步电动机作为铁路机车的牵引电动机，必须满足机车牵
引性能的要求。一般来说，电力机车的牵引运行可分为：
起动加速区、恒功率输出区、提高速度区或恒电压区这三
个运行调节区。在机车起动加速阶段，要求牵引力尽可能
接近粘着牵引力，以获得大而稳定的起动牵引力，这时异
步电动机应按恒转矩要求进行变频调节；起动后，牵引电
动机按在各种运行速度下保持恒功率输出的要求进行变频
调节。为了满足机车。起动和运行时牵引特性的要求，需
要在调节频率的同时相应调节牵引电动机的电压。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
1.恒转矩特性的变频调节
采用变频调节时，则可使异步电动机在较低频率下起动，
此时定、转子漏抗都很小，从而改善了转子的功率因数，
增大了起动转矩。
应当注意：起动过程中电机处于过载状态，尽管低频
时铁耗比较小，但仍不可长期运行。
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
2．恒功率特性的变频调节
为了使异步牵引电动机有恒定的输出功率，电压和频率
的调节方式分为：恒功率变电压变频调节和恒功率恒电
压变频调节两种。
(1)恒功率变电压变频调节
(2)恒功率恒电压变频调节
第十一章 三相交流牵引电动机
第一节 三相异步牵引电动机
三、异步牵引电动机的结构特点
异步牵引电动机就其外形看与一般直（脉）流牵引电
动机相近，所不同的是机座上不需要换向器观察孔。
异步牵引电动机的内部结构与普通异步电动机基本相
同，其机座多采用钢板焊接结构，定子轭由硅钢片叠
压而成。
第十一章 三相交流牵引电动机
第二节 晶闸管同步牵引电动机
一、直流电机衍化为同步电机
由于电机的运动可以看成是主磁场和电枢磁场相互作用的结果。
因此，这两个磁场之间的关系将在很大程度上决定电机的运行
性能。
电枢电流的交变，对于直流电机是依靠机械交流器 —— 换向
器来完成的，而对于同步电机则是依靠电子变流器 —— 晶闸管
逆变器来完成的，所以，同步牵引电动机和直流电动机具有完
全相同的调速特性，在特性分析时可以按照直流电机的方法处
理。但是，其内部物理过程却和一般的同步电机一样，故电机
结构和参数必须按同步电机的要求设计。
第十一章 三相交流牵引电动机
第二节 晶闸管同步牵引电动机
二、晶闸管同步牵引电动机的工作原理
晶闸管同步牵引电动机是近年来世界正在迅速发展的
一种新型无级变速电机，它由晶闸管逆变器、同步电
动机、转子位置检测器及控制、触发电路所组成。
晶闸管同步牵引电动机的电枢（定子）绕组一般采用
三相绕组，逆变器通常采用桥式联接法。
晶闸管同步牵引电动机的调速方法和直流电动机一样，
既可以调节端电压，也可以调节主磁通。而其主磁场
既可由单独电源供电，称为他励，也可以串人主电路，
称为串励。
第十一章 三相交流牵引电动机
第二节 晶闸管同步牵引电动机
三、晶闸管同步牵引电动机的结构特点
由逆变器供电，并由转子位置检测器控制的晶闸管同
步牵电动机，就系统而言它具有直流电动机的调节性
能；但就电动机本身而言，它只是一台自控调频调速
的同步电动机。因此和普通同步电机有完全相同的结
构。
晶闸管同步电动机通常采用旋转磁极式同步电动机结
构形式。
第十一章 三相交流牵引电动机
晶闸管同步牵引电动机采用隐极式转子
晶闸管同步牵引电动机的定子机座和铁心结构与
异步牵引电动机基本相同。
隐极式转子的极数通常取 6— 8极。
为了不使励磁绕组的槽楔和阻尼导条间形成过
窄的间隔而产生过大的机械应力，还可采用的转
子槽形，即人为地把槽加深 12～ 13 mm，把糟楔
布置在较小的直径上。
