牵引电动机的理想特性
用于旋转火车车轮并产生动力的电动机被称为牵引电动机。牵引电动机产生的转动力通过驱动齿轮装置和车轴传递到火车车轮。牵引电动机应具有高效率。
牵引电动机的理想特性
以下是用于牵引目的的电动机的理想特性和功能的描述。
合适的转速-转矩特性
牵引电动机应具有合适的转速-转矩特性。在牵引系统中,启动时所需的转矩非常高,而在恒速运行期间,转矩要求不高,因为动能已经产生,所需的牵引力仅用于克服轨阻力和重力分量。
因此,要求牵引电动机应产生非常高的启动转矩,并且在高速时转矩应下降。
高过载能力
牵引电动机应具有高过载能力。牵引电动机承受着沉重的负载,会导致大量的电流涌入。这种大电流可能会产生较大的电枢反应和不良换向。在换向器表面产生的电弧可能会超过整个圆周,并可能发生闪络,这必须不惜一切代价避免。
因此,牵引电动机应能够承受重载而不发生闪络。
并联运行
牵引电动机应能够并联运行。在牵引工作中,多个电动机同时运行。因此,牵引电动机应能够并联运行。
然而,由于车轮的不均匀磨损,各种电动机的转速会略有差异。这不会导致各种电动机产生的转矩和电流产生很大的差异。
坚固的结构
牵引电动机的结构必须坚固,以便能够承受连续的振动,因为这些电动机承受着恶劣的条件。此外,还应为牵引电动机提供机械保护,以防止灰尘、水、泥浆等。
承受电压波动
在牵引工作中,由于启动时电流涌入较大,供电线路的相当大的电压波动是正常现象。因此,牵引电动机应能够承受这些电压波动,而不会对其性能产生不利影响。
牵引电动机的重量
为了增加车辆的有效载荷能力,牵引电动机的重量应尽可能小。此外,牵引电动机应具有高的功率重量比。
尺寸小巧
通常,电动机的物理尺寸取决于所使用的绝缘类型。牵引电动机采用H级绝缘绕组。此外,牵引电动机位于动车组下方,动车组下方的空间受到驱动轮尺寸和轨距的限制。因此,牵引电动机的整体尺寸必须小巧。
简单的速度控制
牵引电动机应具有简单的速度控制。由于电车需要经常启动和停止,因此牵引电动机应易于采用简单的速度控制方法。
自卸特性
牵引电动机应具有自卸特性。牵引电动机的转速-转矩特性应使得速度随负载的增加而降低,即:
$$\mathrm{\mathit{T}\propto \frac{\mathrm{1}}{\mathit{N}}}$$
其中,T和N分别表示转矩和速度。
具有这种转速-转矩特性的电动机能够自我保护免受过载,因为电动机的功率输出与转矩和速度的乘积成正比,即:
$$\mathrm{\mathrm{功率输出}\propto \mathit{T}\:\times \mathit{N}}$$
因此,这赋予牵引电动机自卸特性。
承受暂时性供电中断
当控制器打开时,经过分段绝缘体和交叉点可能会发生暂时性供电中断。因此,牵引电动机应能够承受这些波动而不会产生大量的电流涌入。
动态制动或再生制动
牵引电动机应易于采用简单易行的动态制动或再生制动方法。