城軌車輛用牽引電機分析報告(編輯修改稿)
2025-08-30 02:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 靠性高： 從電機本體來對比，永磁同步變頻調(diào)速電機與異步電機的可靠性相當，但由于永磁同步電機結(jié)構(gòu)的靈活性，便于實現(xiàn)直接驅(qū)動負載，省去可靠性不高的減速箱；在某些負載條件下甚至可以將電機設計在其驅(qū)動裝置的內(nèi)部，如風力發(fā)電直驅(qū)裝置，石油鉆機的絞車驅(qū)動裝置，從而可以省去傳統(tǒng)電機故障率高的軸承：大大提高了傳動系統(tǒng)的可靠性。體積小，功率密度大： 永磁同步變頻調(diào)速電機體積小，功率密度大的優(yōu)勢，集中體現(xiàn)在驅(qū)動低速大扭矩的負載時，一個是電機的極數(shù)的增多，電機體積可以縮小。還有就是：電機效率的增高，相應地損耗降低，電機溫升減小，則在采用相同絕緣等級的情況下，電機的體積可以設計的更??；電機結(jié)構(gòu)的靈活性，可以省去電機內(nèi)許多無效部分，如繞組端部，轉(zhuǎn)子端環(huán)等，相應體積可以更小。起動力矩大、噪音小、溫升低 ：a、永磁同步電機在低頻的時候仍能保持良好的工作狀態(tài)，低頻時的輸出力矩較異步電機大，運行時的噪音?。籦、轉(zhuǎn)子無電阻損耗，定子繞組幾乎不存在無功電流，因而電機溫升低，同體積、同重量的永磁電機功率可提高30%左右；同功率容量的永磁電機體積、重量、所用材料可減少30%。五．永磁同步電機在軌道交通方面的應用及特點城軌車輛牽引系統(tǒng)直接決定著車輛運行性能,關系到車的安全性、運行質(zhì)量及對能源的消耗。與一般交通工具相比, 城軌車輛具有客運量大 、 站間距離短、行車密度大等特點。早期城軌車輛常采用直流電機來實現(xiàn)牽引系統(tǒng)。隨著電力電子技術的進步 , V V V F 逆變器控制的異步電機牽引系統(tǒng)得到了廣泛應用, 替代了直流電機牽引系統(tǒng) 。 與直流電機相比,異步電機沒有換向器,維修減少,同時可做到小型輕量化。近年來隨著永磁材料成本的降低和性能的提高 , 永磁同步電機( P M S M ) 憑借其高效率和高功率密度的特點 , 引起了軌道車輛牽引系統(tǒng)開發(fā)者的密切關注日本已經(jīng)將P M S M應用于低地板電動車、獨立車輪式電動車和可變軌距電動車,德國和法國也在高速動車組和低地板電動車上采用了永磁同步牽引電機。 PM S M在城軌車輛牽引系統(tǒng)的應用主要表現(xiàn)為 : 一是取消齒輪箱, 實現(xiàn)城軌車輛的直接傳動。另一方面實現(xiàn)了將牽引電機做成全封閉電機。 MS M作為直接傳動電機 使用齒輪傳動裝置會帶來傳遞損耗、噪聲和維修等問題 。如采用異步電機作為直接傳動電機 ,牽引電機的體積會加大 ,從而導致簧下重量增加 ,對軌道沖擊加大, 對牽引電機的沖擊也隨之增大 。因此,在重量和尺寸受到嚴格限制的車體地板下采用異步電機作為直接傳動電機很困難。P M S M與過去的直流電機和異步電機相比,具有極對數(shù)多,轉(zhuǎn)矩密度高的特點,因此其體積和重量可大幅減小 ,而且更易實現(xiàn)多級低速大扭矩運動, 從而能在現(xiàn)有尺寸和重量條件下實現(xiàn)直接傳動。各發(fā)達國家均在積極開展 P M S M的直接傳動系統(tǒng)研究。德國鐵路公司對分別采用異步電機和 P M S M 的 I C E 3原型車進行了詳細的試驗對比 ,結(jié)果見表 1。從表 1可看出采用 P M S M直接驅(qū)動不僅減輕了系統(tǒng)重量,而且提高了效率 。表 1I C E3異步電動機與 P MS M主要參數(shù)對比主要參數(shù)異步電動機PMSM額定功率/kW500500傳動比1:起動牽引力 /(kN m)牽引電動機重量 /kg750400牽引電動機最大效率 /(%)傳動齒輪效率 /(%)97總效率 /(%) 西門子針對未來城市軌道車輛 S y n t e g r a 開發(fā)了 P M S M直接傳動系統(tǒng)。其中噪聲可降低 15d B ,體積減少 30%, 效率提高 3%。日本鐵道綜合技術 研究所 ( R T R I ) 先后開 發(fā)了 R M T R M T 11和 R M T 17型直接驅(qū)動式 P M S M ,并在 103系通勤車上進行了運行試驗, 結(jié)果表明其效率和功率因數(shù)明顯提高, 噪聲水平大幅降低。東日本鐵路公司 A CT r a i n 電動車組開發(fā)了直接驅(qū)動式P M S M , 并與異步電機傳動系統(tǒng)進行了對比, 試驗結(jié)果顯示可節(jié)能 10%以上, 沿線噪聲約可降低 5d B。法國阿爾斯通公司也將開用于單層A G V 高速列車的永磁
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