牽引電機的作用及主要組成部件，牽引電機的運用在我們的生活中其實是比較多方面的，但很多人對牽引電機其實並不瞭解，牽引電機是器械中的重要器材，以下牽引電機的作用及主要組成部件。
牽引電機的作用及主要組成部件1
1 、特點
隨着交流變頻調速技術的日益成熟，可以對交流牽引電機進行平穩可靠的無級調速，
牽引電機
調速範圍可達1：1000，比直流調速範圍更大，尤其是沒有了直流電機換向器的存在，因而克服了直流電機的許多弊端，交流牽引電機與直流電機相比，結構簡單可靠、體積小、重量輕，更適合車輛對電機的安裝空間和重量等方面的要求，
更重要的是交流牽引電機因具有功率大、過載能力強、噪聲小、調速範圍寬(0～5000r/min左右)、再生制動力巨大、可防止車輪打滑、可靠性高、維護方便、平穩舒適、節電20～30%等優點，成爲現代城市軌道交通牽引機車驅動電機的首選產品：
1、城市軌道交通用交流牽引電機。
2、輕電車軌用交流牽引電機。
3、地鐵用交流牽引電機。
2 、發展
交流變頻牽引電機作爲車輛驅動的原動機是國際上二十世紀八十年代發展起來的先進牽引技術。它以十分顯著的優良特性在德、日、法等經濟發達國家迅速發展，很快取代了傳統的直流牽引電機。
爲了解決直流和脈流牽引電動機的“轉向”問題，有些國家已在使用晶閘管無換向器式牽引電動機和三相交流異步變頻牽引電動機，並在試驗以直線異步電動機爲動力的磁懸浮高速車輛。晶閘管無換向器式牽引電動機是由一臺同步電動機和一組晶閘管逆變器組成，用晶閘管和轉子位置檢測器來代替直流牽引電動機的換向器和炭刷結構。
這種電動機具有直流電機的優點而沒有困難的“換向”問題。但晶閘管及其控制系統相當複雜，所以電子元件直接影響電動機的運行可靠性。三相交流異步變頻牽引電動機結構簡單，工作可靠，成本低廉，是比較理想的牽引電動機。但由於需用變頻調速，它的發展和應用一度受到限制。60年代，大功率晶閘管變頻裝置的發展使異步電動機能夠實現變頻調速。
21世紀以來，各國已有較多機車和動車採用三相交流異步變頻牽引電動機。聯邦德國和日本在試驗的磁懸浮高速車輛上採用直線異步電動機。它的初級繞組敷設在地面導軌上，由地面的變頻電源供電以產生行波磁場，調節供電電源頻率就可改變磁懸浮高速車輛的速度。
次級繞組就是反應板，裝在車輛的構架上。初級行波磁場和次級感應電流的相互作用，不僅產生使車輛前進的推力，而且還產生磁拉力以懸浮車輛，並在制動工況時起着動力制動的作用。
3 、分類
牽引電動機
在機車或動車上用於驅動一根或幾根動輪軸的電動機。牽引電動機有多種類型，如直流牽引電動機、交流異步牽引電動機和交流同步牽引電動機等。直流牽引電動機，尤其是直流串勵電動機有較好調速性能和工作特性，適應機車牽引特性的需要，獲得廣泛應用。
牽引電動機的工作原理與一般直流電動機相同，但有特殊的工作條件：空間尺寸受到軌距和動輪直徑的限制；在機車運行通過軌縫和道岔時要承受相當大的衝擊振動；大、小齒輪齧合不良時電樞上會產生強烈的扭轉振動;在惡劣環境中運用，雨、雪、灰沙容易侵入等。
因此牽引電動機在設計和結構上也有許多要求，如要充分利用機體內部空間使結構緊湊，要採用較高級的絕緣材料和導磁材料，零部件需有較高的機械強度和剛度，整臺電機需有良好的通風散熱條件和防塵防潮能力，要採取特殊的措施以應付比較困難的“換向”條件以減少炭刷下的火花等。
牽引電動機有兩種懸掛方式。一種是牽引電動機和動輪軸連接的懸掛方式，稱爲抱軸式懸掛或半懸掛。採用這種懸掛方式時，動輪通過軌縫和道岔所產生的衝擊振動會直接傳給牽引電動機。抱軸式懸掛適用於結構速度低於120公里/小時的機車車輛。另一種是架承式懸掛(或稱全懸掛)。
採用這種懸掛方式時牽引電動機固定懸掛在轉向架構架上，在牽引電動機軸端和小、大齒輪之間加入各種彈性連接元件，以減小衝擊振動的影響。架承式懸掛適用於結構速度高於120公里/小時的機車車輛。
在用牽引變壓器降壓經硅整流器或大功率晶閘管整流後供電給直流串勵牽引電動機時，加在牽引電動機上的電壓爲脈動電壓，因此這種牽引電動機稱爲脈流牽引電動機。
大功率脈流牽引電動機的“換向”條件更加困難。此外，電動機內部還有一些附加損耗，從而引起電動機溫升，因此，脈流牽引電動機在設計和結構上還要採取一定的特殊措施，以解決“換向”和溫升兩個突出的問題。
輔助電機
電力機車上的輔助電機可用直流電動機，也可用三相交流異步電動機。用直流電動機作爲輔助電機時，須由專用的硅整流器供電。用三相交流異步輔助電動機時，須由靜止變相、變頻裝置或專用的旋轉電機供給三相電源。這種專用的旋轉電機稱爲劈相機，可以把單相交流電變爲三相交流電。
牽引發電機
專用於電力傳動內燃機車，以供給牽引電動機電力的發電機，又稱主發電機。牽引發電機有直流和交流兩種。直流牽引發電機直接向直流牽引電動機供電。交流牽引發電機發出的三相交流電經硅整流器整流後再向直流牽引電動機供電。交流整流電路是三相的，整流電壓雖然有脈動，但脈動量比較小，因此牽引電動機還被認爲是一般的直流電動機。
4 、原理
牽引電機通常採用變頻器供電。對試驗測試設備的功能及性能指標提出了較高的要求：
1、要求測試設備具有較寬的帶寬，並且在較寬的頻率範圍內均能獲取較高的測量精度；
2、部分試驗基波頻率可能低於5Hz，常規測量儀表不能穩定讀數；
3、變頻器開關頻率較低，諧波含量豐富，且信號不是嚴格的週期信號，傅里葉變換時，需要較長的時間窗。
要正確測量牽引變頻器輸出的基波電壓有效值，必須注意：
1、採用正確的變頻電量測量裝置。電壓、電流傳感器及儀表應該有合理的帶寬、正確的測量模式（基波有效值模式）、輸出頻率下滿足準確級要求等等。
2、牽引變頻器顯示的基波有效值（接近理論值）與實際測量結果一致的前提是開關頻率（載波頻率）足夠高（至少大於基波頻率的20倍）。實際上，牽引變頻器的開關頻率往往比較低，一般低於1KHz，而基波頻率較高，所以並不滿足該條件。
3、要對基波有效值進行準確的、穩定的測量，前提是變頻器輸出爲週期信號（傅里葉變換針對週期信號）。實際上由於牽引變頻器的開關頻率較低，當開關頻率不是基波頻率整數倍時，其輸出信號不是週期信號。例如：開關頻率爲500Hz，基波頻率爲60Hz，假如當前的基波週期從第0個脈衝的`開始時刻開始，將在第9個脈衝的1/3時刻結束，而下一個基波週期，將從第9個脈衝的1/3時刻開始，顯然，這兩個基波週期不是一樣的信號，也就是說，變頻器輸出並非週期信號（當開關頻率較高時，這種非週期性的表現相對較弱）。
牽引電機的作用及主要組成部件2
牽引電機的基本原理
牽引電動機是指產生機車或動車牽引動力的電動機。牽引電動機種類繁多，但它們都有一個對應機車和動車的牽引力和速度關係的特性，即基本牽引特性，它們既可以代表機車或動車的性能，也可以通過車輛的動輪輪徑和傳動比的關係轉換成牽引電動機的轉矩和轉速的關係。
牽引電動機是驅動車輛動輪軸的主電動機，用於車輛的加速及制動。牽引電動機的定子繞組接通三相交流電，在定子空間將產生旋轉磁場。轉子繞組在旋轉磁場中將產生感應電動機和感應電流，從而使轉子受到電磁力的作用而轉動。
交流牽引電機的分類和各自特點
交流牽引電動機在額定頻率和額定電壓不變的條件下，其自然工作特性是指給定電動機的轉速n、電磁轉矩T、定子功率因數cosφ1與輸出功率P2之間的變化關係，而自然機械特性是指電動機和轉速與電磁轉矩之間的變化關係。常用的交流牽引電動機有以下幾類：
1、單相串勵換向器電動機
輸入電壓爲單相低頻交流，通常只採用串勵，其自然運行特性與直（脈）流串勵電動機基本相同。它極數較多，加上換向問題解決不夠完善，只有歐洲部分國家在低頻牽引電網下使用。
2、三相異步電動機
（1）轉速特性n=f（P2）。在穩定運行的轉速範圍內，當P2增大時，電磁功率Pem和轉子繞組銅損PCu2也隨着增大，且PCu2比Pem增大略快，即轉差率s=PCu2/Pem略有增加。因此，轉速特性爲略微下降的近似直線，這說明異步電動機的轉速特性呈硬特性。
（2）轉矩特性T=f（P2）。由T=CTΦI2=T0+P2/Ω可知，三相異步電動機與直（脈）流他勵電動機一樣，轉矩特性爲呈上升趨勢的近似直線。
（3）定子功率因數特性cosφ1=f（P2）。空載時定子電流主要是勵磁分量，因此空載時很低。隨着P2的增大，轉子電流的有功分量增長，對應的定子電流有功分量也增長，cosφ1很快上升。當P2增至額定負載以後，由於轉差率s明顯增大，使轉子漏抗sX02增大，相對定子電流的無功分量也會增加，cosφ1反而逐漸減小。因此，定子功率因數特性呈彎曲線。
（4）機械特性n=f（T）。在穩定運行範圍內，當T增大時，轉子電流的有功分量I2cosφ2增大，表明轉差率s略有增大，機械特性是略微下降的近似直線。因而異步電動機的機械特性呈硬特性。
3、三相同步電動機
（1）轉速特性n=f（P2）和機械特性n=f（T）。由於同步電動機爲交直流雙邊勵磁電動機，其轉速只取決於電樞電流頻率和電動機極對數，而與P2和T無關，轉速特性和機械特性爲水平的絕對硬特性。
（2）轉矩特性T=f（P2）。由“電機學”知識可知，電磁功率Pem隨着輸出功率P2的增加而增加，由於其轉子同步角速度Ωr不變，轉矩特性呈直線上升。
（3）定子功率因數特性cosφ1=f（P2）。由“電機學”知識可知，處於過勵狀態的同步電動機將從電源吸取電容性電流，以利改善cosφ1。空載時主要是直流勵磁，在較小勵磁時，功率因數cosφ1即可高於異步電動機。隨着P2的增大，將在較大勵磁時才能使cosφ1較高。
牽引電機的作用及主要組成部件3
牽引電機的用途
牽引電動機是城市軌道交通車輛得以實現牽引及電制動的動力機械。在起動、牽引及制動等各種工況下，都是通過電氣傳動控制系統改變牽引發動機的轉速以達到車輛調速的目的。
牽引電動機的工作原理與一般直流電動機相同，但有特殊的工作條件，例如空間尺寸受到軌道和動輪直徑的限制等。
牽引電動機在設計上和結構上也有許多要求，如要充分利用機體內部空間使結構緊湊，要採用較高的絕緣材料和導磁材料，零部件需要有較高的的機械強度和剛度，整合電機需要良好的通風散熱條件和防塵防潮能力，要採取特殊的措施以應付比較困難的“換向”條件以減少炭刷下的火花等。
在電動機驅動的生產設備中,爲了實現生產產品質量的提高、數量的增加、能量的合理利用以及生產成本的降低, 在工業生產過程中對電機控制的要求越來越高。
異步牽引電機的組成：轉子、定子、前後軸承、前後軸伸側端蓋、風扇葉、聯接器、出風柵欄。
一、異步電動機是如何轉動起來的
異步電動機定子上有三相對稱的交流繞組；
三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時，將在電機氣隙空間產生旋轉磁場；
轉子繞組的導體處於旋轉磁場中；
轉子導體切割磁力線，併產生感應電勢，判斷感應電勢方向。
轉子導體通過端環自成閉路，並通過感應電流。
感應電流與旋轉磁場相互作用產生電磁力，判斷電磁力的方向。
電磁力作用在轉子上將產生電磁轉矩，並驅動轉子旋轉。
根據以上電磁感應原理，異步電動機也叫感應電動機。
二、轉差，轉差率（爲什麼叫異步電動機？）
切割磁力線是產生轉子感應電流和電磁轉矩的必要條件。
轉子必須與旋轉磁場保持一定的速度差，纔可能切割磁力線。
旋轉磁場的轉速用n1表示，稱爲同步轉速；轉子的實際轉速用n表示，轉差Δn=n1-n。
轉差率： s=(n1-n)/n1
轉差率是異步電動機的一個基本變量，在分析異步電動機運行時有着重要的地位。
起動瞬間，n = 0,s=1
理想空載運行時：n=n1,s=0
作爲電動機運行時，s的範圍在0---1之間。
轉差率一般很小，如s = 0.03。
制動運行時，電磁轉矩方向與轉速方向相反，即n1與n反向，s>1
發電運行時，n高於同步轉速n1,s<0.
根據轉差率可以區分異步電動機運行狀態。
三、電勢平衡方程式
1、定子繞組電勢平衡方程式
定子繞組接到交流電源上，與電源電壓相平衡的電勢（壓降）包括：
主電勢（感應電勢）：
定子繞組通入三相對稱交流電流時，將會產生旋轉的主磁通，同時被定子繞組和轉子繞組切割，並在其中產生感應電勢。
定子繞組感應電勢的有效值：E1=4.44f1*N1*Φ1*Kw1
漏磁電勢（漏抗壓降）
定子漏磁通：僅與定子繞組相匝鏈。
漏抗壓降： E1σ=-jI1*X1σ
電阻壓降： R1I1
定子電勢平衡方程式：U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1+Z1σI1
2、轉子繞組的電勢及電流
轉子繞組的感應電勢
轉子繞組切割主磁通的轉速
主磁通以同步速度旋轉
轉子以轉速n旋轉
轉子繞組導體切割主磁通的相對轉速爲(n1-n)=sn1
轉子繞組中感應電勢的頻率：
公式： f2=sf1
結論：由於s很小，轉子感應電勢頻率很低。0.5-3Hz
轉子感應電勢的有效值
公式：E2S=SE2
感應電勢與轉差率正比。
對繞線式異步電機，轉子繞組每相串聯匝數，相數計算方法同定子繞組的計算。
對籠型轉子來說，由於每個導條中電流相位均不一樣，所以，每個導條即爲一相，可見相數等於導條數即轉子槽數；每相串聯匝數爲半匝即1/2。
注意轉子不動時（s=1)時的感應電勢與轉子旋轉是感應電勢的關係。
轉子繞組的阻抗
由於轉子繞組是閉合的，所以有轉子電流流過。同樣會產生漏磁電抗壓降。
漏抗公式：X2σs=S*X2σ。漏抗也與轉差率正比。轉速越高，漏抗越小。
考慮到轉子繞組的相電阻後：Z2σs=R2+jSX2σ。
轉子繞組中的電流
轉子繞組短路，轉子電壓爲0，感應電勢全部加在轉子阻抗上
轉子迴路方程： E2S=jI2*Z2σs
