張道祿,劉 勇,閻 陽(yáng)
(南車株洲電機(jī)有限公司,湖南 株洲 412001)
雙流制市域電動(dòng)客車用異步牽引電動(dòng)機(jī)
張道祿,劉 勇,閻 陽(yáng)
(南車株洲電機(jī)有限公司,湖南 株洲 412001)
本文主要介紹了某雙流制市域電動(dòng)客車用異步牽引電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)與特性、設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及基本結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞:市域電動(dòng)客車;異步牽引電動(dòng)機(jī);電機(jī)特性;結(jié)構(gòu)
隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐加快,且逐漸以城市集群形態(tài)發(fā)展,逐漸對(duì)軌道交通系統(tǒng)提出了更高的要求與挑戰(zhàn)。在城市軌道交通和干線線路大發(fā)展的背景下,區(qū)域軌道交通領(lǐng)域也逐漸受到人們的關(guān)注。市域電動(dòng)客車作為一種區(qū)域軌道交通的車輛,具有速度快、加速度大、載客量大等顯著特點(diǎn),在運(yùn)營(yíng)能耗、投資成本、全壽命周期以及環(huán)境保護(hù)等方面具有優(yōu)勢(shì)。
牽引電機(jī)作為整車的心臟,其性能的優(yōu)劣直接影響整車性能的發(fā)揮。文章就某市域電動(dòng)客車用牽引電機(jī),從整車技術(shù)要求、電機(jī)技術(shù)參數(shù)、電機(jī)特性、基本結(jié)構(gòu)和該電機(jī)具有的一些特殊設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。該牽引電機(jī)是在城軌車輛用牽引電機(jī)的基礎(chǔ)上,結(jié)合整車的運(yùn)行工況和運(yùn)行環(huán)境而派生設(shè)計(jì)的,能夠適應(yīng)列車頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)的要求,并且將作為一個(gè)平臺(tái)產(chǎn)品,為后續(xù)城際動(dòng)車組車電機(jī)的發(fā)展提供平臺(tái)的作用,兼容后續(xù)城際動(dòng)車組牽引電機(jī)的研制。
供電方式: AC25kV/50Hz或DC1500V
中間直流電壓: 1800V/1500V
編組形式: 2M2T
軸式: B0—B0
最大牽引力: 223.24 kN
恒牽引力速度范圍: 0-40 km/h
牽引恒功速度范圍: 40~140 km/h
最大電制動(dòng)力: 187.5 kN
制動(dòng)恒功速度范圍: 60~140 km/h
恒電制動(dòng)力速度范圍: 5~60 km/h
最大運(yùn)營(yíng)速度: 140 km/h
輪徑: 840mm(新輪)/770mm(全磨耗)傳動(dòng)比 4.947
額定工作制式: S1(連續(xù)制)額定功率: 250kW
額定轉(zhuǎn)矩: 1137Nm
啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩: 2341Nm
額定電壓(基波有效值) 1000V
額定電流(基波有效值): 170A
額定轉(zhuǎn)速: 2100r/min額定頻率: 71Hz
額定功率因數(shù): ≥0.86
額定效率(基波值): ≥92%
絕緣等級(jí): 200級(jí)
極數(shù): 4
最高轉(zhuǎn)速: 4772r/min質(zhì)量: 680kg
冷卻方式: 自通風(fēng)
由逆變器供電的異步牽引電機(jī)與工頻供電的異步電機(jī)相比有很大差異,逆變器供電的異步牽引電機(jī)需要根據(jù)IEC60349-2的要求計(jì)算電機(jī)在整個(gè)工作范圍內(nèi)不同頻率下的特性參數(shù),即計(jì)算電機(jī)的特性曲線。特性曲線包括電機(jī)在整個(gè)工作范圍內(nèi)的電機(jī)電壓、定子頻率、功率因數(shù)、效率、電機(jī)功率、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。整車要求牽引電機(jī)在AC25kV/50Hz、DC1500V兩種供電模式下能正常工作,因此該電機(jī)需分別計(jì)算兩種供電工況下的電機(jī)牽引和制動(dòng)特性。
設(shè)計(jì)該電機(jī)時(shí),根據(jù)系列化、通用化的原則,結(jié)合整車總體技術(shù)要求,合理選擇參數(shù)和結(jié)構(gòu)。
4.1 系列化、通用化設(shè)計(jì)原則
通用化原則,即該電機(jī)不僅能滿足市域電動(dòng)車組的要求,而且還能應(yīng)用于城際動(dòng)車組上。因此該電機(jī)具有以下特性:
(1)牽引特性與制動(dòng)特性能滿足城際動(dòng)車組的要求,最大牽引功率可達(dá)320kW。
(2)外形尺寸能滿足城際動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的要求。為此,本電機(jī)采用無(wú)機(jī)殼結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)在適應(yīng)不同的轉(zhuǎn)向架接口時(shí)設(shè)計(jì)周期短,變更的零部件涉及的模具少,節(jié)約周期和成本,且可改善電機(jī)散熱,降低電機(jī)重量。
4.2 雙流制供電
雙流制市域電動(dòng)客車要適應(yīng)多種供電制式,既可滿足城區(qū)地鐵交通DC1500V供電條件,又能適應(yīng)城郊AC25kV/50Hz的供電制式。其供電條件要求牽引電機(jī)在AC25kV/50Hz、DC1500V兩種供電模式下能正常工作。
電機(jī)結(jié)構(gòu)主要有定子、轉(zhuǎn)子、傳動(dòng)端端蓋、非傳動(dòng)端端蓋、軸承和速度、溫度傳感器等附件組成,電機(jī)三維外形如圖1所示。
圖1 電機(jī)三維外形圖
5.1 定子
電機(jī)定子由定子鐵心、定子繞組、接線盒等零部件組成,定子鐵心采用無(wú)機(jī)殼結(jié)構(gòu),即用4塊筋板將帶有軸向通風(fēng)孔的定子沖片、定子端板和兩端的壓圈在施壓狀態(tài)下焊接成一個(gè)整體,將成型的定子線圈嵌入定子鐵心槽內(nèi),然后焊接內(nèi)部繞組和引出線。帶繞組的定子采用真空壓力浸漆,滿足絕緣等級(jí)200級(jí)的要求.
5.2 轉(zhuǎn)子
硅鋼片采用高導(dǎo)磁率、低損耗的冷軋電工鋼片或更優(yōu)材料沖制,轉(zhuǎn)子鐵心由冷軋硅鋼板疊壓而成,兩端用壓圈壓緊。轉(zhuǎn)子沖片和壓圈上開(kāi)有通風(fēng)孔。轉(zhuǎn)軸采用高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)合金鋼加工而成。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)采用純銅材料。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條插入槽中后,通過(guò)沖緊將導(dǎo)條固定在槽中,以克服導(dǎo)條在電機(jī)運(yùn)行中因磁拉力和離心力作用而產(chǎn)生的徑向振動(dòng)和位移。
5.3 軸承與潤(rùn)滑
傳動(dòng)端軸承采用圓柱滾子軸承,非傳動(dòng)端軸承采用球軸承,兩端軸承均采用油脂潤(rùn)滑。軸承的密封采用非接觸式迷宮式密封。在兩個(gè)端蓋上均設(shè)有加油嘴,可以定期補(bǔ)充潤(rùn)滑脂。
5.4 溫度、轉(zhuǎn)速的測(cè)量
在電機(jī)的非傳動(dòng)端安裝有非接觸式、高精度的速度傳感器。為了監(jiān)測(cè)電機(jī)的溫度并給控制系統(tǒng)提供電機(jī)的溫度保護(hù)信號(hào),在定子鐵心內(nèi)裝有PT100溫度傳感器。
此款雙流制市域電動(dòng)客車用異步牽引電機(jī)是在城軌車輛用牽引電機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)新而研制的牽引電動(dòng)機(jī),符合IEC60349-2標(biāo)準(zhǔn)的要求,同時(shí)滿足整車的技術(shù)要求,是一款先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用、可靠的異步牽引電動(dòng)機(jī)。
[1]IEC60349-2:2010,電力牽引——鐵路機(jī)車車輛和公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)——第2部分:電子變流器供電的交流電動(dòng)機(jī)[S].
[2]納霍德金.牽引電機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1983.
An Introduction of the Asynchronous Traction Motor of Dual current Urban Electric Bus
ZHANG Dao-lu,YAN Yang
(CSR Zhuzhou Electric co.,LTD.,Zhuzhou,Hunan 412001,China)
This paper mainly introduced the main technical parameters and design characteristics and basic structure of the asynchronous traction motor of some kind of dual current urban electric bus.
regional electric buses;asynchronous traction motor.motor features;structure
TM343
A
2095-980X(2015)02-0043-02
2015-01-18
張道祿(1985-),男,大學(xué)本科,現(xiàn)從事?tīng)恳姍C(jī)的研發(fā)工作。