用深的磁场削弱使气隙磁场畸变增大;电网电压波动使电动机端电压升髙等,这 些都将造成牵引电动机换向困难。 脉流牵引电动机的电流为脉动电流,除了直流分量外,还有一定的交流分量, 电磁交流分量的存在将使电机换向更为困难,致使换向火花增大甚至环火。因此 在设计直、脉流牵引电动机时,必须对换向问题给予特别注意 5.负载分配不均匀 牵引电动机和普通电动机的另一不同之处是:在同一机车上的数台牵引电动 机,不论在电的方面还是在机械方面都是连接在一起的。在电的方面,各电机之 间是并联连接;在机械方面,各电机通过动轮与钢轨间的粘着作用而互相耦合在 一起。因此,由于同一台机车上牵引电动机特性有差异,各动轮直径不等或个别 轮对发生“空转”、“滑行”等原因,都有可能造成各电机的负载分配不均,有 的电机处于过载运行,有的电机处于欠载运行,从而使机车牵引力不能充分发挥。 三、牵引电动机必须满足的要求 为了保证牵引电动机在上述条件下可靠工作,并且能适应机车运行的需要, 牵引电动机必须满足下列要求: (1)应有足够大的起动牵引力和较强的过载能力 (2)具有良好的调速性能。保证机车在不同行驶条件下,有宽广的速度调 节范围,并在速度变化范围内,充分发挥牵引电动机的功率。在正、反方向运行 时,其特性尽可能相同。 (3)换向可靠。在大电流、高电压、高转速及磁场削弱条件下运行时,换 向火花不应超过规定的火花等级。 (4)各部件应具有足够的机械强度,以保证电机在最恶劣的运行条件下可 靠工作。 (5)牵引电动机的绝缘必须具有很高的电气强度,并具有良好的防潮和耐 热性能,以保址电机有足够的过载能力,并在其寿命期限内可靠工作 (6)牵引电动机的结构应充分适应机车运行和检修的需要。如电机的传动 与悬挂应使机车与钢轨间的动力作用尽量减小;对灰尘、潮气及雨雪的侵入有良 好的防护;便于检修和更换电刷等。 (⑦)必须尽可能地降低牵引电动机单位功率的重量,使电磁材料和结构材料
用深的磁场削弱使气隙磁场畸变增大；电网电压波动使电动机端电压升高等，这 些都将造成牵引电动机换向困难。 脉流牵引电动机的电流为脉动电流，除了直流分量外，还有一定的交流分量， 电磁交流分量的存在将使电机换向更为困难，致使换向火花增大甚至环火。因此， 在设计直、脉流牵引电动机时，必须对换向问题给予特别注意。 5．负载分配不均匀 牵引电动机和普通电动机的另一不同之处是：在同一机车上的数台牵引电动 机，不论在电的方面还是在机械方面都是连接在一起的。在电的方面，各电机之 间是并联连接；在机械方面，各电机通过动轮与钢轨间的粘着作用而互相耦合在 一起。因此，由于同一台机车上牵引电动机特性有差异，各动轮直径不等或个别 轮对发生“空转”、“滑行”等原因，都有可能造成各电机的负载分配不均，有 的电机处于过载运行，有的电机处于欠载运行，从而使机车牵引力不能充分发挥。 三、牵引电动机必须满足的要求 为了保证牵引电动机在上述条件下可靠工作，并且能适应机车运行的需要， 牵引电动机必须满足下列要求： （1）应有足够大的起动牵引力和较强的过载能力。 （2）具有良好的调速性能。保证机车在不同行驶条件下，有宽广的速度调 节范围，并在速度变化范围内，充分发挥牵引电动机的功率。在正、反方向运行 时，其特性尽可能相同。 （3）换向可靠。在大电流、高电压、高转速及磁场削弱条件下运行时，换 向火花不应超过规定的火花等级。 （4）各部件应具有足够的机械强度，以保证电机在最恶劣的运行条件下可 靠工作。 （5）牵引电动机的绝缘必须具有很高的电气强度，并具有良好的防潮和耐 热性能，以保址电机有足够的过载能力，并在其寿命期限内可靠工作。 （6）牵引电动机的结构应充分适应机车运行和检修的需要。如电机的传动 与悬挂应使机车与钢轨间的动力作用尽量减小；对灰尘、潮气及雨雪的侵入有良 好的防护；便于检修和更换电刷等。 (7)必须尽可能地降低牵引电动机单位功率的重量，使电磁材料和结构材料
得到充分利用。 第二节直流牵引电动机的工作特性 牵引电动机输出的机械转矩和转速是说明电动机工作特性的两个重要物理 量,电动机的效率是衡量电机在实现能量转换过程中损耗大小的量。当电压和励 磁电流恒定时,牵引电动机的工作特性是指电动机的转速n、转矩T、效率η与 输出功率P2之间的关系曲线,即,n=f(P2)T=八(P)n=八(P).在实际运行中, 测量电枢电流l比测量P2容易,且L随着P2的增加而增加,所以工作特性也可 表示为电枢电流的函数,即n、T、n=∫()。牵引电动机的机械特性是指电动 机转速和电磁转矩之间的关系曲线n=f(T) 励磁方式不同的电动机具有不同的特性。直流电动机可分为他励、并励、串 励和复励等4种,他励电动机特性和并励电动机相同,因此只需分析并励、串励 和复励3种电动机的特性。 转速特性n=f(L) 直流电动机的转速对电枢电流的变化关系可根据直流电动机电势平衡方程 式求得,即 U=E+LR=Con+l,R (3-1) 式中U—一加在电动机上的端电压(V) I。一一电枢电流(A) R一一电枢回路电阻(fi); 每极磁通量(W) C一电机常数,对于已制成的电机C常数 其值为 60a 其中p——磁极对数, N一一电枢绕组的总导体数, 电枢绕组的并联支路对数。 由式(3-1)可解得:
得到充分利用。 第二节 直流牵引电动机的工作特性 牵引电动机输出的机械转矩和转速是说明电动机工作特性的两个重要物理 量，电动机的效率是衡量电机在实现能量转换过程中损耗大小的量。当电压和励 磁电流恒定时，牵引电动机的工作特性是指电动机的转速 n、转矩 T、效率η与 输出功率 P2之间的关系曲线，即， ( ) ( ) ( ) 2 2 2 n = f P ,T = f P , = f P .在实际运行中， 测量电枢电流 a I 比测量 P2容易，且 a I 随着 P2的增加而增加，所以工作特性也可 表示为电枢电流的函数，即 ( ) a n、T、 = f I 。牵引电动机的机械特性是指电动 机转速和电磁转矩之间的关系曲线 n=f（T）。 励磁方式不同的电动机具有不同的特性。直流电动机可分为他励、并励、串 励和复励等 4 种，他励电动机特性和并励电动机相同，因此只需分析并励、串励 和复励 3 种电动机的特性。 一、转速特性 ( ) a n = f I 直流电动机的转速对电枢电流的变化关系可根据直流电动机电势平衡方程 式求得，即： a a a e aRa U = E + I R = C n + I （3-1） 式中 U——加在电动机上的端电压（V）； Ia——电枢电流（A）； Ra——电枢回路电阻（fi）； ——每极磁通量（Wb）； Ce——电机常数，对于已制成的电机 Ce常数 其值为 ; 60a pN Ce = 其中 p——磁极对数， N——电枢绕组的总导体数， a——电枢绕组的并联支路对数。 由式（3-1）可解得：
UN-LOR (3-2) Co 从上式可以看出,当U和励磁电流I都为常值时,影响电动机转速的因素有 两个:一是电枢回路电阻压降lR的变化;二是磁通φ的变化。各种励磁方式电 动机的转速特性如图3-6所示。 3-6直流牵引电动机的转速特性 1-并(他)励:2-串励:3-积复励 并励电动机,空载时P=0,L。=0,此时转速为空载转速no2C°随着Ln的 增加,电阻压降增加,使转速趋于下降;电枢反应的去磁作用使磁通略为减少 又使转速趋于上升。由于两种因素对转速的影响部分地互相抵消,所以电动机转 速变化很小。转速特性可能是略为下垂,也可能是略为上翘。实用上,为保证电 动机稳定运行,常使并励电动机具有略为下降的转速特性(曲线1) 空载转速n与额定转速n之差,用额定转速n的百分数表示,称为电动机 的转速变化率M,即: △n 并励电动机在负载变化时转速变化很小,其转速变化率只有2%~8%,所 以基本上是一种恒速电动机。 串励电动机当L增加时,一方面LR增大,另一方面由于la=l,使磁通φ 亦增大。这两方面的作用都可使转速降低,因此转速随电枢电流的增加而迅速下 降(曲线2)。如果负载很轻,L和φ都很小,电机转速很高。空载时φ≈0,理
e N a a C U I R n − = （3-2） 从上式可以看出，当 U 和励磁电流 If都为常值时，影响电动机转速的因素有 两个：一是电枢回路电阻压降 aRa I 的变化；二是磁通 的变化。各种励磁方式电 动机的转速特性如图 3-6 所示。 图 3-6 直流牵引电动机的转速特性 1-并（他）励；2-串励；3-积复励。 并励电动机，空载时 P2=0， a I =0，此时转速为空载转速 e N C U n0 = 。随着 a I 的 增加，电阻压降增加，使转速趋于下降；电枢反应的去磁作用使磁通略为减少， 又使转速趋于上升。由于两种因素对转速的影响部分地互相抵消，所以电动机转 速变化很小。转速特性可能是略为下垂，也可能是略为上翘。实用上，为保证电 动机稳定运行，常使并励电动机具有略为下降的转速特性（曲线 1） 空载转速 n0与额定转速 N n 之差，用额定转速 N n 的百分数表示，称为电动机 的转速变化率 n ，即： 0 100% − = N N n n n n (3-3) 并励电动机在负载变化时转速变化很小，其转速变化率只有 2％～8％，所 以基本上是一种恒速电动机。 串励电动机当 a I 增加时，一方面 aRa I 增大，另一方面由于 a f I = I ，使磁通 亦增大。这两方面的作用都可使转速降低，因此转速随电枢电流的增加而迅速下 降（曲线 2）。如果负载很轻， a I 和 都很小，电机转速很高。空载时 0 ，理
论上电动机的转速将趋于无穷大,实际上可达(5~6)n。这样高的转速会使 转子损坏,因此串励电动机不允许在空载或很轻的负载下运行,也不允许使用皮 带、链条传动,以免皮带或链条滑脱时,成为空载。由于串励电动机不允许空载 运行,其转速变化率的定义为 (3-4) 式中n P2=P时动机转速。 复励电动机具有并励和串励两套绕组,通常接成积复励。两套绕组的磁势比 例不同,可得到不同的特性。在设计时,可以灵活也安排它的两种励磁成分,使 其特性介于并励和串励电动机特性之间(曲线3)。 二、转矩特性T=f() 转矩特性的关系可由转矩平衡方程式推出,当忽略空载转矩后,电动机输出 的转矩等于电磁转矩,故转矩特性可以直接由电磁转矩公式求出,即: T=CTOI (3-5) 式中G一转矩常数,C12m 各种励磁方式电动机的转矩特性,如图3-7所示。 图3-7直流牵引电动机的转矩特性 1-并(他)励:2-串励:3-积复励 并励电动机,磁通不随电枢电流变化,转矩与电枢电流成正比,T=f()为 直线(曲线1)。实际上,由于电枢反应的去磁作用,使电动机的转矩在电枢 电流较大时,稍有下降。对于串励电动机,在轻载时磁路不饱和,可以认为
论上电动机的转速将趋于无穷大，实际上可达（5～6） N n 。这样高的转速会使 转子损坏，因此串励电动机不允许在空载或很轻的负载下运行，也不允许使用皮 带、链条传动，以免皮带或链条滑脱时，成为空载。由于串励电动机不允许空载 运行，其转速变化率的定义为： 4 100% 1 − = N N n n n n (3-4) 式中 n P PN 4 1 2 4 1 — — = 时动机转速。 复励电动机具有并励和串励两套绕组，通常接成积复励。两套绕组的磁势比 例不同，可得到不同的特性。在设计时，可以灵活也安排它的两种励磁成分，使 其特性介于并励和串励电动机特性之间（曲线 3）。 二、转矩特性 ( ) a T = f I 转矩特性的关系可由转矩平衡方程式推出，当忽略空载转矩后，电动机输出 的转矩等于电磁转矩，故转矩特性可以直接由电磁转矩公式求出，即： T a T = C I （3—5） 式中 CT一转矩常数， a pN CT 2 = 。 各种励磁方式电动机的转矩特性，如图 3－7 所示。 图 3-7 直流牵引电动机的转矩特性 1-并（他）励；2-串励；3-积复励。 并励电动机，磁通不随电枢电流变化，转矩与电枢电流成正比， ( ) a T = f I 为 一直线（曲线 1）。实际上，由于电枢反应的去磁作用，使电动机的转矩在电枢 电流较大时，稍有下降。对于串励电动机，在轻载时磁路不饱和，可以认为