一概述

　　牵引电机是铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆（如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆）上用于牵引的电机。牵引电机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。

二牵引电动机

　　在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。

三牵引发电机

　　专用于电力传动内燃机车，以供给牵引电动机电力的发电机，又称主发电机。牵引发电机有直流和交流两种。直流牵引发电机直接向直流牵引电动机供电。交流牵引发电机发出的三相交流电经硅整流器整流后再向直流牵引电动机供电。

四辅助电机

　　电力机车上的辅助电机可用直流电动机，也可用三相交流异步电动机。用直流电动机作为辅助电机时，须由专用的硅整流器供电。用三相交流异步辅助电动机时，须由静止变相、变频装置或专用的旋转电机供给三相电源。这种专用的旋转电机称为劈相机，可以把单相交流电变为三相交流电。

五牵引电机试验

　　牵引电机试验电参量测量特点如下：

1采样同步困难

　　载波频率低，低次谐波含量大，基波频率测量难度加大，采样同步带来困难，造成频谱泄露降低测量精度。尤其是调制比较小时，这种现象更加明显，许多功率分析仪甚至不能正确测量基波频率，无法实现采样同步。

2间谐波含量较大

　　理想变流器输出不含低次谐波，不含间谐波，不含三次谐波。但是，一般而言，变流器的载波频率固定，基波频率变化，导致载波比不为整数，变流器输出相邻两个周期的波形不同，或者说，输出不是严格周期信号，当载波频率比较大时，非整数倍的影响较小，载波比较小时，影响加大。导致输出波形含有较大的间谐波，给基波有效值测量带来困难。

3基波频率低

　　试验的最低基波频率达0.1Hz左右，PWM的宽频带和低基频导致FFT窗口数据长度超长，一般分析仪的谐波运算能力和数据存储容量不足，不能正确测量。

　　假设载波频率为1000Hz，变流器为电压型，按照《GB/T22670-2008变频器供电三相笼型感应电动机试验方法》的规定，测试系统带宽应不低于6000Hz，依据采样定理，采样频率应不低于12000Hz。

　　傅立叶时间窗至少为一个基波周期，约10S，傅立叶时间窗采样点数不小于120,000。

　　当采样频率为200kHz时，傅立叶时间窗采样点数多达2，000，000点（某些谐波分析仪仅1024点）。对功率分析仪的存储容量和运算速度均提出了很高的要求。

4峰值因数高

　　频率降低时，调制比也降低，这就导致输出波形的峰值因数变大，低频试验时，峰值因数可达200以上，而一般的功率分析仪保证精度的峰值因数通常不大于6。导致测量精度大幅度降低。

　　鉴于以上特点，牵引电机试验电参量采用WP4000变频功率分析仪进行测量。牵引电机试验系统原理图如下：

图1.牵引电机试验系统

六发展趋势

　　到上世纪六七十年代，直流牵引电机技术已发展到了顶峰。长期以来的运行也暴露出直流牵引的弱点和缺陷，那就是受到直流换向的限制，电机的故障率 高、检修维护困难、功率和转速难以进一步提升，再加上直流牵引电机效率低、恒功范围窄、整车功率因数低。因此从上个世纪70年代就开始了交流牵引电机的研制。它克服了直流牵引电机的固有弱点，持续功率大、重量轻、体积小，且具有很宽的恒功速度范围。 截止上个世纪90年代，发达国家已经开始逐渐普及交流牵引传动技术，不论是高速、干线还是城市轨道交通均采用交流牵引传动动力装置。

作者：cw_yinhe
单位：湖南银河电气有限公司（http://www.vfe.cc/）

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