牵引电机的作用及主要组成部件，牵引电机的运用在我们的生活中其实是比较多方面的，但很多人对牵引电机其实并不了解，牵引电机是器械中的重要器材，以下牵引电机的作用及主要组成部件。
牵引电机的作用及主要组成部件1
1 、特点
随着交流变频调速技术的日益成熟，可以对交流牵引电机进行平稳可靠的无级调速，
牵引电机
调速范围可达1：1000，比直流调速范围更大，尤其是没有了直流电机换向器的存在，因而克服了直流电机的许多弊端，交流牵引电机与直流电机相比，结构简单可靠、体积小、重量轻，更适合车辆对电机的安装空间和重量等方面的要求，
更重要的是交流牵引电机因具有功率大、过载能力强、噪声小、调速范围宽(0～5000r/min左右)、再生制动力巨大、可防止车轮打滑、可靠性高、维护方便、平稳舒适、节电20～30%等优点，成为现代城市轨道交通牵引机车驱动电机的首选产品：
1、城市轨道交通用交流牵引电机。
2、轻电车轨用交流牵引电机。
3、地铁用交流牵引电机。
2 、发展
交流变频牵引电机作为车辆驱动的原动机是国际上二十世纪八十年代发展起来的先进牵引技术。它以十分显著的优良特性在德、日、法等经济发达国家迅速发展，很快取代了传统的直流牵引电机。
为了解决直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。晶闸管无换向器式牵引电动机是由一台同步电动机和一组晶闸管逆变器组成，用晶闸管和转子位置检测器来代替直流牵引电动机的换向器和炭刷结构。
这种电动机具有直流电机的优点而没有困难的“换向”问题。但晶闸管及其控制系统相当复杂，所以电子元件直接影响电动机的运行可靠性。三相交流异步变频牵引电动机结构简单，工作可靠，成本低廉，是比较理想的牵引电动机。但由于需用变频调速，它的发展和应用一度受到限制。60年代，大功率晶闸管变频装置的发展使异步电动机能够实现变频调速。
21世纪以来，各国已有较多机车和动车采用三相交流异步变频牵引电动机。联邦德国和日本在试验的磁悬浮高速车辆上采用直线异步电动机。它的初级绕组敷设在地面导轨上，由地面的变频电源供电以产生行波磁场，调节供电电源频率就可改变磁悬浮高速车辆的速度。
次级绕组就是反应板，装在车辆的构架上。初级行波磁场和次级感应电流的相互作用，不仅产生使车辆前进的推力，而且还产生磁拉力以悬浮车辆，并在制动工况时起着动力制动的作用。
3 、分类
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。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。
牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入等。
因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。
牵引电动机有两种悬挂方式。一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。采用这种悬挂方式时，动轮通过轨缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。抱轴式悬挂适用于结构速度低于120公里/小时的机车车辆。另一种是架承式悬挂(或称全悬挂)。
采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动的影响。架承式悬挂适用于结构速度高于120公里/小时的机车车辆。
在用牵引变压器降压经硅整流器或大功率晶闸管整流后供电给直流串励牵引电动机时，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，因此这种牵引电动机称为脉流牵引电动机。
大功率脉流牵引电动机的“换向”条件更加困难。此外，电动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升，因此，脉流牵引电动机在设计和结构上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向”和温升两个突出的问题。
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。
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。交流整流电路是三相的，整流电压虽然有脉动，但脉动量比较小，因此牵引电动机还被认为是一般的直流电动机。
4 、原理
牵引电机通常采用变频器供电。对试验测试设备的功能及性能指标提出了较高的要求：
1、要求测试设备具有较宽的带宽，并且在较宽的频率范围内均能获取较高的测量精度；
2、部分试验基波频率可能低于5Hz，常规测量仪表不能稳定读数；
3、变频器开关频率较低，谐波含量丰富，且信号不是严格的周期信号，傅里叶变换时，需要较长的时间窗。
要正确测量牵引变频器输出的基波电压有效值，必须注意：
1、采用正确的变频电量测量装置。电压、电流传感器及仪表应该有合理的带宽、正确的测量模式（基波有效值模式）、输出频率下满足准确级要求等等。
2、牵引变频器显示的基波有效值（接近理论值）与实际测量结果一致的前提是开关频率（载波频率）足够高（至少大于基波频率的20倍）。实际上，牵引变频器的开关频率往往比较低，一般低于1KHz，而基波频率较高，所以并不满足该条件。
3、要对基波有效值进行准确的、稳定的测量，前提是变频器输出为周期信号（傅里叶变换针对周期信号）。实际上由于牵引变频器的开关频率较低，当开关频率不是基波频率整数倍时，其输出信号不是周期信号。例如：开关频率为500Hz，基波频率为60Hz，假如当前的基波周期从第0个脉冲的`开始时刻开始，将在第9个脉冲的1/3时刻结束，而下一个基波周期，将从第9个脉冲的1/3时刻开始，显然，这两个基波周期不是一样的信号，也就是说，变频器输出并非周期信号（当开关频率较高时，这种非周期性的表现相对较弱）。
牵引电机的作用及主要组成部件2
牵引电机的基本原理
牵引电动机是指产生机车或动车牵引动力的电动机。牵引电动机种类繁多，但它们都有一个对应机车和动车的牵引力和速度关系的特性，即基本牵引特性，它们既可以代表机车或动车的性能，也可以通过车辆的动轮轮径和传动比的关系转换成牵引电动机的转矩和转速的关系。
牵引电动机是驱动车辆动轮轴的主电动机，用于车辆的加速及制动。牵引电动机的定子绕组接通三相交流电，在定子空间将产生旋转磁场。转子绕组在旋转磁场中将产生感应电动机和感应电流，从而使转子受到电磁力的作用而转动。
交流牵引电机的分类和各自特点
交流牵引电动机在额定频率和额定电压不变的条件下，其自然工作特性是指给定电动机的转速n、电磁转矩T、定子功率因数cosφ1与输出功率P2之间的变化关系，而自然机械特性是指电动机和转速与电磁转矩之间的变化关系。常用的交流牵引电动机有以下几类：
1、单相串励换向器电动机
输入电压为单相低频交流，通常只采用串励，其自然运行特性与直（脉）流串励电动机基本相同。它极数较多，加上换向问题解决不够完善，只有欧洲部分国家在低频牵引电网下使用。
2、三相异步电动机
（1）转速特性n=f（P2）。在稳定运行的转速范围内，当P2增大时，电磁功率Pem和转子绕组铜损PCu2也随着增大，且PCu2比Pem增大略快，即转差率s=PCu2/Pem略有增加。因此，转速特性为略微下降的近似直线，这说明异步电动机的转速特性呈硬特性。
（2）转矩特性T=f（P2）。由T=CTΦI2=T0+P2/Ω可知，三相异步电动机与直（脉）流他励电动机一样，转矩特性为呈上升趋势的近似直线。
（3）定子功率因数特性cosφ1=f（P2）。空载时定子电流主要是励磁分量，因此空载时很低。随着P2的增大，转子电流的有功分量增长，对应的定子电流有功分量也增长，cosφ1很快上升。当P2增至额定负载以后，由于转差率s明显增大，使转子漏抗sX02增大，相对定子电流的无功分量也会增加，cosφ1反而逐渐减小。因此，定子功率因数特性呈弯曲线。
（4）机械特性n=f（T）。在稳定运行范围内，当T增大时，转子电流的有功分量I2cosφ2增大，表明转差率s略有增大，机械特性是略微下降的近似直线。因而异步电动机的机械特性呈硬特性。
3、三相同步电动机
（1）转速特性n=f（P2）和机械特性n=f（T）。由于同步电动机为交直流双边励磁电动机，其转速只取决于电枢电流频率和电动机极对数，而与P2和T无关，转速特性和机械特性为水平的绝对硬特性。
（2）转矩特性T=f（P2）。由“电机学”知识可知，电磁功率Pem随着输出功率P2的增加而增加，由于其转子同步角速度Ωr不变，转矩特性呈直线上升。
（3）定子功率因数特性cosφ1=f（P2）。由“电机学”知识可知，处于过励状态的同步电动机将从电源吸取电容性电流，以利改善cosφ1。空载时主要是直流励磁，在较小励磁时，功率因数cosφ1即可高于异步电动机。随着P2的增大，将在较大励磁时才能使cosφ1较高。
牵引电机的作用及主要组成部件3
牵引电机的用途
牵引电动机是城市轨道交通车辆得以实现牵引及电制动的动力机械。在起动、牵引及制动等各种工况下，都是通过电气传动控制系统改变牵引发动机的转速以达到车辆调速的目的。
牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件，例如空间尺寸受到轨道和动轮直径的限制等。
牵引电动机在设计上和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高的绝缘材料和导磁材料，零部件需要有较高的的机械强度和刚度，整合电机需要良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。
在电动机驱动的生产设备中,为了实现生产产品质量的提高、数量的增加、能量的合理利用以及生产成本的降低, 在工业生产过程中对电机控制的要求越来越高。
异步牵引电机的组成：转子、定子、前后轴承、前后轴伸侧端盖、风扇叶、联接器、出风栅栏。
一、异步电动机是如何转动起来的
异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；
三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；
转子绕组的导体处于旋转磁场中；
转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。
转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。
感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。
电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。
根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。
二、转差，转差率（为什么叫异步电动机？）
切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。
转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。
旋转磁场的转速用n1表示，称为同步转速；转子的实际转速用n表示，转差Δn=n1-n。
转差率： s=(n1-n)/n1
转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。
起动瞬间，n = 0,s=1
理想空载运行时：n=n1,s=0
作为电动机运行时，s的范围在0---1之间。
转差率一般很小，如s = 0.03。
制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即n1与n反向，s>1
发电运行时，n高于同步转速n1,s<0.
根据转差率可以区分异步电动机运行状态。
三、电势平衡方程式
1、定子绕组电势平衡方程式
定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：
主电势（感应电势）：
定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。
定子绕组感应电势的有效值：E1=4.44f1*N1*Φ1*Kw1
漏磁电势（漏抗压降）
定子漏磁通：仅与定子绕组相匝链。
漏抗压降： E1σ=-jI1*X1σ
电阻压降： R1I1
定子电势平衡方程式：U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1+Z1σI1
2、转子绕组的电势及电流
转子绕组的感应电势
转子绕组切割主磁通的转速
主磁通以同步速度旋转
转子以转速n旋转
转子绕组导体切割主磁通的相对转速为(n1-n)=sn1
转子绕组中感应电势的频率：
公式： f2=sf1
结论：由于s很小，转子感应电势频率很低。0.5-3Hz
转子感应电势的有效值
公式：E2S=SE2
感应电势与转差率正比。
对绕线式异步电机，转子绕组每相串联匝数，相数计算方法同定子绕组的计算。
对笼型转子来说，由于每个导条中电流相位均不一样，所以，每个导条即为一相，可见相数等于导条数即转子槽数；每相串联匝数为半匝即1/2。
注意转子不动时（s=1)时的感应电势与转子旋转是感应电势的关系。
转子绕组的阻抗
由于转子绕组是闭合的，所以有转子电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。
漏抗公式：X2σs=S*X2σ。漏抗也与转差率正比。转速越高，漏抗越小。
考虑到转子绕组的相电阻后：Z2σs=R2+jSX2σ。
转子绕组中的电流
转子绕组短路，转子电压为0，感应电势全部加在转子阻抗上
转子回路方程： E2S=jI2*Z2σs
