直線(xiàn)電機(jī)與城市地鐵列車(chē)課件

1、直線(xiàn)電機(jī)與城軌列車(chē) 長(zhǎng)期以來(lái)，在各種工程技術(shù)中需要直線(xiàn)型驅(qū)動(dòng)力時(shí)，主要是采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)并通過(guò)曲柄連桿或蝸輪蝸桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)獲得的。但是，這種傳動(dòng)形式往往會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量重，體積大，嚙合精度差，且工作不可靠等缺點(diǎn)。而采用直線(xiàn)電機(jī)不需要中間轉(zhuǎn)換裝置，能夠直接產(chǎn)生直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 各種新技術(shù)和需求的出現(xiàn)和拓展推動(dòng)了直線(xiàn)電機(jī)的研究和生產(chǎn)，目前在交通運(yùn)輸、機(jī)械工業(yè)和儀器儀表工業(yè)中，直線(xiàn)電機(jī)已得到推廣和應(yīng)用。 直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的定義利用電能直接產(chǎn)生直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī) 短初級(jí) 短次級(jí) 雙邊型直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)短次級(jí)短初級(jí)單邊直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)直線(xiàn)電機(jī)分類(lèi)（1）按結(jié)構(gòu)（5種）圓筒式結(jié)構(gòu) 從旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)到圓筒式直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的演化 圓弧式直線(xiàn)電

2、動(dòng)機(jī)圓盤(pán)式直線(xiàn)電動(dòng)1.力電機(jī)力電機(jī)是指單位輸入功率所能產(chǎn)生的推力，或單位體積所能產(chǎn)生的推力，主要用于在靜止物體上或低速的設(shè)備上施加一定的推力的直線(xiàn)電機(jī)。它以短時(shí)運(yùn)行、低速運(yùn)行為主，例如閥門(mén)的開(kāi)閉，門(mén)窗的移動(dòng)，機(jī)械手的操作、推車(chē)等等。這種電機(jī)效率較低，甚至為零（如對(duì)靜止物體上施加推力時(shí)，效率為零），因此，對(duì)這類(lèi)電機(jī)不能用效率這個(gè)指標(biāo)去衡量它，而是用推力功率的比來(lái)衡量，即在一定的電磁推力下，其輸入的功率越小則說(shuō)明其性能越好。2.功電機(jī) 功電機(jī)主要作為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的直線(xiàn)電機(jī)，它的性能衡量的指標(biāo)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本一樣，即可用效率、功率因數(shù)等指標(biāo)來(lái)衡量其電機(jī)性能的優(yōu)劣。例如高速磁懸浮列車(chē)用直線(xiàn)電機(jī)，各種高速

3、運(yùn)行的輸送線(xiàn)等等。 3.能電機(jī)能電機(jī)是指運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在短時(shí)間內(nèi)所能產(chǎn)生的極高能量的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它主要是在短時(shí)間、短距離內(nèi)提供巨大的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)能，例如導(dǎo)彈、魚(yú)雷的發(fā)射，飛機(jī)的起飛以及沖擊、碰撞等試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)等等。這類(lèi)直線(xiàn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)是能效率（能效率輸出的動(dòng)能電源所提供的電能）。 （2）按功能用途直線(xiàn)電機(jī)按其工作原理可分為兩個(gè)大的方面，即直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)和直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)包括：交流直線(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)交流直線(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)直線(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)直線(xiàn)步進(jìn)（脈沖）電動(dòng)機(jī)混合式直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器包括：直線(xiàn)振蕩電機(jī)直線(xiàn)電磁螺線(xiàn)管電機(jī)直線(xiàn)電磁泵直線(xiàn)超聲波電動(dòng)機(jī)等。（3）按工作原理與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)不同，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)是能夠直接產(chǎn)生直線(xiàn)

4、運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，但它卻可以看成是從旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)演化而來(lái)，如圖7-1所示。設(shè)想把旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)沿徑向剖開(kāi)，并將圓周展開(kāi)成直線(xiàn)，就得到了直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的徑向、周向和軸向，在直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)中對(duì)應(yīng)地稱(chēng)為法向、縱向和橫向；旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子在直線(xiàn)電機(jī)中稱(chēng)為初級(jí)和次級(jí) 從旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)到直線(xiàn)電機(jī)電動(dòng)機(jī)的演化直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的工作原理直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的工作原理與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似。以直線(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例：當(dāng)初級(jí)繞組通入交流電源時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，次級(jí)在行波磁場(chǎng)切割下，將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級(jí)固定，則次級(jí)在推力作用下做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；反之，則初級(jí)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 式中，為極距(cm)

5、； 如電機(jī)極距為，電源頻率為f，磁場(chǎng)移動(dòng)速度為次級(jí)速度為v ，則滑差率為: 次級(jí)移動(dòng)速度:(1) 省去了把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，節(jié)約了成本，縮小了體積。(2) 不存在中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣量和阻力的影響，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)反應(yīng)速度快，靈敏度高，準(zhǔn)確度高。(3) 直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)容易密封，不怕污染，適應(yīng)性強(qiáng)。由于電機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可做到無(wú)接觸運(yùn)行，因此容易密封，可在有毒氣體、核輻射和液態(tài)物質(zhì)中使用。(4) 直線(xiàn)電機(jī)散熱條件好，溫升低，因此線(xiàn)負(fù)荷和電流密度可以取得較高，可提高電機(jī)的容量定額。(5) 裝配靈活性大，往往可以將電機(jī)與其他機(jī)件合成一體。(6) 某些特殊結(jié)構(gòu)的直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)也存在一些缺點(diǎn)

6、，如大氣隙導(dǎo)致功率因數(shù)和效率降低，存在單邊磁拉力等等。直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的特點(diǎn)直線(xiàn)電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)是一種新型的介于磁懸浮鐵路交通與傳統(tǒng)輪軌鐵路交通的軌道交通形式。該種軌道交通利用車(chē)輪起支承、導(dǎo)向作用，這與傳統(tǒng)輪軌系統(tǒng)相似。但在牽引方面卻采用了短定子列車(chē)驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)初級(jí)線(xiàn)圈通以三相交流電時(shí)，由于感應(yīng)而產(chǎn)生電磁力，直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)，改變磁場(chǎng)移動(dòng)方向，車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的方向也隨之改變。車(chē)輛平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，定子與感應(yīng)軌之間的間隙一般保持在10mm左右。直線(xiàn)電機(jī)在列車(chē)中應(yīng)用線(xiàn)路的最大坡度理論上可達(dá)到10%，目前可實(shí)現(xiàn)8%。有利于線(xiàn)路縱斷面設(shè)計(jì)，減少隧道及高架的過(guò)渡段，減少拆遷工作量，隧道斷面小，大大降低工程

7、投資 車(chē)輪只起車(chē)體的支撐作用，輪徑較小，使車(chē)輛總高度降低，減少行走區(qū)間的斷面面積，整個(gè)系統(tǒng)小型化，降低工程投資。直線(xiàn)電機(jī)城軌車(chē)輛性能特點(diǎn) 直線(xiàn)電機(jī)城軌車(chē)輛及線(xiàn)路（廣鐵四號(hào)線(xiàn)）任務(wù)二 供配電與電力牽引分為牽引供電系統(tǒng)和動(dòng)力照明系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的用點(diǎn)負(fù)荷動(dòng)力照明系統(tǒng)：提供車(chē)站內(nèi)的動(dòng)力、照明、通信、信號(hào)等用電負(fù)荷供電系統(tǒng)需滿(mǎn)足下列要求供電系統(tǒng)必須可靠須滿(mǎn)足不同用戶(hù)要求車(chē)站電源及負(fù)荷分類(lèi)車(chē)站電源：兩路電源引自降壓變壓器二次側(cè)， 兩路電源互為備用，切換；一路分進(jìn)線(xiàn)斷開(kāi)，三級(jí)負(fù)荷切除；火災(zāi)時(shí)切斷三級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷要人工現(xiàn)場(chǎng)切除負(fù)荷分類(lèi)： 按供電重要程度分： 一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷 按用途分

8、：動(dòng)力和照明兩大類(lèi)一級(jí)負(fù)荷 供電方式：從I、II段母線(xiàn)(即兩路引自變電器電源)各引一路電源到設(shè)備附近，在設(shè)備末端設(shè)雙電源自動(dòng)切換箱(相對(duì)集中的小容量 一級(jí)負(fù)荷為節(jié)省投資而共用一個(gè)雙電源自動(dòng)切換箱就近配電)負(fù)荷包括： 通信、信號(hào)、FAS、EMCS、AFC 應(yīng)急照明、站廳和站臺(tái)照明、出入口照明 屏蔽門(mén)、垂直梯、排水泵、雨水泵、回排風(fēng)機(jī)、排熱風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)箱、小系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)二級(jí)負(fù)荷供電方式：從I或II段母線(xiàn)引一路電源，當(dāng)所在母線(xiàn)故障時(shí)母聯(lián)開(kāi)關(guān)投入，由另一母線(xiàn)供電。當(dāng)電網(wǎng)只有一路電源時(shí)，允許將其從電網(wǎng)中切除（人工切除）負(fù)荷包括： 一般照明（房屋、板下、插座） 自動(dòng)扶梯、污水泵、通風(fēng)機(jī) 設(shè)備房維修、區(qū)

9、間檢修三級(jí)負(fù)荷供電方式：由三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)引來(lái)一路單電源，一路總進(jìn)線(xiàn)電源故障時(shí)自動(dòng)被切除，人工復(fù)位。在火災(zāi)情況下，F(xiàn)AS系統(tǒng)直接切斷三級(jí)負(fù)荷總電源。負(fù)荷包括： 廣告照明、裝飾照明 冷水機(jī)組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風(fēng)機(jī) 清掃機(jī)械、商鋪照明負(fù)荷照明種類(lèi)包括： 站臺(tái)、站廳普通照明（工作照明1和2、節(jié)電照明）、事故照明、設(shè)備房屋照明、疏散誘導(dǎo)照明、導(dǎo)引照明（公共區(qū)、出入口等）、隧道照明、廣告照明站臺(tái)、站廳普通照明站廳層、站臺(tái)層工作照明和節(jié)電照明采用交流雙電源交叉方式供電。工作照明/節(jié)電照明：2 : 1 ( 其中工作照明又分為1.5 : 0.5 兩部分） 這樣根據(jù)需要可組成0.5、1、1.5、2、2.5、

10、3 六種不同的照度組合，EMCS控制照明模式站廳照明站臺(tái)照明出入口照明事故照明原則上為常明燈。正常采用交流雙電源互為備用供電，一路失電另一路自投。當(dāng)兩路電源均失電后，由蓄電池逆變供電，持續(xù)1h。一般在每個(gè)車(chē)站兩端各設(shè)一個(gè)蓄電池室（事故照明電源裝置）戰(zhàn)時(shí)電源為第三電源事故照明電源裝置組成：蓄電池組、充電器、逆變器原理：輸入、輸出均為交流。正常時(shí)由兩路交流電源供電，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備直接向事故照明負(fù)荷供電；當(dāng)交流失電后由逆變器將蓄電池組備用的直流電源變換成交流電源輸出。范圍：站臺(tái)、站廳層、設(shè)備房和隧道區(qū)間的事故照明和疏散誘導(dǎo)照明事故照明電源裝置蓄電池廣告照明分布于站臺(tái)、站廳公共區(qū)采用一路電源供電； 日光

11、燈燈箱； 三級(jí)負(fù)荷，電源故障時(shí)自動(dòng)切除，人工復(fù)位；廣告照明區(qū)間照明包括正常照明（二級(jí)）和應(yīng)急照明（一級(jí)）安裝在兩側(cè)壁一般照明： 每間隔20米一個(gè)（70W高壓鈉燈） 疏散照明： 每間隔20米一個(gè)（36W熒光燈） 指示照明（出口箭頭指示牌）： 每間隔50米一個(gè)（消防疏散標(biāo)識(shí)燈）各回路交叉間隔布置區(qū)間照明照明控制設(shè)備用房照明就地控制照明配電室 EMCS集控低壓配電室站廳、站臺(tái)公共區(qū)照明：照明配電室控制 EMCS集控 低壓配電室出入口照明、廣告照明：照明配電室控制 EMCS 集控 低壓配電室續(xù)上站臺(tái)板下安全照明照明配電室控制 EMCS 集控 低壓配電室應(yīng)急照明：照明配電室控制 EMCS 集控 蓄電池室低壓配電室區(qū)間照明：隧道口就地控制箱控制 EMCS 集控 （蓄電池室）低壓配電室燈具種類(lèi)區(qū)間：應(yīng)急照明-帶防護(hù)罩防濺日光燈-壁裝；普通照明-廣照型金鹵燈70W房屋：日光燈-吊裝、壁裝、嵌入疏散指示：帶后備電池，場(chǎng)致效應(yīng)發(fā)光二極管板下照明：24V安全電壓和安全插座，防濺型、壁裝事故照明：日光燈-吊裝、壁裝、嵌入公共區(qū)、出入口照明：日光燈、筒燈-嵌入廣告、導(dǎo)引照明：日光燈燈箱疏散指示照明與其它系統(tǒng)接口與SCADA接口1.受SCADA控制的開(kāi)關(guān)(設(shè)手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān))2.受SCADA監(jiān)視的開(kāi)關(guān)狀態(tài)3 .SCADA遙信與EMCS控制接口 站級(jí)控制照明低壓開(kāi)關(guān)柜ABB公司MN