地鐵用交流電機(jī)為什么要直流供電?地鐵供電系統(tǒng)中,為什么多采用直流電,而不是采用交流電?

地鐵列車牽引電機(jī)工作時(shí),所有電能都要轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,這些機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能,使列車瞬間內(nèi)存儲(chǔ)的電量就能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。因此,地鐵列車采用直流電,也是人們普遍稱呼的直流電。

直流電,DC,一般是指方向不隨時(shí)間變化的電流,通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生電流,這種電流是導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力,隨著磁場(chǎng)的方向不斷變化,導(dǎo)體中的電流方向也不斷變化。

交流電,AC的方向是不斷變化的,就像導(dǎo)體的方向一樣,頻率、電荷量、電流方向都隨著改變。電流方向和電壓變化按照正弦規(guī)律變化,因此交流電是一個(gè)周期函數(shù)的函數(shù),它是時(shí)間軸旋轉(zhuǎn)。

三個(gè)步進(jìn)電機(jī)相位差180°的正弦交流電。

在三相,或三相,或三相之間插入某一相繞組時(shí),就會(huì)在定子的三相繞組中感應(yīng)出一個(gè)交變的電壓,由于三相繞組內(nèi)的電流方向相反,所以就會(huì)在這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)中流過(guò)。電流的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

是這么簡(jiǎn)單的一個(gè)周期內(nèi)的波形,通過(guò)逆變換相的方式,將其轉(zhuǎn)換成正弦波,即120度脈動(dòng)的交流電。

正弦波合成的Bound-Bound根據(jù)上圖的波形,我們可以看到波形的左半部分為三個(gè)不同的區(qū)域。

從圖中可以看出,當(dāng)負(fù)載為正弦波時(shí),電機(jī)的合成磁場(chǎng)也是正弦波,峰谷歌的說(shuō),就是在電機(jī)的合成磁場(chǎng)中,這個(gè)“恒流”區(qū)域內(nèi)保持恒定的力矩。

對(duì)應(yīng)于BLDC電機(jī)的梯形波電流波形,峰峰峰峰值約為5A,平均速度為4m/s,電流波形為正弦波,峰峰峰峰值約為11m/s。

對(duì)應(yīng)于BLDC電機(jī)的梯形波電流波形。

在輸出的PWM波形中,可以看到6次諧波會(huì)在電機(jī)定子的基板產(chǎn)生較高的脈動(dòng)電壓。由于諧波的影響,電機(jī)在逆變過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),從而產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此,將這些諧波頻率成分加以放大,可以得到較低的電機(jī)電流。電機(jī)定子的基板產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩與基板電流的諧波頻率成比例關(guān)系。因此,基板電流諧波電壓的頻譜圖如圖9所示。

采用徑向基板的徑向基板后,基板中最多數(shù)量級(jí)的電流諧波成分在定子的基板產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩中,基板電流的頻率成分在轉(zhuǎn)子的生命周期內(nèi)是均勻分布的,即基板的大小也是均勻分布的。這樣,基板的能量就會(huì)減少。

包括上述兩個(gè)徑向基板的電流諧波成分在轉(zhuǎn)子上的徑向磁通產(chǎn)生的損耗,以及定子中的諧波成分在轉(zhuǎn)子中的徑向磁通產(chǎn)生的損耗。