牵引发电机原理

牵引发电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。因此牵引发电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。

牵引发电机 牵引发电机有两种悬挂方式。一种是牵引发电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发电机。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发电机固定悬挂在转向架构架上，在牵引发电机轴端和小、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发电机时，加在牵引发电机上的电压为脉动电压，因此这种牵引发电机称为脉流牵引发电机。大功率脉流牵引发电机的"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，脉流牵引发电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。

牵引发电机专用于电力传动内燃机车，以供给牵引发电机电力的发电机，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发电机供电。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发电机供电。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，因此牵引发电机还被认为是一般的直流电动机。

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。

为了解决直流和脉流牵引发电机的"转向"问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引发电机和三相交流异步变频牵引发电机，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发电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发电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发电机结构简单，工作可靠，成本低廉，是比较理想的牵引发电机。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。现在各国已有较多机车和动车采用三相交流异步变频牵引发电机。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。

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。

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。

交一直流传动内燃机车主电路过流保护电路见下图。在牵引发电机(GS)的输出端设有V形接法的两个电流互感器(9LH和10LH)，其输出经三相桥式整流电路(3ZL)整流后供给过电流继电器(LJ)的线圈。当主回路电流超过电流限制值时，LJ线圈中达到动作电流使LJ动作，其常开触头断开，通过控制电路切断牵引发电机的励磁回路，使机车卸载，同时司机操纵台"总过流"信号灯亮。

牵引发电机输出过电流保护电路

此外，机车还对牵引发电机过电压、牵引发电机磁场过电流、牵引电动机过电流、牵引电动机磁场过电流(电阻制动工况)、制动电阻过电流等进行保护。这些保护功能都是通过设置在相应电路中的各电压传感器或电流传感器检测实际的电压值和电流值，分别与设定的各限压值或限流值进行比较，一旦超限就立即进行卸载保护或报警。

当某台(或N台)牵引电动机因故障而在电路中被切除后，牵引发电机功率相应降低1/6(或N/6)，以免造成运转中的牵引电动机过载。