核心提示：　　功率不均勻度=葛興來(lái)（1979-）男，山西太原人，碩士生（：2003― 1前言目前交流傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)在機(jī)車牽引領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，交流傳動(dòng)電力機(jī)車常用驅(qū)動(dòng)控制方式可分為架控和軸控。架控指同一轉(zhuǎn)向架

　　功率不均勻度=葛興來(lái)（1979-）男，山西太原人，碩士生（：2003― 1前言目前交流傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)在機(jī)車牽引領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，交流傳動(dòng)電力機(jī)車常用驅(qū)動(dòng)控制方式可分為架控和軸控。架控指同一轉(zhuǎn)向架上的牽引電機(jī)由一臺(tái)逆變器供電；軸控指不同的牽引電機(jī)由不同的逆變器供電。軸控可根據(jù)各牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，控制性能最優(yōu)，但由于所需變流器較多，而變流器價(jià)格較高，應(yīng)用也有所限制，目前較多采用的是架控方式。架控時(shí)，一臺(tái)逆變器向多臺(tái)并聯(lián)的異步牽引電動(dòng)機(jī)供電。理想情況下，牽引電機(jī)負(fù)載分配相同，各電機(jī)的功率亦應(yīng)相同，但實(shí)際工程應(yīng)用中，并聯(lián)電機(jī)功率偏差的情況經(jīng)常出現(xiàn)，故分析其出現(xiàn)的原因，對(duì)我國(guó)新型交流傳動(dòng)機(jī)車的研制及機(jī)車維護(hù)都有極其重要的意義。

　　2問(wèn)題的提出為了具體實(shí)現(xiàn)鐵路跨越式的發(fā)展，鐵道部提出了大秦線將率先在2005年實(shí)現(xiàn)2億噸貨運(yùn)的目標(biāo)，并于2003年7月21日至27日在大秦線進(jìn)行了萬(wàn)噸列車牽引及制動(dòng)試驗(yàn)。筆者參與了機(jī)車牽引性能測(cè)試的工作，試驗(yàn)采用兩臺(tái)DJi交流傳動(dòng)電力機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行，牽引120輛煤車。在測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)同轉(zhuǎn)向架并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)電機(jī)功率分配存在不平衡的現(xiàn)象，尤其是重聯(lián)機(jī)車的B節(jié)機(jī)車1、2電機(jī)功率分配存在較大差異。具體情況為牽引時(shí)電機(jī)1的功率小于電機(jī)2的功率；而再生制動(dòng)時(shí)，電機(jī)1的功率大于電機(jī)2的功率；在平直道或略有下坡度的線路上運(yùn)行時(shí)，機(jī)車負(fù)載較小，此時(shí)，出現(xiàn)了同轉(zhuǎn)向架電機(jī)一個(gè)處于牽引工況，一個(gè)處于再生工況。

　　所示為電機(jī)1、2在整個(gè)線路運(yùn)行過(guò)程中的總有功功率圖，從中可以明顯地發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題。分析有功功率圖發(fā)現(xiàn)在整個(gè)過(guò)程中，功率變化的總趨勢(shì)基本相同，牽引時(shí)，電機(jī)2的功率比電機(jī)1大25 %左右；再生制動(dòng)時(shí)，電機(jī)2的功率比電機(jī)1小25%左右，由此說(shuō)明電機(jī)特性基本相同。

　　DJi重聯(lián)機(jī)車B端1、2電機(jī)功率不均勻度圖為機(jī)車從靜止起動(dòng)運(yùn)行到速度為75km/h時(shí)的-段功率偏差散點(diǎn)圖，計(jì)算方法為電機(jī)1功率一電機(jī)2功率電機(jī)1功率+電機(jī)十功率/的負(fù)向轉(zhuǎn)差率偏小應(yīng)其電磁轉(zhuǎn)稼也偏為同步角速度；f，為轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)；為轉(zhuǎn)子電流折算值。

　　很小，X此時(shí)，X.項(xiàng)和（Rr/S）項(xiàng)相比較可從中亦可看出進(jìn)入恒功區(qū)后，兩電機(jī)功率偏差在25%左右。綜合以上數(shù)據(jù)處理結(jié)果，考慮功率偏差可能是由機(jī)車輪徑偏差引起。

　　表1所示為試驗(yàn)過(guò)程中所測(cè)機(jī)車輪徑數(shù)值，測(cè)試方法為各車輪行走10圈，求取平均值。

　　表1車輪輪徑表車輪輪徑/mm本務(wù)機(jī)車B端重聯(lián)機(jī)車B端3理論分析31從電機(jī)特性考慮輪徑偏差的影響由于異步牽引電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)是以機(jī)車特有的強(qiáng)烈變化的負(fù)載狀態(tài)為基本前提的，故將機(jī)車的運(yùn)行圖變換為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性來(lái)考慮。

　　交流異步牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速一轉(zhuǎn)矩特性所示為異步牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)差率特性曲線，圖中，S在（0，1）區(qū)間時(shí)，電機(jī)處于牽引工況；S< 0時(shí)，電機(jī)處于再生發(fā)電工況。取同一轉(zhuǎn)向架上兩電機(jī)為電機(jī)1和電機(jī)2其輪徑分別為和乃2，電機(jī)轉(zhuǎn)速為《1和《2.由所測(cè)數(shù)據(jù)可知Dl　　3.2平均轉(zhuǎn)矩偏差與輪徑的關(guān)系交流異步牽引電機(jī)等值電路由異步電機(jī)的等值電路圖（）可知，通過(guò)空氣隙傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率為為極對(duì)數(shù)；J（Rr/S）2十⑴2以在交流傳動(dòng)牽引控制系統(tǒng)中，由于轉(zhuǎn)差率S―般以忽略，因而，cosT2叫，轉(zhuǎn)矩公式可以寫(xiě)為同樣對(duì)于轉(zhuǎn)子電流/2而言，當(dāng)S很小時(shí)，可以忽略（w）2項(xiàng)，于是如果認(rèn)為UiEi，則轉(zhuǎn)矩與頻率的關(guān)系可表示為Ui*電動(dòng)機(jī)定子端電壓；*異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率；fs異步電機(jī)定子頻率。

　　如果同轉(zhuǎn)向架電機(jī)特性一致，只考慮輪徑偏差，由于機(jī)車車輪線速度一樣，可得表2不同轉(zhuǎn)差率對(duì)應(yīng)的平均轉(zhuǎn)矩偏差表轉(zhuǎn)差率平均轉(zhuǎn)矩偏差/%變換形式為定義1=（：+：/2，為平均轉(zhuǎn)矩偏差。

　　由式（8）可以看出，知道兩動(dòng)輪輪徑及其中一牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)差率就可以求出平均轉(zhuǎn)矩偏差。

　　現(xiàn)已知Di=機(jī)的效率為95%，電機(jī)轉(zhuǎn)差率未知，現(xiàn)分別按轉(zhuǎn)差率帶入式（8）進(jìn)行計(jì)算如表2.觀察可知，功率不均勻度大約為25 %左右，故猜測(cè)DJi交流傳動(dòng)電力機(jī)車的牽引異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率大約在1.2%左右。

　　因?yàn)橥浇撬俣认嗤β什黄胶獾韧谵D(zhuǎn)矩不平衡，由表2可知，隨著轉(zhuǎn)差率的增加，輪徑偏差引起的轉(zhuǎn)矩分配不均可以得到緩解，但過(guò)大的轉(zhuǎn)差率使轉(zhuǎn)子銅耗跟著增加，轉(zhuǎn)子溫升增大，并降低電機(jī)的效率，從減少損耗或提高電動(dòng)機(jī)的熱利用率來(lái)說(shuō)，希望減小轉(zhuǎn)差率，因此，電機(jī)額定轉(zhuǎn)差率應(yīng)根據(jù)各種情況綜合考慮。

　　3結(jié)論對(duì)于由一臺(tái)逆變器供電的多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的電力機(jī)車，電機(jī)特性或輪徑不同，都將使電機(jī)負(fù)載分配不均，特性或輪徑偏差愈大，負(fù)載不均勻狀態(tài)也愈趨嚴(yán)重，有的電機(jī)電流很大，而有的電機(jī)電流則很小。

　　這不僅容易使個(gè)別電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，還會(huì)使機(jī)車的平均輸出轉(zhuǎn)矩顯著減少。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，除了要使同轉(zhuǎn)向架下的電機(jī)特性相同外，還要考慮輪徑偏差引起的轉(zhuǎn)矩不平衡因素，應(yīng)選擇好電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率。