交流力矩电动机在铁路编组场电动车辆减速器上的应用

阮 扬

（天津铁路信号有限责任公司，天津 300300）

交流力矩电动机是力矩电动机的一种类型，它的工作特性是输出转速低、转矩大。交流力矩电动机采用笼式转子结构，靠改变极对数获取低转速和大转矩输出特性。

交流力矩电动机主要运行在大负载低转速的工作状态，在电影胶片冲洗、轻工化纤、纺织、电缆、塑料及造纸等卷绕装置中得到广泛运用。近十年来，该类型的电动机也在铁路编组场电动车辆减速器上进行研究应用，并取得较为理想效果。现就交流力矩电动机在电动车辆减速器上的应用特点进行分析。

铁路车辆减速器是铁路驼峰编组站场溜放车辆的调速设备，其传动系统主要采用液压传动、气压传动技术，这些动力系统具有传动力大、能源可以储备等特点，但由于存在能源二次转化，需要配套能源输送管网设施，投资大，能源利用率低，维护技术要求高等问题。人们一直寻求直接采用电能作动力源的新驱动方式。交流力矩电动机的特性比较符合车辆减速器启动力大、动程小的传动技术要求，只要在电机与减速器曲柄连杆机构之间增设增力和锁紧机构，就能完全符合减速器动作要求。目前国内有几种类型的电动减速器在使用中，虽然没有得到大范围普及，但作为一种新的技术，其电动车辆减速器优点已得到实践证明。

交流力矩电动机工作特性因外部电源环境条件影响而变化。通常情况，交流力矩电动机在额定电压和频率下使用，当供电电源发生变化时，会对电机特性产生影响，对此，在使用中应给予一定的关注。下面对电源频率不变，而电源电压波动情况下，交流力矩电动机特性变化状态进行论述，并分析对电动车辆减速器工作的影响。

1 供电电源电压过低情况

在电源频率不变时，电压过低，使定子绕组所产生的旋转磁场较额定电压时减弱，根据公式：

式中：Mdc——异步电动机的电磁转矩/N·m；

K——与电机结构有关的比例常数；

f1——定子电源频率/Hz；

U1——定子绕组相电压有效值/V；

S——电动机的转差率；

R2——转子绕组的一相电阻/Ω；

X20——转子不动时的一相感抗/Ω；

g——重力加速度 /（m/s2）。

分析可知，电磁转矩与电源电压的平方成正比，电动机起动转矩低于额定转矩，造成电动车辆减速器动作转换时起动困难。同时，因电动车辆减速器制动时负载反向作用，电动机的端电压过低，将引起负载电流分量增大的数值大于激磁电流分量的减少数值，造成定子电流增加，功率损耗加大。

2 供电电源电压偏高情况

在电源频率不变时，电压偏高，会使定子电流增加，导致定子绕组过热而超过允许范围。所以国家相关标准规定，在10 kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%，电动机可长期使用。

3 交流力矩电动机堵转试验情况

电动车辆减速器允许额定电压AC380V（-20%，+10%）。在电压频率50 Hz固定不变的情况，对接入不同电压值，测试电机输出特性，如表1所示。

表1 测试电机输出特性

测试数据表明，交流力矩电动机的输出功率、负载电流及转矩的数值随输出电压不同而发生变化，而转矩变化非常明显。当电压波动较小时，转矩变化对电动减速器传动性能影响不大，可以忽略。如果电压波动较大时，就会对减速器传动性能影响很大，严重时，会造成减速器传动的故障。所以，供电系统的稳定性，是影响电动车辆减速器正常工作的重要因素之一。由此可以得出，在我国，铁路编组场供电是由国家电网提供，50 Hz电源频率是稳定的，不会对电动车辆减速器工作造成影响。但电源电压的高低易受到变压器容量的大小、输电线路长短、用电负载大小等因素影响而不同，在电动车辆减速器使用维护过程中，应考虑到使用现场的供电条件，如变压器、用电负载和供电线路等诸多因素，特别是电动车辆减速器使用现场的末端电压。所以，根据现场条件，有计划、重点的进行监控与维护，也可对电动车辆减速器的电源配电、控制系统的技术参数和元器件进行适当的调整，达到较好的使用效果。即能够满足车辆减速器对溜放车辆调速需要，又能使电能功耗最小化，节约电能。在产品制造和应用中，要充分掌握和了解使用站场电网的供电状态，根据不同使用条件，选配产品合理的技术参数，对使用现场供电变压器、负载大小、配电设施、输电线路进行统筹考虑，合理配置，可以达到使用的最佳效果。