核心提示：　　功率不均勻度=葛興來（1979-）男，山西太原人，碩士生（：2003― 1前言目前交流傳動技術(shù)已經(jīng)在機車牽引領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，交流傳動電力機車常用驅(qū)動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（1979-）男，山西太原人，碩士生（：2003― 1前言目前交流傳動技術(shù)已經(jīng)在機車牽引領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，交流傳動電力機車常用驅(qū)動控制方式可分為架控和軸控。架控指同一轉(zhuǎn)向架上的牽引電機由一臺逆變器供電；軸控指不同的牽引電機由不同的逆變器供電。軸控可根據(jù)各牽引電機的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性，實現(xiàn)獨立控制，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，一臺逆變器向多臺并聯(lián)的異步牽引電動機供電。理想情況下，牽引電機負(fù)載分配相同，各電機的功率亦應(yīng)相同，但實際工程應(yīng)用中，并聯(lián)電機功率偏差的情況經(jīng)常出現(xiàn)，故分析其出現(xiàn)的原因，對我國新型交流傳動機車的研制及機車維護(hù)都有極其重要的意義。

　　2問題的提出為了具體實現(xiàn)鐵路跨越式的發(fā)展，鐵道部提出了大秦線將率先在2005年實現(xiàn)2億噸貨運的目標(biāo)，并于2003年7月21日至27日在大秦線進(jìn)行了萬噸列車牽引及制動試驗。筆者參與了機車牽引性能測試的工作，試驗采用兩臺DJi交流傳動電力機車重聯(lián)運行，牽引120輛煤車。在測試過程中，發(fā)現(xiàn)同轉(zhuǎn)向架并聯(lián)運行的兩臺電機功率分配存在不平衡的現(xiàn)象，尤其是重聯(lián)機車的B節(jié)機車1、2電機功率分配存在較大差異。具體情況為牽引時電機1的功率小于電機2的功率；而再生制動時，電機1的功率大于電機2的功率；在平直道或略有下坡度的線路上運行時，機車負(fù)載較小，此時，出現(xiàn)了同轉(zhuǎn)向架電機一個處于牽引工況，一個處于再生工況。

　　所示為電機1、2在整個線路運行過程中的總有功功率圖，從中可以明顯地發(fā)現(xiàn)上述問題。分析有功功率圖發(fā)現(xiàn)在整個過程中，功率變化的總趨勢基本相同，牽引時，電機2的功率比電機1大25 %左右；再生制動時，電機2的功率比電機1小25%左右，由此說明電機特性基本相同。

　　DJi重聯(lián)機車B端1、2電機功率不均勻度圖為機車從靜止起動運行到速度為75km/h時的-段功率偏差散點圖，計算方法為電機1功率一電機2功率電機1功率+電機十功率/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，X.項和（Rr/S）項相比較可從中亦可看出進(jìn)入恒功區(qū)后，兩電機功率偏差在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車輪徑偏差引起。

　　表1所示為試驗過程中所測機車輪徑數(shù)值，測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)機車B端重聯(lián)機車B端3理論分析31從電機特性考慮輪徑偏差的影響由于異步牽引電動機的設(shè)計是以機車特有的強烈變化的負(fù)載狀態(tài)為基本前提的，故將機車的運行圖變換為電機的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性來考慮。

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

　　如果同轉(zhuǎn)向架電機特性一致，只考慮輪徑偏差，由于機車車輪線速度一樣，可得表2不同轉(zhuǎn)差率對應(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，知道兩動輪輪徑及其中一牽引電機的轉(zhuǎn)差率就可以求出平均轉(zhuǎn)矩偏差。

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

　　因為同步角速度相同，功率不平衡等同于轉(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，并降低電機的效率，從減少損耗或提高電動機的熱利用率來說，希望減小轉(zhuǎn)差率，因此，電機額定轉(zhuǎn)差率應(yīng)根據(jù)各種情況綜合考慮。

　　3結(jié)論對于由一臺逆變器供電的多臺電動機并聯(lián)運行的電力機車，電機特性或輪徑不同，都將使電機負(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，有的電機電流很大，而有的電機電流則很小。

　　這不僅容易使個別電動機過熱，出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，還會使機車的平均輸出轉(zhuǎn)矩顯著減少。因此，在實際應(yīng)用中，除了要使同轉(zhuǎn)向架下的電機特性相同外，還要考慮輪徑偏差引起的轉(zhuǎn)矩不平衡因素，應(yīng)選擇好電動機的額定轉(zhuǎn)差率。