城市轨道交通车辆电机（第3版）

全书共有八章内容。主要介绍了直流电机、交流旋转电机、交流直线电机的基本知识，包括其基本结构、基本工作原理以及简单的特性分析等；着重介绍直流牵引电机、交流旋转牵引电机、交流直线牵引电机在城规车辆中的运用。本书在介绍理论知识时重点突出实际运用，内容丰富、实用性强，是高、中职轨道驾驶与检修专业的必修教材，也可作为职工岗位培训教材，还可作为相关工程技术人员的学习参考书。

秦娟兰，女，武汉铁路司机学校轨道驾驶与检修专业组教师，高级讲师，长期从事电力机车专业教学。近十年来，主要从事轨道驾驶与检修专业教学，专业基础深厚，有较高的权威性，已出版担任主编的教材2部。已出版的教材得到广泛好评。

绪  论    1
章  直流电机的基础知识    6
节  电机理论基础知识    6
第二节  直流电机基本工作原理    11
第三节  直流电机的基本结构    14
第四节  直流电机的感应电势和电磁转矩    21
第五节  直流电机的电枢反应    29
第六节  各种励磁方式直流电动机的运行特性    36
第二章  直流牵引电动机    47
节  牵引电动机的一般概念    47
第二节  电动车组的牵引特性    50
第三节  直流串励牵引电动机在动车中的运用    58
第四节  直流牵引电动机的维护    69
第三章  三相交流电机基础知识    73
节  三相交流异步电动机的基本结构    73
第二节  旋转磁场    77
第三节  三相交流异步电动机工作原理    83
第四节  三相异步电动机的运行特性分析    87
第五节  三相异步旋转电动机的转矩特性与机械特性    99
第六节  三相异步电动机的启动与运行    105
第七节  单相异步电动机    113
第四章  三相鼠笼式异步牵引电动机    118
节  三相异步牵引电动机概述    118
第二节  三相鼠笼式异步牵引电动机的基本结构    119
第三节  三相异步牵引电动机的变频运行方式及其特性    123
第四节  电动车组三相异步牵引电动机的特性调节    131
第五节  异步牵引电动机在地铁动车中的运用    135
第六节  异步牵引电机交流传动系统的控制原理    140
第七节  交流牵引电动机维护及牵引系统辅助电机    151
第五章  永磁同步电机    162
节  永磁同步电机的工作原理    162
第二节  永磁同步电机的基本结构及运行特性    165
第三节  永磁同步牵引电动机在轨道交通中的运用    169
第六章  直线感应电机基础知识    175
节  直线感应电机的基本结构及分类    175
第二节  直线感应电机工作原理    180
第三节  直线感应电机的边端效应    184
第四节  直线感应电动机的等效电路和基本特性    187
第七章  直线感应电机轮轨交通系统    191
节  直线感应电机轮轨交通系统的历史与发展    191
第二节  直线感应电机轮轨交通系统的特点    193
第三节  直线感应电机轨道交通运载系统    195
第四节  轨道交通直线感应电机吊挂技术    202
第五节  直线感应电动机在轨道交通中的应用现状    206
第六节  直线同步电动机LSM轨道系统    212
第八章  变压器的基本结构与原理    220
节  变压器的基本结构及工作原理    220
第二节  地铁动车车辆上的几种变压器    226
参考文献    231

城市轨道交通诞生于19世纪中叶的英国伦敦，经历了150多年的发展历史。它技术成熟、安全可靠、形式多样、用途广泛，以其大载客量、快捷、准时、环保而成为解决日益严重的城市交通堵塞的有效手段。

改革开放以来，随着经济的发展，我国内地城市化进程加快，城市交通问题成为制约城市发展的重要因素。为此，国家确立了优先发展城市公共交通的城市发展战略。建立以大容量快速轨道交通为骨干、以公共交通为主体的综合交通体系，解决城市交通拥挤问题，从而实现可持续发展的治本之策。

未来10年，我国内地将新建城市轨道交通线路60多条，新建线路里程近1 700 km，北京、上海、广州更是以每年新增线路30～50 km的速度在发展。

城市轨道交通迎来了好的发展时机，抓住这一历史机遇，内地许多城市纷纷开始轨道交通的规划和建设。

城市轨道交通的发展，急需大量德才兼备的各类人才。为了满足对人才特别是高、中级技能型人才培养的迫切需要，武汉铁路司机学校（武汉轨道交通学校）组织编写了适合高、中级职业学校城市轨道交通类专业的系列教学用书。

这套教材，紧扣职业教育的特点，在讲述基本专业知识的基础上，突出了实际操作技能的培养。内容简洁明了，文字通俗易懂。为配合教学的需要，每章配有适量的练习题。

需要说明的是，由于城市轨道交通线路一般是永久性的结构，建成后几乎无调整的可能性，故各城市在线路开建前都会反复比较和修改方案。书中有关城市轨道交通的规划与建设资料和数据，可能与实际有出入，仅供参考。

本书由秦娟兰主编，应云飞、吴庆国为副主编，李忠国为主审。第三章至第七章由秦娟兰负责，章、第二章由应云飞负责，第八章由吴庆国负责，秦娟兰负责全书统稿。本书在编写中，得到上海申通公司培训部、广州地铁运营部等单位及武汉铁路技师学院教授李忠国、谢欢、邓星等同仁的帮助，在此表示由衷感谢。同时，在编写过程中参阅了大量专业书籍和报刊、杂志上的专题文章。书末列出了参考文献目录，在此我们对其作者表示衷心的感谢。

由于编者水平和时间有限，不足之处在所难免，欢迎读者批评指正。

章  直流电机的基础知识

直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。将机械能转换为直流电能的电机称为直流发电机，将直流电能转换为机械能的电机称为直流电动机。

由于直流电动机具有良好的启动性能，能在宽广的范围内平滑而经济地调节速度，所以它被广泛地用于铁路电力电动车组、城轨交通无轨电车、地铁轻轨电动车组中。在地铁门控系统、刮雨器控制系统中，小容量的直流电动机的应用也很广泛。直流发电机则作为各种直流电源，如直流电动机的电源，同步发电机的励磁电源（称为励磁机）等。虽然可控硅整流元件组成的直流电源设备正逐步取代直流发电机，但直流发电机由于其性能优越，在许多场合中仍占很重要的地位，利用可控硅整流器，配合直流电动机组成的调速系统也得到了广泛的应用。

节  电机理论基础知识

一、电机的基本功能与分类

电机是能量转换和信号转换的电磁装置。控制电机用来实现信号的转换，动力电机用来实现能量的转换。动力驱动电机广泛应用于地铁动车车辆中，本书主要介绍动力驱动电机。

电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。其中除变压器外，均为机械能、电能的转换。把机械能转换为电能称为发电机，其逆运行为电动机。变压器的功能是将某个电压的交流电转换成同频率但不同电压的交流电，它是静止不动的，故应称为器，不是机。只因为它的工作原理与分析方法与旋转电机密切相关，故将它列入电机范畴。

动力电机的种类繁多，一般用于城轨交通车辆的电机主要有旋转电机与直线感应电机两类。旋转电机按工作电源分类可分为直流电机和交流电机，直流电动机按结构及工作原理可划分无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

交流电机还可分为同步电机和异步电机。同步电机可划分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电机可划分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等；交流换向器电动机可划分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机；按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机；按用途可分为驱动用牵引电机和车辆辅助电路控制用牵引电机。

直线感应电机也有同步与异步之分。章至第五章介绍的电机都是指旋转电机，特此说明。