牵引电动机

牵引电动机是用于推进车辆的电动机，例如机车、电动或氢动力车辆、电梯或电动多单元。

牵引电机用于电动轨道车辆（电动动车组）和其他电动车辆，包括电动牛奶车、电梯、过山车、输送机和无轨电车，以及具有电力传输系统的车辆（柴油电力机车、电动混合动力车） 车辆）和纯电动汽车。

具有串联励磁绕组的直流电动机是最古老的牵引电动机类型。 这些提供了对推进有用的速度-扭矩特性，在较低速度下为车辆加速提供高扭矩，并随着速度增加而降低扭矩。 通过布置具有多个抽头的励磁绕组，可以改变速度特性，允许操作员相对平稳地控制加速度。 通过在车辆上使用串并联控制的成对电机来提供进一步的控制措施； 对于慢速运行或重负载，可以在直流电源下串联运行两台电机。 在需要更高速度的情况下，这些电机可以并联运行，从而使每个电机都可以使用更高的电压，从而实现更高的速度。 铁路系统的各个部分可能使用不同的电压，在车站之间的长距离运行中电压较高，而在车站附近的电压较低，只需要较慢的运行。

直流系统的一个变体是交流串联电动机，也称为通用电动机，它们本质上是相同的设备，但以交流电运行。 由于电枢和励磁电流同时反向，因此电动机的行为类似于用直流电供电时的行为。 为了获得更好的运行条件，交流铁路通常以比用于一般照明和电力的商业电源更低的频率供电； 使用特殊的牵引电流发电站，或用于将 50 或 60 赫兹商业电力转换为用于交流牵引电机的 25 赫兹或 16+2⁄3 赫兹频率的旋转转换器。 因为它允许简单地使用变压器，交流系统允许沿着铁路线的长度有效地分配电力，并且还允许通过车辆上的开关设备控制速度。

交流感应电机和同步电机简单、维护少，但在功率半导体出现之前，由于其定速特性，难以应用于牵引电机。 交流感应电机仅在由其结构和交流电源频率确定的狭窄速度范围内产生有用的功率。 功率半导体的出现使得在机车上安装变频驱动成为可能。 这允许广泛的速度范围、交流电传输以及使用没有电刷和换向器等易损部件的坚固感应电机。

传统上，公路车辆（汽车、公共汽车和卡车）使用带有机械或液压传动系统的柴油和汽油发动机。 在 20 世纪后期，开始开发具有电力传输系统（由内燃机、电池或燃料电池提供动力）的车辆——使用电机的一个优势是特定类型可以再生能量（即充当再生能源） 制动）——通过为电池组充电提供减速并提高整体效率。

传统上，这些是串联绕组有刷直流电机，通常在大约 600 伏电压下运行。 大功率半导体（晶闸管和 IGBT）的可用性现在使得更简单、可靠性更高的交流感应电机（称为异步牵引电机）的使用变得切实可行。 有时也会使用同步交流电机，例如法国的 TGV。

20世纪中叶之前，通常使用单个大型电动机通过连杆驱动多个驱动轮，这与蒸汽机车上使用的连杆非常相似。 例如宾夕法尼亚铁路 DD1、FF1 和 L5 以及各种瑞士鳄鱼。 现在的标准做法是提供一个牵引电机通过齿轮传动驱动每个车轴。

通常，牵引电机三点悬挂在转向架构架和从动桥之间； 这被称为机头悬挂式牵引电机。 这种布置的问题是电机的一部分重量未悬挂，增加了轨道上不必要的力。 就著名的宾夕法尼亚铁路 GG1 而言，两个安装在框架上的电机通过一个主轴驱动装置驱动每个车轴。 通用电气为密尔沃基公路建造的双极电力机车采用直接驱动电机。 电机的转轴也是车轮的轴。