动车组发电机对动车组的重要性

朱卫宾 孙朋飞 朱宝

中车唐山机车车辆有限公司 国铁服务事业部 河北唐山 063035

摘要：发电机技术是目前动车组的关键技术，发电机不仅能够有效提升动车组的动力性能，提升动车组的运输效率，同时还为驱动动车组提供了电力，满足动车组的能源需求。目前的大多数动车组都是采用的永磁发电机结构，这一结构用在动车组驱动上有着很大的优势，而在油电混合动力驱动的铁路运行系统中，发电机在其中无时无刻不在扮演关键的角色，此文以永磁发电机为例，简要分析了动车组发电机技术特点和结构特点，进而从各个方面对于动车组发电机对于动车组的重要性做了一个比较全面的分析。

关键词：动车组；发电机；重要性

引言

目前的动车组列车（包括G字开头的高速动车组）基本上都是靠电力驱动，电力的来源基本上是来自于电网系统，通过动车组内部的整流逆变设备来将电网传输的电能转化为能够给车厢驱动的电力，并将其输出到动车组的各个电机上来完成动车组的驱动，另外一方面，油电混合动车组借用双驱动，利用发电机将柴油的化学能转化为电能，从而提供电力来驱动动车组列车行进也是动车组列车技术的一个研究方向，所以发电机技术是目前动车组的关键技术，发电机不仅能够有效提升动车组的动力性能，提升动车组的运输效率，同时还为驱动动车组提供了电力，满足动车组的能源需求。目前的大多数动车组都是采用的永磁发电机结构，这一结构用在动车组驱动上有着很大的优势，而在油电混合动力驱动的铁路运行系统中，发电机在其中无时无刻不在扮演关键的角色。

一、动车组发电机技术特点

以双动力动车组发电机为例，其主要的动力模式主要是在油电混合动力下，通过借助柴油机来完成发电过程，柴油是这类发电机的动力来源，发电机通过将柴油的化学能转化为电能，然后借用电能来完成动车组的机械驱动，从而为动车组提供优质的电能能源驱动，因为从各方面的科学研究中发现，电能的动力特性都要比发动机直接产生的机械能的动力性能要好很多。通常来说，这类发电机都是采用的永磁发电机，因为永磁发电机具有结构简单、使用寿命长的特点，用在需要长时间和长距离运输的动车组上面就具有很大的优势，同时永磁发电机没有复杂的励磁绕组，能够有效避免发电机磨损等故障，很大程度上提升了发电机的可靠性；另外一方面，永磁发电机的效率更高，因为在永磁发电机内部没有碳刷等机械构件，只有一个永磁铁为发电机提供磁场，所以就避免了很多的机械损耗，从而提升了永磁发电机的发电效率，除此之外，永磁发电机是封闭式结构，能够避免潮湿和灰尘带来的损伤，从而减少了维护，提升了发电机的使用寿命。

二、动车组发电机结构特点

为了满足动车组的各项要求，达到动车组的设计目标，目前采用的大多数永磁发电机都是悬挂在动车组的车底，同时还与动车组的柴油机、冷却系统、换热系统以及悬挂装置一同组建成为了一个闭环系统，可以将其称为完成动车组动力驱动过程的动车组内燃动力系统。首先，这一系统当中的柴油机是通过花键传动的，在与发电机连接上也是采用的弹性轴节，这样连接的主要优势在于能够缓解柴油机振动过程中对于发电机带来的伤害。而根据一代又一代的更新，目前的动车组发电机在已经比较成熟的城际列车牵引电机的基础上，突破成为了能够为高铁动车组列车提供动力需求，同时能够适应动车组的各种工况的发电机结构，其结构主要配件有定子、转子、轴装配以及附件装配，这些配件被封闭在发电机套装里面。其次，动车组发电机的定子为了达到冷却系统和换热系统的设计目标，机座采用的是水道结构，目的就是为了减少给定子带来的流阻，同时给定子的压力降低到最小。最后，转子的结构一般是内置式的，在转子的内部周围会有硅钢片，这类硅钢片就有非常特殊的磁路结构，加上磁桥网上的相关设计能够减少漏磁，这就能够提升发电机的电磁性能，另外现目前很多转子材料能够提高输出电压的稳定性。

三、动车组发电机对于动车组的重要性分析

（一）为动车组提供高效率的驱动力

动车组主要运用在高速铁路旅客运输上，对于动车组来说，由于其具有运输距离长、运输量大的特点，动力需求就比较苛刻，所以目前的很多动车组都是借用的电力来驱动，这和电力驱动的驱动性能好也有很大的关系。同时，由于动车组是让多个车厢连接在一起的，主要的动力来自于拖车，所以动力驱动的核心在于拖车提供的动力。而现如今的动车组供电系统的一个特点就是，对其供电的来源是外部的接触网，而动车组需要自带驱动动车行进的驱动电机，当外部接触网不能正常供电时，动车组就失去了驱动动力，所以在动车组上面加装一个发电机就显得非常有必要了，目前的动车组运用的发电机类型主要为永磁发电机，这类发电机能够高效率地为动车组提供动力。

（二）辅助动车组柴油机进行起动，实现对于动车组各装置的供电过程

通常来说，铁路动车组牵引车会向客室提供两种规格制式电源，这两种电源的电力分别是由辅助柴油机驱动的两台交流发电机提供，这个辅助柴油机便可以视为动车组发电机，发电机能够辅助柴油机控制，不仅能够完成对于动车组的启动和停车控制，同时还可以柴油机的冷却水位等精细化控制，让动车组各项工况能够达到平稳运行状态，以主要的辅助控制——启动停车控制为例：这类控制主要有两种方式，首先是利用安装在柴油机上面的机体开关来完成启动停车控制，结合科学的电路控制让启动停车能够平稳运行，达到对于动车组的辅助控制功能要求。另外一方面，当发电机启动以后，会将电能储存在蓄电池里面，然后再通过蓄电池给动车组的各个用电装置进行供电，这些用电装置包括了动车组的空调系统、照明系统和冷却排风系统，同时还可以提供很好的电力服务，满足动车组乘客的各项用电需求。

（三）电力驱动相比较燃油驱动具有更大的优势

目前我国的动车组列车采用的都是电力驱动方式，一些加装了柴油机的动车组也是会将柴油的化学能输送到发电机上完成发电，进而通过电机来驱动动车组的启动或者停止。经过相关的研究发现，电力驱动相比较于燃油驱动有着巨大的优势，一方面是动力上面的优势，这在前文已经有过相关的论述，另外一方面就是能源方面的优势，因为电力相对来说显得更加清洁和环保，同时能量消耗更低，所以就更加具有经济性和可靠性。再者，从动车组列车的自身特性来讲，由于动车组体型较为庞大，对于动力的要求是很高的，一般的动力驱动是不能满足动车组的驱动要求的，也就是说如果加装普通的内燃机来完成对于动车组的驱动，那么根本就不能达到动车组在一些特定工况下的运行要求（比如说加速过程和减速过程由于内燃机的机械效率比较低，动力传输不能达到动车组加速时所需要的扭矩），通过加装电机就能够很好地解决这方面的问题，电力传输具备很高的效能，能够很好满足动车组各个运行环境对于动力的要求。

结束语

在科学技术日益发达的今天，城际列车技术已经实现了很大的突破，未来的动车组列车技术在电力普及以后将会实现一次巨大的飞跃，这也充分说明了加装在动车组上的发电机在其中将会扮演极其重要的角色，而伴随着能源清洁化的进行，动车组发电技术还需要更大的突破，相信在不久的未来，更加清洁、更为经济、驱动性能更好的纯电动驱动动车组列车将会造福于人类生活的方方面面。

参考文献

[1]吴健，袁烨，韦绍远，王占国. 柴电混合动力动车组能量优化管理[A]. 中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专业委员会、北京交通大学.Proceedings of the 3rd International Conference on Electrical and Information Technologies for Rail Transportation 2017(EITRT 2017)[C].中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专业委员会、北京交通大学：北京东方华光文化交流有限公司，2017:6.

[2]李文勇,曹晓龙,刘盛强,周美旺,曲贵政,类延磊.马来西亚米轨动车组内燃电传动动力包设计[J].机车电传动,2020(03):42-46.

[3]牛剑博,宋志鹏,王龙刚,邹会杰.某高原型动力集中动车组发电系统研究[J].现代工业经济和信息化,2020,10(10):152-153.