地铁用交流电机为什么要直流供电 地铁为何要用直流供电交流电机

地铁用交流电机为什么要直流供电

地铁作为城市的重要公共交通工具，具有运行快速、安全可靠、能够大规模运送乘客等优势。地铁列车的运行离不开电力设备的支持，而交流电机、直流电机都可作为其动力源，那么为什么地铁用交流电机要采用直流供电呢？下面从几个角度来探讨这个问题。

1、交直流电机的差异

首先来看一下交流电机和直流电机的区别。交流电机的电能采用交流电源供电，整个电机可以看成是由主磁场和旋转磁场合成的一个磁场系统。直流电机则是通过刷子和电枢之间连接的电流，使得电枢产生电磁场，从而促使电机的旋转。两种电机的结构差异导致其工作原理和功率因数存在区别。

与交流电机相比，直流电机本身的电磁场是固定的，因此其转矩和转速与直接控制其通电电压密切相关。

2、直流供电对电机的影响

交流电机电枢中电流变化规律依赖于功率因数的值，功率因数越接近于1时，电机产生扭矩的能力越强。但在高速运行的情况下，交流电机的功率因数会下降，从而导致电机的扭矩和效率下降。

而直流电机的转速、转矩与控制电压成正比关系，控制电压的大小可以直接控制电机的性能和运行状态，使得其在不同运行状态下都能够输出稳定的功率。这一点与交流电机不同，需要通过控制功率因数来调节工作状态。

3、能量转换与利用效率

地铁作为城市的公共交通工具，其能量消耗量较大。在能量转换和利用效率上，直流供电可以更好地满足地铁列车节能降耗的要求。

直流供电的平均利用率比交流供电高，因为直流供电的变换与传输没有交流电学功率损耗。同时，由于交流传输也会产生变流和变压损耗，交流供电在高频率下还会引起电磁波干扰和辐射，对人体健康带来潜在风险。

4、减少设备容量

采用直流供电可以降低设备容量，减少设备体积和重量，从而降低制造成本并提高使用寿命。

在地铁集中控制系统中，采用直流供电可以减少变电设备的容量，因为如果采用交流供电，还需要频繁地将交流供电转换为直流供电，这个过程在能量变换中需要消耗一部分电能，也会造成能源上的浪费。

结论

综合上述几点考虑，直流供电比交流供电更适合地铁列车的动力源。它可以提高电机的能量利用效率，减少设备容量，节约能源，提高使用寿命，同时也符合环保和健康的需求。因此，在地铁的建设和改造中，大多数地铁路线都采用了直流供电技术。