02牵引供电系统与电力机车

牵引供电系统与电力机车,本堂课学习提纲：1.了解牵引供电系统的电流制式。2.掌握工频单相交流牵引供电系统的组成。3.掌握牵引变电所的4种一次供电方式。4.掌握牵引变电所的3种引入线方式。5.掌握接触网的供电方式。6.了解电力机车的基本工作原理。,一、牵引供电系统的电流制,目前主要有以下4种电流制。（一）直流制牵引变电所内设整流装置，将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。电力机车直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。不足：接触网的电压低，一般为l500V或3000V，送电距离短，牵引变电所数量多，接触导线要求很粗，同时钢轨回流产生的迷流对地下设施的腐蚀较严重。主要运用于工矿企业、城市地上交通、地铁供电。城市电车为650800V，城市地铁多采用1500V，早期地铁也有采有750V的，矿山运输多采用1500V。,（二）低频单相交流制低频单相交流制频率为(162/3)Hz，20世纪初在西欧一些国家采用。主要不足：供电频率与工业供电频率不同，变电所必须有专用的变频装置。（三）三相交流制主要优点：为三相对称负荷，不影响电力系统的三相对称性，功率因数接近于1，并能将无功电流、负序电流、通讯干扰等减小到最小值；牵引变电所相对简单，三相异步电动机运行可靠、维护方便等。主要不足：机车供电线路复杂，三相异步电动机调速较困难。,(四）工频单相交流制1950年法国试建第一条25KV的单相工频交流电气化铁道，目前多数国家都采用工频（50Hz）单相交流制。主要优点：1牵引供电系统结构简单。牵引变电所主要进行电压变换，无须设置整流和变频设备。2牵引供电电压增高。既可保证大功率机车供电，又可使变电所距离延长。3把交流电变为直流电及降压的任务均在机车上完成，电力机车上采用的仍然是直流串励电动机。这种电动机最大优点是调速简单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的调速。,主要不足：1单相负荷将会在电力系统中形成负序电流。2采用相控整流后，牵引电流变为非正弦波，将产生较大的谐波电流。3功率因素低，需加装无功补偿装置。4单相工频电流将对沿线通讯线路造成较大干扰。,二、工频单相交流牵引供电系统,三、牵引变电所的一次供电方式,一次供电方式是指电力系统与牵引供电系统的供电网（输电线）的联结方式。电气化铁道牵引供电系统属于一级负荷，需设立两个独立的电源。当供电电源故障时，备用电源应能立即投入。（一）单侧供电（一边供电）（二）双侧供电（两边供电）（三）环形供电(四)散射供电,（一）单侧供电（一边供电）,单侧供电是由一个地区变电所给数个牵引变电所供电，如图中的C1,C2，C3。为保证供电可靠性，应采用双路（或双回）输电线。且有各自的杆塔和走线。单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差。,电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所的通路。,（二）双侧供电（两边供电）,牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。优点：供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化。要求：铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间有电力网互联。,（三）环形供电,(四)散射供电（辐射线供电）当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单边供电更经济时，可采用散射供电方式。缺点：可靠性差要求：相邻几个牵引变电所布置成弧形，且地区变电所和发电厂的距离较近时，必须两回路输电。,牵引变电所外电源(2路),牵引变电所进线铁塔(双回单塔),牵引变电所进线电源相序标识(单回单塔),A相,B相,C相,四、牵引变电所引入线的方式,又称牵引变电所一次侧主接线方式。主要有以下3种，如图1-5所示。,五、接触网的供电方式,（一）单线区段1.单边供电：接触网的每个分段由牵引变电所从一边供应电能，也即每个供电臂独立供电。如图1-6所示。2.双边供电图1-6中将分区所的断路器连接，接触网就从两个变电所同时供电，这种供电方式称为双边供电。,（二）复线区段复线区段也有单边供电和双边供电两种方式。双边供电方式设备复杂，短路保护困难等，目前我国只采用单边供电。1.单边末端并联供电2单边全并联供电,六、电力机车基本工作原理,1、电力机车的类型除少量国外引进的电力机车如日本的8K、法国的6K等外，绝大多数是国产的SS型，SS3、SS4用于货运，SS6、SS7客货两用，SS5、SS8用于快速客运等。机车额定电压25KV，最高工作电压29KV，最低工作电压20KV，牵引电动机均采用直流串励式。最大的特点是便于调速。,电力机车的工作原理接触导线上的电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器降压，从主变压器的牵引绕组经硅机组整流后，向四或六台分两组并联的牵引电动机集中供应直流电，使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动机车动轮转动。,3个问题：(1).电力机车通过受电弓与接触导线接触取得电能，是个单相负载，那么电力机车取得电能后其电流又是怎样回到变电所的呢？(2).电力机车从接触网获得的是25kv交流电，怎样转换成牵引电动机所需的1500V左右的直流电呢？介绍电力机车内部主要组成