机车点传动与控制课件

1、机车电传动与控制2010.11-2010.12（交通设备信息工程 2007级 40学时 ）潘迪夫1机车电传动与控制课程主要内容：电力牵引传动控制概述电力牵引交直传动与控制电力牵引交流传动与控制2 主要参考书：冯晓云. 电力牵引交流传动及其控制系统. 高等教育出版社，2009.12.连级三. 电力牵引控制系统. 中国铁道出版社，2001.王书林. 电力牵引控制系统. 中国电力出版社，2005.宋雷鸣. 动车组传动与控制. 中国铁道出版社，2007.黄济荣. 电力牵引交流传动与控制. 机械工业出版社，1999.徐 安. 城市轨道交通电力牵引. 中国铁道出版社，2000.李群湛. 高速铁路电气化工程

2、. 西南交通大学出版社，2006.廖晓钟. 电力电子技术与电气传动. 北京理工大学出版社，2000.廖晓钟. 自动控制系统. 北京理工大学出版社，2005.周杨忠. 交流电动机直接转矩控制. 机械工业出版社，2010.01. 主要参考资料：机车电传动J. 株洲电力机车研究所，2002-2010内燃机车J. 大连内燃机车研究所， 2002-2010其他机车车辆（DF4-DF11,SS4-SS9,CRH1-5,HXD1-3,）资料及专刊等3第一章 电力牵引传动与控制系统概述 一、系统组成与功用机车电力传动与控制系统组成内燃机车：柴油机控制系统牵引发电机变流器牵引电动机传动齿轮箱与动轮电力传动与控制

3、系统图 1-1a5电力机车（交流供电）： 电网，受电弓控制系统牵引变压器变流器牵引电动机传动齿轮箱与动轮电力传动与控制系统图 1-1b6内燃机车理想牵引特性曲线机车轮轴功率：FV=3.6N式中：F 机车牵引力（KN）V 机车速度（Km/h）N 原动机功率（KW） 传动效率理想特性要求：机车在运行时能经常利用其动力装置的额定功率.即：FV=3.6N=const.图 1-2 机车理想牵引 特性曲线（牛马特性）7内燃机车电传动装置的功用电传动装置的功用：充分利用和发挥机车动力装置的功率；扩大机车牵引力F与速度V的调节范围；提高机车过载能力，解决列车起动问题；改善机车牵引控制性能。图 1-3 柴油机功

4、率和扭矩特性-不能适应机车起动、过 载、恒功等要求8直-直电力传动系统内燃或电力机车采用直流牵引发电机或直流电网直接向数台直流牵引电动机供电的传动方式。调速性能优良，系统简洁。直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。一般在2200KW以下。车型：DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。图1-4 内燃机车直-直电传动10交-直-交电力传动系统内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流电网及变压器，经整流器将交流电变换成直流，再通过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动

5、方式。图1-6 a内燃机车交-直-交电传动采用交流牵引电机，彻底克服了直-直系统的不足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好良好的粘着性能适用于大功率控制系统复杂车型：DF4DAC,NJ1,DJ，DJ2，DJJ1（蓝箭），DJ4，CRH等12第一章 电力牵引传动与控制系统概述三、国内外机车车辆传动控制技术发展 历史与现状大功率（内然）机车电力传动与液力传动两种主要传动方式的演变与发展主要趋势：电力传动14德国：液力传动机车创始国，但60年代起转向研 制交流传动。1971年成功推出DE2500交- 直-交内燃机车。日本：液力传动机车主要生产和使用国（主要由 于轴重限制原因）。但随着电气化和交流 传动

6、技术的发展，正大力普及电力传动 （动力分散型为主）。英国：内燃化初期两种传动方式并存发展，1962 为配合铁路全盘电气化，英国铁路总局宣 布不再生产液力机车。美国：1925年制造出第一台直流电传内燃机车， 之后几乎全部生产电传机车。中国：80年代末基本停止了大功率液传机车的生 产资阳，二七，四方转产电传机车），确 定了主要发展电力传动的方针。15电力传动形式的发展：直-直 交-直 交-直-交发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动大功率单轴功率1100-1600KW高性能恒功速比2.5，高粘着利用节 能低损耗，高效率，功率因数1.0可靠性高，维护性好，谐波干扰小16 20-60年代初：世界各国，直

7、-直形式，功率2200KW。 （30多年！）1964：法国首创交-直内燃机车BB67036。开创了交-直传动和大功率机车的时代。（巨大进步！）美国：C36-7 3600马力法国：CC72000 4000马力CC78000 5000马力 前苏联：T75 6000马力中国：DF4A-4B 3300马力DF4C 3600马力 DF4D 4000马力DF5 4500马力韶山系列电力机车单轴功率800-900KW（我国1958年大连厂试制成功2000马力直-直机车，同年田心厂试制成功SS1型电力机车，64年DF型批量生产，69年试制成功4000马力DF4和SS2，78年SS3，85年SS4，94年SS8

8、，98年SS9-5400Kw）17东风11型内燃机车 最高试验速度186KM/H。 装车功率为3860KW。 16280ZJA型柴油机。 JF204C型同步主发电机。 ZD106型牵引电动机。 机车走行步采用高圆簧旁承, 电动机架悬式悬挂,轮对空心轴六连杆驱动的转向架,机车装有微机控制系统,速度监控系统,具有自负荷功能的电阻制动装置,电控制动系统及轴温检测显示装置 18SS4型货运电力机车韶山4（SS4）型电力机车是由各自独立且又互相联系的两节车组成，每节车均为一个完整的系统。额定功率6400kW持续牵引力436.5kN最大牵引力627.8kN持续速度51.5km/h最大速度100km/h20

9、SS6B型货运电力机车1994年研制成功，交直型6轴货运电力机车持续制功率4800 kW持续速度 50 km/h最高速度100 km/h起动牵引力485kN持续牵引力337.5kN 21SS-9高速机车 23SS9G型客运电力机车六轴干线大功率准高速客运交直传动电力机车。采用了许多国际客运机车先进技术，是我国干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车机车持续功率4800kW最大功率5400kW轴式C0-C0牵引工况恒功速度范围为99-160kmh最高速度为170kmh 24AC4000型交-直-交电力机车26DJ2型号交流传动电力机车我国第一台具有自主知识产品的商用型交流传动电力机车。主要用于既有干线

10、客运牵引和高速专线牵引通用型客运电力机车轴式Bo-Bo电传动方式交-直-交持续制功率4800kW持续速度74km/h最高运营速度200km/h最大起动牵引力264kN持续牵引力233kN再生制动功率4400kw(108-210km/h)最大制动力150kN(10-108km/h) 27DJJ1 (蓝箭) 电动旅客列车株电、株所、长客和广铁集团于2000年共同为广深线研制的新一代交传高速电动旅客列车组 基本编组M+5T+TC两列连挂编组： M+10T+M持续制功率： 4800kW持续制速度： 105km/h最高速度： 210km/h起动牵引力： 211kN持续牵引力： 164kN最大电制动力：

11、150kN （5108km/h）电制动功率： 4400kW (108230km/h) 28中华之星电动车组为我国京一沈快速客运通道研制的动车组。列车最高运营速度可达270kmh，是目前我国运行时速最快的电动车组 电传动方式交直交传动最大运行速度270km/h起动牵引力200 kN（05 km/h ） 持续制功率 2*4800kW 2002年11月27日， 中华之星在秦(皇岛)沈(阳)客运专线上创造了中国铁路试验速度的最高记录：312.5公里/小时！ 30乌兹别克斯坦电力机车轴式 B0-B0-B0电传动方式：交直交用途：铁路干线客货通用持续制功率 6000kW持续速度 53 km/h最高运行速度

12、 120 km/h起动牵引力 450kN持续牵引力 410kN (半磨耗轮)电制动方式： 再生制动最大电制动力： 285 kN轮周制动功率： 5400kW31和谐型大功率交流传动机车电力机车株洲电力机车有限公司：HXD1型八轴9600kw大同电力机车有限公司：HXD2型八轴9600kw大连机车车辆有限公司：HXD3型六轴7200kw 内燃机车 大连机车车辆有限公司：HXN3型六轴4413kw 戚墅堰机车车辆厂 ：HXN5型六轴4413kw 32和谐号大功率机车一览表型号主要性能参数研发制造公司运用订购和谐1型电力机车HXD1(DJ4)交流传动，双机重联，单机轴式Bo-Bo，8轴9600kW，最

13、高时速120KM/h德国西门子公司南车株电公司大秦线牵引运煤列车。至2007年底，株厂共造出120多台2004年12月铁道部订购180辆，2008年11月取消其中40辆订单HXD1B交流传动，轴式Co-Co，6轴9600kW，最高时速120KM/h南车株电公司德国西门子公司单机牵引7000吨重载列车2007年8月铁道部订购500辆HXD1C交流传动，轴式Co-Co，6轴7200kW，最高时速120KM/h南车株电公司单机牵引5000吨2008年铁道部订购300辆和谐2型电力机车HXD2交流传动，双机重联，单机轴式Bo-Bo，8轴9600kW，最高时速120KM/h阿尔斯通交通股份公司北车大同电

14、力机车公司单机牵引7000吨重载列车，三机重联满足20000吨以上重载列车2005年铁道部订购180台HXD2B交流传动，轴式Co-Co，6轴9600kW，最高时速120KM/h北车大同电力机车公司阿尔斯通交通股份公司单机牵引7000吨重载列车2007年铁道部订购500台和谐3型电力机车HXD3(DJ3)交流传动，轴式Co-Co，6轴7200kW，最高时速120KM/h日本东芝公司北车大连机车公司单机牵引5000吨2004年铁道部订购60辆，后增订180辆；2008年再增购400台HXD3B交流传动，轴式Co-Co，6轴9600kW，最高时速120KM/h加拿大庞巴迪公司北车集团大连机车公司单

15、机牵引7000吨重载列车2007年2月铁道部订购500辆和谐3型内燃机车HXN3交流传动，轴式Co-Co，6轴EMD16V265H柴油机，装车功率4400 kW，最高时速120KM/h北车大连机车公司与美国EMD内燃机车公司联合设计制造双机牵引5000吨，时速120km/h2005年铁道部订购300台和谐5型内燃机车HXN5交流传动，轴式Co-Co，6轴，额定功率4460 kW，最高时速120KM/h南车戚墅堰机车公司与美国通用电气（GE）公司合作研发生产双机牵引5000吨，时速120km/h2005年铁道部订购300台3334DJ4大功率交流传动电力机车主要技术特点DJ4型大功率交传电力机车

16、是由两节完全相同的4轴电力机车通过内重联环节连接组成的8轴重载货运电力机车，每节车设有一个司机室，为一完整系统，机车总功率为9600 kW，单轴功率为1200 kW，单节轴式为BO-BO,轴重为23 T/25T（可调） 。主电路形式：机车采用交-直-交电传动技术，每节车配装一台水冷IGBT变流器，给四台三相异步动机供电，辅助逆变器集成在主变流器中；控制系统采用西门子SIBAS32系列的微机控制，TCN网络通讯技术；采用分布式控制；代表世界重载快速货运领域的先进水平，可满足2万吨重载列车的牵引，将主要用于长达630 km的大秦铁路晋煤外运。车体采用中央梁承载方式，转向架，采用低位牵引杆，基础制动

17、采用轮盘制动；空气制动系统采用CCBII制动系统,电制动采用再生制动；35和谐3型大功率交流传动内燃机车大连机车车辆公司与美国EMD内燃机车公司联合设计制造2008年7月2日 36交流电传动高速动车组200-250公里/时 动车组CRH1：庞巴迪-四方-鲍尔（BSP）生产，原型是庞巴迪为瑞典AB提供的Regina。编组形式2(2M+1T)+(1M+1T)， 8节编组： Mc+Tp+M+M+T+M+Tp+Mc。总功率5300kW，轴功率265kW，共20个轴，每个动车4个动轴。 CRH2：南车四方（联合日本财团）生产，原型日本川崎新干线E2-1000。编组形式为4M+4T，8节编组：Mc+T+M

18、c+Tp+M+Tp+M+Tc。总功率4800kW，轴功率300kW CRH5：北车长春客车厂（联合阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供的SM3型。总功率5500kW，轴功率550kW，编组形式 (3M+1T)+(2M+2T)，8节编组：Mc+M+Tp+M+T+Tp+M+Mc。 300-350公里/时 动车组CRH3：北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型ICE3。编组形式为，8M0T。轴功率550kW，全车共16根动轴，平均分布于8辆车上，每车两台转向架，每台转向架均有一根动轴。37CRH1动车组38CRH2动车组39CRH3动车组40CRH5动车组41CRH5动车组42我国动车组最新发展新一代高速列车C