电力牵引传动

电力牵引传动与掌握第一章电力牵引传动与掌握系统概述一、系统组成与功用①内燃机车电力传动与掌握系统组成②电力机车电力传动与掌握系统组成机车抱负牵引特性曲线1.2牛马特性抱负特性要求：机车在运行时能常常利用其动力装置的额定功率.即：F·V=3.6η·N=const.1电传动装置的功用？1.3柴油机功率特性和扭矩特性①充分利用和发挥机车动力装置的功率；②扩大机车牵引力F与速度V的调整范围；③提高机车过载力量，解决列车起动问题；④改善机车牵引掌握性能。Why要电传动：柴油机通过机械直接传动不能适应机车起动、过载、恒功等要求二、系统分类直-直电力传动系统内燃或电力机车承受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。特点：①调速性能优良，系统简洁。②直流牵引电机造价较高，但牢靠性、维护性相对较差。③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。④车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等2交-直电力传动系统内燃或电力机车承受沟通牵引发电机或单相沟通网及变压器电动机供电的传动方式。特点：①承受三相沟通同步发电机，构造简洁，牢靠性高，重量轻，造价较低。②适用于大功率机车。③车型：DF4，DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。3.交-直-交电力传动系统内燃或电力机车承受沟通牵引发电机或单相沟通电网及变压器沟通牵引电动机供电的传动方式。特点：①承受沟通牵引电机，彻底抑制了直-直系统的缺乏，重量轻，造价低，牢靠性及修理性好②良好的粘着性能③适用于大功率④掌握系统简单⑤车型：DF4DAC,NJ1;DJ,DJ2,DJJ1,DJ4;HX、CRH系列等三、进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化与进展主要趋势：电力传动电力传动形式的进展：直-直→交-直→交-直-交进展趋势：大功率、电力牵引、沟通传动3其次章、电力牵引交-直传动与掌握、一、直流牵引电动机根本方程①感应电势和电磁力矩电枢感应电势：Es=CeΦsn〔v〕 〔2-1〕电枢电磁力矩：M=CmΦsIs〔N·m〕 〔2-2〕式中：n 电机转速〔r/m〕Φs 每极下磁通量〔wb)Is 电机电枢电流〔A〕Ce=pN/60a〔电机电势常数〕Cm=pN/2πa〔电机扭矩常数〕p 极对数；a 电枢绕组并联支路对数；N 电枢绕组有效导体总数②电势平衡方程③转矩平衡方程式4④能量〔功率〕平衡方程直流牵引电动机的工作特性 着重把握比较串励与他励直流牵引电动机转速特性：n=f〔Is〕转矩特性：M=f〔Is〕机械特性：n=f〔M〕条件：不对电源电压和励磁电流进展人为调整。①转速特性n=f〔Is〕由〔2-1〕和〔2-4〕式可得：n=(Us-IsRs)/(CeΦs)=Us/(CeΦs)-IsRs/(CeΦs)〔2-9〕他励电机：Φs≈const.n=no-kIs 〔硬特性〕串励电机：kI〔磁路未饱和时〕n=a/Is-b 〔软特性〕其中no=Us/(CΦs；，b为常数。②转矩特性M=f〔Is〕5③机械特性n=f(M)直流电动机特性6牵引性能分析与比较态。负载安排性：当多台牵引电动机并联工作、电机特性有差异时，串励电机比他励电机负载负载安排均匀。小得多。牵引电动机功率利用：串励牵引电动机具有软特性，转速随转矩的增大而自动降低，故串率有关的电器设备容量。粘着性能分析比较：串励电动机由于特性较软，空转发生后的稳定滑动速度V4高于他励电动机的稳定滑动速度V3。从粘着重量的利用观点动身，他励牵引电动机优于串励牵引电动机。3.速度调整①调压调速：转变Us调速n2/n1≈Us2/Us1 〔2-13〕〔假定IsRs≈0时〕②磁场减弱调速：依据电机转速公式，近似有：n2/n1≈Φs1/Φs2 〔2-15〕思考题：恒功率掌握条件下，牵引电动机磁场减弱前后的工作状态如何变化？,电压减小〔恒功掌握系统作用；依据扭矩平衡方程可知，假设外界阻力MzMMz已处于平衡状态，则电机转速将保持不变。但假设在Mz<M时进展磁场减弱，则电机转速可增大，机车速度增加恒功磁场减弱调速过程及优缺点分析a.经济调速，可重复使用主发电机的恒功曲线，扩大机车恒功调速比。b.使牵引电动机换向条件恶化，运行牢靠性降低。二、同步沟通牵引发电机PPT，只求及格的话，可以跳过。三、交-直型内燃机车恒功调速系统系统任务与要求机车恒功系统的任务机车柴油机恒功→关心功率+牵引功率恒定→关心功率变化时，调整牵引发电机励磁→恒功〔关心功率不变〕→牵引功率恒定→牵引发电机恒功输出→恒功励磁调节7要求：机车全功率运行---﹥柴油机额定工况机车局部功率运行---﹥柴油机按经济特性运行宽广的调速范围〔恒功调速比等〕良好的起动性能〔启动牵引力，平稳性等〕其他牵引性能要求〔粘着利用，节能，牢靠性，修理性等〕电路组成构造间接掌握方式掌握信号功率小，时延，惯性大直接掌握方式系统简洁，动态性能较好，但需要较大的掌握功率8主电路构造优点：①现代大功率的交-直机车多承受全并联主电路形式，电路简洁，粘着利用较好；②承受磁场减弱调速较经济地扩大了机车恒功调整范围；特点：①主电路中支路数较少；②扩大了牵引发电机的调压范围，可有效地增大机车恒功调速比；③粘着利用较全并联方式差；9牵引发电机恒功励磁掌握系统根本工作原理原理：①任何闭环掌握系统均基于“检测偏差，订正偏差”原理工作；②承受具有积分环节的调整器，可使系统静态误差为0，成为无“静差”系统；电子恒功励磁系统〔ND5-框图〕系统特点：①承受大规模集成模拟电路，实现综合掌握，改善了机车牵引性能；②承受励磁机励磁直接掌握方式，使系统具有良好的动态性能；③将柴油机废气涡轮增压器的转速④设置有“功率斜坡”单元，改善了机车的起动性能，提高了机车的粘着利用并实现多参数综合掌握；10四、内燃机车电力传动装置参数衡量机车牵引性能的主要参数指标机车最大起动牵引力FQmax---机车发挥Fc时的速度；机车持续牵引力Fc---牵引电动机在全磁场持续电流工作时发挥的牵引力；机车持续速度Vc---Fc时的速度；机车恒功速度范围及恒功最大速度Vpmax---是指机车发挥满功率时所能到达的最高恒功率运行速度；机车构造速度Vg---一般等于机车最大速度。恒功率掌握下的主要调整参数恒功调速比和电传动系统参数牵引电机容积功率概念五、交-直型电力机车传动与掌握系统1.主电路构造与工作原理1牵引电动机供电及其连接方式集中供电、牵引电动机并联〔SS1，SS3〕局部集中供电、同一转向架牵引电动机并联〔SS4，6G〕c.局部集中供电、同一转向架牵引电动机串联〔8K〕d.局部集中供电、不同转向架牵引电动机并联〔6K〕整流电路形式与工作原理调压开关+二极管整流电路〔SS1〕多段桥挨次掌握〔半控或全控桥〕电路多段〔半控〕桥相控整流电路工作原理：二段半控桥、四段半控桥六、电阻制动电气制动-再生制动和电阻制动-根本原理PPT并没有明确说明原理就是一堆公式感觉并不会考无关紧要啦电阻制动特性与制开工况限制范围三种制动掌握特性：恒励磁制动特性、恒制动电流制动特性、恒速制动特性制开工况限制范围：最大励磁电流，最大粘着，最大制动电流，换向条件，最大速度七、黏着掌握根本概念黏着掌握目的？在保证不发生空转前提下，获得最大的粘着利用率，使机车能发挥最大平均牵引力黏着掌握方法？传统的校正型黏着掌握方法；基于黏着特性及蠕滑速度掌握的现代黏着掌握方法〔蠕滑速度法和黏着斜率法〕12ND5机车空转检测保护电路特点？脉冲转速检测〔f/v〕加速度检测〔转速微分〕轮径自动校正〔惰行状态及V>12km/h下进展〕空转检测分析与空转信号的分级输出〔四级空转信号〕8K电力机车空转检测保护电路特点？轮径修正检测轮对速度差、加速度及加速度变化率牵引电动机电流给定修正算法自动查找并记忆最大粘着系数时的电流值一、电力牵引沟通传动技术概述1.机车沟通传动系统的根本构造沟通传动机车〔电动车组：指承受静止式变流器供电和沟通异步或同步牵引电动机驱动的机车〔电动车组〕变流器类型：交-交变流器〔直接式、交-直-交变流器〔间接式〕系统根本构造型式：交-直-交〔电压型〕变流器+沟通异步牵引电机系统〔普遍应用〕交-直-交〔电压型〕变流器+沟通同步牵引电机系统交-直-交〔电流型〕变流器+沟通异步牵引电机系统交-交变流器+沟通同步牵引电机系统大功率电力电子器件晶闸管〔Thyristor〕70年月及以前使用的主要开关元件：半控，低频GTO〔Gateturn-offthyristor〕80年月，电流掌握可关断元件，已广泛用以大功率变流器GTR〔GaintTransistor〕大功率晶体管电流掌握双极型自关断元件，通态压降低功率场效应管〔PowerMOSFET〕(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)IGBT(InsulatedGateBiplarTrasistor)绝缘栅双极晶体管MOSFETGTR的优点：高速〔20-50kHz)、高阻抗，低压降等混合器件，电压掌握元件PM〔IntelligentPowerModule)智能功率模块集功率开关、驱动隔离电路以及过流、过压、过宠保护等于一体 的智能型模块13沟通传动的优点异步电动机陡峭的自然外特性利于抑制机车空转和打滑，可大幅度提高机车的粘着性能牵引电机构造简洁、牢靠，电机热利用率高，维护、修理便利，运用维护费用低单机容量大〔不受换向限制，转速范围宽，重量轻体积小沟通传动机车功率因数高，等效干扰电流小，节能，环保三相鼠笼式异步牵引电动机造价低二、电力牵引沟通传动根底异步牵引电动机的根本特性1〕电磁转矩特性2)临界转矩、转差率与电机其它参数的关系机械特性M=f(n)14谐波电流〔磁场〕引起的谐波转矩〔附加转矩〕对机械特性的影响高次谐波电流〔磁场〕转速不稳定或大幅波动。异步牵引电动机调速方法？转变定子绕组磁极对数p转变转差率s转变电机输入频率f1异步牵引电动机掌握规律的选择异步牵引电动机牵引掌握规律的选择？启动加速阶段---近似恒牵引力正常牵引工况---恒功率限速阶段 ---恒速运行牵引掌握规律的选择？最小电动机匹配掌握规律、最小逆变器匹配掌握规律三、交-直-交牵引逆变器原理交-直-交系统牵引变流器组成构造整流器+逆变器掌握根本原理？a.矩形波法掌握逆变器组成与逆变原理逆变器正负主开关状态在逆变输出频率的每一个周期内转换一次，使负载电位按正负两个180°〔120°〕宽的矩形波变化。B.分谐波法〔脉宽调制PWM〕掌握--SPWM掌握①根本思路：抑制矩形波掌握法在低频输出时谐波电流成分大的缺点；波”分割成多个时间按正弦规律变化