城市轨道交通车辆构造（第2版）课件：牵引系统的概述

牵引系统的概述

牵引系统的功能牵引系统的分类牵引系统的组成1知识目标23能力目标情感目标理解牵引系统的功能掌握牵引系统的分类掌握牵引系统的组成能区分直流与交流传动牵引系统能说出牵引工况与电制动工况的条件培养自主学习的能力；课程学习的兴趣与自信

城市轨道交通电动列车牵引供电来源于国家城市电网，经过直流牵引变电所的降压、整流，将高压交流电变成DC750V（或DC1500V），然后通过馈电线缆将电能传递给接触网（接触轨式接触网或架空式接触网），列车通过受流装置（受电靴或受电弓）与接触网接触摩擦取电，电动列车作为牵引电路中的用电设备，电能再通过钢轨和回流线回到牵引变电所的负极，形成一个完整的牵引回路。电动车辆通过受流器从接触网接受电能后，通过车载的变流装置给安装在转向架上的牵引电机供电，将电能转换为机械能，通过齿轮传动箱和轮对，驱动地铁列车运行。一、牵引系统的功能城市轨道交通电力牵引系统原理图

列车牵引系统是城市轨道交通车辆的核心部件，是列车动力的来源，根据需要为列车提供牵引力和制动力，完成列车牵引和制动。因此，牵引系统主要有两个工况：牵引工况和电制动工况，完成牵引、再生制动及电阻制动的功能；

一、牵引系统的功能（一）牵引工况：

牵引系统为列车提供牵引动力，它把接触网提供的电能转换成牵引电机使用的电能给牵引电机，牵引电机作为电动机工作，将电能转换成机械能，使列车在轨道上运动。一、牵引系统的功能（二）电制动工况：电制动可分为再生制动工况和电阻制动工况。一、牵引系统的功能1.再生制动工况：牵引系统进行再生制动时将列车动能转换为电能反馈到电网供其它列车使用。这极大地降低了列车的实际能量损耗。2.电阻制动工况：制动能量不能向电网回馈时，电制动产生的电能将会消耗在制动电阻上，列车动能转换为热能散逸在大气中。（一）根据城轨车辆牵引电机的种类分类：二、牵引系统的分类（一）根据城轨车辆牵引电机的种类分类：

通过控制凸轮使接触器K1、K2、K3、K4、K5、K6逐个的闭合与开断，改变接入电阻不同来调节牵引电机端电压和磁场削弱，从而实现对牵引电机的控制来达到列车的控制。（1）凸轮变阻控制系统1.直流传动牵引系统二、牵引系统的分类城轨车辆早期的传动与控制系统；利用变阻控制器是切换电阻，从而改变牵引电动机电压，达到改变牵引电动机转速的目的（一）根据城轨车辆牵引电机的种类分类：（1）凸轮变阻控制系统1.直流传动牵引系统二、牵引系统的分类缺点：只能有级控制，不能无级平滑控制；故障率高、电能损耗大、（一）根据城轨车辆牵引电机的种类分类：

斩波调阻控制系统中，斩波器与电阻并联，通过调节斩波器的占空比来实现对电阻的调节，连续调节斩波器的占空比，相应的电阻接入主回路的阻值也连续平滑的变化。斩波调阻装置即斩波器由晶闸管、二极管、均流电抗器、均压电阻和换流电容等部件组成。（2）斩波调阻控制系统1.直流传动牵引系统二、牵引系统的分类半导体技术的发展，无触点的可控硅占波器取代了凸轮变阻结构；不但平稳调节，也降低了故障率；（一）根据城轨车辆牵引电机的种类分类：（2）斩波调阻控制系统1.直流传动牵引系统二、牵引系统的分类缺点：电路结构简单，但调速范围小，控制回路中能量消耗大，且不能实现再生制动（一）根据城轨车辆牵引电机的种类分类：

在斩波调压控制系统中，利用斩波电路将接触网提供的电能进行调节，不断调节斩波电路的输出电压来控制列车，输出电压可通过调节斩波器占空比来实现；（3）斩波调压控制系统1.直流传动牵引系统二、牵引系统的分类一切为了解决能量耗损大的问题，它就来了......斩波调压控制系统（一）根据城轨车辆牵引电机的种类分类：（3）斩波调压控制系统1.直流传动牵引系统二、牵引系统的分类缺点：还是未能解决能量回收的问题......故障率相对于交流传动牵引系统来讲，还是高！（二）根据牵引电机供电配置方式分类：交流传动牵引系统主要有1C4M和1C2M两种形式。1C4M牵引系统是一台牵引逆变器向同一动车上的四台牵引电机供电。1C2M牵引系统是一台牵引逆变器向同一转向架上的两台牵引电机供电。二、牵引系统的分类（三）根据控制单元控制类型的不同分类：交流传动牵引系统可以分为直接转矩控制和矢量控制。1.直接转矩控制：就是通过空间电压矢量来控制定子磁链的旋转速度，以改变定子磁链的平均旋转速度的大小，从而改变磁通的大小来控制电磁转矩。2.矢量控制：主要是对转矩与转子磁通的控制，转矩给定值由转差决定，磁通给定值根据速度给定，在基速以下磁通恒定，超速则进行磁场削弱。二、牵引系统的分类（三）根据控制单元控制类型的不同分类：区别：这两种方式都可以使电动机保持快速动态响应及良好的稳态性能，其区别仅在于矢量控制建立在转子磁场旋转坐标系中，而直接转矩控制建立在定子旋转磁场中两种控制方式各有优缺点；但是，城市轨道交通列车牵引控制方式多采用矢量控制；矢量控制器分为：电流型和电压型；二、牵引系统的分类（三）根据控制单元控制类型的不同分类：电流变频器的矢量控制原理二、牵引系统的分类总结：二、牵引系统的分类以交流传动牵引系统为例：三、牵引系统的组成交流传动牵引系统(以下简称牵引系统)主要由受流装置、高速断路器、牵引逆变器(VVVF逆变器)和牵引电动机等组成。在牵引时,由受流装置将接触网提供的电能引入车体,再由牵引逆变器将其转换成三相可调压调频的交流电供牵引电动机使用；电制动时,牵引逆变器将牵引电动机产生的交流电能整流成直流回馈给电网实现再生制动，若无法实现再生制动，则将制动电能消耗在制动电阻上实现电阻制动；高速