第一章 交直型电力机车主电路和辅助电路.ppt

1、第一章 交直型电力机车主电路和辅助电路,第一章 交直型电力机车主电路和辅助电路,本章要点： 主电路设计考虑的主要因素 我国主要干线机车主电路 机车的牵引特性及制动特性 概念“粘着”、“空转”、“滑行”、“轴重补偿” 主电路保护的种类与原理 机车辅助电路的结构与功能,第一节概述,一、电力机车能量传递过程：,二、机车电路分类,机车电路,主电路,辅助电路,控制电路,二、机车电路分类（续）,主电路 功能：牵引和制动时，完成能量传递和转换； 特点：大功率、高电压、大电流； 主要包括：牵引变压器、整流器、牵引电机,二、机车电路分类（续2）,辅助电路（有两类） 交流辅助电路 功能：给主电路的通风、冷却辅助电

2、机等； 特点：三相380V交流供电,功率较小； 包括：单三相变换器、通风电机、压缩电机等,二、机车电路分类（续3）,直流辅助电路 功能：给电器控制、电子控制及照明、空调设备供电； 特点：直流110V供电，有蓄电池作后备电源； 包括：DC110V交直流变换电源、蓄电池、车灯、空调等。 此外，用于客车牵引的机车上有DC600V直流电源供客车车厢内空调、采暖、照明及旅客信息服务系统供电。,二、机车电路分类（续4）,控制电路（有两类） 电器控制 功能：完成电路和气路的开关及逻辑互锁； 特点：电动或气动的逻辑开关 包括：继电器、电控阀、气动开关等。 近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制单元（LCU)完

3、成。,二、机车电路分类（续5）,电子控制 功能：配合主辅助电路完成机车的控制； 特点：弱电控制、控制复杂； 包括：给定积分器、特性控制、防空转防滑、移相控制、功率放大、脉冲变压器等控制单元。,三、主电路设计考虑的内容,主要考虑因素： 满足机车牵引中的起动、调速和制动的基本要求； 功率大、控制复杂、工作条件差，体积、重量受到限制； 牵引性能的好坏、技术难易程度，维护费用及可靠性。,三、主电路设计考虑的内容（续）,更具体 来讲五个方面： 牵引电机联接与激磁方式； 牵引电机的供电方式； 整流线路； 调速方式； 电气制动方式。 下面将参照这五个方面的内容进行详细分析。,一、牵引电机的联接与激磁方式,交

4、直型电力机车采用脉流牵引电机（直流电机）。 、激磁方式 问题： 直流电机的激磁方式有几种？各有何种特点？,主电路设计考虑的内容,一、牵引电机的连接与激磁方式（续）,串激 特点：起动力矩大、恒功性能好，有“牛马”特性，并联时负载分配较易均衡，但特性较软，防空转能力差； 并激（他激） 特点：特性较硬，防空转性能好，但是其它性能（起动和恒功）较差；,主电路设计考虑的内容,一、牵引电机的连接与激磁方式（续2）,复激 部分绕组是与电枢串联，部分绕组为他激。 特点：兼有串激和并激的优点，但电机结构和控制复杂。 实际情况：机车多用串激电机、K/SS7机车采用了复激电机，没有采用并激的。 说明：斩波地铁机车中

5、，有采用它激电机，但其激磁电流控制是按电枢电流规律控制的。,主电路设计考虑的内容,一、牵引电机的连接与激磁方式（续）,、电机联接方式 串联 特点：主电路开关电器少、简化主电路结构，电机负荷分配均匀，但防空转性能差； 并联 特点：防空转性能好，整车粘着利用充分，但主电路结构复杂；,主电路设计考虑的内容,一、牵引电机的连接与激磁方式（续）,实际应用：普遍采用电机并联方式，只有8K机车采用电机串联。,主电路设计考虑的内容,二、供电方式,集中供电（车控） 整台机车牵引电机由一套整流器供电。 特点：变压器结构简单，集中冷却简化了通风设备，但一台电机故障时，影响整车工作；,主电路设计考虑的内容,二、供电方

6、式（续）,独立供电（轴控） 每一个牵引电机由一套独立的整流器供电。 特点：机车的粘着利用好，一台电机故障时不影响其它电机的运行。但变压器、整流器及控制复杂。,主电路设计考虑的内容,二、供电方式（续）,部分集中（架控） 同一转向架上的电机由一套整流器供电。 特点：简化了电路和变流器结构，粘着利用较为充分，同时实现一定的冗余。 实际应用：SS1、SS3机车采用集中供电；其它部分机车由部分集中供电，其中6K机车上有一个转向架上两台电机分别由两套不同的整流器供电；没有交直型车采用独立供电。,主电路设计考虑的内容,二、供电方式（续3）,说明：随着电力电子技术的发展和高速重载的需求，新型的交直流机车开始采

7、用轴控技术，这样整车的粘着利用充分，同时在一轴故障整车的牵引力影响不大。,主电路设计考虑的内容,三、整流线路,50Hz单相交流整流，SS1采用二极管不控整流；其它机车多用半控桥整流且是二段桥、三段桥甚至四段桥。 图整流器的简化线路图,主电路设计考虑的内容,三、整流线路（续）,p平波电抗器，减小电流脉动，改善电机换相性能。 f激磁绕组。 f磁场分路电阻，减小磁场电流脉动。 问题： 平波电抗器如何减小电流的脉动？ 磁场分路电阻如何减少磁场电流脉动？,主电路设计考虑的内容,四、调速方式,调速要求： 在不中断主电路的情况下，尽量使牵引力变化平滑，有尽可多的级位均匀分布在整个调速范围内。 问题： 直流电

8、机如何调速的？,主电路设计考虑的内容,四、调速方式（续）,分两步： 调压调速：在额定电压以下，改变电机电枢电压d实现电机调速； 弱磁调速：在端压达到额定电压后，削弱磁场进步提高速度。 问题： 为何要先调压后弱磁？,主电路设计考虑的内容,四、调速方式（续2),调压调速： 有触点调压：SS1、机车； 有触点与相控结合调压：SS3； 无触点相控调压：SS4、SS5、6K、8K等； 其中方式为有级调压，方式和为无级调压。,主电路设计考虑的内容,四、调速方式（续),弱磁调速： 激磁绕组并电阻调速：SS1、SS3、SS4、SS6； 相控弱磁，相控弱磁有两种不同的形式： 6K、 SS7是复励电机，由他励绕组的相控电路励磁； 8K、SS5是串励电机、由分路晶闸管弱磁； 方式为有级、方式为无级。,主电路设计考虑的内容,四、调速方式（续),由上可知： 有级调速分有级调压调速和有级弱磁调节速两种；无级调速也分为无级调压和无级弱磁两种。 二者比较： 无级调速可实现牵引电流和牵引力的连续调节；有级调速在级间变换时有电流冲击和机械冲击。,主电路设计考虑的内容,五、电气制动,两类制动： 机械制动：常备制动，低速时投入； 电气制动：一般高速时投入效果好； 电阻制动 能耗电阻制动：稳定可靠，多用。SS1-SS4 加馈电阻制动：在低速时可获大的制动力.SS8 再生制动 向电网回馈能量，功率因数低，控制复杂。8