电力机车控制基础理论
电力机车工作原理
电力机车工作原理标题：电力机车工作原理引言概述：电力机车是铁路运输中常见的一种机车类型，其工作原理是通过电力驱动机车运行。
了解电力机车的工作原理可以帮助我们更好地理解铁路运输系统的运作方式。
一、电力机车的基本构成1.1 电机：电力机车的关键部件之一，用于将电能转化为机械能，驱动机车运行。
1.2 变压器：用于将高压电能转化为适合电机工作的低压电能。
1.3 控制系统：控制机车的运行速度和方向，确保机车安全稳定地运行。
二、电力机车的供电系统2.1 接触网：供应电力机车的电能来源，通常通过接触网与机车上的受电弓接触传输电能。
2.2 受电弓：连接接触网和机车的部件，负责接受接触网传输的电能。
2.3 集电装置：将受电弓接收到的电能传输给机车内部的电气系统。
三、电力机车的牵引系统3.1 牵引变流器：将接收到的电能转化为适合电机的交流电，以驱动电机运行。
3.2 传动系统：将电机的动力传递给机车的车轮，推动机车行驶。
3.3 制动系统：用于控制机车的速度和停车，确保机车在行驶过程中安全平稳。
四、电力机车的辅助系统4.1 空气压缩机：为机车提供制动、悬挂和空调等系统所需的气压。
4.2 冷却系统：保持机车内部电气设备的正常工作温度，避免过热损坏。
4.3 供电系统：为机车内部各种设备提供电能，确保机车正常运行。
五、电力机车的运行控制5.1 速度控制：通过控制电机的转速和电力输出，调节机车的运行速度。
5.2 方向控制：通过控制电机的运行方向，实现机车的前进、后退等运行方向。
5.3 紧急制动：在紧急情况下，启动机车的制动系统，迅速停止机车的运行，确保安全。
结论：电力机车是铁路运输中重要的机车类型，其工作原理涉及多个方面的技术和系统。
通过了解电力机车的工作原理，我们可以更好地理解铁路运输系统的运行方式，提高对铁路运输的安全性和效率。
电力机车控制
车。
图示为一般工矿用直流电力机车结构示意图。
M1
QD
M3
R
R M2 M4
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接触网直流电—受电弓—短路器QD—启动电阻R—M1~M4—钢轨—变电所
—接触网。牵引电机得电旋转，把电能转变为机械能，产生牵引力。
二、直流电力机车的特点
1、结构简单，造价低，经济性好。 2、牵引性能好，调速方便。 3、控制简单，运行可靠。 4、供电效率低。
5、基建投资大。
6、有级调速。
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三、直流电力机车的基本特性
直流电力机车的基本特性包括机车的速度特性、牵引力特性、牵引特 性、效率特性。 1、速度特性
机车运行速度与牵引电动机电枢电流的关系，称为机车速度特性。
速度特性表达式：V=πD/60μ*（UD—IaΣR）/CeΦ= （UD—IaΣR）/ CvΦ 2、牵引力特性
机车效率是指机车输出功率与机车输入功率的比值，也就是机车轮周功率 与机车受电侧电功率的比值。
思考题：
1、电力机车的基本特性有哪些？ 2、何为机车的速度特性？ 3、何为机车的牵引力特性？ 4、何为机车的牵引特性？
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电力机车控制
第一章 电力机车工作原理
直流电力机车工作原理
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教学要求：
1、掌握直流机车基本工作原理 2、掌握直流机车特点 3、理解直流机车基本特性
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一、单的一种电力机车，采用直流电源和直流串励牵 引电动机。现在主要用于各种工矿电力机车、地铁电动车组和城市无轨电
机车轮周牵引力与牵引电动机电枢电流的关系，称为机车牵引力特性。
机车牵引力特性表达式：Fk=m/1000ή*CvΦIa （KN） 3、牵引特性 机车轮周牵引力与运行速度的关系，称为机车牵引特性。 机车牵引特性表达式： Fk=m/1000* （UD Ia/V） *ήdήc （KN） 4、效率特性
电力机车控制基础理论
（二）．交流传动技术是近代铁路牵引技术的 重大突破，1971年在德国问世，并取得很大发 展，进入90年代，国外交流传动技术进入成熟 期。我国自1991年开始研制AC4000型交直交 原型机车，1995年完成组装并进入试验阶段。 2001年9月自行研制成功200km／h “奥星“号； 以及“蓝箭 ”号；“先锋”号；“中原之星” 号；“天梭”号 等。我国交流传动技术的产业 化奠定了坚实的基础。
异步电动机的串接联接法和改变牵引电 动机转子电路中起动电阻值,改变定子极 对数等方法均无实际应用价值。因此， 其调速方法为变频调速。对于异步电动 机其调频与调压是相联系的，即输出电 压应随着输出频率的改变而改变。
异步电机：异步电机的旋转磁场是由装设 在定子铁心上的三相绕组，通以对称的 三相交流电流产生的，由于转子和旋转 磁场的方向是一致的，如果转子的转速 等于旋转磁场转速，那麽他们之间不再 有相对运动，转子导体不能切割旋转磁 场的磁力线，也就不能产生感应电动势、 电流和转矩。所以异步电动机的转子速 度一定不等于旋转磁场的转速。
对于全控桥整流电路，当α＞ 时 ，将进行 有源逆变。所以采用再生制动2 的机车，
整流电路必须选择全控桥，对于不采用
再生制动的机车则均采用半控桥。这是
因为半控桥移相范围比全控桥大，机车
功率因数平均值高，而且半控桥比全控
桥控制简单。
励磁调节
概念：就是通过调节流过牵引电动机的励磁电流，从 而达到改变牵引电动机主极磁通的方法进行调速，亦 称磁场削弱调速。
(IW )m
(IW)β----磁场削弱后的主极磁势： (IW)m----磁场削弱前的主极磁势。
3、磁削方法： ① 改变励磁绕组的匝数 (改变励磁绕组的匝数,使电机的结构变 的复杂,因此不被采用)
电力机车基础知识论文
电⼒机车基础知识论⽂⽬录1、电⼒机车概述 (2)2、电⼒机车基本构造 (3)3、电⼒机车⼯作原理 (5)⼀、电⼒机车概述电⼒机车本⾝不带原动机，靠接受接触⽹送来的电能作为能源，由机车转向架上的牵引电动机驱动机车的车轮。
电⼒机车具有功率⼤、热效率⾼、速度快、过载能⼒强和运⾏可靠等主要优点，⽽且不污染环境，特别适⽤于运输繁忙的铁路⼲线和隧道多，坡度⼤的⼭区铁路。
电⼒机车的能源是从接触⽹上获取的电能，接触⽹供给电⼒机车的电流有直流和交流两种。
由于电流性质不同，所⽤的电⼒机车也不⼀样，基本上可以分为直-直流型电⼒机车、交-直流型电⼒机车、交-直-交流型电⼒机车三类。
直－直型电⼒机车采⽤直流制供电，牵引变电所内设有整流装置，它将三相交流电变成直流电后，再送到接触⽹上。
因此，电⼒机车可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。
直流制的缺点是接触⽹的电压低，⼀般为1500V或3000 V，接触导线要求很粗，要消耗⼤量的有⾊⾦属，加⼤了建设投资。
交—直型电⼒机车在交流制中，⽬前世界上⼤多数国家都采⽤⼯频（50Hz）交流制，或25Hz低频交流制。
在这种供电制下，牵引变电所将三相交流电改变成25 kV⼯业频率单相交流电，再由串励电动机把交流电变成直流电⽤于机车运作。
由于接触⽹电压⽐直流制时提⾼了很多，接触导线的直径可以相对减⼩，减少了有⾊⾦属的消耗和建设投资。
因此，⼯频交流制得到了⼴泛采⽤，世界上绝⼤多数电⼒机车也是交—直流电⼒机车。
交—直—交电⼒机车，采⽤直流串励电动机的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。
但是这种电机由于带有整流⼦，使制造和维修很复杂，体积也较⼤。
⽽交流⽆整流⼦牵引电动机（即三相异步电动机）在制造、性能、功能、体积、重量、成本、及可靠性等⽅⾯远⽐整流⼦电机优越得多。
它之所以迟迟不能在电⼒机车上应⽤，主要原因是调速⽐较困难。
电力机车工作原理
电力机车工作原理
电力机车是一种以电力作为动力源的铁路机车，其工作原理是通过电力传动系
统将电能转换为机械能，驱动机车运行。
1. 电力供应系统
电力机车的电力供应系统主要包括接触网、供电装置和电池组。
接触网是通过
电缆与供电装置连接，将电能传输到机车上。
供电装置负责将接触网提供的交流电转换为直流电，供给机电和辅助设备使用。
电池组则提供机车启动和停车时的电能。
2. 电力传动系统
电力传动系统是电力机车的核心部份，主要由机电、牵引变流器和控制系统组成。
机电是将电能转换为机械能的装置，通过电力传动系统将机电产生的动力传递到车轮上，推动机车行驶。
牵引变流器负责将供电装置提供的直流电转换为机电所需的交流电，并控制机电的转速和转向。
控制系统则根据驾驶员的指令，控制牵引变流器和机电的工作状态，实现机车的加速、减速和制动。
3. 制动系统
电力机车的制动系统包括电阻制动和空气制动。
电阻制动是通过将机电产生的
电能转化为热能，通过电阻器散热来减速机车。
空气制动则是通过压缩空气作用于车轮的制动盘，实现机车的制动。
4. 辅助设备
电力机车还配备了各种辅助设备，如空调系统、照明系统、制冷系统等，以提
供舒适的驾驶环境和保证机车正常运行。
总结：
电力机车的工作原理是通过电力供应系统将电能传输到机车上，再通过电力传动系统将电能转换为机械能，驱动机车行驶。
制动系统和辅助设备则保证机车的安全和正常运行。
电力机车具有动力强、加速快、能耗低等优点，是现代铁路运输中重要的机车类型之一。
《电力机车控制》教学课件—04交流传动技术
2 牵引变流器组成 2．直流中间环节
中间环节（DC-Link）为支撑电容和二次滤波环节， 根据直流中间环节的不同牵引变流器可分为电压型和电流型 两种。电压型变流器储能元件采用电容，向逆变器输出的是 恒定的直流电压，相当于电压源。电流型变流器储能元件采 用电感，向逆变器输出的是恒定的直流电流，相当于电流源。 电压型变流器转矩脉动小，对电网的反作用力也小，适合于 大功率的干线机车。电流型变流器可以为同步电动机供电或 在一些城市轨道交通运输中使用。
3 三相逆变电路
3 三相逆变电路
三相逆变电路采用PWM控制技术，电路中VT1～VT6各元件每隔 60°轮换导通。其导通顺序为：VT1、VT2、VT3→VT2、VT3、 VT4→VT3、VT4、VT5→VT4、VT5、VT6→VT5、VT6、 VT1→VT6、VT1、VT2。在每一时刻都有三个开关元件同时导通。
交流机车控制策略
一、机车牵引控制特性 牵引运行三个区域：
二、不同控制方式下的牵引特性 1. CRH5型动车组
二、不同控制方式下的牵引特性 2. CRH2、CRH3、CRH5型动车组
二、不同控制方式下的牵引特性 3. HXD1、HXD2型电力机车
二、不同控制方式下的牵引特性 4. HXD3型电力机车
上图为两电平电压型四象限脉冲整流器构成原理图， 其中，RF为主变压牵引绕组电阻，LF为主变压器牵引绕组 漏电抗，Cd为支撑电容，L2、C2为谐振电感和电容。
电力机车工作原理
电力机车工作原理引言概述：电力机车是一种使用电力作为动力源的机车，它通过电力系统将电能转化为机械能，推动列车运行。
本文将详细介绍电力机车的工作原理，包括电力系统、传动系统、控制系统和辅助系统四个方面。
一、电力系统1.1 电源系统：电力机车的电源系统通常由架空供电和蓄电池两部分组成。
架空供电是通过接触网将交流电输送到机车上，而蓄电池则用于提供启动电流和应对断电情况。
1.2 变压器：电力机车中的变压器起到将高压的交流电转换为适合机车使用的低压电的作用。
变压器通过绕组和铁芯的相互作用，实现电能的传递和转换。
1.3 逆变器：逆变器是电力机车中的关键部件，它将直流电转换为交流电，供给电动机使用。
逆变器通过控制晶闸管等器件的导通和关断，实现电能的转换和调节。
二、传动系统2.1 电动机：电力机车中的电动机是将电能转化为机械能的核心部件。
电动机通过电磁感应原理，将交流电转换为旋转力，推动车轮运动。
2.2 齿轮传动：电力机车的传动系统通常采用齿轮传动方式。
齿轮箱通过齿轮的啮合和传动，将电动机输出的转矩和转速传递给车轮，实现列车的运动。
2.3 制动系统：电力机车的制动系统包括电阻制动和空气制动两种方式。
电阻制动通过将电动机的输出电能转化为热能来减速，而空气制动则通过增加车轮的摩擦力来实现制动。
三、控制系统3.1 牵引控制：电力机车的牵引控制系统用于调节电动机的转矩和转速，以实现列车的加速和减速。
通过控制电动机的电流和电压，牵引控制系统能够有效地控制机车的运行状态。
3.2 制动控制：制动控制系统用于控制电力机车的制动力度和制动方式。
通过调节电阻制动和空气制动的工作状态，制动控制系统能够实现列车的安全停车。
3.3 保护系统：电力机车的保护系统用于监测和保护机车的各个部件。
例如，温度保护器可以监测电动机的温度，当温度过高时会自动切断电源，以防止电动机过热。
四、辅助系统4.1 空调系统：电力机车通常配备有空调系统，以提供舒适的工作环境给机车乘务员。
铁路专业课件之电力机车控制
无级磁场削弱电路
V
IN IN m
U D I a Ra CV
N I a (%) NI a
磁削弱系数： 最小值：35%~40%
实用值：44%~50%
参阅书 P31页，第二段
SS9型机车（调压弱磁）速度控制电路
a2x2
每台电机的电枢绕组与制动电阻构成独立回路，利
用二极管臂D1、D2续流
2.
制动时的控制方式
长大下坡道时，采用恒速控制方式 低速区时，采用恒流控制方式－－－加馈电阻 制动
他励电阻制动
它励电阻制动的控制方式
1.
恒磁通控制
指它励电机的励磁电流固定，制动 力的调节靠调节制动电阻的大小来 进行 作为气制动补偿 恒电流控制是指保持制动电流不变， 制动力调节靠调节励磁电流实现， 因此机车特性呈恒功率曲线 相控机车常用 恒速控制是指随着外界加速力的变 化相应调节它励电机的励磁电流， 使机车在制动时保持速度恒定不变 适用于长大下坡道时的速度控制
2.
恒流控制
3.
恒速控制
制动特性
制动(工况)特性
速度特性
V f I Z
V
I Z RZ R Cv
制动力特性
在不考虑电机及齿轮传动装置的损耗时，则
B f I Z
B 1 m Cv I Z 1000 c
制动特性
B f V
B 1 2 RZ R 1 m IZ 1000 c V
六、S路
1.
制动工况时，电机为他励发电机
通过司机控制器的方向手柄，使原来的串励电 机，转换成他励发电机接线
电力机车控制第一章 电力机车速度调节
第五节 电力机车功率因数的改善
第六节 交流传动电力机车的调速
一、交-直-交型电力机车调速方法
1．改变电动机定子极对数
2．改变转差率 3．改变电源频率 （1）恒磁通控制。 （2）恒功率控制。
第六节 交流传动电力机车的调速
二、交-交型电力机车调速方法
交-交型电力机车采用三相同步牵引电动机，其调速方法和直 流电动机的调速原理相似，只要改变同步电动机的端电全控桥式整流电路
第四节 相控调压
二、单相半控桥式整流电路 三、整流电压（电流）的脉动
第四节 相控调压
四、机车功率因数
第五节 电力机车功率因数的改善
一、评价相控调压的两个指标
二、提高机车功率因数的方法
1．多段桥顺序控制 2．功率因数补偿器
第五节 电力机车功率因数的改善
二、交-直型电力机车调速方法
根据公式（1.2）可知交-直型电力机车的调速方案应有下列几种： 1．改变牵引电动机电枢回路电阻
2．改变牵引电动机的端电压
3．改变磁通量
第三节 励磁调节
一、磁场削弱系数 二、磁场削弱方法
1．电阻分路法 2．晶闸管分路法
三、磁场削弱的应用
第三节 励磁调节
第三节 励磁调节
述
机车调速是指人为地改变牵引电动机的工作参数使其速度发 生变化的运行过程，它有别于因外部扰动（网压变化、线路纵断
面变化等）引起的转速变化。
一、机车的运行状态 二、电力机车调速的本质 三、电力机车调速的基本要求
第二节 直流传动电力机车的调速
一、直流传动电力机车速度表达式
第二节 直流传动电力机车的调速
第一章
电力机车速度调节
（1）了解整流电流脉动对牵引电动机的影响及其减小措施。
电力机车工作原理
电力机车工作原理引言概述：电力机车是铁路运输中常见的一种机车类型，它通过电力驱动实现牵引列车运行。
了解电力机车的工作原理对于理解铁路运输系统的运行机制非常重要。
本文将详细介绍电力机车的工作原理，帮助读者更好地了解这一关键的铁路运输设备。
一、电力机车的基本组成1.1 牵引系统：主要由牵引电机、传动系统和牵引电源组成。
1.2 控制系统：包括牵引控制系统、制动控制系统和辅助控制系统。
1.3 供电系统：主要由接触网、变电站和接触网供电设备组成。
二、电力机车的工作原理2.1 牵引系统工作原理：牵引电机受电源供电后，通过传动系统将动力传递到车轮，实现机车的运行。
2.2 控制系统工作原理：牵引控制系统通过控制电机的工作状态和功率输出，实现机车的加速、减速和定速运行。
2.3 供电系统工作原理：接触网向机车提供直流电源，变电站将交流电转换为直流电，接触网供电设备保证电力传输的稳定性和可靠性。
三、电力机车的牵引特点3.1 高效节能：电力机车利用电能驱动，具有高效节能的特点，相比内燃机车更环保。
3.2 高速牵引：电力机车在高速运行时具有较好的牵引性能，适用于长距离高速列车运行。
3.3 可调速运行：电力机车能够根据需要实现可调速运行，实现列车的平稳运行和减少磨损。
四、电力机车的维护与管理4.1 定期检修：电力机车需要进行定期的检修和保养，确保各部件的正常工作状态。
4.2 故障排除：及时解决电力机车的故障问题，保证机车的正常运行。
4.3 数据监测：通过数据监测和分析，提高电力机车的运行效率和可靠性。
五、电力机车的发展趋势5.1 智能化技术：电力机车将逐渐引入智能化技术，提高运行效率和安全性。
5.2 绿色环保：电力机车将更加注重环保和节能，减少对环境的影响。
5.3 高速化发展：电力机车将继续发展高速化技术，适应高速铁路的需求。
总结：通过本文的介绍，读者可以更全面地了解电力机车的工作原理和特点，以及未来的发展趋势。
电力机车作为铁路运输中的重要组成部分，将继续发挥重要作用，为铁路运输系统的发展做出贡献。
电力机车控制课程标准
电力机车控制课程标准电力机车控制课程标准可以涵盖以下方面：电力机车控制理论、电力机车控制系统、电力机车控制操作等。
电力机车控制理论部分是电力机车控制课程的核心内容。
该部分主要介绍机车控制的基本原理、控制理论和相关知识。
包括电力机车的基本概念、组成部分及其作用和功能，电力机车控制的分类和基本原理等。
此外，还需要介绍电力机车的车载设备控制、车辆系、道岔控制等相关理论和技术。
电力机车控制系统部分是电力机车控制课程的重要内容。
该部分主要介绍电力机车控制系统的结构、功能和工作原理等。
首先，需要介绍电力机车控制系统的组成部分，包括主控制器、DC-DC变换器、驱动电机、制动系统等。
然后，需要详细介绍每个组成部分的功能和工作原理，以及它们之间的关系和相互作用。
最后，还需要介绍电力机车控制系统的安全性和可靠性要求，以及相关的检修和故障排除方法。
电力机车控制操作部分是电力机车控制课程的实践环节。
该部分主要通过模拟机、模拟训练装置和实际操作等方式，让学生掌握电力机车的操作技能和方法。
首先，需要介绍电力机车的操作要求和规程，包括起动、制动、变速等操作。
然后，通过模拟训练装置和实际操作让学生掌握电力机车的操作技巧和注意事项。
最后，还需要对学生进行操作评估，以确保他们对电力机车的控制操作有一定的掌握程度。
此外，在电力机车控制课程中还需要注重培养学生的创新意识和解决问题的能力。
可以设置一些实际问题和案例，让学生运用所学知识和技术，进行分析和解决。
同时，还可以组织学生参加相关的实践训练和竞赛活动，提高学生的实践能力和综合素质。
总之，电力机车控制课程标准需要包括电力机车控制理论、电力机车控制系统和电力机车控制操作等内容。
通过该课程的学习，学生应该掌握电力机车控制的基本原理、控制系统的结构和功能，以及电力机车的操作技能和方法。
同时，还应该培养学生的创新意识和解决问题的能力，以适应电力机车控制领域的发展和需求。
第三章电力机车控制
第三章 电力机车控制第一节 电力机车速度调节电力机车是电气化铁道的主要牵引动力之一，为充分发挥电力机车的功率，提高电力牵引的运输能力，要求电力机车的牵引力和速度均能在广泛的范围内改变。
电力机车的调速是指由某一运行速度转变为另一运行速度的过程，即起动、调速与制动。
直流电力机车、整流器式电力机车采用串励牵引电动机，其速度公式为Φv a D C RI U v ∑-=式中：U D －牵引电动机端电压（V ）I a －牵引电动机电枢电流（A ）ΣR －牵引电动机电路的总电阻（Ω）Φ－牵引电动机的主极磁通（WB ）C V －机车常数。
D 6010C C 3c e v πμ⋅=式中：D －机车动轮滚动园周直径μC －机车齿轮传动装置的传动比4.35C e －由牵引电动机结构决定的常数。
a pNC e 60=式中：p =2 N =720 a =2由上式可知，改变电力机车的运行速度有下述几种方法：1.改变牵引电动机回路电阻R在牵引电动机回路中串入电阻，通过改变电阻值的方法来调节机车的速度。
由于牵引电动机回路电压较高，电流较大，故串入电阻调速是有级的，而且电阻的能量损耗大，所以不经济。
这种方法只能在某些直流电力机车起动时（短时间）使用。
2.改变牵引电动机的端电压U D直流电力机车的牵引电动机电源直接取自接触网，所以可用改变牵引电动机的组合方式（串联、串－并联、并联）来改变牵引电动机的端电压。
这种调速方法无能量损耗，但只能作有级的调节，且调速级有限。
装有直流斩波器调速装置的直流电力机车，可对牵引电动机的端电压进行连续、平滑的调节，并取消了启动电阻，因此使机车起动特性大大改善。
在整流器式机车上，接触网电压经变压器降压和整流后，再供给牵引电动机，因而这种机车可用改变变压器次边输出电压的方式有级调速，或采用可控硅整流，改变可控硅导通角的方法来改变整流输出电压，从而进行平滑的无级调速。
3.改变磁通量这种方法在直流电力机车和整流器式电力机车上都得到应用，即磁场削弱调速，通常只能有限地分级式地调节或采用晶闸管进行无级磁场削弱。
电力机车电子16-电力机车控制系统基础知识
n0 f n
e i
S
1. 结论： 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致 结论： 线圈跟着磁铁转 两者转动方向一致 2. 线圈比磁场转得慢
n < n0
异步转速
n0
N
f
n
e i
S
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速: 电动机转速
n
异步电动机 异步电动机
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但
ud(i d) π
α
ωt
1,4
ωt
ωt
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
单相桥式全控整流电路
数量关系
Ud =
π ∫α
1
π
2 2U2 1+ cosα 1+ cosα 2U2 sinωtd(ωt) = = 0.9U2 2 2 π
（2-9）
a 角的移相范围为180°。 向负载输出的平均电流值为：
第四章 电力机车控制系统
基础知识补充
直流电机工作原理
三相异步电动机的工作原理
磁铁
n0
N
f
n
e i
S
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e = B ⋅l ⋅v
磁感应强度 导线长
（右手定则） 右手定则）
切割速度
闭合导线产生电流 i
N
通电导线在磁场中受力
f = B ⋅l ⋅i
（左手定则） 左手定则）
当VT处于通态时，如下方程成立：
L
d id L + Ri d = dt
2U
2
sin ω t
（2-2）
《电力机车控制》教学课件—02启动和制动
电气制动（也称动力制动）是利用了电机的可逆性原理。 机车在牵引工况时，牵引电机做电动机运行，将电网的电 能转换为机械能，轴上输出牵引转矩以驱动列车运行。 机车在电气制动时，列车的惯性力带动牵引电机，牵引电 机做发电机运行，将列车动能转换为电能，输出制动电流的同 时，在牵引电机轴上产生反转钜并作用于轮对，形成制动力使 列车减速或以一定的速度运行。
图4 交流传动电力机车传动特性ຫໍສະໝຸດ 谢 谢！(2) 加馈电阻制动
又称“补足”电阻制动，电阻制动在低速区由于制动电流减小而使 制动力下降，为了维护制动电流不变，克服机车制动力在低速区减小 的状况，在制动回路外接附加制动电源来补足。其原理如图3所示。
图3 加馈电阻制动原理
从理论上讲，加馈电阻制动可使机 车制停，而实际上由于牵引电机换向器 不允许在机车速度很低时，长时间流过 额定电流，以防止换向器过热而烧损。
由于加馈电阻制动需要 根据实际制动电流及时补足 发电机电势减少部分，故要 求附加制动电源连续可调。 一般相控调压的电力机车不 另设加馈电源，而是使用牵 引时整流调压电路在制动工 况做为加馈电源。
4
1.再生制动原理
异步牵引电机在低于同步转速下做电动机运行，将电网的电能转 换为机械能，产生牵引力驱动列车前进，此时转差率s>0，电磁转矩为 动力转矩。在电气制动时，异步牵引电机转子转速超过同步转速，即 转差率s<0。此时，异步牵引电机做发电机运行，将列车储存的动能转 换为电能，输出制动电流的同时，在牵引电机轴上产生反转钜并作用 于轮对，形成制动力使列车减速或以一定的速度运行。
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（四）. 电力机车的工作原理
1。直流电力机车工作原理（见图片）
2交直型整流器电力机车名称的由来及工作原理
（1）交直型整流器电力机车名称的由来是根据 电力机车的分类方法得来的，其表示的含义是： 由接触网导线供给的单相交流电，经整流装置 整流后供给直（脉）流牵引电动机，驱动列车 运行的机车。SS系列电力机车均属此类机车。
1932年匈牙利试验成功了单相工频交流电力机 车，此后，法国于1950年试制了引燃管整流器 式电力机车，从而使直流牵引中牵引电动机的 一系列优点和单相工频交流供电电压较高的特 点完善地结合起来，形成了单相工频交—直流 制电力牵引，1960年西德制成半导体整流器式 电力机车，1958年美国发明晶闸管后，晶闸管 相控机车开始问世。
电力机车控制的基础理论
（一）电力机车的发展概况 1879年，德国西门子长约300m的第一条电气化
铁路，主要是采用直流电力机车及一部分三相 交流制和单相低频制电力机车。初期发展较慢。 20世纪20年代中期，接触网电压由过去的几百 伏提高到了3000伏。同期1904年瑞士开始采用 单相交流制电力牵引，由于工频电源使电机的 换向困难，所以采用单相低频交流制。
20世纪80年代西德率先成功研制了采用异步电 动机驱动的交-直-交电力机车之后。英、美、 苏、法、日等国相继进行研制。交流传动比直 流传动具有极大的优越性。交直型电力机车正 在被三相交流传动技术所取代。
我国电气化铁路自1958年开始研制,一开始就采用先进的 单相工频交流供电制，接触网电压为25kv。SS1型电力 机车自1958年12月底完成设计至1988年停止生产，共 生产SS1型电力机车826台；1969年试制一台SS2型； 1978年研制成功SS3型电力机车，1982年12月通过鉴定 1984年开始批量生产；1985年试制SS4型机车；1990年 试制SS5，SS6型机车；1990年研制出SS8型准高速机 车，1996年开始生产。至2001年底仅株洲电力机车厂 一家生产2893台电力机车。 2003年底拥有18059公里电 气化铁道,占铁路运营总里程的29.9%,承担着约60%的 客货运输总量.全路电力机车拥有量已经达到4584台,.
（1）直流供电—直流牵引电动机的直直型电 力机车；
（2）交流供电—直（脉）流牵引电动机的交 直型电力机车；
（3）交流供电--变流器环节—三相交流异步 电动机的交直交型电力机车；
（4）交流供电--变频环节—三相交流同步电 机的电力机车。
SS系列（SS1—SS9型）电力机车均属交流供 电—直（脉）流牵引电动机的交直型电力机 车；（＊）
n1
n
60 f p
（r／min）
同步电动机起动的操作过程比较复杂，而且要求
有足够的精度。同步电动机构造复杂，造价较
高：需要直流电源励磁：调速方式为变频调速， 因此，各国均把发展交直交机车作为发展重点。
注：在同步电动机定子内通以三相交流 电，转子通以直流电，则定子产生三相 旋转磁场，而转子产生恒定的直流磁场， 在两个磁场的相互吸引下，电机转子受 力而转动。由于同步电机转子的转矩与 转子磁场的异性磁极间的吸引力所产生 的速，n是所相以等他的的。定子旋转转速n1与转子转
电力机车的调速方式
（2）．采用三相异步电机的交直交型电 力机车工作原理
采用三相异步电动机交-直-交型电力机车 的调速方法，其速度公式为：
n (1 S) 60 f p
（r／min）
（3）．采用三相同步电机的交交型电力
机车工作原理
同步电机的主要特点：转子转速n与电流的频率 始终保持严格的关系：
电力机车的调速方式
（1）具有直（脉）流牵引电动机机车的调速 方法★
根据电机的转速公式可知交直型整流器电力机 车的调速方法为：
n UD Ia R （r／min）
Ce
① 改变牵引电动机回路电阻R；②改变牵引 电动机的端电压UD；③改变磁通量Φ。在国产电力机车上的应用：以改变牵引电 动机的端电压作为主要调速手段；改变磁通量 作为辅助调速手段。整流器电力机车不采用变 阻调速。（＊）
（二）．交流传动技术是近代铁路牵引技术的 重大突破，1971年在德国问世，并取得很大发 展，进入90年代，国外交流传动技术进入成熟 期。我国自1991年开始研制AC4000型交直交 原型机车，1995年完成组装并进入试验阶段。 2001年9月自行研制成功200km／h “奥星“号； 以及“蓝箭 ”号；“先锋”号；“中原之星” 号；“天梭”号 等。我国交流传动技术的产业 化奠定了坚实的基础。
SS 系 列 （ SS1—SS9 型 ） 电 力 机 车 均 属 交 流 供 电—直（脉）流牵引电动机的交直型电力机车； （＊）其主传动型式为交直传动。★
（2） 交-直型整流器电力机车工作原理
交直型整流器电力机车其能量传递是 将接触网供给的单相工频交流电，经 机车内部的变压器降压，再经整流装 置将交流电转换为直流，然后向直 （脉）流牵引电动机供电，从而产生 牵引力牵引列车运行。
3. 交直型整流器电力机车整流电路的基 本形式
（1） 中点抽头式全波整流电路电力机车工作原理 （2） 桥式全波整流电路电力机车工作原理
4．电力机车速度调节
(1)列车运行情况概括起来是：起动、调速、制动三种基 本形式。这三种基本运状态实质上都是速度的调节。 因此，电力机车速度调节是牵引列车运行时最为根本 的任务之一。 电力机车是以牵引电动机作为传动设备，所以电力机车 的调速本质是牵引电动机的调速。
B-B-B或C-C。 个别传动其轴列式的表示方法为：B0-B0-B0或
C0-C0
一般情况下，均采用个别传动型式；法 国 国 铁 BB26000 型 电 力 机 车 采 用 组 合 传 动，其轴列式的表达方式为：B-B。
3、按动轮轴数分为： 4、6、8轴。（12 轴SS3B型固定重联机车）
4、按供电电流制---传动形式不同分为：
（三）﹑电力机车的分类
1、按用途分为：客运；货运；客货两用；调 车用电力机车。
2、按传动形式分为：个别传动及组合传动。 个别传动：每一轮对由单独的牵引电机驱动。
这种机车的轮轴称为动轴或动轮。 组合传动：几个轮对由一台牵引电机来驱动，
称为组合传动。 表示方法：组合传动其轴列式的表示方法为：