电力牵引传动与控制概述

图 1-2 机车理想牵引 特性曲线（牛马特性）
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3.
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 柴油机功率和扭矩特性 ---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
电力牵引传动与控制
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
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主要参考书： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 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. 郭世明. 机车动车牵引交流传动技术.机械工业出版社，2012.03 连级三. 电力牵引控制系统. 中国铁道出版社，2004. 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，2009. 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. 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. 胡崇岳. 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： 1. 2. 3. 机车电传动[J]. 株洲电力机车研究所 内燃机车[J]. 大连内燃机车研究所 其他机车车辆（CRH1-5,HXD1-3, DF4-DF11,SS4-SS9,…）资料及专刊等
图1-4 内燃机车直-直电传动
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2.
交-直电力传动系统
内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流网及 变压器，通过整流器向数台直流牵引电动机供电的传 动方式。
采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。 适用于大功率机车。 车型： DF4， DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。
电力传动与控制系统 电网，受电弓
牵引变压器
变流器 控制系统 图 1-1b
牵引电动机
传动齿轮箱 与动轮
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2.
内燃机车理想牵引特性曲线
机车轮轴功率： F· V=3.6η· N 式中： F 机车牵引力（KN） V 机车速度（Km/h） N 原动机功率（KW） η 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： F· V=3.6η· N=const.
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 的传动方式。
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交-直-交电力机车传动系统
代表性车型：和谐型系列电力机车（HXD）
图1-6 b 电力机车 交-直-交电传动
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第一章
电力牵引传动与控制系统概述
二、系统分类
按电流制式不同分为三大类： 直-直电力传动系统｝ 交-直电力传动系统 交-直-交电力传动系统
直流传动系统 交流传动系统
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1.
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1-5 内燃机车交-直电传动
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3.
交-直-交电力传动系统


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
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第一章 电力牵引传动与控制 系统概述
一． 二． 三．
系统组成与功用 系统分类 发展历史与现状
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第一章
电力牵引传动与控制系统概述
Hale Waihona Puke Baidu
一、系统组成与功用 1. 机车电力传动与控制系统组成 内燃机车：
电力传动与控制系统 柴油机 牵引发电机 变流器 控制系统 牵引电动机 传动齿轮箱 与动轮
图 1-1a
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电力机车（交流供电）：
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第一章
电力牵引传动与控制系统概述
三、国内外机车（动车）传动控制技术 发展历史与现状
1.
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
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德国：液力传动机车创始国，但从上世纪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 技术的发展，普及了电力传动。客运以动力 分散型电力牵引动车为主。 英国：内燃化初期两种传动方式并存发展，1962年 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。
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2.
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
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1920-1960年代初：世界各国，直-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： TЭΠ 75 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800900KW