电力机车工作原理介绍课件PPT

第三节 交直交型电力机车工作原理
交直交型电力机车属于交流传动机车。由逆变 器供电，机车和动车组采用交流异步电动机做牵引 动力。根据变流器结构的不同，目前交（直）交型 机车和动车组有电压型、电流型两种基本结构。 我们以电压型交直交变流器供电、三相异步电动机 作牵引电动机的机车为例分析，原理如图所示。
过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮牵引列车运行。
二、直流电力机车的特点
1.机车结构简单，造价低，经济性好； 2.采用适合于牵引的直流串励电动机、调速方便、控制 简单、运行可靠； 3.供电效率低。由于受牵引电动机端电压的限制，接触 网电压一般为1500伏～3000伏。传输一定功率时电流较 大，接触网导线损耗量较大，因此供电效率低。
⑵由于机车内设有变压器，调压十分方便，牵 引电动机的工作电压不再受接触网电压的限制，机 车就可以选择最有利的工作电压，使牵引电动机的 工作更为可靠。
⑶牵引电动机采用适合牵引的串励或复励电动机， 可以获得良好的牵引性能和启动性能，尤其启动时 它采用了调节整流电压的方式，省略了启动电阻， 不仅减轻了电气设备的重量、降低了启动能耗，而 且改善了电力机车的启动性能，提高了机车的运行 可靠性。
4.基建投资大。为了减少接触网上的压降，电气化区 段的牵引变电所数量较多，造成基建投资大。 5.效率低，有级调速。由于机车使用调压电阻进行启 动、调速，因此调节过程中有能量损耗使效率很低， 同时也难以实现连续、平滑地调节。随着电力电子技 术的发展，应用斩波器技术进行调速，可以对牵引电 动机端电压进行连续、平滑地调节，从而实现无级调 速。
①环节——整流电路基本作用是将交流电转换 为直流电。具体电路可以是不可控整流桥、相控 整流桥、四象限脉冲变流器。
②环节——直流环节滤波器基本作用是平滑Ａ 处的纹波（脉动），消除或减少谐波含量，改善机 车的功率因数。采用不同的整流电路，其滤波电路 也不同，功能有所差别。
③环节——逆变器用于将直流电转换为三相交流 电，同时具有较宽的调频范围和调压范围，一般采 用正弦波脉宽调制（PWM）技术。或采用电压相量 （VVCPWM）控制技术，减少网压波动的影响。
④环节——电抗器，其主要作用是：降低电机、 电缆中的高频成分，控制噪声的传播，抑制电机 启动过程中的谐波分量；保证频繁断开电机电路 时不损坏变频器；
系统的工作特点：
1.功率/体积比大。 2.交流电机维修量小。 3.机车具有优异的牵引和制动运行性能。 4.简化了主线路。
交流传动机车具有启动牵引力大、恒功率 范围宽、粘着系数高、电机维护简单、功率因 数高、等效干扰电流小等诸多优点，是目前我 国铁路发展的必然趋势。
电力机车总体及特性
主讲：汪科
简介
非Байду номын сангаас给式机车
蒸汽机车 内燃机车
自给式机车
电力机车
第一章 电力机车工作原理
电力机车按供电电流制——传动型式分为四类: ➢直流供电——直流牵引电动机的直直型电力机车； ➢交流供电——直（脉）流牵引电动机的交直型电力 机车； ➢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 ➢交流供电——变频环节——三相交流同步电动机的 交交型电力机车。
（4）由于整流器电力机车采用单相50Hz整流， 其输出电压有很大脉动，因而流过牵引电动机的电 流也有较大脉动。脉动电流不仅使牵引电机的损耗 增加，而且使牵引电机的换向恶化，因此在整流器 电力机车上需要装设平波电抗器PK和固定磁场分路 电阻R0以限制电流的脉动，改善电动机的工作条件。 同时，在牵引电动机的结构上亦作了特殊设计。
第一节 直直型电力机车工作原理
一、基本工作原理
直流电力机车使用的是直流电源和直流串励牵引电动
机，目前有些工矿电力机车、地铁电动车组和城市无轨 电车仍采用这种型式。 工作过程为：机车由受电弓从接触网取得直流电，经 断路器QD，启动电阻R向四台直流牵引电动机M1～M4供 电，牵引电流经钢轨流回变电所。四台牵引电动机接 通电源后即行旋转，把电能转变为机械能，再分别通
第二节 交直型电力机车工作原理
一、基本工作原理
图1-2 整流器电力机车工作原理
图1-2所示为整流器电力机车的两种基本原理线 路图。单相交流电由接触网通过受电弓引入牵引变压 器的高压绕组，再经钢轨接地。
1.中点抽头式全波整流电路电力机车工作原理
在图1-2（a）中牵引变压器二次侧绕组分成oa、 ob两段，两段电压大小相等、方向相反。整流元件D1、 D2的正极分别与二次侧绕组的a、b点相接，负极相互 联接在一起。牵引电动机的一端与变压器二次侧绕组 的中点o相接，另一端经平波电抗器PK与整流电路的 输出端即整流元件的负极相接。
电路正常工作，当变压器二次侧电压正半周a点为 高电位时，整流元件D１导通，电流由a点经D1、平波电 抗器PK、牵引电动机M回到O点，构成一闭合回路。此时，
整流元件D2因承受反向电压而截止。当变压器二次侧电 压负半周b点为高电位时，整流元件D2导通，电流由b点 经、D2、平波电抗器PK、牵引电动机M回到O点，也构成 一闭合回路。D1因承受反向电压而截止。由此可知，在 交流电压的正负两个半周内，变压器二次侧绕组oa、ob
机车在工作时，受电弓将网压引入机车变压器 一次侧绕组，经变压器二次侧绕组降压后送入①环 节，将交流电转换为直流电，经②环节平滑Ａ处脉 动，送入③环节，将直流电逆变为电压和频率可调 的三相交流电，经④环节平波电抗器，供给⑤环节 三相异步牵引电动机，实现牵引运行。在这个系统 中，机车先将电网的交流能量转换为直流能量，然 后进一步转换成电压和频率可调的交流能量。各环 节的作用分述如下：
二、整流器电力机车的工作特点 由以上分析，我们可以看出整流器电力机车有 以下特点：
⑴整流器电力机车的变流过程是在机车内完成 的（直直型电力机车的变流过程是在牵引变电所进 行），因此整流器电力机车是一个集变压、变流、 牵引为一体的综合装置，不仅简化了电气化牵引的 供电设备，而且由于采用交流电网供电，提高了接 触网的供电电压，使一定功率的电能得以采用小电 流输送，既可减小接触网导线的截面，节省有色金 属用量，也可减少电能损耗，提高电力机车的供电 效率。
谢谢！
交替流过电流而牵引电动机Ｍ中则始终流过连续不断的
方向不变的电流，保证了直流（脉流）牵引电动机的正
常工作。
2.桥式全波整流电路电力机车工作原理
电路正常工作，当变压器二次侧电压正半周a点 为高电位时，整流元件D1、D3导通，整流电流由绕组a 点经整流元件D1、平波电抗器PK、牵引电动机Ｍ、整 流元件D3回到绕组b点，此时整流元件D2、D4承受反向 电压而截止。在变压器二次侧电压负半周b点为高电 位时，整流元件D2、D4导通，整流电流由b点经整流元 件D2、平波电抗器PK、牵引电动机Ｍ、整流元件D4回 到a点。此时整流元件D1、D3因承受向电反压而截止。 由此可见，在交流电压的正、负半周内都有电流流过 变压器二次侧绕组且方向不同，而牵引电动机Ｍ中则 始终流过方向不变的电流。