电力牵引传动..
电力牵引传动系统
目录1. 概述 (1)1.1 电力牵引的特点 (1)2. 电力机车的传动方式 (2)2.1 直-直流传动 (2)2.2 交-直流传动 (3)2.3 直-交流传动 (3)2.4 交-直-交流传动 (4)3. 我国机车电传动技术的发展与现状 (4)3.1 交-直传动技术的发展 (4)3.2 交流传动技术的发展 (5)4. 动车组的牵引传动系统的现状 (6)5. 电力牵引传动系统网侧原理图 (8)1.概述1.1电力牵引的特点电力机车属非自带能源式机车，电力牵引具有一系列内燃牵引所不及的优越性，表现在以下几方面：1、电力机车的功率大内燃机车功率受到柴油机本身容量、尺寸和重量的限制，故机车功率不能过大。
而电力机车不受上述条件的限制，机车功率（或单位重量功率）要大得多，目前轴功率已达1000kW（若交流牵引电动机可达1600kW）。
一台电力机车的牵引能力相当于1.5台（或更多一些）内燃机车的牵引能力。
由于电力机车功率大、起动快、允许速度高，所以能够多拉快跑，极大地提高了线路的通过能力和输送能力。
2、电力机车的效率高由于电力牵引所需的电能是由发电厂（或电站）集中产生，因此燃料的利用率要比内燃牵引高得多。
由火电厂供电的电力牵引的效率高达35%，由水电站供电的电力牵引则更高，可达60%以上。
而内燃牵引的效率约为25%左右，而且柴油价格较贵，有燃烧排放污染。
3、电力机车的过载能力强机车在起动列车或牵引列车通过限制坡道时，其过载能力具有很大的意义。
由于电力机车的过载能力不会受到能源供给的限制，而牵引电动机的短时过载能力总是比较大。
因此，电力机车所需的起动加速时间一般约为内燃机车的1/2，从而能够提高列车速度。
4、电力机车的运营费用较低（1）功率大、起动快、运行速度高、过载能力强、可以多拉快跑；（2）整备距离长、适合于长交路，提高了机车的利用率；（3）检修周期长、日常维护保养工作量也小。
一般情况下，电力牵引的运营费用比内燃牵引要低15%左右。
电力牵引传动与控制
图1-5 内燃机车交-直电传动
3. 交-直-交电力传动系统
➢ 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
2002年11月27日， 中华之星在秦(皇岛)沈(阳)客运专线上创 造了中国铁路试验速度的最高记录：312.5公里/小时！
出口乌兹别克斯坦电力机车
轴式 B0-B0-B0 电传动方式：交－直－交 用途：铁路干线客货通用 持续制功率 6000kW 持续速度 53 km/h 最高运行速度 120 km/h 起动牵引力 450kN 持续牵引力 410kN (半磨耗
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800-900KW
➢ 我国1958年大连厂试制成功2000马力直-直机车， 同年田心厂试制成功SS1型电力机车，64年DF型 批量生产，69年试制成功4000马力DF4和SS2， 78年SS3，85年SS4，…94年SS8，98年SS95400Kw
交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。
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
第一章 电力牵引传动与控制系统概述
三、国内外机车（动车组）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
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。
牵引与传动专题培训
（2）斩波调压
在电路中接入能有规则地导通和关断旳斩波器， 则能够减低直流电动机两端旳平均电压。电动机 两端电压旳平均值为：
U RL
U
ton T
U
只要调整导通比，即可调整平均电压。 伴随半导体技术旳发展，斩波器中旳 斩波元件经历了下列旳发展过程：
3) 牵引变电所
• 牵引变电所旳任务就是将电力系统提供旳三相工 频交流电经过变压、变相或变流转变为本线电动 车辆可用旳电源。
• 根据电流制旳不同，牵引变电所又分为直流牵引 变电所和交流牵引变电所。
• 城市内旳地铁、轻轨网络多采用直流牵引制式， 只有少数延伸至远郊旳城市铁路(如中国香港九广 铁路、日本东京常盘线等)为了与区域铁路共线运 营则会采用交流牵引制式。
1 —— DCU对VVVF逆变器旳线路电容器充/放电控制 2 —— DCU/UNAS对VVVF逆变器及电机转矩控制
牵引系统构成示意图
• 列车受电弓从接触网受流，经过高速断路 器后，将1500VDC送入VVVF牵引逆变器 。VVVF牵引逆变器采用PWM脉宽调制模 式，将1500VDC直流电逆变成频率、电压 可调旳三相交流电，平行供给车辆四台交 流鼠笼式异步牵引电机，对电机进行调速 ，实现列车旳牵引。
城市轨道交通多采用直流—交流方式，干 线铁路则采用交流—直流—交流旳方式。
由此可见，将直流电转变成频率可变旳 交流电就是交流传动旳关键所在。
将直流电转变成频率可变旳交流电旳设 备称为逆变器。
在车辆牵引旳开始阶段，保持气隙磁通 为常数，变化供电频率能够使电动机旳最 大扭矩基本不变，到达加速运营旳目旳。
电力牵引与传动控制 教学大纲
电力牵引与传动控制一、课程说明课程编号：090409Z10课程名称：电力牵引与传动控制/Electric Traction and Drive Control课程类别：专业课学时/学分：48（10）/3先修课程：模拟、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自动控制原理、微机原理应用适用专业：电气工程及其自动化、电气工程卓越工程师、自动化、测控技术教材、教学参考书：1.《电力牵引系统及其故障诊断技术》，主编，中南大学出版社，20012.《韶山8型电力机车》，刘友梅主编，中国铁道出版社，20013.《HXD－1型电力机车》，张曙光主编，中国铁道出版社，2008二、课程设置的目的意义“电力牵引与传动控制”是高等学校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业教学计划中一门专业课程，它的主要任务是使学生了解各种电力牵引与传动控制系统的基本概念和原理，掌握各种电力牵引调速、控制方法，并介绍当今世界各国电力牵引技术发展的现状和方向。
三、课程的基本要求知识：电力牵引与传动控制将强弱电结合，以弱电控制强电，既有电机调速控制，又有电力电子变流装置控制。
是一门为电类专业大学本科学生所开设的专业课。
能力：通过该课程的学习，力图提高学生综合运用所学过的知识，能够分析具体的传动控制系统的组成、工作原理并达到能够设计出一个简单的控制系统的水平。
对电力机车，特别是其中的调速器、变流器的控制以及具体的控制电路有一个比较深入的理解。
对电力机车及其传动控制的最新发展有所了解。
素质：轨道交通产业是现代自动控制系统的集成平台，其发展速度和发展规模仅次于航天与军工产业。
学生通过了解掌握这些最先进的知识，可以强化电气、电力设备设计的实践能力，培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力和素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计五、实践教学内容和基本要求注: 参观登乘铁路机车，了解牵引传动系统总体结构；参观实验室，了解牵引传动诊断系统。
力争参观、乘坐磁悬浮列车并了解其最新进展。
简述轨道交通车辆电力牵引传动方式的类型
简述轨道交通车辆电力牵引传动方式的类型轨道交通，哎呀，说到这个，大家应该都知道现在城市里的地铁、轻轨都可离不开它。
你以为只有大路上的汽车需要发动机，其实轨道交通车辆也有类似的“心脏”，那就是电力牵引系统。
今天咱们就来聊聊这个“心脏”是怎么工作的，嘿，说得直白点儿，就是轨道交通的电力牵引传动方式有啥花样，啥类型。
说实话，这些东西也许在大家眼里是个大杂烩，反正就是让列车跑得快、稳、安全。
来来来，坐稳了，咱慢慢聊。
先说说最常见的电力牵引方式，嗯，就是咱们平时坐的地铁、轻轨里用的直流电牵引。
大家想象一下，列车就是一个“大怪兽”，要跑起来得有动力吧，这时候就需要直流电来给它“充电”。
直流电牵引的原理跟我们日常生活中用的电池有点像。
车辆通过电动机转动，带动整个车轮转动。
这种方式虽然好用，但也有个“毛病”，就是随着速度的增加，效率会逐渐降低。
就像开车的时候，油门踩多了车就不那么省油了，理解吧？所以，直流电牵引的使用虽然广泛，但在高速列车上就不太适用了。
那既然直流电有点力不从心，怎么办呢？别急，接下来是咱们的“主角”——交流电牵引。
这个技术啊，算是轨道交通的一项革新，简直是电力牵引的“黄金搭档”。
说白了，它的工作原理就是把高压交流电转换成直流电，然后再用这个直流电来驱动电动机。
这不就相当于“调皮的孩子”经过老师的引导变得规矩了吗？相较于直流电，交流电牵引的优点就多了。
首先啊，它的动力传输更高效，速度也能跑得更快。
它的维护成本相对低，设备使用寿命也更长，这不就解决了“便宜没好货”的问题吗？所以像高铁、城际快车等一类需要高速运行的交通工具，基本都是用这种电力牵引了。
不过，单单交流电牵引也不够完美。
你想啊，现实中很多地方根本没有高压交流电，怎么办？别急，咱们有三相交流电牵引！这种方式就是通过三相电来推动列车运行，相比于普通的单相电，三相电在动力上更稳定，效率更高，而且能适应的区域更多。
想象一下就像是一个超级有力气的“团伙”，它们一起合作，确保列车运行时更稳更强。
高铁车轮驱动原理
高铁是一种高速列车，通常由电力驱动。其运行原理是，通过电力牵引传动系统，将电能转化为机械能，使列车产生动力，实现高速运行。下面详细介绍高铁的驱动和运行方式：
一、高铁的驱动方式
高铁的驱动方式主要有轮轨方式和磁悬浮方式两种。轮轨方式是让列车车轮紧咬住铁轨，通过电力牵引传动系统，将电能转化为机械能，使列车产生动力。而磁悬浮方式则是通过磁力将列车悬空架起，避免车轮与轨道的接触，从而减少摩擦阻力，实现更高速度的运行。
二、高铁的运行方式
高铁的运行方式主要有直达和折返两种。直达方式是列车从起点站直接到达终点站，中途不进行折返。而折返方式则是列车在到达终点站后，需要掉头或绕行回到起点站。
三、高铁的Leabharlann 道方式高铁的轨道方式主要有单轨和双轨两种。单轨方式是只有一条轨道，适用于路线较短、运输量不大的情况。而双轨方式则是有两条轨道，适用于路线较长、运输量较大的情况。
城市轨道交通车辆-第章-电力牵引传动系统课件 (一)
城市轨道交通车辆-第章-电力牵引传动系统课件 (一)城市轨道交通车辆是现代城市交通中非常重要的一部分，而他们的电力牵引传动系统就是其运行的核心和动力。
本文将详细介绍城市轨道交通车辆的电力牵引传动系统。
一、电力牵引传动系统的组成电力牵引传动系统由三个组成部分构成：牵引变流器、牵引电机和制动电阻。
1.牵引变流器：牵引变流器是电力牵引的核心和决定因素，它可以将直流电转化为交流电。
牵引变流器能够控制电机的转速和力矩，以达到牵引车辆的目的。
2.牵引电机：城市轨道交通车辆的牵引电机是三相异步电动机或同步电动机。
牵引电机可以将电能转化为机械能，从而提供动力以驱动轨道车辆。
3.制动电阻：制动电阻是在车辆紧急制动时提供制动力的电阻元件。
当电机接通制动电阻电路时，电机旋转速度要逐渐降低，从而达到制动效果。
二、电力牵引传动系统的分类根据使用条件和使用要求的不同，电力牵引传动系统可以分为直流电力牵引传动系统和交流电力牵引传动系统两种类型。
1.直流电力牵引传动系统：直流电力牵引传动系统具有简单、可靠、成熟的技术，对牵引电机的故障诊断和控制较为方便。
同时，直流电力牵引传动系统还具有调速范围大，可靠性高的特点。
2.交流电力牵引传动系统：交流电力牵引传动系统采用AC电机，可以在不同速度下提供更高的牵引力和效率。
此外，交流电力牵引传动系统可以通过能量回馈来降低整车的能耗。
三、电力牵引传动系统的优缺点1.优点电力牵引传动系统具有牵引力大、加速度快、稳定性高和运行平稳等特点。
同时，电力牵引传动系统能够提供更为舒适的乘坐环境，降低噪声和振动。
另外，电力牵引传动系统还能够节能环保，大大减少空气污染和噪声污染。
2.缺点电力牵引传动系统的成本较高，维护和保养也比较复杂。
同时，由于其本身的构造和性能，电力牵引传动系统的动力响应有些慢，无法满足部分应急情况下的需要。
总之，电力牵引传动系统是城市轨道交通车辆运行的核心，也是现代城市交通发展的重要标志之一。
电力牵引传动控制系统
电力牵引传动控制系统：核心技术与应用优势一、电力牵引传动控制系统概述电力牵引传动控制系统，作为现代轨道交通领域的关键技术，以其高效、环保、低噪音等优势，逐渐成为我国铁路、城市轨道交通等领域的主流驱动方式。
该系统主要包括电力变换、电机控制、传动装置及监控系统等部分，通过先进的控制策略，实现列车牵引与制动的高效运行。
二、电力牵引传动控制系统的核心技术1. 电力变换技术电力变换技术是电力牵引传动控制系统的核心，主要包括整流、逆变和滤波等环节。
通过对输入的电能进行高效转换，为电机提供稳定、可靠的电源供应，确保列车在各种工况下都能实现优异的牵引性能。
2. 电机控制技术电机控制技术主要针对牵引电机进行精确控制，包括速度、转矩和位置控制等。
采用矢量控制、直接转矩控制等先进控制策略，实现电机的高效、稳定运行，降低能耗，提高列车运行品质。
3. 传动装置技术传动装置技术主要包括齿轮箱、联轴器等部件，将电机输出的动力传递到车轮，实现列车的牵引和制动。
通过优化传动装置的设计，降低噪音、提高传动效率，确保列车运行的安全性和舒适性。
4. 监控系统技术监控系统技术负责对整个电力牵引传动控制系统进行实时监控，包括故障诊断、保护、数据处理等功能。
通过集成化、智能化的监控手段，提高系统的可靠性和运行稳定性。
三、电力牵引传动控制系统的应用优势1. 节能环保电力牵引传动控制系统采用电能作为动力来源，相较于传统燃油驱动方式，具有显著的节能环保优势。
同时，系统的高效运行有助于降低能源消耗，减少污染物排放。
2. 运行速度快电力牵引传动控制系统具有较高的功率密度，能够实现列车的快速启动、加速和制动，提高运行速度，缩短运行时间。
3. 维护成本低相较于传统传动系统，电力牵引传动控制系统结构简单，故障率低，维护方便。
通过智能化监控手段，可实现故障预警和远程诊断，降低维护成本。
4. 噪音低、舒适性高电力牵引传动控制系统采用交流电机驱动，相较于直流电机，噪音更低，振动更小，提高了乘客的舒适度。
第3章-电力牵引交流传动与控制
② 交流电传动机车技术发展
20世纪60-70年代：初期发展阶段 1965 德国Henschel与BBC合作开发机车交流传动系统 1971 第一台成功运行的交流机车诞生 DE2500 70年代 共生产25套 20世纪80年代：交流传动技术日趋成熟，在各种机车、动车 上获得推广应用 欧洲发展迅速（共计达350多台） DE500系列（Mak公司 500kw GTO 1980） DE1024系列（Mak+ABB公司 2650kw GTO 挪威国铁） ME1500（丹麦国铁 2410kw 普通晶闸管1981） 美国铁路交流传动投入不足，发展较慢 ----仅在老机车改造方面作了尝试
Iv=Im
t =
逆时钟方向旋转
12
② 三相异步电动机的转动原理 三相交流电通入定子绕组后形成的旋转磁场，转速为
旋转磁场的磁力线被转子 导体切割，转子导体产生感应 电动势。转子绕组是闭合的， 则转子导体有电流流过。设旋 转磁场按顺时针方向旋转，且 某时刻为上北极N下为南极S。 根据右手定则，在上半部转子 导体的电动势和电流方向由里 向外⊙ ，在下半部则由外向里 ⊕。按左手定则知，导体受电 磁力作用形成电磁转矩，推动 转子以转速n顺n1方向旋转。
5
20世纪90年代：交流传动技术成为热点 美国异军突起（至1997达1400台） SD60MAC（GM公司 2834kw GTO 微机控制 1992） AC4000（GE公司 3281kw GTO 32位微机 1994） AC6000（GE公司 4474kw GTO 32位微机 1994） 欧洲 GEC-Alsthom公司 为叙利亚国铁开发 2370kw IGBT 1997 中国交流牵引传动技术发展 70-80 年代一直密切注意世界交流牵引技术发展动态 1992 研制成功1000kw地面变流器（试验）装置 1996 AC4000原型车（4000kw，异步牵引电动机 1025kw） 2000 DJJ1”蓝箭” 220km/h IPM器件 直接转矩控制 1225kw异步电动机 2001 DJ2”奥星”号竣工，田心厂等 动车组 4800KW， Vmax=160Km/h，自主知识产权 2002 “中华之星” 试验速度：312.5公里/小时 2006 CRH1、CRH2、CRH5，DJ4
城市轨道交通车辆--电力牵引传动系统 ppt课件
ppt课件
8
牵引工况 电能
机械能
牵
受
引
电
网
弓
逆 变 器
牵引 电动机
电能
城轨车辆：
制动工况
机械能
电气牵引时，DC750V或DC1500V直流电压，然后经三
相逆变器变为交流三相电压，给牵引电机供电，实现电能到
机械能的转换。
电气制动时，牵引电机机械能转换为电能，经三相逆变
器变为直流电压反馈到电网，实现机械能到电能的转换，也
• 从主(降压)变电站及其以后的部分统称为“牵引供电系 统”。
ppt课件
23
牵引变电所
• 牵引变电所的任务就是将电力系统提供的三相工频交流电 通过变压或变流转变为本线电动车辆可用的电源。
• 根据电流制的不同，牵引变电所又分为直流牵引变电所和 交流牵引变电所。
ppt课件
24
• 城市轨道交通采用直流供电制式是因为城市轨道交通运输 的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因 此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损 失小（同样电压等级下）。
称为再生制动；或通过制动电阻，将机械能转化为热能。
ppt课件
9
电能
牵
受
引
电
网
弓
牵引工况
牵引 变压器
变流器
整
逆
流
变
器
器
机械能
牵引 电动机
电能
制动工况
机械能
干线铁路车辆： 电气牵引时，25kV交流电经变压器降压后，经四象限变
流器变为直流电压，然后经三相逆变器变为交流三相电压， 给牵引电机供电，实现电能到机械能的转换。
➢ 根据牵引电机可分为：
电力牵引传动与控制技术的现状与发展
电力牵引传动与控制技术的现状与发展电力牵引系统是指在铁路运输中通过电力传动和控制机械的运动。
电力牵引系统是铁路运输中的一种重要的机械传动系统。
近年来，随着铁路交通的高速化、绿色化和智能化的发展，电力牵引技术迎来了新的发展机遇。
本文将介绍电力牵引传动与控制技术的现状与发展。
一、电力牵引传动技术的现状电力牵引传动是铁路运输中必备的技术，其主要作用是将电能转换为机械能，实现列车运动。
目前，中国的电力牵引传动技术具有较高的水平，已经实现了直流电力牵引技术、交流电力牵引技术和混合动力牵引技术三种形式的电力牵引传动技术。
直流电力牵引技术是传统的电力牵引技术，在国内外均得到广泛应用。
直流电力牵引系统由车辆直流电源、逆变器、电机和磁控制器等组成，能够实现电能的高效转换和调节。
交流电力牵引技术是目前铁路运输中应用最为广泛的一种电力牵引技术，主要依靠交流电机的牵引效应实现列车的运动。
交流电力牵引系统由车辆交流电源、逆变器、电机和控制器等组成，其优点是能够实现无级变速调节和电能回馈。
混合动力牵引技术是近年来快速发展的一种牵引技术，其主要特点是将各种牵引系统进行组合，提高列车的牵引效率、降低能耗和减少污染排放。
二、电力牵引控制技术的现状电力牵引控制技术是电力牵引系统的重要组成部分。
现代电力牵引系统的控制技术主要分为两种方式，一种是非智能化的集中控制方式，另一种是智能化的分散控制方式。
非智能化的集中控制方式主要依靠人工控制集中控制室中的观察仪表和按钮进行车辆的控制。
这种控制方式功能较单一，且控制效率较低，但是由于成本低廉，仍然在一定范围内适用。
智能化的分散控制方式是近年来的一种新兴技术，通过集成智能芯片、传感器和计算机技术等实现集控与分控的平衡，使电力牵引控制系统可以实现更加精准、灵活的控制。
三、电力牵引传动与控制技术的未来发展随着铁路交通不断高速化、绿色化和智能化的发展，电力牵引传动与控制技术也不断向高效、可靠、节能、环保和智能化方向发展。
电力牵引系统的组成
电力牵引系统的组成
电力牵引系统是指电力机车或电动车辆的动力源，它将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
电力牵引系统通常由以下几个部分组成：
1. 电源：电力牵引系统的电源可以是来自于电网的交流电，也可以是由发电机产生的直流电。
电源的电压和频率需要与牵引电机的要求相匹配。
2. 变压器：变压器将电源的电压升高或降低到适合牵引电机工作的电压等级。
变压器还可以用于将交流电转换为直流电。
3. 牵引电机：牵引电机是电力牵引系统的核心部件，它将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
牵引电机的类型和参数根据车辆的类型和用途而定。
4. 控制系统：控制系统用于控制牵引电机的运行，包括电机的启动、停止、调速和转向等。
控制系统还可以监测电机的运行状态，确保其安全可靠地运行。
5. 传动系统：传动系统将牵引电机的转矩传递到车轮上，驱动车辆行驶。
传动系统包括齿轮箱、传动轴、联轴节等部件。
6. 制动系统：制动系统用于控制车辆的速度和停止，它可以是机械制动、电气制动或两者的组合。
制动系统需要与控制系统协调工作，确保车辆安全可靠地制动。
7. 辅助系统：电力牵引系统还包括一些辅助系统，如冷却系统、通风系统、照明系统等，它们为车辆的正常运行提供必要的支持。
总之，电力牵引系统是电力机车或电动车辆的核心部分，它由电源、变压器、牵引电机、控制系统、传动系统、制动系统和辅助系统等组成，协同工作，为车辆的安全、可靠、高效运行提供保障。
列车电力牵引传动与故障诊断虚拟仿真实验报告
标题：列车电力牵引传动与故障诊断虚拟仿真实验报告一、实验背景与目的本次列车电力牵引传动与故障诊断虚拟仿真实验，是在掌握列车电力牵引传动基本原理和故障诊断技术的基础上，通过虚拟仿真技术，让学生更加深入地理解列车电力牵引传动系统的运行状态，以及故障诊断的方法。
实验旨在培养学生的实践操作能力，增强其对列车电力牵引传动和故障诊断技术的理解和掌握。
二、实验内容与过程1. 实验设备：本次实验使用了虚拟仿真软件，以及相关配套的电力牵引传动系统和故障诊断设备。
2. 实验原理：通过虚拟仿真软件，模拟列车的电力牵引传动系统，并可以实时监测系统的运行状态，一旦出现故障，可以通过故障诊断系统进行识别和定位。
3. 实验操作：首先，我们进行了系统的安装和调试，确保系统正常运行。
接着，进行了故障的设置和诊断，通过虚拟仿真软件，模拟了多种故障场景，并进行了故障诊断。
4. 实验结果：通过虚拟仿真软件，我们得到了列车电力牵引传动系统的运行数据，以及故障诊断的结果。
通过分析这些数据，我们了解了系统的运行状态，以及故障的类型和位置。
实验过程中，我们遇到了系统不稳定、数据传输错误等问题，但通过不断尝试和调整，最终成功完成了实验。
三、实验总结与反思通过本次实验，我们深入了解了列车电力牵引传动系统的运行原理和故障诊断技术，同时也发现了自己在实际操作中的不足之处。
实验结果表明，虚拟仿真技术在列车电力牵引传动和故障诊断中具有广泛的应用前景。
首先，虚拟仿真技术可以模拟真实环境，为教学提供了更加生动、直观的学习方式。
其次，虚拟仿真技术可以实时监测系统的运行状态，并能够准确识别和定位故障。
这不仅可以提高实验效率，而且可以帮助学生更好地理解和掌握相关技术。
最后，虚拟仿真技术还可以为学生提供更多的实践机会，增强其实践操作能力。
然而，在实验过程中，我们也发现了一些问题。
例如，系统不稳定可能会影响实验结果的准确性，数据传输错误可能会影响实验的进度。
因此，我们需要进一步优化虚拟仿真软件，提高系统的稳定性和数据传输的准确性。
HXD1型电力机车牵引电传动系统分析
HXD1型电力机车牵引电传动系统分析HXD1型电力机车是目前中国国内主要采用的交流传动电力机车之一、该型号机车采用了牵引电传动系统，由电机、变压器、整流器、逆变器和控制装置等组成。
本文将对HXD1型机车的牵引电传动系统进行分析，包括其工作原理、特点以及存在的问题等方面。
首先，HXD1型机车的牵引电传动系统主要由交流牵引电机驱动，电机与车轮通过齿轮减速器、驱动轴传递动力。
在牵引过程中，电机接收来自整流器输出的直流电能，通过电机的转子与零部件之间的相对运动，将电能转化为机械能，驱动车轮产生牵引力。
同时，在制动过程中，电机作为电动制动器，将机械能转化为电能，并通过逆变器将电能转化为热能散发。
其次，HXD1型机车牵引电传动系统的特点有以下几点。
首先是动力性能稳定可靠。
该型机车采用了电机传动，相比于传统的机械传动方式，具有动力传递效率高、响应速度快等特点，能够提供稳定可靠的动力输出。
其次是能源利用效率高。
传统的机车通过牵引发动机与传动系统实现牵引力，但在过程中会有功率损耗，而电力机车通过直接利用电能驱动电传动系统，能够更高效地利用能源，提高能源的利用效率。
再次是环境友好。
电力机车不需要燃料燃烧，减少了尾气排放，对环境的污染较小，有利于环境保护。
然而，HXD1型机车的牵引电传动系统还存在一些问题。
首先是系统的复杂性。
电力机车的牵引电传动系统涉及到多种电力、电子设备，需要较高的技术水平和维修保养能力。
其次是电力系统的稳定性。
机车的电力系统在工作过程中需要经常进行调整和优化，以确保系统的稳定性和安全性。
再次是能源供给的问题。
电力机车需要外部供电，如果供电系统不稳定或故障，会影响机车的正常运行和维护。
综上所述，HXD1型电力机车的牵引电传动系统具备稳定可靠、能源利用效率高、环境友好等特点。
然而，还需要进一步解决系统复杂性、电力系统稳定性和能源供给等问题，以提高机车的性能和可靠性。
第二章 电力牵引特性
式中， C 2 N C 为常数，而电机铁耗、机械损耗和齿轮传动损耗 D 2 N M 造成的牵引力损失 F （相对F小，一般计算忽略不计）。 D
/ I1 I 2
图 2—2 异步电动机的简化等值电路
由简化图可得： 其功率为：
U1 (r1 r2/ / s ) 2 12 ( L1 L/2 ) 2
）
异步电动机感应电势 （2-5） 式中，C为电势常数，f1为电源频率，Φm为气隙磁通（或Φ1 ）。 （1）恒磁通（E1/f1）运行方式 由式（2-5）知，“E1∕f1”恒定→气隙磁通恒定，从而转 矩恒定。（因为转矩M∝ Φm）
E1 Cf1 m
§2.2 电力牵引交流牵引特性
优点：在不同的f1下有Mm恒定，适于恒转矩变速拖动。 注意：磁通应恒定在接近饱和状态，以使电机铁磁材料得到充 分利用。 （2）恒“电压∕频率”（ U1∕f1）比运行
M n M1 M2 n 0 I2 I1 I D (n) 1 2 2 (M) 1
(a)串励 图2-3
(b)并励 直流电动机特性不同时的负载分配
可见：动车动轮直径相同而电机特性有差异时，串励电机优于并 励电机。
§2.1 电力牵引直流传动特性
（2）机车电机特性相同而动轮直径有差异
机车速度V一定，特性同、轮径不同→转速不同→转矩M 、电流ID不同。
§2.1 电力牵引直流传动特性
3、电压波动对电机工作的影响
网压波动（如机车通过两变电所供电 交界处的电压突变），而速度未变→ID、 F冲击。（导致电机工作条件恶化和列车运行中
的冲击）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电力牵引传动与控制第一章电力牵引传动与控制系统概述一、系统组成与功用1.①内燃机车电力传动与控制系统组成②电力机车电力传动与控制系统组成2.机车理想牵引特性曲线图1.2 牛马特性理想特性要求：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.3.电传动装置的功用？图1.3 柴油机功率特性和扭矩特性①充分利用和发挥机车动力装置的功率；②扩大机车牵引力F与速度V的调节范围；③提高机车过载能力，解决列车起动问题；④改善机车牵引控制性能。
Why要电传动：柴油机通过机械直接传动不能适应机车起动、过载、恒功等要求二、系统分类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。
特点：①调速性能优良，系统简洁。
②直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。
③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。
④车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等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。
特点：①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。
②适用于大功率机车。
③车型：DF4，DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。
3.交-直-交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。
特点：①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②良好的粘着性能③适用于大功率④控制系统复杂⑤车型：DF4DAC,NJ1; DJ,DJ2,DJJ1,DJ4; HX、CRH系列等三、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、交流传动第二章、电力牵引交-直传动与控制、一、直流牵引电动机1.基本方程①感应电势和电磁力矩电枢感应电势：Es=CeΦsn（v）（2-1）电枢电磁力矩：M=CmΦsIs（N·m）（2-2）式中：n 电机转速（r/m）Φs 每极下磁通量（wb)Is 电机电枢电流（A）Ce=pN/60a（电机电势常数）Cm=pN/2πa（电机扭矩常数）p 极对数；a 电枢绕组并联支路对数；N 电枢绕组有效导体总数②电势平衡方程③转矩平衡方程式④能量（功率）平衡方程2.直流牵引电动机的工作特性------着重把握比较串励与他励直流牵引电动机转速特性：n =f（Is）转矩特性：M=f（Is）机械特性：n =f（M）条件：不对电源电压和励磁电流进行人为调节。
①转速特性n =f（Is）由（2-1）和（2-4）式可得：n=(Us-IsRs)/(CeΦs)=Us /(CeΦs)- IsRs /(CeΦs) （2-9）他励电机：Φs≈const.n=no-kIs ------（硬特性）串励电机：Φs≈k’Is（磁路未饱和时）n=a/Is-b ------（软特性）其中no =Us /(CeΦs)；k，k’，a，b为常数。
②转矩特性M=f（Is）③机械特性n=f(M) 直流电动机特性牵引性能分析与比较1.电气稳定性：一般情况下，串励和他励电动机具有电气稳定性。
但他励电机稳定余量较小，对于无补偿绕组的电机，由于电枢反应的去磁作用，在大电枢电流时，有可能进入不稳定状态。
2.负载分配性：当多台牵引电动机并联工作、电机特性有差异时，串励电机比他励电机负载分配不均匀程度要小得多。
同一台机车动轮直径有差异时，采用串励牵引电动机比他励电机负载分配均匀。
3.输入电压波动对电机电流和牵引力的影响：当外加电压突变时，由于他励电动机励磁不变，电枢反电势不能及时增加，将使过渡过程开始阶段电枢电流冲击过大，串励电机电流冲击要小得多。
4.牵引电动机功率利用：串励牵引电动机具有软特性，转速随转矩的增大而自动降低，故串励电动机的功率变化比他励牵引电动机要小，接近恒功率曲线，可以更合理地利用与牵引功率有关的电器设备容量。
5.粘着性能分析比较：串励电动机由于特性较软，空转发生后的稳定滑动速度V4高于他励电动机的稳定滑动速度V3。
从粘着重量的利用观点出发，他励牵引电动机优于串励牵引电动机。
3.速度调节①调压调速：改变Us调速n2/n1≈Us2/Us1 （2-13）（假定IsRs≈0时）②磁场削弱调速：根据电机转速公式，近似有：n2/n1≈Φs1/Φs2 （2-15）思考题：1.恒功率控制条件下，牵引电动机磁场削弱前后的工作状态如何变化？a. 磁场削弱后瞬间电机电枢电流增大,电压减小（恒功控制系统作用）；b. 根据扭矩平衡方程可知，若外界阻力Mz不变且电磁力矩M与Mz已处于平衡状态，则电机转速将保持不变。
但若在Mz< M时进行磁场削弱，则电机转速可增大，机车速度增加2.恒功磁场削弱调速过程及优缺点分析a.经济调速，可重复使用主发电机的恒功曲线，扩大机车恒功调速比。
b.使牵引电动机换向条件恶化，运行可靠性降低。
二、同步交流牵引发电机貌似并不是重点，看起来也并不会像考的样子；感兴趣的同学可以看一看PPT，只求及格的话，可以跳过。
三、交-直型内燃机车恒功调速系统1.系统任务与要求a.机车恒功系统的任务机车柴油机恒功→辅助功率+牵引功率恒定→辅助功率变化时，调节牵引发电机励磁→恒功机车柴油机恒功（辅助功率不变）→牵引功率恒定→牵引发电机恒功输出→恒功励磁调节机车全功率运行---﹥柴油机额定工况机车部分功率运行---﹥柴油机按经济特性运行宽广的调速范围（恒功调速比等）良好的起动性能（启动牵引力，平稳性等）其他牵引性能要求（粘着利用，节能，可靠性，维修性等）2.电路组成结构a. 间接控制方式控制信号功率小，时延，惯性大b.直接控制方式系统简洁，动态性能较好，但需要较大的控制功率优点：①现代大功率的交-直机车多采用全并联主电路形式，电路简洁，粘着利用较好；②采用磁场削弱调速较经济地扩大了机车恒功调节范围；特点：①主电路中支路数较少；②扩大了牵引发电机的调压范围，可有效地增大机车恒功调速比；③粘着利用较全并联方式差；3.牵引发电机恒功励磁控制系统基本工作原理原理：①任何闭环控制系统均基于“检测偏差，纠正偏差”原理工作；②采用具有积分环节的调节器，可使系统静态误差为0，成为无“静差”系统；4.电子恒功励磁系统（ND5-框图）系统特点：①采用大规模集成模拟电路，实现综合控制，改善了机车牵引性能；②采用励磁机励磁直接控制方式，使系统具有良好的动态性能；③将柴油机废气涡轮增压器的转速、超速信号引入励磁控制系统，改善了柴油机的燃烧状态；④设置有“功率斜坡”单元，改善了机车的起动性能，提高了机车的粘着利用并实现多参数综合控制；四、内燃机车电力传动装置参数1.衡量机车牵引性能的主要参数指标机车最大起动牵引力FQmax---机车发挥Fc时的速度；机车持续牵引力Fc---牵引电动机在全磁场持续电流工作时发挥的牵引力；机车持续速度Vc---机车发挥Fc时的速度；机车恒功速度范围及恒功最大速度Vpmax---是指机车发挥满功率时所能达到的最高恒功率运行速度；机车构造速度Vg---一般等于机车最大速度。
2.恒功率控制下的主要调节参数恒功调速比和电传动系统参数3.牵引电机容积功率概念五、交-直型电力机车传动与控制系统1.主电路结构与工作原理1）牵引电动机供电及其连接方式a.集中供电、牵引电动机并联（SS1，SS3）b.部分集中供电、同一转向架牵引电动机并联（SS4，6G）c.部分集中供电、同一转向架牵引电动机串联（8K）d.部分集中供电、不同转向架牵引电动机并联（6K）2）整流电路形式与工作原理a.调压开关+二极管整流电路（SS1）b.多段桥顺序控制（半控或全控桥）电路多段（半控）桥相控整流电路工作原理：二段半控桥、四段半控桥六、电阻制动1.电气制动-再生制动和电阻制动-基本原理PPT并没有明确说明原理就是一堆公式感觉并不会考无关紧要啦2.电阻制动特性与制动工况限制范围1）三种制动控制特性：恒励磁制动特性、恒制动电流制动特性、恒速制动特性2）制动工况限制范围：最大励磁电流，最大粘着，最大制动电流，换向条件，最大速度七、黏着控制1.基本概念2.黏着控制目的？在保证不发生空转前提下，获得最大的粘着利用率，使机车能发挥最大平均牵引力3.黏着控制方法？传统的校正型黏着控制方法；基于黏着特性及蠕滑速度控制的现代黏着控制方法（蠕滑速度法和黏着斜率法）4.ND5机车空转检测保护电路特点？1）脉冲转速检测（f/v）2）加速度检测（转速微分）3）轮径自动校正（惰行状态及V>12km/h下进行）4）空转检测分析与空转信号的分级输出（四级空转信号）8K电力机车空转检测保护电路特点？1）轮径修正2）检测轮对速度差、加速度及加速度变化率3）牵引电动机电流给定修正算法4）自动寻找并记忆最大粘着系数时的电流值第三章、电力牵引交流传动与控制一、电力牵引交流传动技术概述1.机车交流传动系统的基本结构交流传动机车（电动车组）：指采用静止式变流器供电和交流异步或同步牵引电动机驱动的机车（电动车组）变流器类型：交-交变流器（直接式）、交-直-交变流器（间接式）系统基本结构型式：交-直-交（电压型）变流器+交流异步牵引电机系统（普遍应用）交-直-交（电压型）变流器+交流同步牵引电机系统交-直-交（电流型）变流器+交流异步牵引电机系统交-交变流器+交流同步牵引电机系统2.大功率电力电子器件晶闸管（Thyristor）70年代及以前使用的主要开关元件：半控，低频GTO（Gate turn-off thyristor）80年代，电流控制可关断元件，已广泛用以大功率变流器GTR（Gaint Transistor）大功率晶体管电流控制双极型自关断元件，通态压降低功率场效应管（Power MOSFET）(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)IGBT(Insulated Gate Biplar Trasistor)绝缘栅双极晶体管兼有MOSFET和GTR的优点：高速（20-50kHz)、高阻抗，低压降等混合器件，电压控制元件PM（Intelligent Power Module)智能功率模块集功率开关、驱动隔离电路以及过流、过压、过热保护等于一体的智能型模块3.交流传动的优点1）异步电动机陡峭的自然外特性利于抑制机车空转和打滑，可大幅度提高机车的粘着性能2）牵引电机结构简单、可靠，电机热利用率高，维护、维修方便，运用维护费用低3）单机容量大（不受换向限制），转速范围宽，重量轻体积小4）交流传动机车功率因数高，等效干扰电流小，节能，环保5）三相鼠笼式异步牵引电动机造价低二、电力牵引交流传动基础1.异步牵引电动机的基本特性1）电磁转矩特性2)临界转矩、转差率与电机其它参数的关系3）机械特性M=f(n)4）谐波电流（磁场）引起的谐波转矩（附加转矩）对机械特性的影响高次谐波电流（磁场）使电机启动阶段转矩发生较大幅波动，恶化了起动性能，并可使电机转速不稳定或大幅波动。