城市轨道交通电力牵引系统
城市轨道交通牵引供电系统电能损耗分析
城市轨道交通牵引供电系统电能损耗分析城市轨道交通牵引供电系统是确保城市轨道交通车辆正常运行的关键部分，其电能损耗分析对于提高能源利用效率、降低运营成本具有重要意义。
本文将从城市轨道交通牵引供电系统的组成、电能损耗的主要因素、电能损耗的计算方法以及降低电能损耗的策略等方面进行探讨。
一、城市轨道交通牵引供电系统的组成城市轨道交通牵引供电系统主要由变电所、接触网（或第三轨）、牵引变流器、牵引电动机等组成。
变电所负责将高压交流电转换为适合轨道交通车辆使用的低压直流电或交流电。
接触网或第三轨则是将电能传输到车辆的媒介。
牵引变流器将变电所提供的电能转换为适合牵引电动机使用的电能形式，而牵引电动机则是将电能转换为机械能，驱动车辆运行。
二、电能损耗的主要因素在城市轨道交通牵引供电系统中，电能损耗主要发生在以下几个方面：1. 变电所的转换损耗：在高压交流电转换为低压直流电或交流电的过程中，由于变压器、整流器等设备的损耗，会产生一定的电能损失。
2. 接触网或第三轨的传输损耗：电能在通过接触网或第三轨传输到车辆的过程中，由于电阻、电感等因素的影响，也会产生电能损失。
3. 牵引变流器的转换损耗：牵引变流器在将电能转换为适合牵引电动机使用的电能形式时，由于器件的损耗，同样会产生电能损失。
4. 牵引电动机的损耗：牵引电动机在将电能转换为机械能的过程中，由于铜损、铁损等因素的影响，也会产生电能损失。
5. 车辆运行中的损耗：车辆在运行过程中，由于空气阻力、摩擦力等因素的影响，也会消耗一部分电能。
三、电能损耗的计算方法电能损耗的计算方法通常包括理论计算和实测两种方式。
理论计算主要是根据牵引供电系统的组成和各部分的损耗特性，通过数学模型进行计算。
实测则是通过在实际运行中测量各部分的电能损耗，然后进行分析。
具体计算方法如下：1. 变电所损耗计算：可以通过测量变压器的输入功率和输出功率，计算出变压器的损耗功率。
2. 接触网或第三轨损耗计算：可以通过测量接触网或第三轨的电流和电压，计算出线路的损耗功率。
城市轨道交通车辆基础电子课件第六章电力牵引系统
城市轨道交通车辆电力牵引系统框图 14
城市轨道交通车辆电力牵引系统主电路
ห้องสมุดไป่ตู้15
五、 电力牵引系统的发展
随着电力电子器件和计算机技术的发展，城市轨道交通车辆的电力牵引传动 技术由最初的变阻调速发展到斩波器调速，并不断进一步发展，在采用三相异步 牵引电动机的动车中应用了变压变频技术。目前，逆变器技术已在城市轨道交通 动车组上得到了非常广泛的应用。
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转子结构如图所示， 由电气绝缘钢片叠装而成的铁芯组件被冷缩装配到由高强 度热处理钢制成的转子轴上，同时配以分别布置于其左右的转子止推环。转子配有 通风用的轴向风道。铜制转子线排位于铁芯组件的槽中。
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（2）牵引电动机的工作原理 受流装置从接触网上获得直流电流，经过列车牵引逆变器转换成三相交流电，输 送给交流牵引电动机（三相异步电动机）定子上空间位置相差120°的三相绕组，使 定子三相绕组中有对称的三相电流流过，从而在气隙中产生旋转磁场。转子绕组在这 个旋转磁场中感应出电动势，使转子绕组中产生电流。转子电流与旋转磁场相互作用， 产生电磁力，形成使转子旋转的电磁转矩，转轴通过联轴器和齿轮箱把转矩传送给车 辆转向架的车轴，带动车轮滚动，驱动列车运行。
因此，城市轨道交通车辆的电力牵引系统大致经历了20世纪80年代前的凸轮 变阻调压直流传动系统、20世纪80年代的斩波调压直流传动系统和20世纪90年代 的变压变频交流传动系统三个阶段。
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在城市轨道交通车辆电力牵引传动系统中，牵引变流器（包括斩波器、逆变器 等）广泛采用了门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块或智能 功率（IPM）模块作为主开关器件，尤其是IGBT模块或IPM模块对于较高频率工作具 有良好的适应能力。微电子技术在城市轨道交通车辆的牵引、制动、辅助控制、信 息显示与储存、防滑与防空转控制及行车安全等方面也得到了广泛应用。城市轨道 交通车辆除了采用摩擦制动外，还采用了电气制动技术，如再生制动、电阻制动及 磁轨制动等，提高了车辆运行过程中的节能效果与安全性。
城市轨道交通电力牵引系统
第一节 概述
早期的电力牵引的轨道车辆采用直流电动 机，电机调速是采用改变串联在电机上的电阻 的大小来改变电机的端电压的控制的方式，这 种方式对电能的浪费大。以后由于半导体技术 的发展，电力电子变流技术得到了广泛应用， 直流牵引普遍采用斩波调压的方式。
直流电动机存在体积大、结构复杂、工作 可靠性差、制造成本高、维修麻烦的缺点，故 随着交流电机控制理论和大功率电力电子元器 件制造技术的发展，采用交流电机牵引的交流 传动技术迅速崛起，使轨道车辆电力牵引技术 上了一个， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
一、直线感应电机的基本原理 将三相感应电动机的定子和转子沿径向
剖开后摊开成直线，原来转子的旋转运动 就转变称为直线运动。
但要长时间地维持这一运动，就必须有 足够长的转子或定子，因而出现了两种基 本类型：短定子电机和长定子电机。
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
二、采用直线电机车辆的运行原理 用于轨道交通的直线电机一般都是短定
改错：
第二节 直流电力牵引系统
（一）、直流牵引电动机的基本调速方法 直流电动机的转速表达式
n U Id R
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第二节 直流电力牵引系统
（一）、直流牵引电动机调速的基本形式： 1、调节牵引电机的端电压
（1）、变阻调压 通过调节串入电机回路的电阻的大小来改
变电动机的端电压以实现电动机的调速。 调节电阻的方法又分两类： 有触点式开关调阻 无触点斩波调阻 这种调压方式在电阻中消耗了大量的电能。
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。
轨道交通供电系统—轨道交通SCADA系统
城市轨道交通接触网
3.SCADA系统的优点 对供电系统的监控有以下优点：
（1）集中监控可提高系统运行的安全可靠和经济性。正常时，实现合理的系统运行方式；事故 时，可及时直接显示和记录事故发生时间和内容，有利于加快事故处理。 （2）集中控制使调度人员直接控制运行方式的改变，运行操作效率及其可靠性高，值班人员在 变电所内仅需对电气设备进行监护，劳动条件得到改善。 （3）有利于变电所实现无人值班化，可节省变电所基建和运行费用。
城市轨道交通接触网
1.电力监控系统的任务
城市轨道交通运行的管理和调度是由控制中心来实现的，其中的电力调度是供电系统运行 的管理和调度部门；而城市轨道交通供电系统的各类变电所及其他主要设备是沿线路分散 设置的。
要保证系统运行的安全、可靠及经济性，就必须由电力调度人员对系统进行集中管理和调 度，实现系统运行状态的监视和运行方式的控制。早期的集中调度是通过调度电话来实施 的，通过值班人员对系统运行方式进行监视和控制，属于一种效率低、可靠性差的间接监 控方式。
城市轨道交通接触网
（2）遥信（YX)：是指将被控站设备的状态，如断路器的位置信号、报警信号等，传 输给调度端。遥信的内容包括：
①遥信对象的位置信号； ②高中压断路器、直流快速断路器的各种故障跳闸信号； ③变压器、整流器的故障信号； ④交直流电源系统故障信号； ⑤降压变电所低压进线断路器、母联断路器的故障跳闸信号； ⑥钢轨电位限制装置的动作信号； ⑦预告信号； ⑧断路器手车位置信号； ⑨无人值班变电所的大门开启信号。
1.调度端 调度端设在电力调度所内完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等，髙速铁路中 主机均为网络化设备。
城市轨道交通接触网
地铁牵引供电系统
地铁牵引供电系统摘要牵引供电系统是城市轨道交通系统中最重要的基础能源设施，其功能是为轨道交通系统中的电动汽车供电，保证轨道交通车辆的正常运行。
通过比较供电方案，地铁供电系统采用集中供电系统。
该系统包括电力局变电站变电站与主变电站之间的输电线路以及轨道交通供电系统内部牵引输电与配电。
网络，直流牵引供电网络和车站低压配电网络；牵引供电系统由主变电站，高/中压供电网络，牵引供电系统，电力监控系统，接触网系统，杂散电流保护和接地系统以及供电车间组成。
轨道交通供电系统的主要功能如下：接收和分配电能：主变电站主变压器将110KV高压转换为35KV中压，35KV供电网络将电能分配到每个车站和仓库的牵引变电站和降压变电站。
关键字：集中供电方式；牵引变电所；35KV中压Metro traction power supply systemAbstractTraction power supply system is the most important basic energy facility in urban rail transit system. Its function is to supply electric vehicles in rail transit system and ensure the normal operation of rail transit vehicles. Through the comparison of the power supply scheme, the centralized power supply system is adopted in the subway power supply system. The system includes the transmission lines between the substation and the main substation of the power station and the traction and transmission and distribution of the power supply system in the rail transit. Network, DC traction power supply network and station low voltage distribution network；traction power supply system consists of main substation, high / medium voltage power supply network, traction power supply system, power monitoring system, catenary system, stray current protection and grounding system, and power supply workshop. The main functions of the rail transit power supply system are as follows:Receiving and distributing electric energy: the main transformer of main substation converts 110KV high voltage to 35KV medium voltage, and 35KV power supply network distributes electric energy to traction substation and step-down substation of each station and warehouse.Keywords: centralized power supply mode；traction substation；35KV medium voltage目录第一章绪论 (1)1.1 供电系统的功能 (1)1.2 供电系统的构成 (2)1.3 供电系统电磁兼容 (2)第二章牵引供电系统 (3)2.1 牵引供电运行方式 (3)2.2 牵引供电系统保护 (6)2.3 牵引变电所 (10)2.4 牵引网 (13)第三章牵引供电计算 (14)3.1 概述 (14)3.2 平均运量法 (15)3.3 用平均运量法对罗家庄牵引变电所的计算 (16)第四章结论 (20)参考文献 (21)第一章绪论1.1 供电系统的功能1.1.1 全方位的服务功能地铁供电系统为地铁的安全运行提供服务。
城市轨道交通供电系统—供电负荷的分类及要求
3.城轨供电方案
城市轨道交通系统是对于城市电网来说，属于一级负荷，即应由两路独 立的电源供电，当其中任何一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷 的全部用电的需要。
在城市轨道交通供电系统中，牵引用电为一级负荷，而动力照明等用电负 荷根据实际情况分为一级、二级、三级负荷。
一、概述
1.供电系统
城市轨道交通的供电系统是为运营服务提供所需电能的重要系统，除了 为列车提供电力牵引的电能外，还为其他辅助设施包括照明、通风、空调、 给排水系统、通信、信号、防灾报警、自动扶梯、屏蔽门等重要设备提供电 能。
1.供电系统
城市轨道交通的供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系 统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电流形成（直流或交 流电）和电压等级供给用电设备。
在城市轨道交通供电系统中，牵引用电为一级负荷，而动力照明等用电负 荷根据实际情况分为一级、二级、三级负荷。
3.城轨供电方案
城市轨道交通作为城市电网的一个用户，一般都直接从城市电网取得电 能，无需单独建设电厂，城市电网对城市轨道交通进行供电，供电方式有集 中供电、分散供电和混合供电。
发电厂
主变电所
牵引变电所
降压所
DC1500V接触网 AC380V车站设备
3.城轨供电方案
（1）集中供电 根据用电容量和线路长短，在沿线建设专用的主变电所，经降压后供给牵
引变电所与降压变电所，有利于城市轨道交通供电形成独立体系。
集中供电方式下的供电系统的组成
各类低压
AC
110k V电 缆
主变电
所
接受城市 电网
110kV电 压等级的 电源，经 主变压器 降压为 33kV中压 后馈出
城市轨道交通供电与牵引系统
城市轨道交通供电与牵引系统简介城市轨道交通供电与牵引系统是城市轨道交通运营的核心部分，为城市轨道交通车辆提供稳定可靠的电力供应，并通过牵引系统将电力转化为动力，驱动车辆运行。
本文将对城市轨道交通供电与牵引系统的关键组成部分进行详细介绍。
供电系统城市轨道交通的供电系统主要由供电设备、接触网和供电馈线组成。
供电设备供电设备是城市轨道交通供电系统的核心部分，它主要包括变电站、配电装置和电力传输线路等。
变电站负责将输入的电能进行变压、变流等处理，输出适合城市轨道交通使用的高电压电能。
配电装置用于将变电站输出的电能分配到不同的供电馈线上。
电力传输线路则将电能从变电站输送到供电馈线。
接触网接触网是城市轨道交通供电系统的另一个重要组成部分，它负责将电能从供电设备传输到行车区域。
接触网通常采用悬挂在轨道上方的导线或导轨，通过接触网与车辆上的供电装置接触，将电能传输给车辆。
供电馈线供电馈线是连接接触网和供电设备的部分，它通过分布在轨道两侧或中央的电缆将电能传输给接触网。
供电馈线主要负责将变电站输出的高电压电能传输到接触网，以供行车区域的车辆使用。
城市轨道交通的牵引系统是将电能转化为动力，驱动车辆运行的关键部分，它主要包括牵引变流器、牵引电机和传动装置等。
牵引变流器牵引变流器是将供电系统提供的直流电转化为交流电，并根据车辆的运行需求控制输出功率和频率的设备。
牵引变流器通常由多个晶闸管或功率模块组成，通过调整晶闸管的导通和封锁，实现对电流和电压的控制，从而实现对车辆的驱动力和制动力的控制。
牵引电机牵引电机是城市轨道交通车辆中的动力装置，它根据牵引变流器输出的交流电能，将电能转化为机械能，驱动车辆运行。
常用的牵引电机包括直流电机和交流电机，其中交流电机又包括异步电机和同步电机等。
传动装置是将牵引电机输出的动力传递给车轮的部分，它主要通过减速器和传动轴等组件实现。
传动装置的设计对车辆的运行稳定性、效率和能耗等方面有着重要影响。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市发展和人口增长，城市交通问题日益突出。
轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，对于缓解城市交通拥堵、改善环境质量、提高出行效率具有重要意义。
而轨道交通供电系统和电力技术是确保轨道交通安全、高效运行的关键。
本文将从城市轨道交通供电系统和电力技术的角度进行分析，探讨其在城市轨道交通发展中的重要作用和发展趋势。
一、城市轨道交通供电系统概述城市轨道交通供电系统是指为城市地铁、轻轨、有轨电车等轨道交通提供电力的系统，主要包括牵引供电系统和辅助供电系统两部分。
1. 牵引供电系统牵引供电系统是为轨道交通列车提供牵引电力的系统，一般采用直流750V或交流1500V/3000V供电。
其主要包括接触网、供电设备、牵引变流器等组成部分。
接触网是牵引供电系统的核心，通过接触网与列车上的受电弓实现电能传输，为列车提供所需的牵引电力。
供电设备一般包括变电所、配电设备等，用于将电能从电网输送至接触网。
牵引变流器则是将接触网提供的直流或交流电能转换为适合列车牵引用的电能。
二、城市轨道交通电力技术分析城市轨道交通电力技术是保障轨道交通设备安全、高效运行的关键。
随着城市轨道交通的快速发展，相关电力技术也在不断创新和完善，主要体现在以下几个方面。
牵引电力技术是影响轨道交通列车动力性能和运行效率的关键技术。
传统的牵引电力技术主要包括直流牵引和交流牵引两种。
在直流牵引技术中，采用直流电机驱动列车运行，具有良好的启动和加速性能，适用于地铁等短途快速运行的轨道交通系统；在交流牵引技术中，采用交流感应电动机或交流同步电动机驱动列车运行，具有较大的功率范围和较高的效率，适用于城市轨道交通系统中的长途高速运行。
随着磁悬浮技术的不断进步，利用磁悬浮技术实现牵引动力已成为轨道交通发展的新趋势，具有运行速度快、噪音低、能耗低等优势。
供电系统技术是保障轨道交通列车牵引供电的关键技术。
随着轨道交通系统的不断完善和扩建，其供电方式也在不断创新和优化。
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。
城市轨道交通车辆--电力牵引传动系统 ppt课件
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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”。
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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。
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• 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。
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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：
城市轨道交通供电系统
供电系统
城市轨道交通供电系统
1.3.1城市轨道交通供电系统的供电制式
城市轨道交通供电系统由变电所、接触网（接触轨）和回流网三部分构成。变电所通过接 触网（接触轨），由车辆受电器向电动客车馈送电能，回流网是牵引电流返回变电所的导体。
供电系统的供电制式主要指电流制式、电压等级和馈电方式。目前，城市轨道交通的直 流牵引电压等级有DC 600 V、DC 750 V和DC 1 500 V等多种。我国国家标准《城市轨道交 通直流牵引供电系统》（GB/T 10411—2005）规定了DC 750 V和DC 1 500 V两种电压制式。 供电系统的馈电方式分为架空接触网和接触轨两种。其中，电压制式和馈电方式是密不可分的。 一般架空接触网馈电方式电压等级采用DC 1 500 V，接触轨馈电方式电压等级主要采用DC 750 V，但有向DC 1 500 V发展的趋势。
1.3.2 城市轨道交通供电系统的组成
城市轨道交通作为城市交通看成一个重要用户。城市轨道交通供电系统由电源系统（城市电网、主变电所）、 牵引供电系统、动力照明供电系统和电力监控系统组成。其中，牵引供电系统包括牵引变 电所和牵引网两大部分，动力照明供电系统包括降压变电所与动力照明配电系统。
2. 牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统如图1 3所示，各部分功能简述如下：图1 3城市轨道交通牵 引供电系统1—牵引变电所；2—馈电网；3—接触网；4—电动列车；5—钢轨；6—回流线； 7—电分段
2. 牵引供电系统
01
牵引变电所：供给城市轨道交通一定区域内牵引电能的变电所。
02
接触网：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网。
在接触轨材料的选择上，国内已运行的城市轨道交通线路大多采用低碳钢轨；在国外，有 些城市轨道交通线路采用钢铝复合轨。与低碳钢轨相比，钢铝复合轨载流量大，可以减少牵引 变电所的数量，降低运营维修费用，减少运行损耗。现在，武汉轻轨和天津地铁均已采用该材 料。
城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术
城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术摘要：随着经济和科技发展，交通运输领域也表现出快速发展趋势，很多一二线城市纷纷建设轻轨、地铁等，其中，城轨供电问题成为一个难题。
城轨系统电源来自于城轨交流牵引供电系统。
为了缓解城轨供电压力，本文对供电系统进行分析，希望可以供应更多电力。
关键词：城市轨道交通；交流牵引供电；关键技术1传统城市轨道交通直流牵引供电系统城市轨道交通牵引供电系统一般由城市电网电源和城市轨道交通内部供电系统两部分组成，一般采用设置专门的主变电所为牵引变电所及降压变电所集中提供电源。
主变电所高压侧进线电压一般取自110kV三相城市电源，经主变降压后变成35kV或者10kV。
牵引变电所、降压变电所均为一级负荷需保证有两路独立的电源。
城市轨道交通中机车所需的功率一般不大，线路长度一般为几十公里，供电距离相对干线铁路较小，牵引网所需的电压等级不是很高，故而城市轨道交通普遍都使用了直流的供电制式。
而且直流制相较于交流制没有电抗压降，所以在同样的电压等级下条件，直流制的电压损失更低。
因为城市轨道交通设置在城市之内，其敷设的各电力线路布置在市区各建筑群之间，为了保证安全，系统的电压等级不宜过高。
而且直流供电没有了接触网电分相的问题，使得列车的运行效率提高。
主牵引变电所的降压变压器将取自城市电网的三相高压交流电压降至35kV，再通过中压网络将该电压送至牵引变电所。
牵引变电所的作用就体现在整流变压器将交流电再次降压，或者利用整流器将交流电转化为适合电力机车的低压直流电。
然后通过馈线将牵引变电所馈出的直流电送到牵引网上，列车通过其受流器与接触网的滑动接触从而获得电能。
然而作为电流返回至牵引变电所的流通路径的钢轨，它和大地之间并非完全绝缘，所以当电流途径钢轨回流至牵引变电所的时候。
将会有部分电流泄漏至大地中，从大地回流至牵引变电所。
这种泄漏到道床及其周围土壤介质中的电流分布广泛，称为＂迷流＂或＂杂散电流＂。
城市轨道交通牵引供电系统复习资料
城市轨道交通牵引供电系统复习资料第一章电力牵引供电系统概述1、电力牵引的制式概念：供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电压制式，包括直流/交流制、电压等级、交流电频率、交流制中单相/三相等问题。
2、电力牵引系统性能要求：①启动加速性能：启动力矩大，加速平稳；②动力设备容量利用充分：轻载时，运行速度高；重载时，运行速度可以低一些。
功率容量P=FV近似于常数；③调速性能：速度调节容易实现，能量损耗小。
满足上述条件：直流串激（串励）电动机。
3、直流串励电动机优缺点：通过串联电阻调速，原理简单，调速范围宽，供电系统电压损失和能量消耗较大，而且需要换向。
4、城市轨道交通牵引制式：直流供电制式。
城市轨道机车功率不大，供电半径小，城市之间运营供电电压不能太高，以确保安全。
我国国标规定采用750V 和1500V直流供电两种制式，不推荐600V。
5、城市轨道交通电力牵引供电系统组成：发电厂（站）、升压变压器、电力网（110-220KV）、主降压变电站（110~220KV→10~35KV）、直流牵引变电所（10~35KV→1500、750V）、馈电线、接触网、走行轨道、回流线。
6、组成统一的电力供电系统的优点：①充分利用动力资源；②减少燃料运输；③提高供电可靠性；④提高发电效率。
7、环形供电接线：由两个或两个以上主降压变电站和所有的牵引变电所用输电线联成一个环行。
8、环形供电接线的优缺点：环行供电是很可靠的供电线路，因为在这种情况下，一路输电线和一个主降压变电站同时停止工作时，只要其母线仍保持通电，就不致中断任何一个牵引变电所的正常供电。
但其投资较大。
9、双边供电接线：由两个主降压变电站向沿线牵引变电所供电，通往牵引变电所的输电线都经过其母线联接，为了增加供电的可靠性．用双路输电线供电，而每路按输送功率计算。
这种接线可靠性稍低于环行供电。
当引入线数目较多时，开关设备多，投资增加。
10、电网向牵引变电所供电形式：环形供电接线、双边供电接线、单边供电接线、辐射形供电接线。
城市轨道交通牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统简介城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通运行的重要组成部分，负责向轨道交通车辆提供电力供应。
它不仅直接影响着轨道交通的运营效率和电力消耗情况，还与乘客的乘坐舒适度和安全性息息相关。
本文将介绍城市轨道交通牵引供电系统的基本原理、组成结构以及未来发展趋势。
基本原理城市轨道交通牵引供电系统的基本原理是将电源通过接触网供应给轨道交通车辆。
具体来说，电源会通过接触网上的触网集电装置传送给牵引系统。
牵引系统由主变压器、牵引变流器和牵引电动机组成，负责将电能转换为机械能，驱动轨道交通车辆运行。
组成结构城市轨道交通牵引供电系统由多个组成部分构成，包括接触网、辅助设备和车辆终端设备。
接触网接触网是城市轨道交通牵引供电系统的核心部分，通常安装在轨道上方。
它由导线、吊杆、挂装件等组成，用于提供电力给牵引系统。
接触网一般采用带电架空式供电，即以高架的方式悬挂在轨道上方，通过接触网上的触网集电装置与车辆终端设备连接。
辅助设备城市轨道交通牵引供电系统还包括一系列辅助设备，用于确保供电系统的正常运行。
辅助设备主要包括配电变压器、开关设备、保护和监控装置等。
配电变压器用于将高压电源转换为适合牵引系统使用的低压电源；开关设备用于控制电能的分配和传输；保护和监控装置则用于监测供电系统的运行状态，及时处理故障和异常情况。
车辆终端设备车辆终端设备是城市轨道交通车辆上的设备，用于接收来自接触网的电能，并将其转换为机械能，驱动车辆行驶。
未来发展趋势随着城市轨道交通的不断发展，牵引供电系统也在不断创新和改进。
以下是一些未来发展趋势：高效能源利用未来的城市轨道交通牵引供电系统将更加注重能源的高效利用。
通过采用先进的能量回收技术，如再生制动系统、能量储存装置等，将能源回收再利用，减少能源的浪费。
无线供电技术无线供电技术有望成为未来城市轨道交通牵引供电系统的重要发展方向。
通过利用无线传输技术，可以不再依赖接触网，实现轨道交通车辆的无线供电，提高供电系统的稳定性和可靠性。
城市轨道交通车辆牵引与供电系统概述
封闭式三相笼型异步电动机结构
定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。
A ----X 三相绕组 B ----Y
C---- Z
机座：铸钢或铸铁
鼠笼转子
转子
铁心：由外周有槽的 硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体； 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也 分为三相，并且接成 星形。
气隙：定子和转子之间
必须有一个气隙
交流电动机的特点
交流电动机没有转向器，构造简单，运行可靠，效 率较高，维护很少，价格低廉；转子坚固，定子绕 组沿圆周均匀分布，电动机体积小，能够获得较大 的单位质量功率；其机械特性较硬，具有较好的防 空转性能，使黏着利用提高；且微电子技术的发展 使异步电动机的调压变频调速得以顺利实现。
效率高 由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量 损耗。
列车控制系统工作原理
城市轨道交通车辆的控制电路，是低电压小功率电 路，分为有接点的直流电路和无接点的电子电路。 有接点的直流电路由主控制器、继电器、电气控制 的低压部分、联锁接点组成；无接点的电子电路由 微机及各种电子单元组成，如列车牵引系统控制单 元、制动控制单元、空调控制单元等。
包括下部支杆5、下部导杆6、上部支杆7和上 部导杆8；
采用高强度冷拔无缝管制作。
• 高度止挡2：
安装在下部导杆侧下方的基础框架上； 用以限制受电弓的最大升弓高度。
• 弓头：
是弓与网相接触的部分； 由集流头9、接触带10、转轴、端角11和弹簧 盒组成。
• 升降弓装置12：
城市轨道交通电力系统故障分析及应对方法
城市轨道交通电力系统故障分析及应对方法
城市轨道交通电力系统是一种大型电气化系统，由多个电力设备组成，如牵引变压器、牵引变频器、牵引电机、供电接触网等，系统若发生故障，会导致车辆无法牵引，影响列
车运行和乘客出行，因此必须采取有效措施予以解决。
1、牵引变压器故障
城市轨道交通的牵引电机主要是通过变压器进行供电。
如果变压器出现故障，将会导
致列车牵引电机无法正常工作，建议立即停车，并检查变压器的供电情况，对故障进行定
位和维护。
牵引电机通常使用的是变频器控制，如果变频器故障，列车就会失去动力，严重时可
能导致发生事故。
所以，一旦发生变频器故障，操作员应该立即停车，排查故障原因，进
行维修或更换变频器。
3、牵引电机故障
牵引电机也是城市轨道交通的关键设备之一，如果出现故障，将直接影响列车行驶。
发现牵引电机故障，应立即停车，检查故障原因，进行维修或更换牵引电机。
4、供电接触网故障
5、其他故障
此外，城市轨道交通电力系统还包括变电站、开关设备等多个部分，这些设备也有可
能会出现故障，需要及时进行维修和更换。
针对以上故障的处理方法，应该根据实际情况进行审慎处理，可采取一下措施：
1、了解相关设备的故障特点和常见故障现象。
2、加强设备巡检和维护工作，检查设备状况，识别和消除潜在故障。
3、建立健全的故障处理机制，设立应急热线，提高处理效率。
4、加强应急处置能力，实行快速反应机制，在车站等关键部位备有必要的应急器械
设备。
总之，城市轨道交通电力系统故障必须引起足够的重视，及时、科学、有效的处理故障，保障城市轨道交通的安全、稳定运营。
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第三节 交流电力牵引系统
在车辆牵引的开始阶段， 在车辆牵引的开始阶段，保持气隙磁通 为常数， 为常数，改变供电频率可以使电动机的最 大扭矩基本不变，达到加速运行的目的。 大扭矩基本不变，达到加速运行的目的。
第三节 交流电力牵引系统
而在随后的牵引阶段， 而在随后的牵引阶段，保持电压不变而改 变频率， 变频率，则最大扭矩随着频率的上升而下 降，实现恒功率控制。 实现恒功率控制。
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
城市轨道交通
电力牵引系统
第八章 城市轨道交通电力牵引系统
第一节 第二节 第三节 第四节 概述流感应电机
第一节 概述
一、轨道车辆电力牵引发展简介 电力牵引是一种以电能为动力牵引车辆前 进的牵引方式。 进的牵引方式。 轨道车辆通过受流器从架空接触网或第三 输电轨）接收电能， 轨（输电轨）接收电能，通过车载的变流装 置给安装在转向架上的牵引电机供电， 置给安装在转向架上的牵引电机供电，牵引 电机将电能转变成机械能，机械能通过齿轮 电机将电能转变成机械能， 传给轮对， 传给轮对，驱动轮对在轨道上运动带动车辆 前进。 前进。
第二节 直流电力牵引系统
只要调节导通比，即可调节平均电压。 只要调节导通比，即可调节平均电压。 随着半导体技术的发展， 随着半导体技术的发展，斩波器中的 斩波元件经历了以下的发展过程： 斩波元件经历了以下的发展过程： 晶闸管 可关断晶闸管（ 可关断晶闸管（GTO） ） 绝缘门极晶闸管（IGBT） 绝缘门极晶闸管（ ） 斩波元件的发展， 斩波元件的发展，推动了斩波器向电 路简洁、控制简单、轻型化方向发展。 路简洁、控制简单、轻型化方向发展。
改错： 改错：
第二节 直流电力牵引系统
（一）、直流牵引电动机的基本调速方法 ）、直流牵引电动机的基本调速方法 直流电动机的转速表达式
n=
U − Id ∑ R C Eφ
第二节 直流电力牵引系统
（一）、直流牵引电动机调速的基本形式： ）、直流牵引电动机调速的基本形式： 直流牵引电动机调速的基本形式 1、调节牵引电机的端电压 、 ）、变阻调压 （1）、变阻调压 ）、 通过调节串入电机回路的电阻的大小来改 变电动机的端电压以实现电动机的调速。 变电动机的端电压以实现电动机的调速。 调节电阻的方法又分两类： 调节电阻的方法又分两类： 有触点式开关调阻 无触点斩波调阻 这种调压方式在电阻中消耗了大量的电能。 这种调压方式在电阻中消耗了大量的电能。
第一节 概述
三、轨道交通车辆的电力牵引结构与特性 ）、有轨电车 （一）、有轨电车 ）、电动车组 （二）、电动车组 1、铁路干线电动车组 、 2、城市轨道交通电动车组 、 ）、特种电动车 （三）、特种电动车 1、独轨 、 2、采用橡胶车轮的轻轨 、 3、磁浮列车 、
第一节 概述
四、电动车组牵引特性 电动车组在每个站间区间内，从启动加 电动车组在每个站间区间内， 速运行到制动减速最后停车其速度和牵引 力的变化曲线见下图。 力的变化曲线见下图。
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
二、采用直线电机车辆的运行原理 用于轨道交通的直线电机一般都是短定 子直线电机。将定子（初级） 子直线电机。将定子（初级）安装在转向 架底部中央， 架底部中央，而在轨道中央设置长长的称 之为反应板的次级， 之为反应板的次级，初级和次级之间保持 一定的气隙， 一定的气隙，在初级中通入交流电后就能 带动车辆沿轨道作直线运动。 带动车辆沿轨道作直线运动。
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
4、车辆没有齿轮减速装置，所以噪音小，保养 、车辆没有齿轮减速装置，所以噪音小， 维修工作量减少。同时由于采用独立旋转车轮， 维修工作量减少。同时由于采用独立旋转车轮， 通过弯道时磨耗和噪音都能减小。 通过弯道时磨耗和噪音都能减小。 5、直线电机与旋转电机相比较，效率和功率因 、直线电机与旋转电机相比较， 数要差一些，它需要全部车辆都设计成动车。 数要差一些，它需要全部车辆都设计成动车。 另外由于直线电机初级与次级间的气隙对电机 性能影响较大，所以对轨道、 性能影响较大，所以对轨道、反应板尺寸精度 和安装精度要求高。 和安装精度要求高。
第二节 直流电力牵引系统
第二节 直流电力牵引系统
二、直流牵引调速系统 直流牵引调速系统按电源性质分为： 直流牵引调速系统按电源性质分为： 直流牵引系统（ 直-直流牵引系统（教材 直流牵引系统 教材P183图8-2） 图 ） 交-直流牵引系统（教材P187图8-11） 直流牵引系统（教材 图 ） 直流牵引系统
第一节 概述
二、轨道交通电力牵引系统的主要类型 轨道交通电力牵引供电制式： 轨道交通电力牵引供电制式： 直流： 直流：600、750、1500、3000 V 、 、 、 交流： 交流：6250、15000、25000 V 、 、 轨道交通电力牵引系统分为： 轨道交通电力牵引系统分为： 1、直流电力牵引系统 直流 直流 直流—直流 、 2、交流电力牵引系统 、 ）、直流 （1）、直流 交流 ）、直流—交流 ）、交流 直流—交流 （2）、交流 直流 交流 ）、交流—直流
第一节 概述
第二节 直流电力牵引系统
一、直流电机 ）、直流电机的组成 （一）、直流电机的组成 ）、直流电机的工作原理 （二）、直流电机的工作原理 ）、直流电机的励磁方式 （三）、直流电机的励磁方式 ）、直流串励电动机的机械特性 （四）、直流串励电动机的机械特性
第二节 直流电力牵引系统
请按右图纠 正教材P185 图8-8 中的 错误
第一节 概述
早期的电力牵引的轨道车辆采用直流电动 机，电机调速是采用改变串联在电机上的电阻 的大小来改变电机的端电压的控制的方式， 的大小来改变电机的端电压的控制的方式，这 种方式对电能的浪费大。 种方式对电能的浪费大。以后由于半导体技术 的发展，电力电子变流技术得到了广泛应用， 的发展，电力电子变流技术得到了广泛应用， 直流牵引普遍采用斩波调压的方式。 直流牵引普遍采用斩波调压的方式。 直流电动机存在体积大、结构复杂、工作 直流电动机存在体积大、结构复杂、 可靠性差、制造成本高、维修麻烦的缺点， 可靠性差、制造成本高、维修麻烦的缺点，故 随着交流电机控制理论和大功率电力电子元器 件制造技术的发展， 件制造技术的发展，采用交流电机牵引的交流 传动技术迅速崛起， 传动技术迅速崛起，使轨道车辆电力牵引技术 上了一个新台阶。 上了一个新台阶。
第二节 直流电力牵引系统
）、斩波调压 （2）、斩波调压 ）、 在电路中接入能有规则地导通和关断的斩波器， 在电路中接入能有规则地导通和关断的斩波器， 则可以减低直流电动机两端的平均电压。电动机 则可以减低直流电动机两端的平均电压。 两端电压的平均值为： 两端电压的平均值为：
U
RL
t on =U = αU T
第三节 交流电力牵引系统
第三节 交流电力牵引系统
二、交流电动机调速系统 三相交流电机调速方法可以分为： 三相交流电机调速方法可以分为： 改变磁极对数 调节转差率 调节供电频率 其中只有调节供电频率的方法是理想的方法。 其中只有调节供电频率的方法是理想的方法。
第三节 交流电力牵引系统
在变频调速的交流传动系统中，按供电 在变频调速的交流传动系统中， 制式的不同，可分为： 制式的不同，可分为： 直流—交流 直流 交流 交流—直流 直流—交流 交流 直流 交流 城市轨道交通多采用直流—交流方式 交流方式， 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 交流的方式。 直流—交流的方式 干线铁路则采用交流 直流 交流的方式。 由此可见， 由此可见，将直流电转变成频率可变的 交流电就是交流传动的关键所在。 交流电就是交流传动的关键所在。 将直流电转变成频率可变的交流电的设 备称为逆变器。 备称为逆变器。
第三节 交流电力牵引系统
三、交流传动的脉宽调制控制技术 用在交流变频调速传动中的逆变器实际上是变 压变频器，变压（ 简称VV， 压变频器，变压（Variable Voltage）,简称 ， ） 简称 变频（ 简称VF， 变频（Variable Frequency）,简称 ，故变压 ） 简称 变频器简称为VVVF装置。 装置。 变频器简称为 装置 VVVF技术又分为两种： 技术又分为两种： 技术又分为两种 一种是脉冲幅值调制，称为PAM（Pulse 一种是脉冲幅值调制，称为 （ Amplitude Modulation),变压变频分开完成。 变压变频分开完成。 变压变频分开完成
第三节 交流电力牵引系统
VVVF技术又分为两种： 技术又分为两种： 技术又分为两种 一种是脉冲幅值调制，称为PAM（Pulse 一种是脉冲幅值调制，称为 （ Amplitude Modulation),变压变频分开完成。 变压变频分开完成。 变压变频分开完成 另一种是脉冲宽度调制，称为PWM （Pulse 另一种是脉冲宽度调制，称为 Width Modulation),变压变频集中在逆变器中 变压变频集中在逆变器中 一起完成，这是随着快速半导体开关元件GTO、 一起完成，这是随着快速半导体开关元件 、 IGBT等的发展的结果。 等的发展的结果。 等的发展的结果
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
一、直线感应电机的基本原理 将三相感应电动机的定子和转子沿径向 剖开后摊开成直线， 剖开后摊开成直线，原来转子的旋转运动 就转变称为直线运动。 就转变称为直线运动。 但要长时间地维持这一运动， 但要长时间地维持这一运动，就必须有 足够长的转子或定子， 足够长的转子或定子，因而出现了两种基 本类型：短定子电机和长定子电机。 本类型：短定子电机和长定子电机。
第四节 城市轨道交通用直线感应电机
三、采用直线电机的车辆的特点： 采用直线电机的车辆的特点： 1、直线电机是扁平形状，没有旋转部件，不需 、直线电机是扁平形状，没有旋转部件， 要齿轮传动，因而可以采用小直径车轮， 要齿轮传动，因而可以采用小直径车轮，以降 低地板高度。这样就有利于车辆小型化， 低地板高度。这样就有利于车辆小型化，因而 使隧道断面面积大大减小，从而降低建设成本。 使隧道断面面积大大减小，从而降低建设成本。 2、车辆不依靠轮轨的粘着来产生牵引力和制动 、 故爬坡能力很大，可以达到80‰。 力，故爬坡能力很大，可以达到 。 3、车轮只起支撑及导向的作用，故可以做成车 、车轮只起支撑及导向的作用， 轮独立旋转的径向转向架， 轮独立旋转的径向转向架，使车辆能够行走在 更小的弯道上。采用小弯道和大坡道可使选线 更小的弯道上。 的自由度大大提高，便于节省建设费用。 的自由度大大提高，便于节省建设费用。