交直型电力机车主电路(精)

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四、调速方式(续3)
弱磁调速:



激磁绕组并电阻调速,SS1、SS3、SS4、SS6; 相控弱磁,相控弱磁有两种不同的形式。 6K、 SS7 是复励电机,由它励绕组的相控 电路励磁; 8K、SS5是串励电机、由分路晶闸管弱磁; 方式①为无级、方式②为有级。
四、调速方式(续4)
由上可知: 有级调速分有级调压调速和有级弱磁调节速两 种;无级调速也分为无级调压和无级弱磁两种。 二者比较: 无级调速可实现牵引电流和牵引力的连续调节; 有级调速在级间变换时有电流冲击和机械冲击。
四、调速方式(续1)
分两步: ① 调速调压:在额定电压之下,改变电机电枢 电压Ud实现电机调速; ② 弱磁调速:在端压达到额定电压后,削弱磁 场进步提高速度。 问题: ① 为何要先调压后弱磁?
四、调速方式(续2)
调压调速: ① 有触点调压,SS1、8G机车; ② 有触点与相控结合调压,SS3; ③ 无触点相控调压,SS4、SS5、6K、8K等; 其中方式①为有级调压,方式②和③为无级调 压。

二、供电方式(续2)
部分集中(架控) 同一转高架上的电机由一套整流器供电。 特点:简化了电路和变化器结构,粘着利用 较为充分,同时实现一定的冗余。

实际应用:SS1、SS3机车采用集中供电;其它部分 机车由部分集中供电,其中6K机车上有一个转 向架上两台电机分别由两套不同的整流器供电; 没有交直型车采用独立供电。
一、牵引电机的连接与激磁方式(续3)
2、电机联接方式 ① 串联 特点:主电路开关电器少、简化主电路 结构,电机负荷分配均匀,但防空 转性能差; ② 并联 特点:防空转性能好,整车粘着利用充 分,但主电路结构复杂;
一、牵引电机的连接与激磁方式(续4)
实际应用:普遍采用电机并联方式,只有 8K机车采用电机串联。
车上 受电弓 交流 牵引 变压器 牵引 整流器 直流
牵引电机
电能
转向架
机械能
机车车辆
机车电路分类
1.
主电路
功能:牵引和制动时,完成能量传递和转换; 特点:大功率、高电压、大电流; 主要有:牵引变压器、整流器、牵引电机
机车电路分类(续1)
2.

辅助电路(有两类) 交流辅助电路
功能:给主电路的通风、冷却辅助电机等供 电; 特点:三相380V交流供电,功率较小; 主要有:单/三相变换器、通风电机、压缩电 机等
一、牵引电机的连接与激磁方式
交直型电力机车采用脉流牵引电机(直流电 机)。 1、激磁方式 问题: ① 直流电机的激磁方式有几种?各有何种特 点?
一、牵引电机的连接与激磁方式(续1)
串激 特点:起动力矩大、恒功性能好,有“牛马” 特性,并联时负载分配较易均衡,但特性较 软,防空转能力差; ② 并激(它激) 特点:特性较硬,防空转性能好,但是其它性能 (起动和恒功)较差;
二、供电方式(续2)
说明:随着的发展和高速重载的需求, 新型的交直流机车开始采用轴控技术, 这样整车的粘着利用充分,同时在一 轴故障整车的牵引力影响不大。
三、整流线路
50Hz单相交流整流,SS1采用二极管不控整流;其 它机多用半控桥整流且是二段桥、三桥甚至四段桥。
Lp 单相 交流 输入
Lf Rf 图1-1整流器的简化线路图
整 流 器
M
三、整流线路(续1)
Lp-平波电抗器,减小电流脉动,改善电机 换相性能。 Lf-激磁绕组。 Rf-磁场分路电阻,减小磁场电流脉动。 问题: ① 平波电抗器如何减小电流的脉动? ② 磁场分路电阻如何减少磁场电流脉动?
四、调速方式
调速要求: 在不中断主电路的情况下,尽量使牵引力变 化平滑,有尽可多的级位均匀分布在整调范 围内。 问题: ① 直流电机如何调速的?
机车电路分类(续2)
直流辅助电路 功能:给电器控制、电子控制及照明、空调设备 供电; 特点:直流110V供电,有蓄电池作后备电源; 主要有:DC110V交直流变换电源,蓄电池、车灯、 空调。

此外,用于客车牵引的机车上有DC600V直流电源供客车 车厢内空调、采暖、照明及旅客信息服务系统供电。
机车电路分类(续3)

主电路设计考虑的内容
主要考虑因素:



满足机车牵引中的起动、调速和制动的基本 要求; 功率大、控制复杂、工作条件差,体积、重 量受到限制; 牵引性能的好坏、技术难易程度,维护费用 及可靠性。
主电路设计考虑的内容(续1)
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更具体 来讲五个方面: ① 电机连接与激磁方式; ② 电机的供电方式; ③ 整流线路; ④ 调速方式; ⑤ 电气制动方式。 下面将参这五个方面的内容进行详细分析。
控制电路(有两类) ① 电器控制 功能:完成电路和气路的开关及逻辑互锁; 特点:电动或气动的逻辑开关. 主要有:继电器、电控阀、气动开关。
3.
近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制单元 (LCU)完成。
机车电路分类(续3)
电子控制 功能:配合主辅助电路完成机车的控制; 特点:弱电控制、控制复杂; 含有:给定积分器、特性控制、防空/防滑、移 相控制、功率放大、脉冲变压器等控制单元。

一、牵引电机的连接与激磁方式(续2)
复激 部分绕组是与电枢串联,部分绕组为它激。 特点:兼有串激和并激的优点,但电机结构和控 制复杂。 实际情况:机车多用串激电机、6K机车/SS7采 用了复激电机,没有采用并激的。

说明:斩波地铁机车中,有采用它激电机,但其激磁电 流控制是按电枢电流规律控制的。
第一章 交直型电力机车主电路 和辅助电路
本章要点:



主电路设计考虑的主要因素 我国主要干线机车主电路 机车的牵引特性及制动特性 概念“粘着”、”“空转”、“滑行”、“辆 重补偿” 主电路保护的种类与原理 机车辅助电路的结构与功能
第一节 概述
电力机车能量传递过程:
27.5kv单 相接触网
二、供电方式
集中供电(车控) 整机车牵引电机由一套整流器供电。 特点:变压器结构简单,集中冷却简化了通风 设备,但一台电机故障时,影响整车工作;

二、供电方式(续1)
独立供电(轴控) 每一个牵引电机由一套贸独立的整器供电。 特点:机车的粘着利用好,一台电机故障 时不影响其它电机的运行。但变压器、 整流器及控制复杂。
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