任务3城轨车辆直流牵引传动系统
城市轨道交通车辆电气控制项目三 城轨车辆牵引与制动控制【拓展任务】
2）SIBAS32KLIP控制总线
图3-49 控制总线硬件连接图
AS318接口用来连接控制总线和KLIP子站的内部9V总线，同时提供给总线模块9V电源，KLIP站 的地址和总线传输率由DIP开关设置。
每个 KLIP站由以下硬件组成：1个AS318接口卡、总线模块BM700、输入/输出插卡、接线端子。 1个总线模块可插2个输入/输出插卡，接线端子接好线后直接插在输入/输出卡上。
输入输出模块的配置可以根据需要的输入输出信号的数量和种类任意选择。
表3-5 广州地铁一号线车辆中主要用到的输入/输出模块卡
DE16×110VDC输入 16通道110V直流输入模块，用于故障信息和各种二进
卡
制控制信号的输入
输出时钟数字信号到各个电子控制单元（B、C车），
DA8×110VDC输出卡 输出受电弓升、降状态、主断分合状态、电制动施加
SBS：通过轮询的方式与KLIP子站通讯，此类通讯方式成为“广播”通讯方 式，当KLIP子站被SBS询问时才可以发送数据，输入数据通过BM700总线通讯模 块传递到AS318板，通过AS318板内置的输入/输出缓冲器将数据传送给SBS，由 SBS进行处理，再传送给CPU控制板，实现外围设备与主机系统的信息传送。
“事件”是所有诊断机制的触发源，一个事件可以是如下的类型：子系统故障 的发生；子系统故障的消失；重要信息的出现；重要信息的消失。当一个触发 源出现时，CFSU通过总线获取、分类检测并处理环境参数及时间标准，然后 给出相应的代码传输到列车总线主控端的显示器中进行故障列表并显示存储。
城轨车辆牵引传动系统综合实践
城轨车辆牵引传动系统综合实践
城轨车辆牵引传动系统是城市轨道交通运行的核心组成部分，其主要作用是将电力能量转换为机械能，驱动城轨车辆行驶。
该系统主要由牵引变流器、牵引电机、齿轮减速器、轮对、车轮和轴承等组成。
牵引变流器是城轨车辆牵引传动系统的核心，其作用是将直流电能转换为交流电能，控制牵引电机的转速和转向。
牵引电机是由牵引变流器提供控制信号，使其能够实现不同的动力输出并根据需要调整牵引力大小。
齿轮减速器则是将牵引电机高速转动的输出轴减速，同时使输出能量转换为最大的扭矩输出。
轮对作为车辆轮胎，是牵引传动系统中非常重要的部件，承担着车辆行驶以及牵引力传递的重要任务。
为了保证城轨车辆在高速行驶过程中的稳定性和安全性，轮对应采用优质材料和合理的设计结构。
对于城轨车辆或高铁等大型轨道交通运输工具而言，牵引传动系统的可靠性和安全性是非常重要的考虑因素。
一旦出现故障，可能会导致车辆停止运行，造成严重的安全事故。
因此，牵引传动系统维护保养工作同样非常重要，需定期进行保养和检修，检查传动系统各部件的工作状况和运行状态，及时发现和解决问题。
电力牵引变流技术任务3城轨车辆直流牵引传动系统
名称 主极
部件组成 主极铁心 励磁绕组 换向极铁心
使用材料 热轧软钢板叠制 产生磁通，建立主磁场 漆包线或绝缘扁铜线 热轧软钢板叠制 改善换向 绝缘扁铜线 绝缘扁铜线 铸钢或热轧软钢板叠制 改善负载特性，改善换向 提供磁路 产生电磁转矩，实现机电能量转换
定 子
换向极 换向极绕组 补偿绕组 （磁）轭部 电枢铁心 电枢 电枢绕组 漆包线或绝缘扁铜线 含少量银的铜合金
2．主传动牵引 —制动电路
图2-24
削电 1R3/R4～R5—固定分路电阻
主传动牵引--制动电路
1K1～1K14—接触器 1U3～1U4—电流互感器 1M1～1M4—牵引电动机 1A2—预励磁装置 1L3—平波电抗器 1R3/R3、R6—磁 1R3/R7～R9—制动电阻 1A1—斩波器（V1～V2—GTO主晶闸管，V3～V4—制动晶闸管，
• 8．了解城轨车辆整流、斩波和逆变电路工作原理和应用。Leabharlann 项目导入：项目内容：
主要介绍城轨交通车辆各种牵引传动系统组成及控制原理。全 面介绍了主传动设备——直流牵引电动机、三相异步牵引电机和直 线牵引电机的结构、工作原理及其特性。 详细分析了主传动系统牵引、制动、保护电路。
知识拓展：
介绍城轨交通车辆使用的主要电力电子器件的类型、工作原理
式中：UD — 牵引电动机的端电压，V； E — 牵引电动机的反电势，V；
(2-6)
L — 牵引电动机的电感量，H。
牵引特性电气稳定性分析
牵引电动机稳态电压平
衡方程ƒ ‘（Ia）曲线斜率为正
值时，就具有电气稳定性。
图2-9 牵引特性电气稳定性分析
图2-10 串励、他励电动机的稳态电压平衡曲线f（Ia） （a）串励； （b）他励
城市轨道交通列车牵引传动系统
城市轨道交通列车牵引传动系统城市轨道交通列车牵引传动系统城市轨道交通列车的牵引⼒是由城市轨道交通列车的牵引系统产⽣的，因此要掌握城市轨道交通列车牵引⼒的知识，就必须先掌握列车牵引传动系统的基础知识。
⽬前城市轨道交通列车的牵引传动系统基本都是电⼒牵引传动系统，其基本的⼯作过程是：电能经过列车牵引供电系统传输和相应的转换，提供给列车的牵引电动机，电能转换成机械能，从⽽驱动列车运⾏。
城市轨道交通列车牵引供电的电源是城市电⽹，城市电⽹提供的电能经过牵引变电所的降压、整流变成DC 1 500 V（或DC 750 V），再通过馈电线传递给接触⽹，然后通过受流装置，由钢轨和回流线流回牵引变电所形成回流。
城市轨道交通列车牵引传动系统的基本特点是牵引功率⼤、传动效率⾼、能源利⽤率⾼、绿⾊环保、产⽣的污染很少、容易实现⾃动化控制。
城市轨道交通列车的牵引电动机为列车提供动⼒，牵引电动机按⼯作原理可分为直流电动机、交流异步电动机、交流同步牵引电动机三种。
由于交流电动机与直流电动机相⽐不需要换向器，结构简单，可靠性⾼，维护量少，重量⼩，并能获得较⼤的单位重量功率，具有良好的牵引性能，同时三相交流牵引电动机的调频、调压特性如果设计合理，可以实现⼤范围的平滑调速，还具有防空转的性能，使黏着利⽤率提⾼；三相交流牵引电动机对瞬时过电压和过电流很不敏感，在启动时能在更长的时间内产⽣较⼤的起动⼒矩。
因此，交流异步电动机有取代直流电动机的趋势。
⼀、牵引传动系统的⼯况城市轨道交通列车的牵引传动系统有两个⼯况：牵引⼯况和制动⼯况。
1、在牵引⼯况下，列车牵引传动系统为列车提供牵引动⼒，将供电接触⽹上的电能转换为列车在轨道上运⾏的机械能。
2、制动⼯况可以分为再⽣制动⼯况和电阻制动⼯况。
再⽣制动就是将列车的机械能转换成电能反馈到接触⽹再供给其他列车或车站设备使⽤，这种⽅式能最⼤限度地降低电能的损耗。
列车制动过程中牵引传动系统反馈的电能超过了接触⽹上的限值（达到DC 1 800 V）时，列车电制动产⽣的电能将会消耗在制动电阻上，通过制动电阻发热⽽消耗到⼤⽓中去，这种通过制动电阻消耗电能的电制动⼯况称为电阻制动⼯况。
《城市轨道交通概论》-教案-47-48课时项目五 任务三 认识牵引供电系统
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作业
关于上节课作业进行说明
提问：
1.供电系统主要组成
2.三级负荷比一级负荷重要，对么？
3.通信、信号属于几级负荷？站台照明属于几级负荷？空调制冷属于几级负荷？
一、牵引变电所
结合PPT，说明牵引变电所输入电压和输出电压，明确牵引变电所的作用
二、牵引网
在教材P109标准牵引网组成，并做逐一解释。
1.牵引电压
说明牵引电压直流和交流两种，明确目前大多数采用的是直流牵引供电，原因是启动、制动平稳，容易控制。对于电磁干扰等问题，将用其他方法克服
2.牵引网的供电方式
提问：你看到的大连的供电方式？
结合回答，给出架空接触网和第三轨方式。
结合PPT中图片，说明接触网和第三轨的区别
3.牵引网的回流方式
配合PPT图片，简要描述走行轨回流方式。
教 学 设 计
授课班级
授课日期
第45-46课时
课 型
新授
教具、资料
课 题
项目五 任务三 认识牵引供电系统
教学目标
能够独立说出牵引供电系统的组成
能够独立说出牵引供电系统各部分的电压等级
能够独立说出牵引网的组和各部分的功能
能够独立简单说出接触轨和受电弓的区别
能够说出大连地铁的牵引供电方式
通过对牵引电压的描述，理解轨道交通车辆检修和车站线路方面关于用电安全的重要性
三、受流器
先提出受流器的作用，就是将车辆上接受电流的设备
根据牵引网不同，受流器也不同。
结合PPT给出之间的对应，接触网-受电弓，第三轨-集电靴
1.受电弓
简要描述受电弓安装位置、功能、组成、作用
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。
城市轨道交通车辆--电力牵引传动系统 ppt课件
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：
城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除设计
城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除设计城轨车辆电力牵引交流传动控制系统是城市轨道交通中重要的部件之一，负责车辆的电力牵引和传动。
它通过对电机的控制来实现车辆的启动、停止、变速等功能。
本文将对城轨车辆电力牵引交流传动控制系统进行分析，并提出故障排除的设计。
城轨车辆电力牵引交流传动控制系统主要由电机、逆变器、牵引变压器、牵引变流器、车辆控制器等组成。
电机是系统的关键部件，通过传动装置将电能转化为力，推动车辆运动。
逆变器将直流电转换为交流电，为电机提供电能。
牵引变压器将高压电网的电能变成适合牵引电机使用的低压电能。
牵引变流器可以改变电机的转速，实现车辆的变速。
车辆控制器负责对整个系统进行控制和监测。
在进行故障排除设计之前，首先需要对城轨车辆电力牵引交流传动控制系统进行分析。
通过系统的故障诊断，可以确定故障出现的位置和原因。
常见的故障包括电机故障、逆变器故障、牵引变压器故障、牵引变流器故障、车辆控制器故障等。
通过对各个部件的故障诊断，可以准确定位故障源，为故障排除提供指导。
在进行故障排除设计时，首先需要确定故障的具体原因。
例如，如果是电机故障，可以通过检查电机的绝缘状况、转子的转动情况、电机的热保护等方式进行排查。
如果是逆变器故障，可以通过检查逆变器的输入电流、输出电压、控制信号等方式进行排查。
如果是牵引变压器故障，可以通过检查变压器的绝缘状况、温度状态等方式进行排查。
如果是牵引变流器故障，可以通过检查变流器的电流、电压、温度等方式进行排查。
如果是车辆控制器故障，可以通过检查控制器的输入信号、输出信号、控制逻辑等方式进行排查。
在故障排除设计中，需要精确地确定故障的原因，并采取相应的措施进行修复。
例如，如果是电机故障，可以进行绝缘处理、更换电机、调整电机的参数等方式进行修复。
如果是逆变器故障，可以更换逆变器、调整逆变器的参数等方式进行修复。
如果是牵引变压器故障，可以更换变压器、调整变压器的参数等方式进行修复。
城市轨道交通列车牵引传动系统
城市轨道交通列车牵引传动系统城市轨道交通列车的牵引力是由城市轨道交通列车的牵引系统产生的，因此要掌握城市轨道交通列车牵引力的知识，就必须先掌握列车牵引传动系统的基础知识。
目前城市轨道交通列车的牵引传动系统基本都是电力牵引传动系统，其基本的工作过程是：电能经过列车牵引供电系统传输和相应的转换，提供给列车的牵引电动机，电能转换成机械能，从而驱动列车运行。
城市轨道交通列车牵引供电的电源是城市电网，城市电网提供的电能经过牵引变电所的降压、整流变成DC 1 500 V（或DC 750 V），再通过馈电线传递给接触网，然后通过受流装置，由钢轨和回流线流回牵引变电所形成回流。
城市轨道交通列车牵引传动系统的基本特点是牵引功率大、传动效率高、能源利用率高、绿色环保、产生的污染很少、容易实现自动化控制。
城市轨道交通列车的牵引电动机为列车提供动力，牵引电动机按工作原理可分为直流电动机、交流异步电动机、交流同步牵引电动机三种。
由于交流电动机与直流电动机相比不需要换向器，结构简单，可靠性高，维护量少，重量小，并能获得较大的单位重量功率，具有良好的牵引性能，同时三相交流牵引电动机的调频、调压特性如果设计合理，可以实现大范围的平滑调速，还具有防空转的性能，使黏着利用率提高；三相交流牵引电动机对瞬时过电压和过电流很不敏感，在启动时能在更长的时间内产生较大的起动力矩。
因此，交流异步电动机有取代直流电动机的趋势。
一、牵引传动系统的工况城市轨道交通列车的牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制动工况。
1、在牵引工况下，列车牵引传动系统为列车提供牵引动力，将供电接触网上的电能转换为列车在轨道上运行的机械能。
2、制动工况可以分为再生制动工况和电阻制动工况。
再生制动就是将列车的机械能转换成电能反馈到接触网再供给其他列车或车站设备使用，这种方式能最大限度地降低电能的损耗。
列车制动过程中牵引传动系统反馈的电能超过了接触网上的限值（达到DC 1 800 V）时，列车电制动产生的电能将会消耗在制动电阻上，通过制动电阻发热而消耗到大气中去，这种通过制动电阻消耗电能的电制动工况称为电阻制动工况。
城市轨道交通车辆—牵引系统
定子外壳
该型号是交流异步旋转鼠笼电动机， 用于驱动每个动车转向架的轮对。
通过调频才能调节感应电机的转速；
通过调压才能使感应电机具有恒力矩或恒功率的牵引特性。
牵引系统ห้องสมุดไป่ตู้示意图
SA 避雷器 HVB 高压箱 HSCB 高速断路器 KS 闸刀开关 BR 制动电阻 TC1 VVVF逆变器1 TC2 VVVF逆变器2 M 牵引电机
3、牵引系统组成 整个系统由受流装置、高速断路器（HSCB）、VVVF牵引逆变器、牵引控制单元
高速断路器（HSCB）位于高压箱 （HVB）内，接于牵引回路前端， 当牵引电路发生过流、短路或者逆变 器故障时，HSCB会安全地将牵引设 备和1500V高压电源隔断，迅速切断 故障电流，防止事故扩大，保证系统 的安全运行。
★牵引3逆、变器牵引系统组成 VVVF逆变器将1500V恒定电压转换为用于牵引电机的三相电流输出(针 对不同的速度和力矩，频率和振幅可变)。
将直流逆变 成三相交流 给异步电机 供电
牵引逆变器组成及功能
逆变器控制单元 (DCU) 主要通过对主电路进行 检测、检查电压、电流 传感器信号、速度传感 器等信号来实现对逆变 器单元进行检测和保护。
3、牵引系统组成
★牵引电机
城轨车辆交流牵引电机有旋转电机和直线电机两种，旋转牵引电机用于 驱动每个动车转向架的动车轮对，而直线电机用于驱动安装电机的转向架。 （1）旋转电机
➢ 城轨车辆动车转向架每根车轴有一个牵引电机，一般采用架悬式安装，能 有效地减轻了簧下质量。
➢ 电机一般为鼠笼式三相异步交流电机，功率为200KW左右，车辆牵引逆 变单元输出的变频变压交流电，直接控制电机转速和扭矩。
➢ 与直流电机相比，交流电机具有维护简单、故障率低、调速方便等优点。
项目三交流城轨车辆牵引变流与传动系统
项目三 交流城轨车辆牵引变流与传动系统任务三 城轨车辆交流牵引传动系统 【学习目标】（1）能够熟练分析城轨车辆直-交型调速主电路的工作原理及基本控制方式。
（2）能够描述城轨车辆交流牵引供电系统的结构，正确分析其电气原理。
（3）能熟练分析典型城轨车辆的交流牵引传动系统主电路的电气原理。
（4）了解城轨车辆交流牵引传动系统的各组成部分及各部分的作用。
（5）能熟练对城轨车辆主要电器进行检测与维护。
（6）能正确使用相关仪器、设备对城轨车辆交流牵引传动系统进行维护、简单调试及常见故障分析与检修。
【任务导入】近年来随着电力电子器件的迅速发展，变频调速技术已经很成熟了，调压调频逆变器已经成功地解决了交流电动机的调速问题。
目前，城市轨道交通车辆普遍采用的是交流异步牵引电机作为牵引动力的交流牵引传动。
3.10 城轨车辆交流牵引传动系统概述城轨车辆单元车辆结构示意图如图3-38所示，为2M1T结构。
主牵引传动系统如图3-39所示。
图3-38 两动一拖（2M1T）单元车主电路结构框图图3-39 1C4M单元车交流主传动系统原理电路图SA—浪涌吸收器；IES—隔离开关；HSCB—高速断路器；LFL—滤波电抗器；CCZ—充电电阻；CCK—充电接触器；LIK—线路接触器；VMD—电压传感器；DBZ—制动电阻；CMD—电流传感器；SS—速度传感器；M1～M4—交流电动机；CBR—差动电流保护器；FCZ—过压保护电阻；LFC—滤波电容器列车从受电弓P受流后，经过主熔断器FU 同时给两节车上的逆变器供电牵引时，电能传递路径为：电网直流1 500 V通过受电弓P、主熔断器FU、隔离开关IES、高速断路器HSCB、线路接触器LIK及逆变器给牵引电机供电。
在再生制动时以相反的路径使电网吸收电机反馈的能量。
R是固定并联在滤波电容器LFC上的放电电阻。
主电路断电后LFC两端的电压在 5 min C内降到 50 V 以下，由此可以确定放电的时间常数及放电电阻值。
城市轨道交通直流牵引供电系统构成及运行方式优缺点分析（范本）
城市轨道交通直流牵引供电系统构成及运行方式优缺点分析城市轨道交通直流牵引供电系统构成及运行方式优缺点分析内容简介：摘要：城市轨道交通供电系统是为运营提供能源的系统，而直流牵引供电系统为电动列车提供牵引用电，也是供电系统的核心组成部分，分析了各种供电方式优缺点，并从电力调度的角度，运用调度方式的灵活性，保障城市轨道交通安全可靠论文格式论文范文毕业论文摘要：城市轨道交通供电系统是为运营提供能源的系统，而直流牵引供电系统为电动列车提供牵引用电，也是供电系统的核心组成部分，分析了各种供电方式优缺点，并从电力调度的角度，运用调度方式的灵活性，保障城市轨道交通安全可靠运营。
关键词：直流牵引供电系统电力调度供电方式1、直流牵引供电系统构成主要由①牵引降压混合变电所②正馈电线、③接触网（第三轨）、④电动列车、⑤走行钢轨、⑥回流线路、⑦电分段组成。
图1-直流牵引供电系统构成图1.1牵引降压混合变电所引自主变电所来的中压电压经过变压器、整流器（即整流机组）变为DC1500V，再经DC1500V开关柜、正馈电线向接触网供电。
牵引混合降压变电所和接触网（第三轨）之间的电缆，正馈电线将电能传输至接触网（第三轨）。
1.3接触网（第三轨）正线一般采用架构刚性接触网，刚性接触网是向电动客车供给电能的导电体，在地铁末端一般采用架空柔性接触网。
1.4走行钢轨列车在运行时，走行轨作为牵引电流回流至牵引降压混合变电所的电路，正线走行钢轨作为回流轨，均流线设置在上、下行钢轨之间，目的是为了减小钢轨电阻和线路损耗，更好的降低了钢轨点位，更好的保障设备和人员的安全。
城市轨道交通牵引传动系统
牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
①直流电动机
图6-1 直流电动机的工作原理模型
牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
②直流发电机。直流发电机的结构分为可旋转部分和静止部 分。可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，定子和转子之间 存在气隙。定子的作用：在电磁方面产生磁场和构成磁路，在机 械方面作为整个电机的支撑。定子由磁极、机座、换向极、电刷 装置、端盖、轴承等组成。转子又称电枢，是电机的转动部分， 是用来产生感应电动势和电磁转矩，从而实现机电能量转换的关 键部分。它包括电枢铁芯、换向器、电机转轴、电枢绕组、轴承 、风扇等。
牵引传动系统
3 交流牵引传动系统
交流异步牵引电机的转速控制方法是在保持电源频率恒定的 情况下改变定子电压的大小，从而实现控制目的的。目前，我国 的城轨交通车辆多采用闭环控制系统，基本采用：转差-电流控 制，如上海地铁2号线车辆；矢量控制，如西安地铁2号线DKZ27 型车辆、广州地铁1号线车辆、北京地铁1号线SMF04型车辆等； 直接转矩控制，如深圳地铁1号线车辆。
（1）交流牵引电机的类型。交流牵引电机有同步和异步之 分，目前城轨交通车辆普遍采用的是交流异步牵引电机， 异步 牵引电机在空间利用和重量上都优于同步牵引电机，因此被广泛 应用。异步牵引电机采用VVVF控制，即直流电通过逆变器变为 三相交流电，用电压和频率的变化来控制异步牵引电机的转速变 化，获得最佳的调速性能，并实现再生制动。
牵引传动系统
1 牵引传动系统概述
1.牵引传动系统的工况
牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制动工 况。
（1）牵引工况。在牵引工况下，列车牵引传 动系统为列车提供牵引动力，将供电接触网上的 电能转换为列车在轨道上运行的动能。
城轨车辆牵引电机—直流电机的工作原理
第三节 直流电机的工作原理
一、直流发电机工作原理（大小：e=Blv,方向：右手定则）
1
2
2
1
1
2
结论： 1.电枢线圈中的电势方向由于电枢旋转而随时间做正 负变化。
2.电刷A、B间出现了一个极性不变的电动势或电压。 3.换向器的作用：把直流发电机电枢线圈中交变的感 应电动势，变成电刷A、B两端输出的直流电动势，这 种作用称为机械整流。
Te
1 2
v i
e i
v
直流电动机工作的条件是： 1、直流电机内部需要有磁场存在 2、将电机外部接入直流电源 3、外部输入电动势必须大于电枢内部运动感应电动势
直流电动机的特点是： 1、将输入的电功率转换为机械功率输出 2、利用换向器和电刷将外部的直流电逆变成内部电枢线圈中的交变电动势 3、外部输入电流的方向与电枢线圈中感应电势的方向相反。 4、电磁转矩起驱动作用
直流发电机的特点是： 1、将输入的机械功率转换为电功率输出 2、利用换向器和电刷将电枢线圈中的交变电动势和电流整成直流电输出 3、电枢线圈中电流的方向和感应电势的方向相同。 4、电磁转矩起制动作用
二、直流电动机的工作原理（f=Bli,方向：左手定则）
f
i
Te
i
1
f
2
1
f i
Te
i
2
f
1
2
结论： 1.电枢线圈中的电流是随时间做正负变化。
总结：
e和Te对 直流发电机 直流电动机 电机的作用
e
电源电动势 反电动势
Te
制动转矩 驱动转矩
磁转矩Te，因电磁转矩与电枢旋转的方向相反，起制动作用， 故称之为制动转矩。
要维持发电机状态，原动机 输入的机械转矩T机械必须克服电磁 转矩Te ，方可实现机械能转换为 电能。
项目二城市轨道交通车辆牵引传动系统
主回路系统构成
在列牵车引顶逆部变安器装分受别电给弓两，台用转于向将架电上流的从四电台网牵引引入电列机车供。电，电 在压电源受和流转流轨电操由换最道弓作受和终形的过电作通成旁电弓为过电边压引高接流安，入速地回装保到断碳路避护高路刷。雷主压器，器电隔前经，系离的由主统开隔车要。关离体用，接、于隔地转防离。向止开架雷关轴击用端过于接电车地间装电置到
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项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
任务1
直流牵引传动系统
任务2
交流牵引传动系统
任务3
直线电动机牵引传动系统
任务4
单轨牵引传动系统
40
任务一 直流牵引传动系统
一．直流牵引电动机
1．直流牵引电动机的结构与工作原理
图2-2 直流电动机结构（4极）
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任务一 直流牵引传动系统
部位 定子 转子
表2-1 串励牵引电动机的结构及部件作用
•用于保持电压稳定，以供给逆变器，带L-FL； • 可形成低通滤波器，在逆变器切换过程中 作为电源使用。
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电动列车主回路
•R-FL 直流电容器放电电阻器 •C-HF 为EMC电容器 •R-HF为EMC电阻器
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电动列车主回路 • A-CMDU和A-CMDV U相和V相电流监控装置
• 可测量供给4个电机的电流； • 根据两次测量计算W相电流。
21
D-AUX（线路输入二极管）
• 用于流向辅助设备的电流。 •由两个二极管完成此功能，它们均借助外部散热器进行冷却。
22
线路输入熔断器
• F-AUX 线路输入熔断器，可保护辅助变流器； • F-AUXBUS 线路输入熔断器，可保护两辆拖车之间的电源总线。
23
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（磁）轭部
电枢
电枢铁心 电枢绕组
转 子
换向器 换向片
（整流子） 云母片
轴
铸钢或热轧软钢板叠制
硅钢片叠成 漆包线或绝缘扁铜线 含少量银的铜合金 云母层压板，绝缘 碳素钢
提供磁路 产生电磁转矩，实现机电能量转换 提供电流、整流、换向 传递转矩
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
直流串励牵引电机工作原理
情况一：两台特性有差异的牵引电机装在同一动车上并联运行，轮径完全相同。
图2-11 特性有差异的牵引电动机负载 （a）串励电动机特性曲线 （b）他励电动机特性曲线
结论： 串励电动机负载分配不均匀的程度远比他励电动机小。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
情况二： 两台电动机特性完全相同，而它们各自的动轮直径不同
（2-2）
式中：M — 牵引电动机转矩，N； ME — 电动机电磁转矩，N； ΔM — 电动机空载损耗引起的制动转矩，N； 一般为电机额定转矩的1％～3％。 CM — 牵引电动机常数。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
图2-6 直流电动机转矩特性
图2-7直流电动机机械特性
根据电动机的转矩特性与速率特性，可以得到电动机的机械特性。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
2．直流牵引电机的特性分析
(1)速率特性 直流电机的速率特性表示式
n U I a引电动机的端电压，V； Ia —牵引电动机的负载电流即电枢电流，A；
∑R — 牵引电动机电枢回路中的电阻， ；
Φ— 牵引电动机的主极磁通，Wb； Ce — 牵引电动机电动势常数。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
牵引特性电气稳定性分析
牵引电动机稳态电压平 衡方程ƒ ‘（Ia）曲线斜率为正 值时，就具有电气稳定性。
图2-9 牵引特性电气稳定性分析
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
图2-10 串励、他励电动机的稳态电压平衡曲线f（Ia） （a）串励； （b）他励
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统 （3）牵引电动机之间的负载分配：
图2-12动轮直径有差异时的牵引电动机负载分配
（a）串励电动机特性曲线 （b）他励电动机特性曲线
结论：串励电动机负载分配不均匀程度比他励电动机小。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
（4）电压波动对牵引电动机工作的影响
图2-13电压波动时牵引电动机电流和牵引力的变化
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
1.
学习目标
2.
项目导入
3.
学习任务
任务3 城轨车辆直流牵引传动系统
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统 学习目标
1．掌握牵引传动控制的类型； 2．掌握电气制动的类型； 3．掌握直流传动的控制原理； 4．能正确分析牵引和电制动电路； 5．能正确分析高压回路电路； 6．掌握主传动控制系统中的保护方式； 7．了解城轨车辆使用的电力电子器件类型、工作原理和应用； 8．了解城轨车辆整流、斩波和逆变电路工作原理和应用。
定义：动车正常运行时，由于偶然的原因引起电流发生微 量变化后，电动机本身能恢复到原有的电平衡状态.
直流牵引电动机的动态电压平衡方程式
UD E IaR L(dIa / dt) Cen IaR L(dIa / dt) (2-6)
式中：UD — 牵引电动机的端电压，V； E — 牵引电动机的反电势，V； L — 牵引电动机的电感量，H。
（1）机械稳定性
定义：列车正常运行时，由于偶 然的原因引起速度发生微量变 化后，动车本身能恢复到原有 的稳定运行状态
稳定条件：是牵引特性曲线的斜 率小于基本阻力曲线的斜率。
即: dF dW0 dv dv
（2-5）
图2-8 牵引特性机械稳定性分析
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
(2-6)
（2）电气稳定性：
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
项目导入：
项目内容：
主要介绍城轨交通车辆各种牵引传动系统组成及控制原理。全 面介绍了主传动设备——直流牵引电动机、三相异步牵引电机和直 线牵引电机的结构、工作原理及其特性。
详细分析了主传动系统牵引、制动、保护电路。
知识拓展：
介绍城轨交通车辆使用的主要电力电子器件的类型、工作原理 及应用场合，分析城轨车辆整流、斩波和逆变电路的工作原理。
图2-2 直流电动机结构（4极）
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
表2-1 串励牵引电动机的结构及部件作用
部
位
名称
主要组成部件
部件组成
使用材料
主极
主极铁心 励磁绕组
热轧软钢板叠制 漆包线或绝缘扁铜线
换向极铁心 热轧软钢板叠制
定 换向极
子
换向极绕组 绝缘扁铜线
补偿绕组
绝缘扁铜线
主要作用 产生磁通，建立主磁场 改善换向 改善负载特性，改善换向
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
． 3 直流牵引电机与动车牵引特性分析
动车牵引力与电动机转矩、动车速度与电动机 转速都是正比例关系，因而动车的牵引 特性曲 线F=ƒ（υ）与电动机的机械特性M=ƒ（n）趋势 一致，只是坐标比例尺不同。 动车运行时，必须具有机械和电气上的稳定性。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
主磁通Φ由电机的磁化曲线决定
图2-4 电机磁化曲线
图2-5 直流电动机速率特性
对于复励电机而言，他励绕组磁势比例越大，速率特 性越接近他励电动机，反之则接近串励电动机的特性。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
（2） 转矩特性
直流电机的转矩特性表示式
M M E M CM Ia M
电传动系统主电路
定义：一般是指一个车辆单元的牵引动力电路。 组成：受流器、牵引箱（PA）、牵引电机、制动电阻箱、电抗器、电气开关等。
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
图2-1 主牵引逆变器外形结构
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
任务1 直流传动控制
一．直流牵引电机的原理 1．直流牵引电机的结构与原理
项目二 城市轨道交通车辆牵引传动系统
电力牵引控制
定义：在轨道交通车辆中，用电动机驱动实现车辆牵引的传动控制方式（电传 动系统）。
作用：它是以牵引电机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力 进行调节，满足车辆牵引和制动特性的要求。
类型：直流传动系统：采用直流（脉流）牵引电动机。 交流传动系统：采用交流（同步、异步）牵引电动机。