高铁传动方式与传动装置

交—直—交电传动动力车原理图

动力车通过受电弓从接触网获得单相交 流电源，经牵引变压器降压后由整流装 置变换为直流电源，然后经中间环节 — —LC 滤波和储能装置，送入逆变器，再 经逆变器将交流电变换为振幅和频率可 调的三相交流电，供给三相交流异步 ( 或 同步)牵引电动机。
法国TGV—PSE高速列车原理图

TGV—PSE高速列车在旧线上运行时，由 电压为 1.5 千伏的直流电网供电，最高速 度不超过200公里／小时，在单相交流25 千伏、 50 赫兹供电条件下运行时，动力 车能发挥它的全部功率，最高速度可达 260公里／小时。每台动力车设有三个电 气柜，分别向同一转向架上安装的两台 直流串激牵引电动机供电。
法国TGV—PSE高速列车动力

现以法国 TGV—P3E 高速列车动力车的传动为 例。该列车由前后2节动力车和中间8节拖车组 成，动力车采用双流制的电传动方式，即能在 两种不同的电流制式下工作的一种电传动方式。 动力车 ( 采用的直流牵引电动机 ) 既能在直流供 电制下、又能在交流供电制下工作。这是法国 为了解决直流供电与交流供电区段衔接而采用 的一种方式(有的欧洲国家为了实现国际联运还 采用三流制、四流制的电传动方式)。

电力牵引从直流制转为交流制是铁路电 气化的 — 大技术进步，因为单相工频交 流制具有一系列的优点：
（1）可以大大提高动力车的牵引功率，为高 速运行提供最根本的前提条件； (2)可以实现高压输电，减少变电站的数量， 从而降低电气化的初期投资； (3) 大大减少有色金属用量 ( 约可减少 60 ％左 右 )； (4)可以降低能耗约l／3，从而减少运营支出； (5)可以避免直流电腐蚀地下设施。
电传动方式的分类

按照电传动装置所采用的牵引电动机的 类型，电传动方式可分为两大类：
(1)以直流(或脉流)牵引电动机为动力的直 流电传动方式； (2)以交流牵引电动机为动力的交流电传 动方式。 交流电传动方式又根据采用的同步或异 步牵引电动机的不同分为交流同步电传 动方式和交流异步电传动方式。


早期投入运用的高速列车大部分采用直 流电传动方式。但随着大功率可控硅变 流技术的发展，使三相交流传功技术得 到了实际应用，从而相继出现了交流同 步传动方式、交流异步传动方式，这是 科技进步的必然趋势。
1．直流电传动

直流电传动依其牵引供电系统的不同分 为直—直电传动和交—直电传动。

直 — 直电传动是指由直流供电系统供电、 直流牵引电动机为动力的传动方式

2，交流电传动
交流电传动是以交流牵引电动机为动力 的一种电传动方式。 交流牵引电动机包括：单相整流子牵引 电动机、三相同步牵引电动机、三相异 步牵引电动机。

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它们之中，无换向器的交流牵引电动机， 与直流牵引电动机相比具有功率大、转 速高、体积小、重量轻、成本低、结构 简单、运用可靠、维修方便等优点。
交—直电传动动力车的原理图

动力车通过受电弓从接触网获取单相交 流电源(电源电压为25干伏、频率50赫兹， 个别北欧国家采用15千伏。162/3赫)，经 电源变压器降压后再由整流装置将交流 电变换为直流电，再经平波电抗器向脉 流牵引电动机供电，实现电能向机械能 的变换。

目前世界上一些国家的高速列车，如日 本的 0 系列、 100 系列、法国的 TGV-PSK 、 英国的 IC225 、意大科的 ETR 450 等高速 列车均采用这种交—直电传动方式。

在这一前提下，目前世界各国在选用高 速列车的电传动方式时，竞相研究和开 发三相交流电传动技术，纷纷采用以三 相交流同步牵引电动机和三相交流异步 牵引电动机为动力的电传动方式。
交流传动形式
(1)交—直—交电传动 (2)交—交电传动

(1) 交—直—交电传动

这种电传动方式的持点是在交流电源和 交流输出之间有一直流环节。
第三节 传动方式与传动装置
常见传动的种类： 离合器+机械变速装置 液力变扭器 电力传动+牵引电机


高速列车的牵引传动绝大部分采用电力 牵引传动方式，即使个别采用内燃牵引 的高速列车也采用电传动方式。因此可 以说，高速列车的牵引传动毫无例外地 一律采用电传动方式。
电传动方式

电传动方式就是将外部输入的能源(如电 力动力车)或本身产生的能源(如内燃动力 车)通过一整套电能变换和传递装置，将 电能转换为机械能，驱动功轮轮对以牵 引列车。这种电能变换和传递装置称为 电传动装置。

目前个别国家的高速列车动力车采用 直 — 直电传动方式，是不得已沿用既有 电气化铁路直流供电系统的结果。从 50 年代开始新建的电气化铁路则大都采用 单相工频交流供电系统，其传动方式转 为交—直电传动。
交—直电传动

交 — 直电传动是指由单相交流供电系统 供电(供电频率可为工频或低频)、脉流牵 引电动机为动力的传动方式。

在相当长的 — 段时间内，采用这类交流 牵引电动机为动力的传动方式终因调速 不便和效率较低而未被应用。

直到 70 年代，由于电子技术的飞速发展， 特别是晶闸管技术和大功率逆变技术的 逐步成熟，使得在大功率条件下交流电 的变频得以顺利实现，从而可以使交流 牵引电动机的转速和转矩能够得到快速、 平稳、精确的控制。
直—直电传动的特点

直 — 直电传动的设备简单、技术可靠， 因此在铁路电气化早期发展阶段占有主 导地位。

但随着列车速度和重量的提高，要求牵 引功率有更大的增长，而直 — 直电传动 由于本身一系列的不足，如接触网电压 受直流牵引电动机电压的限制而不能大 幅度提高、接触网使用的有色金属较多、 牵引变电所数量多等，故而直 — 直电传 动不可能得到进一步的发展。
直—直电传动动力车的原理图

动力车通过受电弓从接触网获得直流电 源(电源电压大多为1500伏或3000伏)，电 能直接供给直流牵引电动机，转变为机 械能后通过一整套齿轮传动装置驱动动 力车的动轮。

法国最早开行的巴黎一波尔多间的高速 列车 ( 最高速度为 200 公里／小时 ) 的动力 车就是由 1500 伏直流供电系统受电，采 用的直—直传动方式。