城市轨道交通供电与牵引系统

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B —
城市轨道交通系统概论
直流电动机分类：
根据励磁绕组与电枢绕组的联接方式主要分为他励 、并励、串励和复励四种。
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直流电动机机械特性：
电动机是用来拖动车辆运行的，而车辆运行对电动 机提出的主要要求是转速和转矩。
n
n
O
T
0
T
他励电动机机械特性
串励电动机机械特性
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（1）变阻控制
调节电阻的方 法又可分为两 类，即采用有 触点组合式凸 轮开关调阻和 无触点斩波调 阻。
R0
CH
图 5.12 斩波调阻原理图
有触点开关调阻 图 5.11 有触点式开关调阻原理图
斩波调阻
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直流牵引调速系统-基本形式（调压法）
（2）斩波调压
U RL
t on U U T
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（2）定频调宽控制（频率调制） 保持斩波周期T 不变，改变斩波器导通时间， 从而改变负载平均电压。
ton1 ton1
U T1 T2
ULD
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（3）调频调宽混合控制：
不但改变斩波器的工作频率，而且改变斩波器 的导通时间。
ton1 ton2
U T1 T2
ULD
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牵引力 制动力
0
A
牵引
B
C
D
E 制动
F
G
Baidu Nhomakorabea
距离
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6.1.2 直流电力牵引系统
1. 直流电动机
2. 直流牵引调速系统 3. 牵引电动机的电气制动 4. 牵引主回路及其控制
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1. 直流电动机
直流电动机由定子转子两部分构成。
极心 极掌 S N· · · · · · S N 机座 励磁绕组
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6.1 城市轨道交通电力牵引系统 6.1.1 概述
6.1.2 直流电力牵引系统
6.1.3 交流电力牵引系统
6.1.4 城市轨道车辆用直流感应电机
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6.1.1 概述
1. 电力牵引系统工作原理及能量传递过程
27.5KV单 相接触网
车上 受电弓 交流
牵引 变压器
uR L
直流斩波电路原理 图 5.13 直流斩波电路原理
U
Ton T
UR L
0
Ton
Toff
t
T
直流斩波电压波形 图 5.14 直流斩波电压波形
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（1）定频调宽控制（脉宽调制）：
保持斩波周期T 不变，改变斩波器导通时间， 从而改变负载平均电压。
ton1 ton2
U T T
ULD
2. 直流牵引调速系统
直流电机的基本调速方法 直流牵引电动机调速的基本形式
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直流牵引调速系统-基本调速方法：
U Id R n CE
这里，CE是常数 Id是由负载决定的 方法：调节电枢供电电压U 改变励磁磁通Φ 改变电枢回路电阻R。
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直流牵引调速系统-基本形式（调节端电压）
根据牵引电机可分为：
直流电力牵引系统 交流电力牵引系统
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直流传动框图
~ ~ ~
交流传动框图
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3. 轨道交通车辆的结构与特性
有轨电车
电动车组
特种电动车
独轨电动车 轻轨车
磁浮列车
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4. 电动车组牵引特性
速度与牵引力 牵引加速区 自然 恒力矩 恒功 特性 速度 惰行区 制动减速区 自然 特性 恒功 恒力矩
转子
直流电动机的磁极和磁路
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直流电动机各部分的作用：
定子的作用是用来产生磁场，提供磁路和作
为电机的机械支撑
转子部分是用来产生感应电势和电磁转矩从
而实现机电能量转换的主要部件
之间有一个空气隙
转子通过轴承与定子保持相对位置，使两者
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直流电动机工作原理：
N
A
换向片
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第六章 城市轨道交通供电与牵引系统
要点:
1. 城市轨道交通电力牵引系统； 2. 城市轨道交通供电系统； 3. 城市轨道交通牵引供电行业标准； 4. 城市轨道交通牵引供电产业发展概况。
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第六章 城市轨道交通供电与牵引系统
课程基础:
1. 工厂供电原理； 2. 电机与电力拖动； 3. 电力拖动自动控制系统； 4. 电力电子技术。
特点比较： （1）定频调宽控制：频率固定，易于设计消除 高次谐波的滤波器 （2）定宽调频控制：控制方便，易发生共振及 干扰通信信号 （3）调频调宽混合控制：常用在需要大幅度改 变输入电压，同样带来滤波器设计困难等问题
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直流牵引调速系统-基本形式（调节主极磁通）
M M
M M
图 5.15 串励电动机磁场削弱法 图 5.15 串励电动机磁场削弱法 （ a）短路匝数法 （ b）分路电流法 （ a）短路匝数法 （ b）分路电流法
（a）电动机牵引工况 （b）他励式电阻制动 （c）串励式电
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电动机的电气制动（再生制动）
US
D
iZ
LP
+ M
id
Ud
图 5.17 再生制动原理图
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4. 牵引主回路及其控制
主电路 机车电路
辅助电路 控制电路
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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； 主要包括：牵引变压器、整流器、牵引电机
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第六章 城市轨道交通供电与牵引系统
推荐相关教材:
1.徐安. 城市轨道交通电力牵引[M].北京:中国铁 道出版社,2000. 2.郑瞳炽,张明锐. 城市轨道交通牵引供电系统 [M].北京:中国铁道出版社,2000. 3.于松伟,杨兴山,韩连祥,等.城市轨道交通供电系 统设计原理与应用[M].成都:西南交通大学出版 社,2008.
牵引 整流器 直流
牵引电机
电能
转向架
机械能
机车车辆
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齿轮传动箱
接触网（第三轨） 受流器 变流装置 牵引电机
牵引电机
齿轮传动箱
轮对
车轮
车轴
列车运行
图 5.1 牵引传动装置
牵引传动装置
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2. 轨道交通电力牵引系统主要类型
根据供电电压制式可分为：
直流：600，750，1500，3000V (标称值) 交流：6250，15000，25000V(标称值)
（a） （a）
（b） （b）
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3. 电动机的电气制动
电阻制动
他励式电阻制动 串励式电阻制动
再生制动
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电动机的电气制动（电阻制动）
n
Ud
E
M
Id IL RZ
Id
E
n M
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IL
R
电机牵引工况
( a)
( b)
-
他励电阻制动工况 5.16 直流电机的电阻制动接线原理图