第一章 交直型电力机车主电路和辅助电路(29)PPT课件
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电力机车工作原理介绍课件PPT
第三节 交直交型电力机车工作原理
交直交型电力机车属于交流传动机车。由逆变 器供电，机车和动车组采用交流异步电动机做牵引 动力。根据变流器结构的不同，目前交（直）交型 机车和动车组有电压型、电流型两种基本结构。 我们以电压型交直交变流器供电、三相异步电动机 作牵引电动机的机车为例分析，原理如图所示。
过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮牵引列车运行。
二、直流电力机车的特点
1.机车结构简单，造价低，经济性好； 2.采用适合于牵引的直流串励电动机、调速方便、控制 简单、运行可靠； 3.供电效率低。由于受牵引电动机端电压的限制，接触 网电压一般为1500伏～3000伏。传输一定功率时电流较 大，接触网导线损耗量较大，因此供电效率低。
⑵由于机车内设有变压器，调压十分方便，牵 引电动机的工作电压不再受接触网电压的限制，机 车就可以选择最有利的工作电压，使牵引电动机的 工作更为可靠。
⑶牵引电动机采用适合牵引的串励或复励电动机， 可以获得良好的牵引性能和启动性能，尤其启动时 它采用了调节整流电压的方式，省略了启动电阻， 不仅减轻了电气设备的重量、降低了启动能耗，而 且改善了电力机车的启动性能，提高了机车的运行 可靠性。
4.基建投资大。为了减少接触网上的压降，电气化区 段的牵引变电所数量较多，造成基建投资大。 5.效率低，有级调速。由于机车使用调压电阻进行启 动、调速，因此调节过程中有能量损耗使效率很低， 同时也难以实现连续、平滑地调节。随着电力电子技 术的发展，应用斩波器技术进行调速，可以对牵引电 动机端电压进行连续、平滑地调节，从而实现无级调 速。
①环节——整流电路基本作用是将交流电转换 为直流电。具体电路可以是不可控整流桥、相控 整流桥、四象限脉冲变流器。
②环节——直流环节滤波器基本作用是平滑Ａ 处的纹波（脉动），消除或减少谐波含量，改善机 车的功率因数。采用不同的整流电路，其滤波电路 也不同，功能有所差别。
电力机车电路(共39张PPT)
SS9型电力机车主电路的特点
4．牵引电动机供电方式——采用转向架独立 供电方式，即每台转向架有三台并联的牵引 电动机，由一组整流器供电。优点是当一台 转向架的整流电路故障时，可保持1／2的牵 引能力，实现机车故障运行；前后两个转向 架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转 向架减荷后转向架增荷，以充分利用黏着， 发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基 础的电气系统单元化供电控制系统，装置简 单。
• 牵引绕组01—b1—x1、02—x2电压有效值均为686．8 v， 其中a1—b1、b1—x1为343．4v，与相应的整流器构成三 段不等分整流桥。先开放由牵引绕组a2—x2供电的整流桥 的晶闸管T5、T6，顺序移相，整流电压由零逐渐升至 1/2Ud。整流电流由二极管D1、02和D5、D6续流。在电 源正半周时，电流由牵引绕组a2T5D2D1导线71 平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线 T2D5D4x2a2，当电源负半周时，电流由牵引绕 组x2D3D2D1导线71平波电抗器牵引电动机电 枢主极绕组导线72D6T6a2x2。这时第二段桥的
电力机车电路
• 主电路
一、机车电路的分类
整流器电力机车的电气线路通常都由三部分组 成，分别是主线路、辅助线路和控制线路。各 种保护设在各线路之中，在电方面不独立存在。
– 主线路 (或动力电路)，是产生机车牵引力的制动 力的主体电路。又按电压级分为网侧高压电路、 调压电路和牵引制动电路三级。
– 辅助电路是专向各辅助机械供电的电路，按电压 等级可分为380V、220V两个部分。
转换，并保证电气制动的电气稳定性和机械 稳定性。 • 应有使机车入库的低压电源入库线路。
三、电力机车主电路的组成
• 变压器一次侧线路。 • 变流调压电路。 • 负载电路。 • 保护线路。
《电力机车电路》课件
整流电路是电力机车电路中的基本组成部分，其作用 是将交流电转换为直流电，为机车提供稳定的电源。 整流电路通常采用硅整流管或晶体管等整流元件，利 用其单向导电性实现交流电的整流。
放大电路
要点一
总结词
放大信号的幅度
要点二
详细描述
放大电路是电力机车电路中的重要组成部分，其作用是将 微弱的信号放大，以便后续电路能够处理。放大电路通常 采用晶体管、集成电路等放大元件，通过增加电压或电流 的幅度来放大信号。
等效电源定理
总结词
将电路中的某一部分等效为一个电源的方法 。
详细描述
等效电源定理是一种电路分析方法，它可以 将电路中的某一部分等效为一个电源，从而 简化电路的分析过程。根据等效电源定理， 可以将复杂的电路结构简化为易于分析的形 式，提高分析效率。
05
电力机车电路的应用实例
电力机车的牵引电路
总结词
振荡电路
总结词
产生一定频率的交流电信号
详细描述
振荡电路是电力机车电路中的一种特殊电路，其作用是 产生一定频率的交流电信号。振荡电路通常采用电感、 电容等元件，利用其电磁振荡原理产生交流电信号。
数字电路
总结词
处理数字信号的电路
详细描述
数字电路是电力机车电路中的一种重要类型，其作用是 处理数字信号。数字电路采用逻辑门电路等数字元件， 实现数字信号的逻辑运算和传输。在电力机车控制系统 中，数字电路被广泛应用于信号处理、控制逻辑等方面 。
二极管
总结词
二极管是电力机车电路中的一种电子元件，具有单向导电性。
详细描述
二极管的正向电阻很小，而反向电阻很大。在电力机车电路中，二极管常用于整流、开 关和保护电路等。通过利用二极管的单向导电性，可以实现电流的整流和开关控制。
放大电路
要点一
总结词
放大信号的幅度
要点二
详细描述
放大电路是电力机车电路中的重要组成部分，其作用是将 微弱的信号放大，以便后续电路能够处理。放大电路通常 采用晶体管、集成电路等放大元件，通过增加电压或电流 的幅度来放大信号。
等效电源定理
总结词
将电路中的某一部分等效为一个电源的方法 。
详细描述
等效电源定理是一种电路分析方法，它可以 将电路中的某一部分等效为一个电源，从而 简化电路的分析过程。根据等效电源定理， 可以将复杂的电路结构简化为易于分析的形 式，提高分析效率。
05
电力机车电路的应用实例
电力机车的牵引电路
总结词
振荡电路
总结词
产生一定频率的交流电信号
详细描述
振荡电路是电力机车电路中的一种特殊电路，其作用是 产生一定频率的交流电信号。振荡电路通常采用电感、 电容等元件，利用其电磁振荡原理产生交流电信号。
数字电路
总结词
处理数字信号的电路
详细描述
数字电路是电力机车电路中的一种重要类型，其作用是 处理数字信号。数字电路采用逻辑门电路等数字元件， 实现数字信号的逻辑运算和传输。在电力机车控制系统 中，数字电路被广泛应用于信号处理、控制逻辑等方面 。
二极管
总结词
二极管是电力机车电路中的一种电子元件，具有单向导电性。
详细描述
二极管的正向电阻很小，而反向电阻很大。在电力机车电路中，二极管常用于整流、开 关和保护电路等。通过利用二极管的单向导电性，可以实现电流的整流和开关控制。
第一章 电力机车主电路
1.2 电力机车功率系数
• 电路学功率有：视在S、有用功P和无用功 Q，关系为：
cos 1
s in 1
P SQBiblioteka SS UI• 电牵引学所讨论的：电流非正弦波，电压是 正弦波。 由电学知：正弦波中只有同频率的u和i才产 生有功，而只有基波电流与电压同频率， 故电气化铁道中用功率系数表示：
一、SS1型机车主电路 调压整流电路 重点解决增加调压级数和减少变压 器抽头的矛盾。措施是利用固定绕组和 可调绕组的正反接及其波不对称过滤方 法。
a1
x1
1 2 3 4
31 32 33 34 35 38
8
o1
47
o2 16
43 48 46
12 11 10 9
42 41 40
x2
a2
39
G
26反
26反
二、SS4型机车主电路
• 主电路特点： 1、主传动形式： 采用传统交直传动形式，串励式脉流牵引电动 机，具有较成熟的经验，控制系统较简单。 2、牵引供电方式： 采用一台转向架两台牵引电机并联，由一台主 整流器供电，即“转向架独立供电方式”具有灵 活性：一个整流器故障其它可运行。
3、整流调压电路： 初期主电路，采用了不等分经济四段桥半控式 整流调压电路，比传统的四段控制半控桥，节约 了一半的二极管，晶闸管，并可减少主变压器抽 头，简化变压器结构，但必须采用较复杂的开关 式控制电路。为了简化控制系统，避免开关式控 制电路带来的操作过电压，后期生产的采用了三 段不等分半控整流调压电路。与经济四段桥比较， 尽管功率因数较低，但提高了系统的可靠性。 4、电制动方式： 采用传统电阻制动方式，每一节车四台牵引电 机主极绕组串联，由一台励磁半控桥整流供电。 两级电阻制动，在34Km/h自动切换。
交直型电力机车电气线路—电力机车电气线路概述
在干线上使用多机牵引时，可以由几名司机各操纵一台机车相互 配合，也可以由一名司机在一台机车上操纵，而将各台机车通过机车 两端的多芯电缆插头使其电气线路连接起来，实现由一名司机操纵多 台机车，称后一种运行方式为机车的重联运行。司机操纵的那台机车 称为本务机车，非操纵机车称为重联机车。
机车采用重联运行可以减少乘务人员，在干线电力机车上，一般
二、过电压保护 过电压是指对电气设备绝缘有危险的电压 升高，它是由系统的电磁能量发生瞬间突变 所引起的。机车过电压有大气过电压和操作 过电压两种，见图1。为了防止大气过电压 带来的危害，在机车顶部装有放电间隙或氧 化锌避雷器；为了防止操作过电压带来的危 害在变压器二次侧绕组并联阻容吸收装置。
图1 过电压保护
采用两台机车重联，由于一台机车故障后，会对整列列车运行产生较
大影响，所以采用一组乘务人员操纵本务机车，而在重联机车上设专
人进行监视，发现故障时及时予以处理。
三、控制电路
机车控制电路是一种逻辑线路，属于低压直流小功率电路，主要 由司机控制器、低压电器、主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈和 联锁、开关等构成，通过司机台上的按键开关和司机控制器手柄位置 操纵，完成对主电路、辅助电路中各电气设备工作的控制，从而实现 机车牵引、制动的操纵和控制。
控制电路是机车三大线路中最复杂的部分，就机车运行中出现的 故障而言，控制电路中故障也较多。因此，熟练地掌握控制电路原理 ，就能在平时对机车进行全面保养，在发生故障时能迅速准确的进行 分析与处理，以确保行车安全。
电力机车电气线路概述
1
电气线路的组成及功能
2
机车电气线路中的保护
3
电气线路常用的联锁
4
电力机车的重联运行
1 电气线路的组成及功能
机车采用重联运行可以减少乘务人员，在干线电力机车上，一般
二、过电压保护 过电压是指对电气设备绝缘有危险的电压 升高，它是由系统的电磁能量发生瞬间突变 所引起的。机车过电压有大气过电压和操作 过电压两种，见图1。为了防止大气过电压 带来的危害，在机车顶部装有放电间隙或氧 化锌避雷器；为了防止操作过电压带来的危 害在变压器二次侧绕组并联阻容吸收装置。
图1 过电压保护
采用两台机车重联，由于一台机车故障后，会对整列列车运行产生较
大影响，所以采用一组乘务人员操纵本务机车，而在重联机车上设专
人进行监视，发现故障时及时予以处理。
三、控制电路
机车控制电路是一种逻辑线路，属于低压直流小功率电路，主要 由司机控制器、低压电器、主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈和 联锁、开关等构成，通过司机台上的按键开关和司机控制器手柄位置 操纵，完成对主电路、辅助电路中各电气设备工作的控制，从而实现 机车牵引、制动的操纵和控制。
控制电路是机车三大线路中最复杂的部分，就机车运行中出现的 故障而言，控制电路中故障也较多。因此，熟练地掌握控制电路原理 ，就能在平时对机车进行全面保养，在发生故障时能迅速准确的进行 分析与处理，以确保行车安全。
电力机车电气线路概述
1
电气线路的组成及功能
2
机车电气线路中的保护
3
电气线路常用的联锁
4
电力机车的重联运行
1 电气线路的组成及功能
最新交直型电力机车主电路与辅助电路
M1 M2 M3
o2
9 x2
48
45 43 41
39
46 44 42 40
D5 Lp2 M4 M5 M6
D6 D2
图１-２ SS1机车主电路原理
一、SS1型机车主电路（续2）
1. 调压过程 QKT-18组合开关和TK26反向开关组合，使 变压器的不变绕组和可调绕组分段正接和反 接，改变整流器的输入电压，从而实现了33 级整流电压。
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。
五、电气制动
两类制动：
① 机械制动：常备制动，低速时投入；
② 电气制动：一般高速时投入效果好； ➢ 电阻制动
• 能耗电阻制动：稳定可靠，多用。SS1-SS4 • 加馈电阻制动：在低速时可获大的制动力.SS5
➢ 再生制动
向电网回馈能量，功率因数低控制复杂。8K（２台）、 SS5、SS7。
习题
１、机车主电路设计时要考虑那几方面的因数？ 主要涉及机及主电那些方面？
２、画出串激直流电机和并激直流电机牵引时的 牵引力（Ｆ）与速度力（Ｖ）关系曲线，并说 明其特点。
二、供电方式（续２）
③ 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。
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车主线路
网侧电路
1 网侧电路的组成 2 网侧电路的电流路径 3 网侧电路主要高压设备的功能 4 网侧电路的保护
1 网侧电路的组成
HXD3型电力机车网侧电路由受电弓AP1、AP2， 高压隔离开关QS1、QS2，高压电流互感器TA1，高 压电压互感器TV1，主断路器QF1，高压接地开关 QS10，避雷器F1，主变压器原边绕组AX，低压电流 互感器TA2 和回流装置EB1～6 等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 牵引变压器
牵引变压器主要电气参数：
（1）原边绕组
（3）辅助绕组
额定容量/kVA ：8 900
额定容量/kVA ：600
额定电压/kV ：25
额定电压/V：470
额定电流/A ：356
额定电流/A ：2×638
（2）牵引绕组
短路阻抗 ：5%
额定输出容量//kVA ： 6×1 383 （4）谐振电抗器
0 0
6N 5N
4N 3N
2N
1N
20
40
7N 8N
9N
13N
10N
11N
12N
60
80
100
120
n 电力机车特性及其特性曲线
2. HXD3电力机车制动特性控制曲线（23t轴重）
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
n 电路分析
电路（课件）、部件（位置）图片
Ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ
1 主电路结构
2 网侧电路
网侧电路由受电弓1AP、2AP，车顶高压隔离开关1QS、 2QS，主断路器QF（带接地装置）、避雷器1F、高压电压互感 器TV、原边电流互感器1TA、回流电流互感器2TA、接地装置 1E～6E和能耗表等组成，如图6.2所示。
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车辅助线路
6） APU整流、逆变单元
26
指令序列控制：负责管理整个主变换装置的动作，进行保护检测运 算、接触器控制运算、对整流器以及逆变器的控制指令运算以及TCMS 的通信控制运算。整流器控制：根据网线电压、输入电流以及直流电压信号，对整流器进行PWM运算控制，确保输出直流电压稳定。 逆变器控制：根据直流电压、输出电流、主电动机转速以及扭矩指令，对逆变器进行PWM运算控制。
3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
2）整流器单元\逆变器单元
3）整流器单元\逆变器单元
23
CAPACITOREF332162EYQ0736CAP.3200+3200μFVOLT.3300VDCMASS 60kgnichicon
DC 2800V
DC 2800V
505A
510A
控制功能包含：指令序列控制，整流器控制，逆变器控制。
功能简介： 控制单元主要分为接口部分和控制运算部分，从外部传输进来的信号经过接口部分传送到控制运算部分，进行处理。然后，根据控制运算的结果，经过接口部分，对外部进行相应的控制。
3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
7） CI\ APU控制单元
HXD1C型机车辅助电路概述
HXD1C型电力机车辅助电路主要为机车的辅助设备（如牵引风机、冷却塔风机等）和生活服务设备（如卫生间、冷藏箱等）提供电源。按每个辅助机组/辅助设施的使用要求，辅助电气系统分成4个负载组。 ① 辅助逆变器变频变压供电支路，负载包括6个牵引通风机组和2个冷却塔通风机组； ② 辅助逆变器恒频恒压供电支路，负载有压缩机、水泵、油泵、空调等； ③ 主变压器辅助绕组供电220V/50Hz支路，负载包括蓄电池充电机、电炉、前窗玻璃加热器、撒砂加热器等； ④ 蓄电池充电机直流负载供电支路，负载包括照明灯、辅助压缩机、冷藏箱等。
26
指令序列控制：负责管理整个主变换装置的动作，进行保护检测运 算、接触器控制运算、对整流器以及逆变器的控制指令运算以及TCMS 的通信控制运算。整流器控制：根据网线电压、输入电流以及直流电压信号，对整流器进行PWM运算控制，确保输出直流电压稳定。 逆变器控制：根据直流电压、输出电流、主电动机转速以及扭矩指令，对逆变器进行PWM运算控制。
3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
2）整流器单元\逆变器单元
3）整流器单元\逆变器单元
23
CAPACITOREF332162EYQ0736CAP.3200+3200μFVOLT.3300VDCMASS 60kgnichicon
DC 2800V
DC 2800V
505A
510A
控制功能包含：指令序列控制，整流器控制，逆变器控制。
功能简介： 控制单元主要分为接口部分和控制运算部分，从外部传输进来的信号经过接口部分传送到控制运算部分，进行处理。然后，根据控制运算的结果，经过接口部分，对外部进行相应的控制。
3.1HXD3C主/辅电源变换装置主要电气设备应用
7） CI\ APU控制单元
HXD1C型机车辅助电路概述
HXD1C型电力机车辅助电路主要为机车的辅助设备（如牵引风机、冷却塔风机等）和生活服务设备（如卫生间、冷藏箱等）提供电源。按每个辅助机组/辅助设施的使用要求，辅助电气系统分成4个负载组。 ① 辅助逆变器变频变压供电支路，负载包括6个牵引通风机组和2个冷却塔通风机组； ② 辅助逆变器恒频恒压供电支路，负载有压缩机、水泵、油泵、空调等； ③ 主变压器辅助绕组供电220V/50Hz支路，负载包括蓄电池充电机、电炉、前窗玻璃加热器、撒砂加热器等； ④ 蓄电池充电机直流负载供电支路，负载包括照明灯、辅助压缩机、冷藏箱等。
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22
四、调速方式
主电路设计考虑的内容
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 在整个调速范围内。
问题： ① 直流电机如何调速的？
23
四、调速方式（续１）
主电路设计考虑的内容
分两步：
① 调压调速：在额定电压以下，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。
器供电；没有交直型车采用独立供电。
19
二、供电方式（续3）
主电路设计考虑的内容
说明：随着电力电子技术的发展和高 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。
20
三、整流线路
主电路设计考虑的内容
50Hz单相交流整流，SS1采用二极管不控整 流；其它机车多用半控桥整流且是二段桥、三段 桥甚至四段桥。
③ 牵引性能的好坏、技术难易程度，维护费 用及可靠性。
10
三、主电路设计考虑的内容（续１）
更具体 来讲五个方面： ① 牵引电机联接与激磁方式； ② 牵引电机的供电方式； ③ 整流线路； ④ 调速方式； ⑤ 电气制动方式。 下面将参照这五个方面的内容进行详细
分析。
11
主电路设计考虑的内容
一、牵引电机的联接与激磁方式
等。 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。
7
二、机车电路分类（续4）
3. 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． 包括：继电器、电控阀、气动开关等。
近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制 单元（LCU)完成。
第一章 交直型电力机 车主电路和辅助电路
1
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”、“轴
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
2
第一节 概述
18
二、供电方式（续２）
主电路设计考虑的内容
③ 部分集中（架控）
同一转向架上的电机由一套整流器供电。 特点：简化了电路和变流器结构，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
8
二、机车电路分类（续5）
②ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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； 包括：给定积分器、特性控制、防空转／防滑、移
相控制、功率放大、脉冲变压器等控制单元。
9
三、主电路设计考虑的内容
主要考虑因素：
① 满足机车牵引中的起动、调速和制动的基 本要求；
② 功率大、控制复杂、工作条件差，体积、 重量受到限制；
一、电力机车能量传递过程：
27.5kv单 相接触网
车上 受电弓
交流
牵引 变压器
牵引 整流器
直流
牵引电机
电能
转向架
机械能
机车车辆
3
二、机车电路分类
机车电路
主电路 辅助电路 控制电路
4
二、机车电路分类（续１）
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； 主要包括：牵引变压器、整流器、牵引电机
Lp
单相 整
交流 流
输入
器
M
Rf
Lf
图１－１整流器的简化线路图
21
主电路设计考虑的内容
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？
14
主电路设计考虑的内容
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；
15
主电路设计考虑的内容
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。
问题： ① 为何要先调压后弱磁？
24
主电路设计考虑的内容
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。
16
二、供电方式
主电路设计考虑的内容
① 集中供电（车控） 整台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；
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主电路设计考虑的内容
二、供电方式（续１）
② 独立供电（轴控） 每一个牵引电机由一套独立的整流器供 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。
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？
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主电路设计考虑的内容
一、牵引电机的连接与激磁方式（续１）
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（他激） 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；
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主电路设计考虑的内容
一、牵引电机的连接与激磁方式（续2）
③ 复激 部分绕组是与电枢串联，部分绕组为他激。 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/SS7机车
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。
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二、机车电路分类（续2）
2. 辅助电路（有两类） ① 交流辅助电路
功能：给主电路的通风、冷却辅助电机等； 特点：三相380V交流供电,功率较小； 包括：单／三相变换器、通风电机、压缩电机等
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二、机车电路分类（续3）
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； 包括：DC110V交直流变换电源、蓄电池、车灯、空调
四、调速方式
主电路设计考虑的内容
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 在整个调速范围内。
问题： ① 直流电机如何调速的？
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四、调速方式（续１）
主电路设计考虑的内容
分两步：
① 调压调速：在额定电压以下，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。
器供电；没有交直型车采用独立供电。
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二、供电方式（续3）
主电路设计考虑的内容
说明：随着电力电子技术的发展和高 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。
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三、整流线路
主电路设计考虑的内容
50Hz单相交流整流，SS1采用二极管不控整 流；其它机车多用半控桥整流且是二段桥、三段 桥甚至四段桥。
③ 牵引性能的好坏、技术难易程度，维护费 用及可靠性。
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三、主电路设计考虑的内容（续１）
更具体 来讲五个方面： ① 牵引电机联接与激磁方式； ② 牵引电机的供电方式； ③ 整流线路； ④ 调速方式； ⑤ 电气制动方式。 下面将参照这五个方面的内容进行详细
分析。
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主电路设计考虑的内容
一、牵引电机的联接与激磁方式
等。 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。
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二、机车电路分类（续4）
3. 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． 包括：继电器、电控阀、气动开关等。
近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制 单元（LCU)完成。
第一章 交直型电力机 车主电路和辅助电路
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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”、“轴
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
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第一节 概述
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二、供电方式（续２）
主电路设计考虑的内容
③ 部分集中（架控）
同一转向架上的电机由一套整流器供电。 特点：简化了电路和变流器结构，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
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二、机车电路分类（续5）
②ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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； 包括：给定积分器、特性控制、防空转／防滑、移
相控制、功率放大、脉冲变压器等控制单元。
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三、主电路设计考虑的内容
主要考虑因素：
① 满足机车牵引中的起动、调速和制动的基 本要求；
② 功率大、控制复杂、工作条件差，体积、 重量受到限制；
一、电力机车能量传递过程：
27.5kv单 相接触网
车上 受电弓
交流
牵引 变压器
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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二、机车电路分类
机车电路
主电路 辅助电路 控制电路
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二、机车电路分类（续１）
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； 主要包括：牵引变压器、整流器、牵引电机
Lp
单相 整
交流 流
输入
器
M
Rf
Lf
图１－１整流器的简化线路图
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主电路设计考虑的内容
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？
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主电路设计考虑的内容
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；
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主电路设计考虑的内容
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。
问题： ① 为何要先调压后弱磁？
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主电路设计考虑的内容
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。
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二、供电方式
主电路设计考虑的内容
① 集中供电（车控） 整台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；
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主电路设计考虑的内容
二、供电方式（续１）
② 独立供电（轴控） 每一个牵引电机由一套独立的整流器供 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。
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？
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主电路设计考虑的内容
一、牵引电机的连接与激磁方式（续１）
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（他激） 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；
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主电路设计考虑的内容
一、牵引电机的连接与激磁方式（续2）
③ 复激 部分绕组是与电枢串联，部分绕组为他激。 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/SS7机车
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。
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二、机车电路分类（续2）
2. 辅助电路（有两类） ① 交流辅助电路
功能：给主电路的通风、冷却辅助电机等； 特点：三相380V交流供电,功率较小； 包括：单／三相变换器、通风电机、压缩电机等
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二、机车电路分类（续3）
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； 包括：DC110V交直流变换电源、蓄电池、车灯、空调