第一章 电力机车主电路.ppt
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吸取SS2失败的经验，采用过渡型主 电路，即主变压器次边同时采用调压开关 和可控硅调压技术，具体即由调压开关实 现八段调压，每段内再由SCR平滑调压 。
a1
绕组电压分配：
a1x1=1110V
x1
10
b1b5=4*277.5= b1
1110V
b2
U =277.5=1/8U b3
b4 b5
1 9
2 43
三、电机连接和激磁方式：有多台电机组 成。 并联：粘着好，空转时转速上升，电流下 降，恢复再粘着。
缺点： 1）电气设备多：每个电机支路都安一套设备。 （开关，保护） 2）负载分配差：参数和特性不同，电流不同。 3）电机最佳电压和硅整流的最佳电压不相一致。 4）串联的优缺点与并联刚好相反，串联的关键是 防空转措施。
S U2I U2Id P I1 0.9
S Id
• 二、全控桥式整流整流电路的功率因数：
i波形付氏展开式
i
4
Id [sin(wt
)
1 3
sin
3(wt
)
]
I1 0.9Id cos1 cos P U2I1 cos1 S U2I
P I1 cos1 0.9 cos
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：
cos1
P S
sin
1
Q S
S 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：
P S
a1
x1
1 2 34
8 o1
o2 16
12 11 10 9 x2
a2
31 32
33 34 35 38
47
48 46
43 42 41 40
39
G
26反
26反
Z
电路为中抽式不可控整流电路，Z
为整流硅，G为过滤硅，
a1x1(a2x2)固定绕组Ua=1040V。
1O1（9O2)为可调绕组，：
Ur=8*125=1000V（8段组成）。
两绕组反接时：Uo=Ua-Ur 见
（b)图
正接时：Uo=Ua+Ur
见（c）
图
26反
o1
DC 1~o2
DC
反接图
26正
o2 DC 9~o2
x1 DC
a1
正接图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
级数
具体调压原理为下： 闭合开关 绕组联接 输出电压 波形
1.接地保护电路
N3
88
N2 300 -
Ud
+ N1
DC110v
二、SS3型机车主电路
2 2 Ud ( ) Ud0
Ud 1 (1 cos )
Ud0 2
• 四、两段控桥式整流整流电路的功率因数：
I1
1
0
i12dwt
1[
(
Id
)2 dwt
(
Id
)dwt
Id
0 2KT
KT
KT
S
U1I1
U1 KT
Id
4 3 4
• 可控整流：无级调速，二段半控桥，三段不等分 桥
• 主电路分为原边电路，次边电路，电机负载回路， 电气制动电路和保护电路。
• 现在均为低压侧调压，故原边电路较为简单，通 常为：
受电弓 主回路器 电流互感器(电压互感器） 原边绕组 接地
次边：重点讨论整流电路。
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。
S
Id
Ud Ud 0 cos
0.9 Ud
Ud0
• 三、半控桥式整流整流电路的功率因数：
求S：
I
1
Id 2dwt
1
Id 2 (
)
Id
1 ( )
S U2I U2Id
1 ( )
P 2(1 cos) S ( )
激磁方式 串励：启动力矩大恒功好（软特性）负载分配 均匀，防空转性能差。（作业） 复励：（他励为主）防空转性能好。
四、供电方式：整流设备与牵引电机的供电电 关系
集中
独立
半集中
集中优点：变压器结构简单，通风设备简化。 独立优点：故障影响小，造价提高。 半集中：使用较多。
五、电气制动方式 电阻，加馈，再生。 优点： 1、提高列车安全性能 2、减小闸瓦和轮缘磨耗 3、提高下坡运行速度（机械制动要1min才能 恢复风压） 4、节约能量（惰行距离增加） 5、易于实现自动控制 缺点：低速时、分级 再生制动采用全控桥， 功率因数低、对网压冲击大、谐波大
5 6
7 8
T1
D3
D1
T2
D4
D2
1、调压过程: 第一段： 第二段： 第三段： 第四段： 第五段： 第六段： 第七段： 第八段：
实际电路复合触头由两个触头并联工作，以 提高可靠性。加+的编号同时工作。两个触 头有两种接法，如下图：
第一章 电力机车主电路
本章首先介绍决定主电路形式的主要 五个因素。接着以典型机车为例全面分 析国内现有机车主电路的结构，原理及 特点。
• 1.1概述
主电路的核心是完成功率传递，即能 量转换（电—机）首先确定的是能量形式，
电能：直，交（单，三）， 电机：直，交 解决以下五个方面内容
• 一、调速方式： 控制的主要内容，由电机学知：
UI1 cos1
UI
I1 I
cos1
cos1
称为基波系数
• 一、单相不可控整流电路的功率因数：
用付氏级数展开：
i
4
Id [sin
wt
1 sin 3
3wt
]
i
4
Id
sin
wt
I1
1 2
4
Id
从上两个式看出基波电流与电压的相位移为零，即 cos1 ＝1
P U2I1 cos1 U2I1
n U d Id R Ce
f (Ud , , R )
改变回路总电阻增加损耗，已淘汰；调Φ受 到电机结构的限制，且会使换向条件恶化，只在 特定情况下小范围调节（达到满压值）；改变Ud 是主要调速方式，以Ud为主，以Φ为辅。
二、调压整流方式：取决于技术发展程度， 相控技术以前用变压器调交流电压，再整流， 即调压开关式主电路，相控技术成熟以后， 直接相控调压整流。
U2Id
4 3 4
4 3 4
P
Ud Id
22
U2 2
1
1
cos
2
I
d
P 2 3 COS
S (4 3
ud 3 1 cos
ud 0 4 4
• 1.2基于调压开关结构的主电路
• 不可控整流：高压侧，低压侧（调压开关）
a1
绕组电压分配：
a1x1=1110V
x1
10
b1b5=4*277.5= b1
1110V
b2
U =277.5=1/8U b3
b4 b5
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三、电机连接和激磁方式：有多台电机组 成。 并联：粘着好，空转时转速上升，电流下 降，恢复再粘着。
缺点： 1）电气设备多：每个电机支路都安一套设备。 （开关，保护） 2）负载分配差：参数和特性不同，电流不同。 3）电机最佳电压和硅整流的最佳电压不相一致。 4）串联的优缺点与并联刚好相反，串联的关键是 防空转措施。
S U2I U2Id P I1 0.9
S Id
• 二、全控桥式整流整流电路的功率因数：
i波形付氏展开式
i
4
Id [sin(wt
)
1 3
sin
3(wt
)
]
I1 0.9Id cos1 cos P U2I1 cos1 S U2I
P I1 cos1 0.9 cos
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：
cos1
P S
sin
1
Q S
S 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：
P S
a1
x1
1 2 34
8 o1
o2 16
12 11 10 9 x2
a2
31 32
33 34 35 38
47
48 46
43 42 41 40
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G
26反
26反
Z
电路为中抽式不可控整流电路，Z
为整流硅，G为过滤硅，
a1x1(a2x2)固定绕组Ua=1040V。
1O1（9O2)为可调绕组，：
Ur=8*125=1000V（8段组成）。
两绕组反接时：Uo=Ua-Ur 见
（b)图
正接时：Uo=Ua+Ur
见（c）
图
26反
o1
DC 1~o2
DC
反接图
26正
o2 DC 9~o2
x1 DC
a1
正接图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
级数
具体调压原理为下： 闭合开关 绕组联接 输出电压 波形
1.接地保护电路
N3
88
N2 300 -
Ud
+ N1
DC110v
二、SS3型机车主电路
2 2 Ud ( ) Ud0
Ud 1 (1 cos )
Ud0 2
• 四、两段控桥式整流整流电路的功率因数：
I1
1
0
i12dwt
1[
(
Id
)2 dwt
(
Id
)dwt
Id
0 2KT
KT
KT
S
U1I1
U1 KT
Id
4 3 4
• 可控整流：无级调速，二段半控桥，三段不等分 桥
• 主电路分为原边电路，次边电路，电机负载回路， 电气制动电路和保护电路。
• 现在均为低压侧调压，故原边电路较为简单，通 常为：
受电弓 主回路器 电流互感器(电压互感器） 原边绕组 接地
次边：重点讨论整流电路。
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。
S
Id
Ud Ud 0 cos
0.9 Ud
Ud0
• 三、半控桥式整流整流电路的功率因数：
求S：
I
1
Id 2dwt
1
Id 2 (
)
Id
1 ( )
S U2I U2Id
1 ( )
P 2(1 cos) S ( )
激磁方式 串励：启动力矩大恒功好（软特性）负载分配 均匀，防空转性能差。（作业） 复励：（他励为主）防空转性能好。
四、供电方式：整流设备与牵引电机的供电电 关系
集中
独立
半集中
集中优点：变压器结构简单，通风设备简化。 独立优点：故障影响小，造价提高。 半集中：使用较多。
五、电气制动方式 电阻，加馈，再生。 优点： 1、提高列车安全性能 2、减小闸瓦和轮缘磨耗 3、提高下坡运行速度（机械制动要1min才能 恢复风压） 4、节约能量（惰行距离增加） 5、易于实现自动控制 缺点：低速时、分级 再生制动采用全控桥， 功率因数低、对网压冲击大、谐波大
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T1
D3
D1
T2
D4
D2
1、调压过程: 第一段： 第二段： 第三段： 第四段： 第五段： 第六段： 第七段： 第八段：
实际电路复合触头由两个触头并联工作，以 提高可靠性。加+的编号同时工作。两个触 头有两种接法，如下图：
第一章 电力机车主电路
本章首先介绍决定主电路形式的主要 五个因素。接着以典型机车为例全面分 析国内现有机车主电路的结构，原理及 特点。
• 1.1概述
主电路的核心是完成功率传递，即能 量转换（电—机）首先确定的是能量形式，
电能：直，交（单，三）， 电机：直，交 解决以下五个方面内容
• 一、调速方式： 控制的主要内容，由电机学知：
UI1 cos1
UI
I1 I
cos1
cos1
称为基波系数
• 一、单相不可控整流电路的功率因数：
用付氏级数展开：
i
4
Id [sin
wt
1 sin 3
3wt
]
i
4
Id
sin
wt
I1
1 2
4
Id
从上两个式看出基波电流与电压的相位移为零，即 cos1 ＝1
P U2I1 cos1 U2I1
n U d Id R Ce
f (Ud , , R )
改变回路总电阻增加损耗，已淘汰；调Φ受 到电机结构的限制，且会使换向条件恶化，只在 特定情况下小范围调节（达到满压值）；改变Ud 是主要调速方式，以Ud为主，以Φ为辅。
二、调压整流方式：取决于技术发展程度， 相控技术以前用变压器调交流电压，再整流， 即调压开关式主电路，相控技术成熟以后， 直接相控调压整流。
U2Id
4 3 4
4 3 4
P
Ud Id
22
U2 2
1
1
cos
2
I
d
P 2 3 COS
S (4 3
ud 3 1 cos
ud 0 4 4
• 1.2基于调压开关结构的主电路
• 不可控整流：高压侧，低压侧（调压开关）