电力牵引控制系统 主观题

1、.电力牵引控制系统115.主电路设计时要考虑（电机连接与激磁方式、电机的供电方式、整流线路、调速方式、电气制动方式 ）五方面的因素 16.机车牵引特性是指（机车牵引力 ）与（机车速度）关系曲线 17.要改变电机励磁绕组电流实现磁场削弱调速主要有（电阻分路法 ）、（晶闸管分路法 ）两种方法 18.机车制动特性是指（制动力 ）与（速度 ）关系曲线 19.机车牵引限制包括最大速度限制、电机的安全换向限制、粘着限制、电机最大电枢电流限制20.机车制动限制包括最大速度限制、电机的安全换向限制、粘着限制、电机最大制动电流限制、最大励磁电流限制21.电阻制动在低速时，制动力直线下降。为提高制动力，可采用（加

2、馈电阻制动 ）、（分级电阻制动 ）两种方法 22.机车主电路保护主要有短路、过载、接地、过压保护 23.机车辅助电路主要分直流辅助电路和交流辅助电路两大类 24.主电路设计时要考虑那几方面的因素？参考答案： 五个方面的考虑电机连接与激磁方式；电机的供电方式；整流线路；调速方式；电气制动方式25.交直型电力机车采用最是那种励磁方式?串联还是并联?参考答案： 交直机车多采用串励励磁方式，也有机车采用复励励磁方式。 与并励电机相比，串励电机起动力矩大、恒功性能好，但是其防空转较差； 电机多采用并联方式，只有8K机车采用电机串联方式。 电机并联与串联相比有更好的防空转能力，且一个电机故障时对牵引力影响

3、较小，但是其电器线路设备较为复杂，且因轮径差和性能差引起的负载分配不均匀较大。26.交直型机车的调速过程是先调压弱磁,为何要先弱磁?参考答案： 交直机车先进行调压调节器速，到额电压时，保持电压不变，再进行弱磁调速。 机车牵引时，一方面要速度控制，同时也要牵引力。 电机的转矩为： 如果先开始弱磁，意味着在大要得到同样的牵引力，要更大的电枢电流，这是不经济的。所以要满磁场工作，在调压到额定电压之后，电枢电流没有达到额定值前采用弱磁调速方式。27.什么是空转？其危害是什么?如何检测和防护?参考答案： 定义： 是牵引时，牵引力大于粘着力，轻轨发生相对滑动的现象。 危害： 牵引急剧减小，轮轨间发生磨损。

4、 检测:IdV综合V、V/t和V2/dt2防护：1.撒砂2.减载3.停车28. 轴重转移是如何生产的?为何进行轴重补偿?参考答案： 轴重补偿是因为机车的轻周牵引力与车钩的阻力不地同一直线上，有一个转矩，使前转向架轴重减少，后转向架轴重增加。 轴重转移可能使前转向架容易空转，后转向架粘差重量又不充分，整个机车的粘着重量利用不充分。轴重补偿是使前转向架的牵引电流减小，后转向架牵引电流增大，整车的粘着利用更充分，能发挥机车的牵引力。29.牵引和制动特性分别主要有那些限制?参考答案： 牵引特性是指牵引力与速度关系曲线;制动特性是指制动力与速度关系曲线。牵引和制动特性都有一定的限制曲线,只有在限制曲线范

5、围工作才是安全的。牵引限制：最大速度限制机车结构速度；电机的安全换向限制为常数，否则环火或火花；粘着限制牵引力大于最大值时空转；电机最大电流限制电构电流大于额定值时发热。制动限制：最在励磁电流限制-If过大，励磁绕组发热磁路饱和，粘着限制曲线-机车制动力大于粘着力时，导致打滑，丧失制动力。最大制动电流限制-电枢电流和制动电阻最大电流不能超过最大值，一般是制动电阻电流限制先起作用；牵引电机的安全换向限制-环火或火花；机车结构速度限制-机械强度限制30.空转与机械特性软硬的关系统如何?画出恒流控制、恒压控制和恒速控制机械特性，并比较其空转的难易度。参考答案： 速度随牵引力变化较小的机械特性叫硬特性

6、,反之是软特性。 机械特性越硬防空转能力越强，反之越弱。 由此可分析：恒流控制最软件，恒速控制最硬,恒压控制处于两都之间,因此恒流控制最容易空转，恒压控制次之，恒速控制最不容易发生空转。31.分析电阻制动原理，说明为何低速时采用分级电阻制动可以提高制动力？参考答案： 电阻制动时，牵引电机由串励电动机变为它励发电机。 因此有制动电流和制动力矩。将动能转化为电能同时产生了制动力矩。低速时，励磁电流达到额定值，由公式可知：制动力电阻减小时，制动电流成反比增大，制动转矩也增大.32.交直型机车再生制动有何缺点?交直交机再生制动也有这个缺点?参考答案： 交直型电力机车再生制动缺点有：功率因数低，谐波干扰

7、电流大;容易发生再生颠覆,对触发信号的可靠性要求高;控制复杂对线路要求较高。 最主要的不足是功率因数低和谐波电流大，交直交电力机车采用四象限脉冲整流器供电,其功率因数接近为1,输入电流按近为正弦,谐波电流很小。33.机车保护主要有那几类?为何要设保护?参考答案： 保护种类：短路、过载、接地和过压保护。保护理由：主电路电气设备在短路、过载、接地和过压故障发生时，不至发生损坏或者减少损坏。34.辅助电路的功能是什么?参考答案：直流辅助电路 供车上电器控制和电子控制的直流电源。交流辅助电路供车上空压机、通风机、油泵电机、空调的三相交流电源。客车供电辅助电路供客车用电的DC600V直流电源。第二次作业

8、1.无功功率有何危害?增大电网电压降；增加电网损耗；降低电网和电气设备的利用率。对机车而言，电网电压低，机车牵引力不能充分发挥。2.功率因数是如何定义的？电流畸变系数？前提假设：电网电压无畸变为正弦波。（而电网电流为非正弦波）功率因数： 3.在内一坐标系画出半控制桥、全控桥、二段桥和三段桥PF与输出电压的关系参考答案： 理想情况：电机串联电感无穷大，电枢电流平直；换相过程瞬时完成，不存在换相重迭角。 各种整流桥功率因数与输出电压的关系如图所示，其中三段桥功率因数曲线由二段桥和四段桥功数因数曲线的一部分构成。1/2电压之下与二段桥一样，1/2以上与四段桥一样。4.等效干扰电流是如何定义的?参考答

9、案： 等效干扰电流5. 分析滤波器滤波和无功补偿的原理参考答案： 机车采用单调谐，其实现的功能有滤除谐波电流补偿无功功率谐波原理 对单调谐电路，谐振频率设计在n次谐点附近，因此: 接近为,谐滤电流几乎全部流入滤波支路，起到滤波作用无功补偿原理对基波电流，滤波支电路阻抗： 滤波支路对基波相当于电容，可以向电网提供容性无功电流，补偿机车产生的滞后无功。对n次谐波电流有：6.一牵引绕组额定电压为800V,额定功率因数为0.8,采用单相半控制整流,电机额定功率为1.6MW,电机额定电压为700V,设计一个3次PFC,谐振点设为2.8,功率因数补偿到0.9,求出PFC的C和L的大小.参考答案： 第三次作

10、业3.数字式测量转速的方法主要有（测频法 ）和（测周法 ） 4.交直机车控制方法有恒压控制、恒流控制、恒压/恒流控制、特性控制5.分析SS4机车四段桥调压过程并画出每段工作时的电压波形。参考答案： 分四段工作。第一段：0-1/4Ud0第二段：1/4Ud0-1/2Ud0第三段：1/2Ud0-3/4Ud0第四段：3/4Ud0-Ud06. 分析8K机车调压过程及无级弱磁的原理。第一段：PC桥逐级满开放,电压0-450V第二段: PC桥满开放,PM桥逐级满开放,电压由450V-900V。在此期间电网增高压，要保持电压一不超过900V,采用PC桥调节。弱磁过程： 电压与正半周时，T21和D241导通，在

11、对应的角前电枢电流全部流过磁场分路电阻的励磁绕组，在角之后触发T243,电枢电流由T243流到T241,励磁绕组的电流在续流回路流动。续流回路有两个：其一是励磁绕组与Rsh组成的电路，另一个是励磁绕组与T243和D242组成的电路。负半周。 7.交流电流互感器是如何检测整流器的电流的?参考答案： 8.数字式转速测量的两种原理是什么?各实用于那种情况? 数字式转速信号有输出频率，正比于转速。测量转速方法有两种：测周法：测量信号的周期(宽度)，乘上由一周内的脉冲数得到转动一周所要的时间,从而计算到转速。测周法适合于低频时，周期大，精度高。测频法：测量在一定时间内通的脉冲数，从而得到信号的频率，计算

12、到信号的周期，同样可算出转动一周所要时间，得到转速。测频法适合于高频时，频率高，精度高。9.分析霍尔传感器检测电流的原理.参考答案： 问题:1、i与B间受到磁化曲性饱和的影响,存在非线性;2、KH随温度影响较大，容易产生温漂。因此，直检式通常只用于精度要求不高的场合，其成本也较低。10.给定积分器的功能是什么?分析6G机车的给定积分的原理.参考答案： 功能：将手柄指令指令缓慢上升到指令值，减少起动过程中电流上升速度，提高舒适度，减少电和机械冲击.11.画出比例积分(PI)调节器的原理图,并说明其PI在控制系统中的作用。参考答案： 功能：根据给定信号和输出的差通过比例和积分生成控制量，控制输出，

13、使其按指令值变化。12.说明特性控制器的功能,画出特性控制器曲线,并分析电路生成原理。参考答案： 13.说明连续控制器的功能，分析6G机车连续控制器的原理。参考答案： 功能：将调节器输出的控制量生成多段桥连续的移相控制量。14.说明水平比较器的功能，分析水平比较器的原理。参考答案： 功能：比较两个信号的大小，有强的抗干扰能力，可以防止比较点处的振荡.15.分析交直流迭加移相电路的原理参考答案： 当Usc+Uc0时，T开通，无脉冲；当Usc+Uc=0时，关断，输出对应控制角的脉冲。当控制电压Uc由同步信号usr的负最大值到正最大值变化时，控制角由180o到0o变化。16.分析锯齿波移相原理.参考

14、答案： 17.说明功放电路的功能，并画出其典型应用电路,分析其原理.参考答案： 功能：对脉冲逻辑信号放大，通过脉冲变压器控制主电路晶闸管开通。第四次作业1.交流异步电机调速控制方法主要有（ ）、（ ）、（ ）滑差控制、矢量控制、直接转矩控制2.画出交直电传动系统的结构,并说明其调节过程参考答案： 图是一个电流控制的二段桥交直机传动系统结构图,手柄指令通过给定积分后,生成实际的电流指令,电流指与电流反馈量相减后差进入PI调节器,调节器的输出控制量Uc,再经过连续控制器生成两段桥的移相信号,移相信号经过触发电路去生成整流桥的触发信号,实现控制角的控制。通过控制角的变化，控制输出电压的大小从而实现输

15、出电流的控制。当输出小于指令值时，PI调节器的输出会增加，减小控制角，从而增大输出电压，输出电流也增大；反之如果输出时大于指令值时，通过闭环控制使输出减小。最终调节结果是输出量与指令相等。3.交直机车控制方法有那些？参考答案： 恒压控制SS1恒流控制6G：恒压/恒流控制SS4原型特性控制8k、SS4改4.分析SS4机车控制系统的工作原理参考答案： 略5.与交直型机车直流传动相比,交直交机交流传动有何优点?参考答案： 与交直机车相比，交直交机车有如下优点：采用四象限脉冲电整流器牵引和制动时功率因数接近为；输入电流波形近正弦波，等效电流小。克服了交直机车牵引和再生制动时功率因数低、谐波电流大的问题

16、。采用交流异步感应电机牵引调速平滑，范围宽；体积小、功率大；无换器，维修成本低；特性硬，防空转性能好。克服了交直机车电机功率密度小和维护量大的问题。 此外交直交机车牵引和制动时工况转换、列车运行方向转换时，主电路不做任何切换，这样了也简化了主电路结构。6.画出交流机车电传动系统的构成。参考答案： 7.牵引变压器为何要有大的漏抗?为何要解藕?参考答案： 有大的漏抗原因：抑制短路电流：大的漏感可抑制牵引绕组短路时的电流值及其上升速度，减小短路电流对牵引变压器的破坏作用。四象限脉冲整流器需要：交直流变换是四象限脉冲整流器完成的，要实现升压和整流功能，在四象限脉冲整流器与交流输入电源间必须有一个连接电

17、感。抑制铁芯饱和时的电流：变压器合闸时会因暂态磁通与稳态磁通叠加导致变压器铁芯饱和，四象限脉冲整流控制过程中会使输入电流中存在直流分量，都会导致激磁电流增大。漏电感的电感值不受铁心饱和影响，因此可抑制铁芯饱和时的激磁电流。解藕理由： 一台牵引变压器的牵引绕组通常是两个以上，每个牵引绕组与一个四象限脉冲整流器相连，四象限脉冲整流器要对牵引绕组电流大小和相位进行控制，为了减小两个整流器控制间的影响，实现控制上的稳定，要求两个牵引绕组没有藕合或弱藕合，即实现退藕。8.画出四象整流器的原理图,并说明其功能?参考答案： PWM整流器有两个功给：1）控制直流电压稳定；2）控制电网电流电电压同相或反相。9.四象整流器中间直流环节有何功能?中间直流环节上为何有二次是电压脉动?参考答案： 中间直环节的功能：减小直流侧的电压脉动，降低对四象限整流器和牵引逆变器的影响；与四象限整流器交换基波和谐波无功，与牵引逆变器交换谐波无功，对它们实现解藕；作为中间贮能环节，支撑中间电压，提高控制系统的稳定性。二次电压脉动原因： 可知流入直流环节的电流为两部分：一部分为直流，另一部分为二倍于电网频率的交流。从牵引逆变器和电机则看，不考虑其开关谐波电流，其三相交流的瞬时功率等于有功率，也就是说其负载特性相当于电阻，从中间直流环上取的电流为直流