电力牵引控制技术2直流牵引ppt课件

1、北京交通大学北京交通大学 电气工程学院电气工程学院 王立德王立德直流传动与控制直流传动与控制 电机的任务特性与机车牵引特性电机的任务特性与机车牵引特性 机车牵引特性的限制机车牵引特性的限制 电气稳定性电气稳定性 牵引电机牵引电机 牵引电机之间的负载分配牵引电机之间的负载分配 电压动摇对牵引电机的影响电压动摇对牵引电机的影响 功率利用功率利用 粘着分量的利用粘着分量的利用 直流电传动机车的调速方法直流电传动机车的调速方法 任务特性: n、T、 = f(Ia) U = UN If = IfN 机械特性: n = f(T)直流牵引电机特性串、并、他直流牵引电机特性串、并、他 直流牵引电机及其调速方式

2、1. 转速特性 n = f ( Ia)nIa(T)01.他(并)励3.积复励2.串励2. 转矩特性 T = f ( Ia )0TIa1. 他(并)励3 积复励2 串励3. 机械特性 n = f ( T ) TIa 机械特性具有与转速特性类似的外形nT01.他(并)励3.积复励2.串励Fz : 齿轮齿上所受的力DK3. 轮对FK1.小齿轮节圆2. 大齿轮节圆 机车的速度特性 VK = f ( Ia ) VK n VK = f ( Ia ) 与 n = f ( Ia )外形一样 FK T VK = f ( Ia ) 与 T = f ( Ia )外形一样 2. 最高速度限制 3. 粘着限制 4. 最

3、大允许电流限制 5. 平安换向限制 Fv4352SS8型电力机车牵引特性 CRH2牵引特性曲线牵引特性曲线一、串励和并励直流牵引电机性能比较一、串励和并励直流牵引电机性能比较一机械稳定性和电气稳定性一机械稳定性和电气稳定性 指机车牵引列车正常运转时，由于偶尔的缘由，引起速度发生变化后，机车本身能恢复到原有的稳定运转形状。机械稳定性的条件：机械稳定性的条件： 牵引特性曲线斜率牵引特性曲线斜率根本阻力曲线斜率根本阻力曲线斜率即：即： dF/dv dW0/dv普通普通dW0/dv0 不具有稳定性不具有稳定性 其他电动机其他电动机dF/dv W0 v 不稳定不稳定F2 W0 v 稳定稳定 指机车牵引列

4、车正常运转时，由于偶尔的缘由，引起电机电流发生微量变化后，机车本身能恢复到原有的稳定运转形状。 动态电压平衡方程式： Ud = E + IdR + L (dId/dt) E = Cen Ud = Cen + IdR + L (dId/dt)UdId0AId1 Id12假定假定 Ud = CA：电气平衡形状：电气平衡形状曲线曲线1：电气稳定：电气稳定曲线曲线2：电气不稳定：电气不稳定牵引电机电气稳定的必要条件： dUd/dId 0 0即电动机即电动机CeCen + IdR = fn + IdR = f Id Id 的曲线斜的曲线斜率为率为正值就具有电气稳定性正值就具有电气稳定性串励电机电气稳定性

5、UdId0A在任何负载下斜率均为正在任何负载下斜率均为正具有电气稳定性具有电气稳定性 并励电机电气稳定性UdId0AB 只需在一定负载范围内才具有电气稳定性 A：稳定 B：不稳定牵引电机之间的负载分配 牵引电机特性有差别 动轮直径一样 动轮直径不同 牵引电机特性一样TId0nnT2211Id1Id2nT2T1串励：串励： 转速一样转速一样 n一一样样 Id1 Id2 差值差值较小较小 T1 T2 差值差值也较小也较小牵引电机特性有差别动轮直径一样牵引电机特性有差别动轮直径一样TId0n21T21Id1Id2nT2T1并励：并励： 转速一样转速一样 n一一样样 Id1 Id2 差值差值很大很大

6、T1 T2 差值差值也较大也较大 牵引电机动轮直径不同特性一样TId0nnTId1Id2n1T2T1n2串励：串励： 由一样的转速由一样的转速差引起差引起 Id1 Id2 差值差值较小较小 T1 T2 差值差值也较小也较小 牵引电机动轮直径不同特性一样TId0nTId2Id1n1T1T2n2并励：并励： 由一样的转速由一样的转速差引起差引起 Id1 Id2 差值差值较大较大 T1 T2 差值差值也较大也较大TId0nnT21Id2Id1nT2T1串励：串励： 转速不变转速不变 任务任务曲线由曲线由n1变为变为n2 Id1 Id2 差值差值较小较小 T1 T2 差值差值也较小也较小并励:TId0

7、n21TId1Id2nT2T1 转速不变 任务曲线由n1变为n2结论：当电网电压动结论：当电网电压动摇时，并励电机的电摇时，并励电机的电流冲击和牵引力冲击流冲击和牵引力冲击比串励电机大得多比串励电机大得多T(F)0n(v)n1T2T1n2acT(F)0n(v)n1T2T1n2bdF0vF121nF2a假设电动机任务在假设电动机任务在a点，速度为点，速度为n偶尔缘由偶尔缘由 n+ n1 并励：特性硬并励：特性硬 F1较大较大 迅速恢复粘着迅速恢复粘着2 串励：特性软串励：特性软 F2较小较小 粘着不易恢复构成空转粘着不易恢复构成空转1:最大粘着曲线最大粘着曲线 2:滑动摩擦力曲线滑动摩擦力曲线

8、3:并励电机机械特并励电机机械特性性T(F)0n(v)v3v0AB11223粘着条件破坏粘着条件破坏 1-1 2-2 牵引力牵引力最大粘着限制最大粘着限制 逐渐逐渐发生空转发生空转 v A 滑动摩擦滑动摩擦力力=牵引力，停顿空转牵引力，停顿空转 假设电机原来任务在假设电机原来任务在B点点 v01:最大粘着曲线最大粘着曲线 2:滑动摩擦力曲线滑动摩擦力曲线 4/5:串励电机机械特串励电机机械特性性粘着条件破坏粘着条件破坏 1-1 2-2 牵引力牵引力最大粘着限制最大粘着限制 逐渐逐渐发生空转发生空转 v A 滑动摩擦滑动摩擦力力=牵引力，停顿空转牵引力，停顿空转 T(F)0n(v)v4v0AB1

9、12245假设电机原来任务在假设电机原来任务在B点点 v0优点：适宜的调理特性优良的防空转特性充分发扬机车牵引力 能实现无级磁场减弱便于牵引制开工况转换nId0If5If4If3If2If1If1 If2 If3 If4 If5MMM 微机控制机车 串励绕组与各自的电枢串联 各电机他励绕组串联后进展 集中控制6K 调理电机电压 调理主磁通n =Ud Id RCe 一、调理端电压 改动牵引电机的衔接方式 牵引电动机与电阻串联 改动牵引变压器的输出电压 改动牵引发电机的转速和励磁电流 改动同步牵引发电机定子绕组接法 改动牵引电机的衔接方式MMMMUNUd = UN/4MMMMUNUd = UN/2

10、MMMMUNUd = UN 牵引电动机与电阻串联优点：控制简单优点：控制简单缺陷：起动不平稳缺陷：起动不平稳 粘着利用不好粘着利用不好 损耗大损耗大MUN逐渐切除与电枢串联的电阻进展调速MUN调理斩波器导通比进展调速CH 改动牵引变压器的输出电压改动变压器的匝数改动变压器的匝数 改动变压器输出电压改动变压器输出电压 Ud 改动牵引发电机的转速和励磁电流柴油机转速柴油机转速 同轴的发电机转速同轴的发电机转速 由于牵引发由于牵引发电机的励磁机是由柴油机驱动的电机的励磁机是由柴油机驱动的 励磁机的转励磁机的转速变化速变化 电机电压变化电机电压变化柴油机GMMM 改动同步牵引发电机定子绕组的接法 双星

11、形：双星形：T1 T2 T3 T1 T12 T13低速：低速：AS1和和AS2断断开开 并联并联高速：高速：AS1和和AS2闭闭和和 串联串联MM T1T2T3 T11T12 T13AS1AS2调理主极磁通磁场分路法：主极绕组两端并联一级或数级分 路电阻，从而减小励磁电流和磁通MUd+-R212R1IdILK1、K2断开断开 Id = IL 满磁场满磁场 K1闭和闭和 R1分流分流 K2闭和闭和 R2分流分流 K1、K2闭和闭和 R1、R2分流分流磁场减弱系数 磁场减弱系数：在牵引电动机电枢电流一样的条件磁场减弱系数：在牵引电动机电枢电流一样的条件下，磁场减弱的磁势下，磁场减弱的磁势(IW)与全磁场时的励磁磁势与全磁场时的励磁磁势(IW)d之比之比 =(IW)(IW)d=ILWIdW=ILIdIL =RRL + RId =RRL +