交直型电力机车主电路和辅助电路

第一章交直型电力机车主电路和辅助电路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第一节概述

一、电力机车能量传递过程：车上受电弓牵引变压器牵引整流器转向架牵引电机机车车辆27.5kv单相接触网交流直流机械能电能二、机车电路分类机车电路主电路辅助电路控制电路二、机车电路分类（续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、牵引电机二、机车电路分类（续2）辅助电路（有两类）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、压缩电机等二、机车电路分类（续3）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。二、机车电路分类（续4）控制电路（有两类）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。二、机车电路分类（续5）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。三、主电路设计考虑的内容主要考虑因素：满足机车牵引中的起动、调速和制动的基本要求；功率大、控制复杂、工作条件差，体积、重量受到限制；牵引性能的好坏、技术难易程度，维护费用及可靠性。三、主电路路设计考虑虑的内容（（续１）更具体来来讲五个方方面：牵引电机联联接与激磁磁方式；牵引电机的的供电方式式；整流线路；；调速方式；；电气制动方方式。下面将参照照这五个方方面的内容容进行详细细分析。一、牵引电机机的联接与与激磁方式式交直型电力力机车采用用脉流牵引引电机（直直流电机））。１、激磁方方式问题：直流电机的的激磁方式式有几种？？各有何种种特点？主电路设计计考虑的内内容一、牵引电机机的连接与与激磁方式式（续１））串激特点：起动动力矩大、、恒功性能能好，有““牛马”特特性，并联联时负载分分配较易均均衡，但特特性较软，，防空转能能力差；并激（他激激）特点：特性性较硬，防防空转性能能好，但是是其它性能能（起动和和恒功）较较差；主电路设计计考虑的内内容一、牵引电机机的连接与与激磁方式式（续2）复激部分绕组是是与电枢串串联，部分分绕组为他他激。特点：兼有有串激和并并激的优点点，但电机机结构和控控制复杂。。实际情况：：机车多用用串激电机机、６K/SS7机车采用了了复激电机机，没有采采用并激的的。说明：斩波波地铁机车车中，有采采用它激电电机，但其其激磁电流流控制是按按电枢电流流规律控制制的。主电路设计计考虑的内内容一、牵引电机机的连接与与激磁方式式（续３））２、电机联联接方式串联特点：主电电路开关电电器少、简简化主电路路结构，电电机负荷分分配均匀，，但防空转转性能差；；并联特点：防空空转性能好好，整车粘粘着利用充充分，但主主电路结构构复杂；主电路设计计考虑的内内容一、牵引电机机的连接与与激磁方式式（续４））实际应用：：普遍采用用电机并联联方式，只只有8K机车采用电电机串联。。主电路设计计考虑的内内容二、供电方方式集中供电（（车控）整台机车牵牵引电机由由一套整流流器供电。。特点：变压压器结构简简单，集中中冷却简化化了通风设设备，但一一台电机故故障时，影影响整车工工作；主电路设计计考虑的内内容二、供电方方式（续１１）独立供电（（轴控）每一个牵引引电机由一一套独立的的整流器供供电。特点：机车车的粘着利利用好，一一台电机故故障时不影影响其它电电机的运行行。但变压压器、整流流器及控制制复杂。主电路设计计考虑的内内容二、供电方方式（续２２）部分集中（（架控）同一转向架架上的电机机由一套整整流器供电电。特点：简化化了电路和和变流器结结构，粘着着利用较为为充分，同同时实现一一定的冗余余。实际应用：：SS1、SS3机车采用集集中供电；；其它部分分机车由部部分集中供供电，其中中6K机车上有一一个转向架架上两台电电机分别由由两套不同同的整流器器供电；没有交直型型车采用独独立供电。主电路设计计考虑的内内容二、供电方方式（续3）说明：随着着电力电子子技术的发发展和高速速重载的需需求，新型型的交直流流机车开始始采用轴控控技术，这这样整车的的粘着利用用充分，同同时在一轴轴故障整车车的牵引力力影响不大大。主电路设计计考虑的内内容三、整流线线路50Hz单相交流整整流，SS1采用二极管管不控整流流；其它机机车多用半半控桥整流流且是二段段桥、三段段桥甚至四四段桥。图１－１整整流器的简简化线路图图主电路设计计考虑的内内容三、整流线线路（续１１）Ｌp－平波电抗抗器，减小小电流脉动动，改善电电机换相性性能。Ｌf－激磁绕组组。Ｒf－磁场分路路电阻，减减小磁场电电流脉动。问题：平波电抗器器如何减小小电流的脉脉动？磁场分路电电阻如何减减少磁场电电流脉动？主电路设计计考虑的内内容四、调速方方式调速要求：：在不中断主主电路的情情况下，尽尽量使牵引引力变化平平滑，有尽尽可多的级级位均匀分分布在整个个调速范围围内。问题：直流电机如如何调速的的？主电路设计计考虑的内内容四、调速方方式（续１１）分两步：调压调速：：在额定电电压以下，，改变电机机电枢电压压Ｕd实现电机机调速；；弱磁调速速：在端端压达到到额定电电压后，，削弱磁磁场进步步提高速速度。问题：为何要先先调压后后弱磁？？主电路设设计考虑虑的内容容四、调速速方式（（续2)调压调速速：有触点调调压：SS1、８Ｇ机机车；有触点与与相控结结合调压压：SS3；无触点相相控调压压：SS4、SS5、6K、8K等；其中方式式①为有级调调压，方方式②和和③为无无级调压压。主电路设设计考虑虑的内容容四、调速速方式（（续３)弱磁调速速：激磁绕组组并电阻阻调速：：SS1、SS3、SS4、SS6；相控弱磁磁，相控控弱磁有有两种不不同的形形式：6K、SS7是复励电电机，由由他励绕绕组的相相控电路路励磁；；8K、SS5是串励电电机、由由分路晶晶闸管弱弱磁；方式①为有级、、方式②②为无级级。主电路设设计考虑虑的内容容四、调速速方式（（续４)由上可知知：有级调速速分有级级调压调调速和有有级弱磁磁调节速速两种；；无级调调速也分分为无级级调压和和无级弱弱磁两种种。二者比较较：无级调速速可实现现牵引电电流和牵牵引力的的连续调调节；有有级调速速在级间间变换时时有电流流冲击和和机械冲冲击。主电路设设计考虑虑的内容容五、电气气制动两类制动动：机械制动动：常备备制动，，低速时时投入；；电气制动动：一般般高速时时投入效效果好；电阻制动动能耗电阻阻制动：：稳定可可靠，多多用。SS1-SS4加馈电阻阻制动：：在低速速时可获获大的制制动力.SS8再生制动动向电网回回馈能量量，功率率因数低低，控制制复杂。。8K（２台））、SS5、SS7。主电路设设计考虑虑的内容容习题题１、机车主电电路设计