机车点传动与控制

机车电传动与控制

（上海工程技术大学）

姓名

：王承宇

学号：M0102121301电力牵引传动与控制系统概述

系统组成与功用 系统分类 发展历史与现状

2一、系统组成、功用及特点

1.机车电传动装置1.1传动装置：内燃机车原动机为柴油机，从柴油机的曲轴到机车车轮之间，有一套数比可变的中间环节，这个环节称为传动装置。1.2传动装置的分类：机械传动（直接啮合）、液力传动（扭转器）、电传动（带电机）三种方式。31.3柴油机工作特性及机车牵引特性分析A柴油机负能工作在一定转数范围内，转速比小，而机车速度从0——120KM/H数比比较大。B柴油机旋转方向是固定不变的，机车运行需要变更方向。C柴油机输出功率随转速成正比，而转矩变化不大。机车运行时，随时发挥最大功率，其牵引力与机车速度成反比(牛特性）。D柴油机启动时，应和负载脱开，需外力拖动。所以柴油机曲轴与车轮之间必须设一个速比可变的中间环节——传动装置。4

2.机车电力传动与控制系统组成内燃机车：柴油机控制系统牵引发电机变流器牵引电动机传动齿轮箱与动轮电力传动与控制系统图1-1a5变流器介绍变流器(converter)是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备。包括整流器（交流变直流<AC/DC>）、逆变器（直流变交流<DC/AC>)、交流变流器(交流变频器<AC/AC>)和直流变流器（直流斩波器<DCChopper>）。6

电力机车（交流供电）：

电网，受电弓控制系统牵引变压器变流器牵引电动机传动齿轮箱与动轮电力传动与控制系统图1-1b73.功用及特点功用及特点：电传动装置：是柴油机与车轮之间设置的发动机、电动机、电器控制装置等设备组成的之间环节。特点：传动功率大、起速快、功率高、成本高。8

二、系统分类

按电流制式不同分为三大类：直-直电力传动系统交-直电力传动系统交-直-交电力传动系统交流传动系统｝直流传动系统9直-直电力传动系统 内燃或电力机车采用直流牵引发电机或直流电网直接向数台直流牵引电动机供电的传动方式。调速性能优良，系统简洁。直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。一般在2200KW以下。车型：DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。

图1-4内燃机车直-直电传动10交-直电力传动系统 内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流网及变压器，通过整流器向数台直流牵引电动机供电的传动方式。 采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。 适用于大功率机车。 车型：DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。

图1-5内燃机车交-直电传动11交-直-交电力传动系统 内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流电网及变压器，经整流器将交流电变换成直流，再通过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。图1-6a内燃机车交-直-交电传动

采用交流牵引电机，彻底克服了直-直系统的不足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好良好的粘着性能 适用于大功率控制系统复杂车型：DF4DAC,NJ1,DJ，DJ2，DJJ1（蓝箭），DJ4，CRH等12交-直-交电力机车传动系统

图1-6b电力机车交-直-交电传动13

三、发展历史与现状

国内外机车：大功率（内燃）机车电力传动与液力传动两种主要传动方式的演变与发展 主要趋势：电力传动14德国：液力传动机车创始国，但60年代起转向研制交流传动。1971年成功推出DE2500交-直-交内燃机车。日本：液力传动机车主要生产和使用国（主要由于轴重限制原因）。但随着电气化和交流传动技术的发展，正大力普及电力传动（动力分散型为主）。英国：内燃化初期两种传动方式并存发展，1962为配合铁路全盘电气化，英国铁路总局宣布不再生产液力机车。美国：1925年制造出第一台直流电传内燃机车，之后几乎全部生产电传机车。中国：80年代末基本停止了大功率液传机车的生产资阳，二七，四方转产电传机车），确定了主要发展电力传动的方针。15电力传动形式的发展：

直-直

―

交-直

―

交-直-交

发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动 大功率―单轴功率1100-1600KW 高性能―恒功速比≥2.5，高粘着利用 节能―低损耗，高效率，功率因数≈1.0 可靠性高，维护性好，谐波干扰小1620-60年代初：世界各国，直-直形式，功率<2200KW。 （30多年！） 1964：法国首创交-直内燃机车BB67036。开创了交-直 传动和大功率机车的时代。（巨大进步！）

美国：C36-73600马力

法国：CC720004000马力

CC780005000马力

前苏联：TЭΠ756000马力

中国：DF4A-4B3300马力

DF4C3600马力

DF4D4000马力

DF54500马力

韶山系列电力机车单轴功率800-900KW

（我国1958年大连厂试制成功2000马力直-直机车，同年田心厂试制成功SS1型电力机车，64年DF型批量生产，69年试制成功4000马力DF4和SS2，78年SS3，85年SS4，…94年SS8，98年SS9-5400Kw）

17东风11型内燃机车最高试验速度186KM/H。装车功率为3860KW。16280ZJA型柴油机。JF204C型同步主发电机。ZD106型牵引电动机。机车走行步采用高圆簧旁承,电动机架悬式悬挂,轮对空心轴六连杆驱动的转向架,机车装有微机控制系统,速度监控系统,具有自负荷功能的电阻制动装置,电控制动系统及轴温检测显示装置

18SS3B型电力机车SS3B型电力机车为2002年(株厂)开发的一种新型重载货运6轴电力机车，通过内重联环节连接组成的12轴重载货运电力机车，每节车为一完整系统持续制功率8700kW

持续速度48km/h

最高速度100km/h19SS4型货运电力机车韶山4（SS4）型电力机车是由各自独立且又互相联系的两节车组成，每节车均为一个完整的系统。额定功率6400kW持续牵引力436.5kN最大牵引力627.8kN持续速度51.5km/h最大速度100km/h20SS6B型货运电力机车1994年研制成功，交直型6轴货运电力机车持续制功率4800kW持续速度50km/h最高速度100km/h起动牵引力485kN持续牵引力337.5kN

21韶山8型电力机车1994年研制的快速客运电力机车，曾创造了中国铁路机车的最高速度240km／h轴式Bo-Bo额定功率3600kW持续牵引力126kN最大牵引力208kN持续速度100km/h最大速度170km/h22SS-9高速机车23SS9G型客运电力机车六轴干线大功率准高速客运交直传动电力机车。采用了许多国际客运机车先进技术，是我国干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车机车持续功率4800kW最大功率5400kW轴式C0-C0牵引工况恒功速度范围为99-160km／h最高速度为170km／h24 1965：英国研制成功Hawk型内燃机车（BRUSH公 司），采用静止式半导体变频器，Vmax=120Km/h， 1030KW，异步牵引电动机，但变频器欠可靠。 1971：德国BBC和Henschel，DE2500：交-直-交， 1840Kw，Vmax=140Km/h，异步牵引电动机，试验 和干线运行证明机车牵引性能良好，运行经济性好， 可靠性高，维护方便，取得了巨大成功，开创了交流 牵引的时代。 70年代之后：世界各铁路发达国，争相研制交流传动 机车，交流传动技术特别在电力机车应用方面取得了 极大完善。 1996：中国,AC4000交-直-交原型车，标志着我国机车交流传动技术进入实质性研究和应用阶段。2000年

“蓝箭”，2001年DJ2”奥星”号，……2006年DJ4、 HXD、CRH1、CRH2、CRH5等 交流传动技术发展2526DJ2型号交流传动电力机车我国第一台具有自主知识产品的商用型交流传动电力机车。主要用于既有干线客运牵引和高速专线牵引通用型客运电力机车轴式Bo-Bo电传动方式交-直-交持续制功率4800kW持续速度74km/h最高运营速度200km/h最大起动牵引力264kN持续牵引力233kN再生制动功率4400kw(108-210km/h)最大制动力150kN(10-108km/h)

27DJJ1(蓝箭)电动旅客列车株电、株所、长客和广铁集团于2000年共同为广深线研制的新一代交传高速电动旅客列车组基本编组M+5T+TC

两列连挂编组：M+10T+M持续制功率：4800kW持续制速度：105km/h最高速度：210km/h起动牵引力：211kN持续牵引力：164kN最大电制动力：150kN（5～108km/h）电制动功率：4400kW(108～230km/h)28“中原之星”动车组2001年10月生产，动力分散型交流传动电动车组。由株电、四方、株所联合研制生产。电传动方式：交－直－交持续制牵引功率6400kW最高运营速度：160km/h平均启动加速度（0～52.5km/h，额定载荷）不小于0.4m/s229中华之星电动车组为我国京一沈快速客运通道研制的动车组。列车最高运营速度可达270km／h。电传动方式交－直－交传动最大运行速度270km/h起动牵引力200kN（0～5km/h）持续制功率2*4800kW

2002年11月27日，中华之星在秦(皇岛)沈(阳)客运专线上创造了中国铁路试验速度的最高记录：312.5公里/小时！

30乌兹别克斯坦电力机车轴式B0-B0-B0电传动方式：交－直－交用途：铁路干线客货通用持续制功率6000kW持续速度53km/h最高运行速度120km/h起动牵引力450kN持续牵引力410kN(半磨耗轮)电制动方式：再生制动最大电制动力：285kN轮周制动功率：5400kW31和谐型大功率交流传动机车电力机车株洲电力机车有限公司：HXD1型八轴9600kw大同电力机车有限公司：HXD2型八轴9600kw大连机车车辆有限公司：HXD3型六轴7200kw内燃机车大连机车车辆有限公司：HXN3型六轴4413kw戚墅堰机车车辆厂：HXN5型六轴4413kw32和谐号大功率机车一览表3334DJ4大功率交流传动电力机车主要技术特点

DJ4型大功率交传电力机车是由两节完全相同的4轴电力机车通过内重联环节连接组成的8轴重载货运电力机车，每节车设有一个司机室，为一完整系统，机车总功率为9600kW，单轴功率为1200kW，单节轴式为BO-BO,轴重为23T/25T（可调）。主电路形式：机车采用交-直-交电传动技术，每节车配装一台水冷IGBT变流器，给四台三相异步动机供电，辅助逆变器集成在主变流器中；

控制系统采用西门子SIBAS32系列的微机控制，TCN网络通讯技术；采用分布式控制；代表世界重载快速货运领域的先进水平，可满足2万吨重载列车的牵引，将主要用于长达630km的大秦铁路晋煤外运。车体采用中央梁承载方式，转向架，采用低位牵引杆，基础制动采用轮盘制动；空气制动系统采用CCBII制动系统,电制动采用再生制动；

35和谐3型大功率交流传动内燃机车大连机车车辆公司与美国EMD内燃机车公司联合设计制造2008年7月2日36交流电传动高速动车组200-250公里/时动车组CRH1：庞巴迪-四方-鲍尔（BSP）生产，原型是庞巴迪为瑞典AB提供的Regina。编组形式2(2M+1T)+(1M+1T)，8节编组：Mc+Tp+M+M+T+M+Tp+Mc。总功率5300kW，轴功率265kW，共20个轴，每个动车4个动轴。CRH2：南车四方