机车交流传动技术1

机车交流传动技术（1）离合器+机械变速装置液力变扭器电力传动+牵引电机运载工具常用传动方式的种类

电传动方式就是将外部输入的能源(如电力动力车)或本身产生的能源(如内燃动力车)通过一整套电能变换和传递装置，将电能转换为机械能，驱动动轮轮对以牵引列车。这种电能变换和传递装置称为电传动装置。电传动方式电传动装置按照电传动装置所采用的牵引电动机的类型，电传动方式可分为两大类：(1)以直流(或脉流)牵引电动机为动力的直流电传动方式；(2)以交流牵引电动机为动力的交流电传动方式。交流电传动方式又根据采用的同步或异步牵引电动机的不同分为交流同步电传动方式和交流异步电传动方式。电传动方式的分类

早期投入运用的高速列车大部分采用直流电传动方式。但随着大功率电力电子变流技术的发展，使三相交流传动技术得到了实际应用，从而相继出现了交流同步传动方式、交流异步传动方式，这是科技进步的必然趋势。电传动方式的分类世界最早的交流传动机车

1903年，由铁路自己的电厂发电机发出的电能经3极的接触网向车辆供给频率可变的三相交流电，创造了210Km/h以上的高速记录。世界最早的交流传动机车供电制式：3相交流电机功率：2200kW速度：210km/h三相交流供电接触网由于3相的接触网很复杂，而且不能在车上提供牵引电机所需的变压和变频的三相交流电，未得到普遍的应用。对于长的铁路区段，较低的直流电压不太合适，而三相交流费用太高，人们选用单相交流做试验单相交流综合了直流和三相交流电力牵引的一些优点：单线接触网，可高电压变换，减小电流强度1903年用单相交流6.3KV/25Hz进行了试验并取得了突破历史回顾交流传动的早期发展阶段1879年出现第一台电力机车1881年第一台直流供电城市电车1891年德国西门子试验车：两条架空线+一条轨道提供550V三相交流1898年西门子在一台两轴车上安装了变压器，由三根架空线提供10kV/50Hz三相交流电，绕线转子异步电机，转子串电阻实现转差调节50年代初，整流器机车的问世，结束了电力牵引交流传动技术的早期发展阶段1879年Siemens公司在柏林工业产品展览会上展出的电力机车曾引起了很大轰动。交流传动的早期发展阶段第一台电力机车：司机骑在车顶驾驶，拖车上坐10名乘客第一条电气化铁路，人们选择了交流传动电力机车：三相交流电源直接供电的绕线转子异步牵引电动机系统意大利交流传动机车，为改善调速性能，电机装有可变极绕组、两电机级联的电路以应付持续运行的级数德国和意大利先后修建了三相交流制的电气化铁路区段。1903年德国试验线上交流传动车辆的最大时速达到210km/h。意大利在其北部1500km的线路上采用3kV、50/3Hz三相交流制实现了电气化。接触网建造、维护费用高采用变阻、变极和级联调速方法，无法获得理想的牵引特性为简化接触网结构：单相供电，在机车上加装同步旋转的“劈相机”匈牙利、德国做过试验。人们开始考虑采用变定子频率的控制方法—装旋转变频机组，系统结构复杂、体积庞大。交流传动的早期发展阶段电力牵引从直流制转为交流制是铁路电气化的—大技术进步，因为单相工频交流制具有一系列的优点(1)可以大大提高动力车的牵引功率，为高速运行提供最根本的前提条件；(2)可以实现高压输电，减少变电站的数量，从而降低电气化的初期投资；(3)大大减少有色金属用量(约可减少60％左右)；(4)可以降低能耗约l/3，从而减少运营支出；(5)可以避免直流电腐蚀地下设施。单相工频交流供电制优点牵引动力及电传动系统构成牵引供电方式变流调速方式驱动方式电力牵引技术的演变牵引供电方式经历了初期的低压直流，三相交流供电后，电流制逐步趋向统一，现代主要有15kV50/3Hz单相低频交流制、3kV直流制，25kV50Hz单相工频交流制。1950年由法国试建25kV50Hz单相工频交流制后，显示出了很大的优点，虽然发展较晚但发展很快，半个多世纪以来就建成106883km，占全球电气化铁路的40.9％单相工频交流制的电气化铁路将成为主流。电力牵引技术的演变根据不同的供电制和驱动电机的组合，出现了所对应的变流调速方式。随着电力电子器件的不断发展，到现代已形成较为统一的主流变流技术模式DC-DCAC-DCDC-ACAC-DC-AC电力牵引技术的演变驱动方式由早期的直流电机、三相电机演变到脉流电机、单相整流子电机直至现代的三相异步交流电机和三相同步交流电机驱动。城市轨道交通直到现代仍以DC750V和DC1500V的直流制牵引供电方式为主体，DC-DC，DC-AC变流调速方式，直流电机和三相交流电机。电力牵引技术的演变SS9型AC-DC传动电力机车DJ3（天梭号）AC-DC-AC传动机车HXD1型电力机车HXD2型电力机车HXD3型电力机车HXN3型大功率交流传动内燃机车HXN5型大功率交流传动内燃机车“和谐号”交流传动内燃动车组高速动车组磁悬浮列车机车电力牵引传动实质牵引电机变速传动技术直流电机：其转矩同主磁通和电枢磁势的乘积有关，T=CTIaФ相控整流调电压->改变电机转速n=（U–IaR）/CeФ交流电机：转矩与旋转磁场及转子磁势有关T∝I2R/s变电机电压可控制电机磁通φ，转子功率因数cosψ与同步转速和转子转差有关，同步转速随电源频率增加而增加。20世纪80年代，以德国BR120型机车为起点。直流电网+直流牵引电机启动电阻MMMMMMMMMMMM直-直传动电力机车东风2型、东风3型柴油机→直流牵引发电机→直流牵引电动机柴油机GMMMMMM直-直电传动内燃机车上世纪60年代初开始开发铁路用晶闸管整流器时，直流电气化铁路几乎只用串励换向器电机作为牵引电机。晶闸管整流器有以下3个主要优点：无损耗或损耗少及无触点运行；牵引/制动时连续调节电压；再生制动电路结构简单。为直流电气化铁路开发了直流调节器，即斩波器的技术。斩波器传动方式直-直传动机车中的电力电子技术

原理上，直流调节器是一个无触点开关，它以脉冲方式将接触网电压引到电动机上，改变脉冲间隔比就可以在0至几乎100%接触网电压范围内连续改变电动机电压。直流调节器直—直传动特点直流供电系统供电，直流牵引电机驱动优点：结构简单控制容易缺点：直流电压不能升得很高功率、速度受到限制线路损耗大应用：各种工矿、地铁、无轨电车单相工频交流供电系统+直流牵引电动机驱动MMMMMM25kV50HzTLZL交-直传动电力机车交流牵引发电机+直流牵引电动机东风4型、东风5型、东风8