城市軌道交通電力牽引系統(tǒng).ppt

,城市軌道交通電力牽引系統(tǒng),城市軌道交通電力牽引系統(tǒng),第一節(jié)概述第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng)第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng)第四節(jié)城市軌道車輛用直流感應電機,第一節(jié)概述,一、軌道車輛電力牽引發(fā)展簡介電力牽引是一種以電能為動力牽引車輛前進的牽引方式。軌道車輛通過受流器從架空接觸網或第三軌（輸電軌）接收電能，通過車載的變流裝置給安裝在轉向架上的牽引電機供電，牽引電機將電能轉變成機械能，機械能通過齒輪傳給輪對，驅動輪對在軌道上運動帶動車輛前進。,第一節(jié)概述,早期的電力牽引的軌道車輛采用直流電動機，電機調速是采用改變串聯(lián)在電機上的電阻的大小來改變電機的端電壓的控制的方式，這種方式對電能的浪費大。以后由于半導體技術的發(fā)展，電力電子變流技術得到了廣泛應用，直流牽引普遍采用斬波調壓的方式。直流電動機存在體積大、結構復雜、工作可靠性差、制造成本高、維修麻煩的缺點，故隨著交流電機控制理論和大功率電力電子元器件制造技術的發(fā)展，采用交流電機牽引的交流傳動技術迅速崛起，使軌道車輛電力牽引技術上了一個新臺階。,第一節(jié)概述,二、軌道交通電力牽引系統(tǒng)的主要類型軌道交通電力牽引供電制式：直流：600、750、1500、3000V交流：6250、15000、25000V軌道交通電力牽引系統(tǒng)分為：1、直流電力牽引系統(tǒng)直流直流2、交流電力牽引系統(tǒng)（1）、直流交流（2）、交流直流交流,第一節(jié)概述,三、軌道交通車輛的電力牽引結構與特性（一）、有軌電車（二）、電動車組1、鐵路干線電動車組2、城市軌道交通電動車組（三）、特種電動車1、獨軌2、采用橡膠車輪的輕軌3、磁浮列車,第一節(jié)概述,四、電動車組牽引特性電動車組在每個站間區(qū)間內，從啟動加速運行到制動減速最后停車其速度和牽引力的變化曲線見下圖。,第一節(jié)概述,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),一、直流電機（一）、直流電機的組成（二）、直流電機的工作原理（三）、直流電機的勵磁方式（四）、直流串勵電動機的機械特性,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),請按右圖糾正教材P185圖8-8中的錯誤,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),二、直流牽引調速系統(tǒng)直流牽引調速系統(tǒng)按電源性質分為：直-直流牽引系統(tǒng)（教材P183圖8-2）交-直流牽引系統(tǒng)（教材P187圖8-11）改錯：,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),（一）、直流牽引電動機的基本調速方法直流電動機的轉速表達式,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),（一）、直流牽引電動機調速的基本形式：1、調節(jié)牽引電機的端電壓（1）、變阻調壓通過調節(jié)串入電機回路的電阻的大小來改變電動機的端電壓以實現電動機的調速。調節(jié)電阻的方法又分兩類：有觸點式開關調阻無觸點斬波調阻這種調壓方式在電阻中消耗了大量的電能。,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),（2）、斬波調壓在電路中接入能有規(guī)則地導通和關斷的斬波器，則可以減低直流電動機兩端的平均電壓。電動機兩端電壓的平均值為：,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),只要調節(jié)導通比，即可調節(jié)平均電壓。隨著半導體技術的發(fā)展，斬波器中的斬波元件經歷了以下的發(fā)展過程：晶閘管可關斷晶閘管（GTO）絕緣門極晶閘管（IGBT）斬波元件的發(fā)展，推動了斬波器向電路簡潔、控制簡單、輕型化方向發(fā)展。,第二節(jié)直流電力牽引系統(tǒng),2、調節(jié)勵磁磁通采取匝數短路法和分路電流法可以減小牽引電動機勵磁電流從而減小主極磁通，以實現對轉速的調節(jié)。,第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),一、交流電機（一）、三相異步電動機基本結構（二）、三相異步電動機基本工作原理（三）、三相異步電動機的機械特性,第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),二、交流電動機調速系統(tǒng)三相交流電機調速方法可以分為：改變磁極對數調節(jié)轉差率調節(jié)供電頻率其中只有調節(jié)供電頻率的方法是理想的方法。,第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),在變頻調速的交流傳動系統(tǒng)中，按供電制式的不同，可分為：直流交流交流直流交流城市軌道交通多采用直流交流方式，干線鐵路則采用交流直流交流的方式。由此可見，將直流電轉變成頻率可變的交流電就是交流傳動的關鍵所在。將直流電轉變成頻率可變的交流電的設備稱為逆變器。,第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),在車輛牽引的開始階段，保持氣隙磁通為常數，改變供電頻率可以使電動機的最大扭矩基本不變，達到加速運行的目的。,第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),而在隨后的牽引階段，保持電壓不變而改變頻率，則最大扭矩隨著頻率的上升而下降，實現恒功率控制。,第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),三、交流傳動的脈寬調制控制技術用在交流變頻調速傳動中的逆變器實際上是變壓變頻器，變壓（VariableVoltage）,簡稱VV，變頻（VariableFrequency）,簡稱VF，故變壓變頻器簡稱為VVVF裝置。VVVF技術又分為兩種：一種是脈沖幅值調制，稱為PAM（PulseAmplitudeModulation),變壓變頻分開完成。,第三節(jié)交流電力牽引系統(tǒng),VVVF技術又分為兩種：一種是脈沖幅值調制，稱為PAM（PulseAmplitudeModulation),變壓變頻分開完成。另一種是脈沖寬度調制，稱為PWM（PulseWidthModulation),變壓變頻集中在逆變器中一起完成，這是隨著快速半導體開關元件GTO、IGBT等的發(fā)展的結果。,第四節(jié)城市軌道交通用直線感應電機,一、直線感應電機的基本原理將三相感應電動機的定子和轉子沿徑向剖開后攤開成直線，原來轉子的旋轉運動就轉變稱為直線運動。但要長時間地維持這一運動，就必須有足夠長的轉子或定子，因而出現了兩種基本類型：短定子電機和長定子電機。,第四節(jié)城市軌道交通用直線感應電機,二、采用直線電機車輛的運行原理用于軌道交通的直線電機一般都是短定子直線電機。將定子（初級）安裝在轉向架底部中央，而在軌道中央設置長長的稱之為反應板的次級，初級和次級之間保持一定的氣隙，在初級中通入交流電后就能帶動車輛沿軌道作直線運動。,第四節(jié)城市軌道交通用直線感應電機,三、采用直線電機的車輛的特點：1、直線電機是扁平形狀，沒有旋轉部件，不需要齒輪傳動，因而可以采用小直徑車輪，以降低地板高度。這樣就有利于車輛小型化，因而使隧道斷面面積大大減小，從而降低建設成本。2、車輛不依靠輪軌的粘著來產生牽引力和制動力，故爬坡能力很大，可以達到80。3、車輪只起支撐及導向的作用，故可以做成車輪獨立旋轉的徑向轉向架，使車輛能夠行走在更小的彎道上。采用小彎道和大坡道可使選線的自由度大大提高，便于節(jié)省建設費用。,第四節(jié)城市軌道交通用直線感應電機,4、車輛沒有齒輪減速裝置，所以噪音小，保養(yǎng)維修工作量減少。同時由于采用獨立旋轉車輪，通過彎道時磨耗和噪音都能減小。5、直線電機與旋轉電機相比較，效