電力牽引控制技術(shù)2直流牽引ppt課件

1、北京交通大學(xué)北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 王立德王立德直流傳動(dòng)與控制直流傳動(dòng)與控制 電機(jī)的任務(wù)特性與機(jī)車牽引特性電機(jī)的任務(wù)特性與機(jī)車牽引特性 機(jī)車牽引特性的限制機(jī)車牽引特性的限制 電氣穩(wěn)定性電氣穩(wěn)定性 牽引電機(jī)牽引電機(jī) 牽引電機(jī)之間的負(fù)載分配牽引電機(jī)之間的負(fù)載分配 電壓動(dòng)搖對(duì)牽引電機(jī)的影響電壓動(dòng)搖對(duì)牽引電機(jī)的影響 功率利用功率利用 粘著分量的利用粘著分量的利用 直流電傳動(dòng)機(jī)車的調(diào)速方法直流電傳動(dòng)機(jī)車的調(diào)速方法 任務(wù)特性: n、T、 = f(Ia) U = UN If = IfN 機(jī)械特性: n = f(T)直流牽引電機(jī)特性串、并、他直流牽引電機(jī)特性串、并、他 直流牽引電機(jī)及其調(diào)速方式

2、1. 轉(zhuǎn)速特性 n = f ( Ia)nIa(T)01.他(并)勵(lì)3.積復(fù)勵(lì)2.串勵(lì)2. 轉(zhuǎn)矩特性 T = f ( Ia )0TIa1. 他(并)勵(lì)3 積復(fù)勵(lì)2 串勵(lì)3. 機(jī)械特性 n = f ( T ) TIa 機(jī)械特性具有與轉(zhuǎn)速特性類似的外形nT01.他(并)勵(lì)3.積復(fù)勵(lì)2.串勵(lì)Fz : 齒輪齒上所受的力DK3. 輪對(duì)FK1.小齒輪節(jié)圓2. 大齒輪節(jié)圓 機(jī)車的速度特性 VK = f ( Ia ) VK n VK = f ( Ia ) 與 n = f ( Ia )外形一樣 FK T VK = f ( Ia ) 與 T = f ( Ia )外形一樣 2. 最高速度限制 3. 粘著限制 4. 最

3、大允許電流限制 5. 平安換向限制 Fv4352SS8型電力機(jī)車牽引特性 CRH2牽引特性曲線牽引特性曲線一、串勵(lì)和并勵(lì)直流牽引電機(jī)性能比較一、串勵(lì)和并勵(lì)直流牽引電機(jī)性能比較一機(jī)械穩(wěn)定性和電氣穩(wěn)定性一機(jī)械穩(wěn)定性和電氣穩(wěn)定性 指機(jī)車牽引列車正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于偶爾的緣由，引起速度發(fā)生變化后，機(jī)車本身能恢復(fù)到原有的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。機(jī)械穩(wěn)定性的條件：機(jī)械穩(wěn)定性的條件： 牽引特性曲線斜率牽引特性曲線斜率根本阻力曲線斜率根本阻力曲線斜率即：即： dF/dv dW0/dv普通普通dW0/dv0 不具有穩(wěn)定性不具有穩(wěn)定性 其他電動(dòng)機(jī)其他電動(dòng)機(jī)dF/dv W0 v 不穩(wěn)定不穩(wěn)定F2 W0 v 穩(wěn)定穩(wěn)定 指機(jī)車牽引列

4、車正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于偶爾的緣由，引起電機(jī)電流發(fā)生微量變化后，機(jī)車本身能恢復(fù)到原有的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。 動(dòng)態(tài)電壓平衡方程式： Ud = E + IdR + L (dId/dt) E = Cen Ud = Cen + IdR + L (dId/dt)UdId0AId1 Id12假定假定 Ud = CA：電氣平衡形狀：電氣平衡形狀曲線曲線1：電氣穩(wěn)定：電氣穩(wěn)定曲線曲線2：電氣不穩(wěn)定：電氣不穩(wěn)定牽引電機(jī)電氣穩(wěn)定的必要條件： dUd/dId 0 0即電動(dòng)機(jī)即電動(dòng)機(jī)CeCen + IdR = fn + IdR = f Id Id 的曲線斜的曲線斜率為率為正值就具有電氣穩(wěn)定性正值就具有電氣穩(wěn)定性串勵(lì)電機(jī)電氣穩(wěn)定性

5、UdId0A在任何負(fù)載下斜率均為正在任何負(fù)載下斜率均為正具有電氣穩(wěn)定性具有電氣穩(wěn)定性 并勵(lì)電機(jī)電氣穩(wěn)定性UdId0AB 只需在一定負(fù)載范圍內(nèi)才具有電氣穩(wěn)定性 A：穩(wěn)定 B：不穩(wěn)定牽引電機(jī)之間的負(fù)載分配 牽引電機(jī)特性有差別 動(dòng)輪直徑一樣 動(dòng)輪直徑不同 牽引電機(jī)特性一樣TId0nnT2211Id1Id2nT2T1串勵(lì)：串勵(lì)： 轉(zhuǎn)速一樣轉(zhuǎn)速一樣 n一一樣樣 Id1 Id2 差值差值較小較小 T1 T2 差值差值也較小也較小牽引電機(jī)特性有差別動(dòng)輪直徑一樣牽引電機(jī)特性有差別動(dòng)輪直徑一樣TId0n21T21Id1Id2nT2T1并勵(lì)：并勵(lì)： 轉(zhuǎn)速一樣轉(zhuǎn)速一樣 n一一樣樣 Id1 Id2 差值差值很大很大

6、T1 T2 差值差值也較大也較大 牽引電機(jī)動(dòng)輪直徑不同特性一樣TId0nnTId1Id2n1T2T1n2串勵(lì)：串勵(lì)： 由一樣的轉(zhuǎn)速由一樣的轉(zhuǎn)速差引起差引起 Id1 Id2 差值差值較小較小 T1 T2 差值差值也較小也較小 牽引電機(jī)動(dòng)輪直徑不同特性一樣TId0nTId2Id1n1T1T2n2并勵(lì)：并勵(lì)： 由一樣的轉(zhuǎn)速由一樣的轉(zhuǎn)速差引起差引起 Id1 Id2 差值差值較大較大 T1 T2 差值差值也較大也較大TId0nnT21Id2Id1nT2T1串勵(lì)：串勵(lì)： 轉(zhuǎn)速不變轉(zhuǎn)速不變 任務(wù)任務(wù)曲線由曲線由n1變?yōu)樽優(yōu)閚2 Id1 Id2 差值差值較小較小 T1 T2 差值差值也較小也較小并勵(lì):TId0

7、n21TId1Id2nT2T1 轉(zhuǎn)速不變 任務(wù)曲線由n1變?yōu)閚2結(jié)論：當(dāng)電網(wǎng)電壓動(dòng)結(jié)論：當(dāng)電網(wǎng)電壓動(dòng)搖時(shí)，并勵(lì)電機(jī)的電搖時(shí)，并勵(lì)電機(jī)的電流沖擊和牽引力沖擊流沖擊和牽引力沖擊比串勵(lì)電機(jī)大得多比串勵(lì)電機(jī)大得多T(F)0n(v)n1T2T1n2acT(F)0n(v)n1T2T1n2bdF0vF121nF2a假設(shè)電動(dòng)機(jī)任務(wù)在假設(shè)電動(dòng)機(jī)任務(wù)在a點(diǎn)，速度為點(diǎn)，速度為n偶爾緣由偶爾緣由 n+ n1 并勵(lì)：特性硬并勵(lì)：特性硬 F1較大較大 迅速恢復(fù)粘著迅速恢復(fù)粘著2 串勵(lì)：特性軟串勵(lì)：特性軟 F2較小較小 粘著不易恢復(fù)構(gòu)成空轉(zhuǎn)粘著不易恢復(fù)構(gòu)成空轉(zhuǎn)1:最大粘著曲線最大粘著曲線 2:滑動(dòng)摩擦力曲線滑動(dòng)摩擦力曲線

8、3:并勵(lì)電機(jī)機(jī)械特并勵(lì)電機(jī)機(jī)械特性性T(F)0n(v)v3v0AB11223粘著條件破壞粘著條件破壞 1-1 2-2 牽引力牽引力最大粘著限制最大粘著限制 逐漸逐漸發(fā)生空轉(zhuǎn)發(fā)生空轉(zhuǎn) v A 滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦力力=牽引力，停頓空轉(zhuǎn)牽引力，停頓空轉(zhuǎn) 假設(shè)電機(jī)原來任務(wù)在假設(shè)電機(jī)原來任務(wù)在B點(diǎn)點(diǎn) v01:最大粘著曲線最大粘著曲線 2:滑動(dòng)摩擦力曲線滑動(dòng)摩擦力曲線 4/5:串勵(lì)電機(jī)機(jī)械特串勵(lì)電機(jī)機(jī)械特性性粘著條件破壞粘著條件破壞 1-1 2-2 牽引力牽引力最大粘著限制最大粘著限制 逐漸逐漸發(fā)生空轉(zhuǎn)發(fā)生空轉(zhuǎn) v A 滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦力力=牽引力，停頓空轉(zhuǎn)牽引力，停頓空轉(zhuǎn) T(F)0n(v)v4v0AB1

9、12245假設(shè)電機(jī)原來任務(wù)在假設(shè)電機(jī)原來任務(wù)在B點(diǎn)點(diǎn) v0優(yōu)點(diǎn)：適宜的調(diào)理特性優(yōu)良的防空轉(zhuǎn)特性充分發(fā)揚(yáng)機(jī)車牽引力 能實(shí)現(xiàn)無級(jí)磁場(chǎng)減弱便于牽引制開工況轉(zhuǎn)換nId0If5If4If3If2If1If1 If2 If3 If4 If5MMM 微機(jī)控制機(jī)車 串勵(lì)繞組與各自的電樞串聯(lián) 各電機(jī)他勵(lì)繞組串聯(lián)后進(jìn)展 集中控制6K 調(diào)理電機(jī)電壓 調(diào)理主磁通n =Ud Id RCe 一、調(diào)理端電壓 改動(dòng)牽引電機(jī)的銜接方式 牽引電動(dòng)機(jī)與電阻串聯(lián) 改動(dòng)牽引變壓器的輸出電壓 改動(dòng)牽引發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流 改動(dòng)同步牽引發(fā)電機(jī)定子繞組接法 改動(dòng)牽引電機(jī)的銜接方式MMMMUNUd = UN/4MMMMUNUd = UN/2

10、MMMMUNUd = UN 牽引電動(dòng)機(jī)與電阻串聯(lián)優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單缺陷：起動(dòng)不平穩(wěn)缺陷：起動(dòng)不平穩(wěn) 粘著利用不好粘著利用不好 損耗大損耗大MUN逐漸切除與電樞串聯(lián)的電阻進(jìn)展調(diào)速M(fèi)UN調(diào)理斬波器導(dǎo)通比進(jìn)展調(diào)速CH 改動(dòng)牽引變壓器的輸出電壓改動(dòng)變壓器的匝數(shù)改動(dòng)變壓器的匝數(shù) 改動(dòng)變壓器輸出電壓改動(dòng)變壓器輸出電壓 Ud 改動(dòng)牽引發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流柴油機(jī)轉(zhuǎn)速柴油機(jī)轉(zhuǎn)速 同軸的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速同軸的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 由于牽引發(fā)由于牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)是由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)是由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的 勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)速變化速變化 電機(jī)電壓變化電機(jī)電壓變化柴油機(jī)GMMM 改動(dòng)同步牽引發(fā)電機(jī)定子繞組的接法 雙星

11、形：雙星形：T1 T2 T3 T1 T12 T13低速：低速：AS1和和AS2斷斷開開 并聯(lián)并聯(lián)高速：高速：AS1和和AS2閉閉和和 串聯(lián)串聯(lián)MM T1T2T3 T11T12 T13AS1AS2調(diào)理主極磁通磁場(chǎng)分路法：主極繞組兩端并聯(lián)一級(jí)或數(shù)級(jí)分 路電阻，從而減小勵(lì)磁電流和磁通MUd+-R212R1IdILK1、K2斷開斷開 Id = IL 滿磁場(chǎng)滿磁場(chǎng) K1閉和閉和 R1分流分流 K2閉和閉和 R2分流分流 K1、K2閉和閉和 R1、R2分流分流磁場(chǎng)減弱系數(shù) 磁場(chǎng)減弱系數(shù)：在牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流一樣的條件磁場(chǎng)減弱系數(shù)：在牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流一樣的條件下，磁場(chǎng)減弱的磁勢(shì)下，磁場(chǎng)減弱的磁勢(shì)(IW)與全磁場(chǎng)時(shí)的勵(lì)磁磁勢(shì)與全磁場(chǎng)時(shí)的勵(lì)磁磁勢(shì)(IW)d之比之比 =(IW)(IW)d=ILWIdW=ILIdIL =RRL + RId =RRL +