機(jī)車點(diǎn)傳動(dòng)與控制課件

1、機(jī)車電傳動(dòng)與控制2010.11-2010.12（交通設(shè)備信息工程 2007級(jí) 40學(xué)時(shí) ）潘迪夫1機(jī)車電傳動(dòng)與控制課程主要內(nèi)容：電力牽引傳動(dòng)控制概述電力牽引交直傳動(dòng)與控制電力牽引交流傳動(dòng)與控制2 主要參考書：馮曉云. 電力牽引交流傳動(dòng)及其控制系統(tǒng). 高等教育出版社，2009.12.連級(jí)三. 電力牽引控制系統(tǒng). 中國(guó)鐵道出版社，2001.王書林. 電力牽引控制系統(tǒng). 中國(guó)電力出版社，2005.宋雷鳴. 動(dòng)車組傳動(dòng)與控制. 中國(guó)鐵道出版社，2007.黃濟(jì)榮. 電力牽引交流傳動(dòng)與控制. 機(jī)械工業(yè)出版社，1999.徐 安. 城市軌道交通電力牽引. 中國(guó)鐵道出版社，2000.李群湛. 高速鐵路電氣化工程

2、. 西南交通大學(xué)出版社，2006.廖曉鐘. 電力電子技術(shù)與電氣傳動(dòng). 北京理工大學(xué)出版社，2000.廖曉鐘. 自動(dòng)控制系統(tǒng). 北京理工大學(xué)出版社，2005.周楊忠. 交流電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制. 機(jī)械工業(yè)出版社，2010.01. 主要參考資料：機(jī)車電傳動(dòng)J. 株洲電力機(jī)車研究所，2002-2010內(nèi)燃機(jī)車J. 大連內(nèi)燃機(jī)車研究所， 2002-2010其他機(jī)車車輛（DF4-DF11,SS4-SS9,CRH1-5,HXD1-3,）資料及?？?第一章 電力牽引傳動(dòng)與控制系統(tǒng)概述 一、系統(tǒng)組成與功用機(jī)車電力傳動(dòng)與控制系統(tǒng)組成內(nèi)燃機(jī)車：柴油機(jī)控制系統(tǒng)牽引發(fā)電機(jī)變流器牽引電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪箱與動(dòng)輪電力傳動(dòng)與控制

3、系統(tǒng)圖 1-1a5電力機(jī)車（交流供電）： 電網(wǎng)，受電弓控制系統(tǒng)牽引變壓器變流器牽引電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪箱與動(dòng)輪電力傳動(dòng)與控制系統(tǒng)圖 1-1b6內(nèi)燃機(jī)車?yán)硐霠恳匦郧€機(jī)車輪軸功率：FV=3.6N式中：F 機(jī)車牽引力（KN）V 機(jī)車速度（Km/h）N 原動(dòng)機(jī)功率（KW） 傳動(dòng)效率理想特性要求：機(jī)車在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)常利用其動(dòng)力裝置的額定功率.即：FV=3.6N=const.圖 1-2 機(jī)車?yán)硐霠恳?特性曲線（牛馬特性）7內(nèi)燃機(jī)車電傳動(dòng)裝置的功用電傳動(dòng)裝置的功用：充分利用和發(fā)揮機(jī)車動(dòng)力裝置的功率；擴(kuò)大機(jī)車牽引力F與速度V的調(diào)節(jié)范圍；提高機(jī)車過載能力，解決列車起動(dòng)問題；改善機(jī)車牽引控制性能。圖 1-3 柴油機(jī)功

4、率和扭矩特性-不能適應(yīng)機(jī)車起動(dòng)、過 載、恒功等要求8直-直電力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)燃或電力機(jī)車采用直流牽引發(fā)電機(jī)或直流電網(wǎng)直接向數(shù)臺(tái)直流牽引電動(dòng)機(jī)供電的傳動(dòng)方式。調(diào)速性能優(yōu)良，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔。直流牽引電機(jī)造價(jià)較高，但可靠性、維護(hù)性相對(duì)較差。受直流電機(jī)換向條件和機(jī)車限界、軸重等限制，主發(fā)電機(jī)單機(jī)功率受到限制。一般在2200KW以下。車型：DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。圖1-4 內(nèi)燃機(jī)車直-直電傳動(dòng)10交-直-交電力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)燃或電力機(jī)車采用交流牽引發(fā)電機(jī)或單相交流電網(wǎng)及變壓器，經(jīng)整流器將交流電變換成直流，再通過逆變器將直流電變換成頻率和幅值按列車運(yùn)行控制要求變化的交流電，向數(shù)臺(tái)交流牽引電動(dòng)機(jī)供電的傳動(dòng)

5、方式。圖1-6 a內(nèi)燃機(jī)車交-直-交電傳動(dòng)采用交流牽引電機(jī)，徹底克服了直-直系統(tǒng)的不足，重量輕，造價(jià)低，可靠性及維修性好良好的粘著性能適用于大功率控制系統(tǒng)復(fù)雜車型：DF4DAC,NJ1,DJ，DJ2，DJJ1（藍(lán)箭），DJ4，CRH等12第一章 電力牽引傳動(dòng)與控制系統(tǒng)概述三、國(guó)內(nèi)外機(jī)車車輛傳動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展 歷史與現(xiàn)狀大功率（內(nèi)然）機(jī)車電力傳動(dòng)與液力傳動(dòng)兩種主要傳動(dòng)方式的演變與發(fā)展主要趨勢(shì)：電力傳動(dòng)14德國(guó)：液力傳動(dòng)機(jī)車創(chuàng)始國(guó)，但60年代起轉(zhuǎn)向研 制交流傳動(dòng)。1971年成功推出DE2500交- 直-交內(nèi)燃機(jī)車。日本：液力傳動(dòng)機(jī)車主要生產(chǎn)和使用國(guó)（主要由 于軸重限制原因）。但隨著電氣化和交流 傳動(dòng)

6、技術(shù)的發(fā)展，正大力普及電力傳動(dòng) （動(dòng)力分散型為主）。英國(guó)：內(nèi)燃化初期兩種傳動(dòng)方式并存發(fā)展，1962 為配合鐵路全盤電氣化，英國(guó)鐵路總局宣 布不再生產(chǎn)液力機(jī)車。美國(guó)：1925年制造出第一臺(tái)直流電傳內(nèi)燃機(jī)車， 之后幾乎全部生產(chǎn)電傳機(jī)車。中國(guó)：80年代末基本停止了大功率液傳機(jī)車的生 產(chǎn)資陽，二七，四方轉(zhuǎn)產(chǎn)電傳機(jī)車），確 定了主要發(fā)展電力傳動(dòng)的方針。15電力傳動(dòng)形式的發(fā)展：直-直 交-直 交-直-交發(fā)展趨勢(shì)：大功率、電力牽引、交流傳動(dòng)大功率單軸功率1100-1600KW高性能恒功速比2.5，高粘著利用節(jié) 能低損耗，高效率，功率因數(shù)1.0可靠性高，維護(hù)性好，諧波干擾小16 20-60年代初：世界各國(guó)，直

7、-直形式，功率2200KW。 （30多年！）1964：法國(guó)首創(chuàng)交-直內(nèi)燃機(jī)車BB67036。開創(chuàng)了交-直傳動(dòng)和大功率機(jī)車的時(shí)代。（巨大進(jìn)步！）美國(guó)：C36-7 3600馬力法國(guó)：CC72000 4000馬力CC78000 5000馬力 前蘇聯(lián)：T75 6000馬力中國(guó)：DF4A-4B 3300馬力DF4C 3600馬力 DF4D 4000馬力DF5 4500馬力韶山系列電力機(jī)車單軸功率800-900KW（我國(guó)1958年大連廠試制成功2000馬力直-直機(jī)車，同年田心廠試制成功SS1型電力機(jī)車，64年DF型批量生產(chǎn)，69年試制成功4000馬力DF4和SS2，78年SS3，85年SS4，94年SS8

8、，98年SS9-5400Kw）17東風(fēng)11型內(nèi)燃機(jī)車 最高試驗(yàn)速度186KM/H。 裝車功率為3860KW。 16280ZJA型柴油機(jī)。 JF204C型同步主發(fā)電機(jī)。 ZD106型牽引電動(dòng)機(jī)。 機(jī)車走行步采用高圓簧旁承, 電動(dòng)機(jī)架懸式懸掛,輪對(duì)空心軸六連桿驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向架,機(jī)車裝有微機(jī)控制系統(tǒng),速度監(jiān)控系統(tǒng),具有自負(fù)荷功能的電阻制動(dòng)裝置,電控制動(dòng)系統(tǒng)及軸溫檢測(cè)顯示裝置 18SS4型貨運(yùn)電力機(jī)車韶山4（SS4）型電力機(jī)車是由各自獨(dú)立且又互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成，每節(jié)車均為一個(gè)完整的系統(tǒng)。額定功率6400kW持續(xù)牽引力436.5kN最大牽引力627.8kN持續(xù)速度51.5km/h最大速度100km/h20

9、SS6B型貨運(yùn)電力機(jī)車1994年研制成功，交直型6軸貨運(yùn)電力機(jī)車持續(xù)制功率4800 kW持續(xù)速度 50 km/h最高速度100 km/h起動(dòng)牽引力485kN持續(xù)牽引力337.5kN 21SS-9高速機(jī)車 23SS9G型客運(yùn)電力機(jī)車六軸干線大功率準(zhǔn)高速客運(yùn)交直傳動(dòng)電力機(jī)車。采用了許多國(guó)際客運(yùn)機(jī)車先進(jìn)技術(shù)，是我國(guó)干線鐵路牽引旅客列車功率最大的機(jī)車機(jī)車持續(xù)功率4800kW最大功率5400kW軸式C0-C0牽引工況恒功速度范圍為99-160kmh最高速度為170kmh 24AC4000型交-直-交電力機(jī)車26DJ2型號(hào)交流傳動(dòng)電力機(jī)車我國(guó)第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)品的商用型交流傳動(dòng)電力機(jī)車。主要用于既有干線

10、客運(yùn)牽引和高速專線牽引通用型客運(yùn)電力機(jī)車軸式Bo-Bo電傳動(dòng)方式交-直-交持續(xù)制功率4800kW持續(xù)速度74km/h最高運(yùn)營(yíng)速度200km/h最大起動(dòng)牽引力264kN持續(xù)牽引力233kN再生制動(dòng)功率4400kw(108-210km/h)最大制動(dòng)力150kN(10-108km/h) 27DJJ1 (藍(lán)箭) 電動(dòng)旅客列車株電、株所、長(zhǎng)客和廣鐵集團(tuán)于2000年共同為廣深線研制的新一代交傳高速電動(dòng)旅客列車組 基本編組M+5T+TC兩列連掛編組： M+10T+M持續(xù)制功率： 4800kW持續(xù)制速度： 105km/h最高速度： 210km/h起動(dòng)牽引力： 211kN持續(xù)牽引力： 164kN最大電制動(dòng)力：

11、150kN （5108km/h）電制動(dòng)功率： 4400kW (108230km/h) 28中華之星電動(dòng)車組為我國(guó)京一沈快速客運(yùn)通道研制的動(dòng)車組。列車最高運(yùn)營(yíng)速度可達(dá)270kmh，是目前我國(guó)運(yùn)行時(shí)速最快的電動(dòng)車組 電傳動(dòng)方式交直交傳動(dòng)最大運(yùn)行速度270km/h起動(dòng)牽引力200 kN（05 km/h ） 持續(xù)制功率 2*4800kW 2002年11月27日， 中華之星在秦(皇島)沈(陽)客運(yùn)專線上創(chuàng)造了中國(guó)鐵路試驗(yàn)速度的最高記錄：312.5公里/小時(shí)！ 30烏茲別克斯坦電力機(jī)車軸式 B0-B0-B0電傳動(dòng)方式：交直交用途：鐵路干線客貨通用持續(xù)制功率 6000kW持續(xù)速度 53 km/h最高運(yùn)行速度

12、 120 km/h起動(dòng)牽引力 450kN持續(xù)牽引力 410kN (半磨耗輪)電制動(dòng)方式： 再生制動(dòng)最大電制動(dòng)力： 285 kN輪周制動(dòng)功率： 5400kW31和諧型大功率交流傳動(dòng)機(jī)車電力機(jī)車株洲電力機(jī)車有限公司：HXD1型八軸9600kw大同電力機(jī)車有限公司：HXD2型八軸9600kw大連機(jī)車車輛有限公司：HXD3型六軸7200kw 內(nèi)燃機(jī)車 大連機(jī)車車輛有限公司：HXN3型六軸4413kw 戚墅堰機(jī)車車輛廠 ：HXN5型六軸4413kw 32和諧號(hào)大功率機(jī)車一覽表型號(hào)主要性能參數(shù)研發(fā)制造公司運(yùn)用訂購(gòu)和諧1型電力機(jī)車HXD1(DJ4)交流傳動(dòng)，雙機(jī)重聯(lián)，單機(jī)軸式Bo-Bo，8軸9600kW，最

13、高時(shí)速120KM/h德國(guó)西門子公司南車株電公司大秦線牽引運(yùn)煤列車。至2007年底，株廠共造出120多臺(tái)2004年12月鐵道部訂購(gòu)180輛，2008年11月取消其中40輛訂單HXD1B交流傳動(dòng)，軸式Co-Co，6軸9600kW，最高時(shí)速120KM/h南車株電公司德國(guó)西門子公司單機(jī)牽引7000噸重載列車2007年8月鐵道部訂購(gòu)500輛HXD1C交流傳動(dòng)，軸式Co-Co，6軸7200kW，最高時(shí)速120KM/h南車株電公司單機(jī)牽引5000噸2008年鐵道部訂購(gòu)300輛和諧2型電力機(jī)車HXD2交流傳動(dòng)，雙機(jī)重聯(lián)，單機(jī)軸式Bo-Bo，8軸9600kW，最高時(shí)速120KM/h阿爾斯通交通股份公司北車大同電

14、力機(jī)車公司單機(jī)牽引7000噸重載列車，三機(jī)重聯(lián)滿足20000噸以上重載列車2005年鐵道部訂購(gòu)180臺(tái)HXD2B交流傳動(dòng)，軸式Co-Co，6軸9600kW，最高時(shí)速120KM/h北車大同電力機(jī)車公司阿爾斯通交通股份公司單機(jī)牽引7000噸重載列車2007年鐵道部訂購(gòu)500臺(tái)和諧3型電力機(jī)車HXD3(DJ3)交流傳動(dòng)，軸式Co-Co，6軸7200kW，最高時(shí)速120KM/h日本東芝公司北車大連機(jī)車公司單機(jī)牽引5000噸2004年鐵道部訂購(gòu)60輛，后增訂180輛；2008年再增購(gòu)400臺(tái)HXD3B交流傳動(dòng)，軸式Co-Co，6軸9600kW，最高時(shí)速120KM/h加拿大龐巴迪公司北車集團(tuán)大連機(jī)車公司單

15、機(jī)牽引7000噸重載列車2007年2月鐵道部訂購(gòu)500輛和諧3型內(nèi)燃機(jī)車HXN3交流傳動(dòng)，軸式Co-Co，6軸EMD16V265H柴油機(jī)，裝車功率4400 kW，最高時(shí)速120KM/h北車大連機(jī)車公司與美國(guó)EMD內(nèi)燃機(jī)車公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造雙機(jī)牽引5000噸，時(shí)速120km/h2005年鐵道部訂購(gòu)300臺(tái)和諧5型內(nèi)燃機(jī)車HXN5交流傳動(dòng)，軸式Co-Co，6軸，額定功率4460 kW，最高時(shí)速120KM/h南車戚墅堰機(jī)車公司與美國(guó)通用電氣（GE）公司合作研發(fā)生產(chǎn)雙機(jī)牽引5000噸，時(shí)速120km/h2005年鐵道部訂購(gòu)300臺(tái)3334DJ4大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車主要技術(shù)特點(diǎn)DJ4型大功率交傳電力機(jī)車

16、是由兩節(jié)完全相同的4軸電力機(jī)車通過內(nèi)重聯(lián)環(huán)節(jié)連接組成的8軸重載貨運(yùn)電力機(jī)車，每節(jié)車設(shè)有一個(gè)司機(jī)室，為一完整系統(tǒng)，機(jī)車總功率為9600 kW，單軸功率為1200 kW，單節(jié)軸式為BO-BO,軸重為23 T/25T（可調(diào)） 。主電路形式：機(jī)車采用交-直-交電傳動(dòng)技術(shù)，每節(jié)車配裝一臺(tái)水冷IGBT變流器，給四臺(tái)三相異步動(dòng)機(jī)供電，輔助逆變器集成在主變流器中；控制系統(tǒng)采用西門子SIBAS32系列的微機(jī)控制，TCN網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)；采用分布式控制；代表世界重載快速貨運(yùn)領(lǐng)域的先進(jìn)水平，可滿足2萬噸重載列車的牽引，將主要用于長(zhǎng)達(dá)630 km的大秦鐵路晉煤外運(yùn)。車體采用中央梁承載方式，轉(zhuǎn)向架，采用低位牽引桿，基礎(chǔ)制動(dòng)

17、采用輪盤制動(dòng)；空氣制動(dòng)系統(tǒng)采用CCBII制動(dòng)系統(tǒng),電制動(dòng)采用再生制動(dòng)；35和諧3型大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車大連機(jī)車車輛公司與美國(guó)EMD內(nèi)燃機(jī)車公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造2008年7月2日 36交流電傳動(dòng)高速動(dòng)車組200-250公里/時(shí) 動(dòng)車組CRH1：龐巴迪-四方-鮑爾（BSP）生產(chǎn)，原型是龐巴迪為瑞典AB提供的Regina。編組形式2(2M+1T)+(1M+1T)， 8節(jié)編組： Mc+Tp+M+M+T+M+Tp+Mc。總功率5300kW，軸功率265kW，共20個(gè)軸，每個(gè)動(dòng)車4個(gè)動(dòng)軸。 CRH2：南車四方（聯(lián)合日本財(cái)團(tuán)）生產(chǎn)，原型日本川崎新干線E2-1000。編組形式為4M+4T，8節(jié)編組：Mc+T+M

18、c+Tp+M+Tp+M+Tc?？偣β?800kW，軸功率300kW CRH5：北車長(zhǎng)春客車廠（聯(lián)合阿爾斯通）生產(chǎn)，原型阿爾斯通為芬蘭國(guó)鐵提供的SM3型?？偣β?500kW，軸功率550kW，編組形式 (3M+1T)+(2M+2T)，8節(jié)編組：Mc+M+Tp+M+T+Tp+M+Mc。 300-350公里/時(shí) 動(dòng)車組CRH3：北車唐山機(jī)車廠（聯(lián)合西門子）生產(chǎn)，原型ICE3。編組形式為，8M0T。軸功率550kW，全車共16根動(dòng)軸，平均分布于8輛車上，每車兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架，每臺(tái)轉(zhuǎn)向架均有一根動(dòng)軸。37CRH1動(dòng)車組38CRH2動(dòng)車組39CRH3動(dòng)車組40CRH5動(dòng)車組41CRH5動(dòng)車組42我國(guó)動(dòng)車組最新發(fā)展新一代高速列車C