交直型電力機(jī)車主電路和輔助電路

第一章交直型電力機(jī)車主電路和輔助電路第一章交直型電力機(jī)車主電路和輔助電路本章要點(diǎn)：主電路設(shè)計(jì)考慮的主要因素我國(guó)主要干線機(jī)車主電路機(jī)車的牽引特性及制動(dòng)特性概念“粘著”、“空轉(zhuǎn)”、“滑行”、“軸重補(bǔ)償”主電路保護(hù)的種類與原理機(jī)車輔助電路的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)概述

一、電力機(jī)車能量傳遞過(guò)程：車上受電弓牽引變壓器牽引整流器轉(zhuǎn)向架牽引電機(jī)機(jī)車車輛27.5kv單相接觸網(wǎng)交流直流機(jī)械能電能二、機(jī)車電路分類機(jī)車電路主電路輔助電路控制電路二、機(jī)車電路分類（續(xù)１）主電路功能：牽引和制動(dòng)時(shí)，完成能量傳遞和轉(zhuǎn)換；特點(diǎn)：大功率、高電壓、大電流；主要包括：牽引變壓器、整流器、牽引電機(jī)二、機(jī)車電路分類（續(xù)2）輔助電路（有兩類）交流輔助電路功能：給主電路的通風(fēng)、冷卻輔助電機(jī)等；特點(diǎn)：三相380V交流供電,功率較?。话ǎ?jiǎn)危嘧儞Q器、通風(fēng)電機(jī)、壓縮電機(jī)等二、機(jī)車電路分類（續(xù)3）直流輔助電路功能：給電器控制、電子控制及照明、空調(diào)設(shè)備供電；特點(diǎn)：直流110V供電，有蓄電池作后備電源；包括：DC110V交直流變換電源、蓄電池、車燈、空調(diào)等。此外，用于客車牽引的機(jī)車上有DC600V直流電源供客車車廂內(nèi)空調(diào)、采暖、照明及旅客信息服務(wù)系統(tǒng)供電。二、機(jī)車電路分類（續(xù)4）控制電路（有兩類）電器控制功能：完成電路和氣路的開關(guān)及邏輯互鎖；特點(diǎn)：電動(dòng)或氣動(dòng)的邏輯開關(guān)．包括：繼電器、電控閥、氣動(dòng)開關(guān)等。近年來(lái)生產(chǎn)機(jī)車上的邏輯聯(lián)鎖已由邏輯控制單元（LCU)完成。二、機(jī)車電路分類（續(xù)5）電子控制功能：配合主輔助電路完成機(jī)車的控制；特點(diǎn)：弱電控制、控制復(fù)雜；包括：給定積分器、特性控制、防空轉(zhuǎn)／防滑、移相控制、功率放大、脈沖變壓器等控制單元。三、主電路設(shè)計(jì)考慮的內(nèi)容主要考慮因素：滿足機(jī)車牽引中的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的基本要求；功率大、控制復(fù)雜、工作條件差，體積、重量受到限制；牽引性能的好壞、技術(shù)難易程度，維護(hù)費(fèi)用及可靠性。三、主電路路設(shè)計(jì)考慮慮的內(nèi)容（（續(xù)１）更具體來(lái)來(lái)講五個(gè)方方面：牽引電機(jī)聯(lián)聯(lián)接與激磁磁方式；牽引電機(jī)的的供電方式式；整流線路；；調(diào)速方式；；電氣制動(dòng)方方式。下面將參照照這五個(gè)方方面的內(nèi)容容進(jìn)行詳細(xì)細(xì)分析。一、牽引電機(jī)機(jī)的聯(lián)接與與激磁方式式交直型電力力機(jī)車采用用脈流牽引引電機(jī)（直直流電機(jī)））。１、激磁方方式問(wèn)題：直流電機(jī)的的激磁方式式有幾種？？各有何種種特點(diǎn)？主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容一、牽引電機(jī)機(jī)的連接與與激磁方式式（續(xù)１））串激特點(diǎn)：起動(dòng)動(dòng)力矩大、、恒功性能能好，有““牛馬”特特性，并聯(lián)聯(lián)時(shí)負(fù)載分分配較易均均衡，但特特性較軟，，防空轉(zhuǎn)能能力差；并激（他激激）特點(diǎn)：特性性較硬，防防空轉(zhuǎn)性能能好，但是是其它性能能（起動(dòng)和和恒功）較較差；主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容一、牽引電機(jī)機(jī)的連接與與激磁方式式（續(xù)2）復(fù)激部分繞組是是與電樞串串聯(lián)，部分分繞組為他他激。特點(diǎn)：兼有有串激和并并激的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，但電機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)和控控制復(fù)雜。。實(shí)際情況：：機(jī)車多用用串激電機(jī)機(jī)、６K/SS7機(jī)車采用了了復(fù)激電機(jī)機(jī)，沒(méi)有采采用并激的的。說(shuō)明：斬波波地鐵機(jī)車車中，有采采用它激電電機(jī)，但其其激磁電流流控制是按按電樞電流流規(guī)律控制制的。主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容一、牽引電機(jī)機(jī)的連接與與激磁方式式（續(xù)３））２、電機(jī)聯(lián)聯(lián)接方式串聯(lián)特點(diǎn)：主電電路開關(guān)電電器少、簡(jiǎn)簡(jiǎn)化主電路路結(jié)構(gòu)，電電機(jī)負(fù)荷分分配均勻，，但防空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)性能差；；并聯(lián)特點(diǎn)：防空空轉(zhuǎn)性能好好，整車粘粘著利用充充分，但主主電路結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜；主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容一、牽引電機(jī)機(jī)的連接與與激磁方式式（續(xù)４））實(shí)際應(yīng)用：：普遍采用用電機(jī)并聯(lián)聯(lián)方式，只只有8K機(jī)車采用電電機(jī)串聯(lián)。。主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容二、供電方方式集中供電（（車控）整臺(tái)機(jī)車牽牽引電機(jī)由由一套整流流器供電。。特點(diǎn)：變壓壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，集中中冷卻簡(jiǎn)化化了通風(fēng)設(shè)設(shè)備，但一一臺(tái)電機(jī)故故障時(shí)，影影響整車工工作；主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容二、供電方方式（續(xù)１１）獨(dú)立供電（（軸控）每一個(gè)牽引引電機(jī)由一一套獨(dú)立的的整流器供供電。特點(diǎn)：機(jī)車車的粘著利利用好，一一臺(tái)電機(jī)故故障時(shí)不影影響其它電電機(jī)的運(yùn)行行。但變壓壓器、整流流器及控制制復(fù)雜。主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容二、供電方方式（續(xù)２２）部分集中（（架控）同一轉(zhuǎn)向架架上的電機(jī)機(jī)由一套整整流器供電電。特點(diǎn)：簡(jiǎn)化化了電路和和變流器結(jié)結(jié)構(gòu)，粘著著利用較為為充分，同同時(shí)實(shí)現(xiàn)一一定的冗余余。實(shí)際應(yīng)用：：SS1、SS3機(jī)車采用集集中供電；；其它部分分機(jī)車由部部分集中供供電，其中中6K機(jī)車上有一一個(gè)轉(zhuǎn)向架架上兩臺(tái)電電機(jī)分別由由兩套不同同的整流器器供電；沒(méi)有交直型型車采用獨(dú)獨(dú)立供電。主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容二、供電方方式（續(xù)3）說(shuō)明：隨著著電力電子子技術(shù)的發(fā)發(fā)展和高速速重載的需需求，新型型的交直流流機(jī)車開始始采用軸控控技術(shù)，這這樣整車的的粘著利用用充分，同同時(shí)在一軸軸故障整車車的牽引力力影響不大大。主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容三、整流線線路50Hz單相交流整整流，SS1采用二極管管不控整流流；其它機(jī)機(jī)車多用半半控橋整流流且是二段段橋、三段段橋甚至四四段橋。圖１－１整整流器的簡(jiǎn)簡(jiǎn)化線路圖圖主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容三、整流線線路（續(xù)１１）Ｌp－平波電抗抗器，減小小電流脈動(dòng)動(dòng)，改善電電機(jī)換相性性能。Ｌf－激磁繞組組。Ｒf－磁場(chǎng)分路路電阻，減減小磁場(chǎng)電電流脈動(dòng)。問(wèn)題：平波電抗器器如何減小小電流的脈脈動(dòng)？磁場(chǎng)分路電電阻如何減減少磁場(chǎng)電電流脈動(dòng)？主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容四、調(diào)速方方式調(diào)速要求：：在不中斷主主電路的情情況下，盡盡量使?fàn)恳ψ兓狡交?，有盡盡可多的級(jí)級(jí)位均勻分分布在整個(gè)個(gè)調(diào)速范圍圍內(nèi)。問(wèn)題：直流電機(jī)如如何調(diào)速的的？主電路設(shè)計(jì)計(jì)考慮的內(nèi)內(nèi)容四、調(diào)速方方式（續(xù)１１）分兩步：調(diào)壓調(diào)速：：在額定電電壓以下，，改變電機(jī)機(jī)電樞電壓壓Ｕd實(shí)現(xiàn)電機(jī)機(jī)調(diào)速；；弱磁調(diào)速速：在端端壓達(dá)到到額定電電壓后，，削弱磁磁場(chǎng)進(jìn)步步提高速速度。問(wèn)題：為何要先先調(diào)壓后后弱磁？？主電路設(shè)設(shè)計(jì)考慮慮的內(nèi)容容四、調(diào)速速方式（（續(xù)2)調(diào)壓調(diào)速速：有觸點(diǎn)調(diào)調(diào)壓：SS1、８Ｇ機(jī)機(jī)車；有觸點(diǎn)與與相控結(jié)結(jié)合調(diào)壓壓：SS3；無(wú)觸點(diǎn)相相控調(diào)壓壓：SS4、SS5、6K、8K等；其中方式式①為有級(jí)調(diào)調(diào)壓，方方式②和和③為無(wú)無(wú)級(jí)調(diào)壓壓。主電路設(shè)設(shè)計(jì)考慮慮的內(nèi)容容四、調(diào)速速方式（（續(xù)３)弱磁調(diào)速速：激磁繞組組并電阻阻調(diào)速：：SS1、SS3、SS4、SS6；相控弱磁磁，相控控弱磁有有兩種不不同的形形式：6K、SS7是復(fù)勵(lì)電電機(jī)，由由他勵(lì)繞繞組的相相控電路路勵(lì)磁；；8K、SS5是串勵(lì)電電機(jī)、由由分路晶晶閘管弱弱磁；方式①為有級(jí)、、方式②②為無(wú)級(jí)級(jí)。主電路設(shè)設(shè)計(jì)考慮慮的內(nèi)容容四、調(diào)速速方式（（續(xù)４)由上可知知：有級(jí)調(diào)速速分有級(jí)級(jí)調(diào)壓調(diào)調(diào)速和有有級(jí)弱磁磁調(diào)節(jié)速速兩種；；無(wú)級(jí)調(diào)調(diào)速也分分為無(wú)級(jí)級(jí)調(diào)壓和和無(wú)級(jí)弱弱磁兩種種。二者比較較：無(wú)級(jí)調(diào)速速可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)牽引電電流和牽牽引力的的連續(xù)調(diào)調(diào)節(jié)；有有級(jí)調(diào)速速在級(jí)間間變換時(shí)時(shí)有電流流沖擊和和機(jī)械沖沖擊。主電路設(shè)設(shè)計(jì)考慮慮的內(nèi)容容五、電氣氣制動(dòng)兩類制動(dòng)動(dòng)：機(jī)械制動(dòng)動(dòng)：常備備制動(dòng)，，低速時(shí)時(shí)投入；；電氣制動(dòng)動(dòng)：一般般高速時(shí)時(shí)投入效效果好；電阻制動(dòng)動(dòng)能耗電阻阻制動(dòng)：：穩(wěn)定可可靠，多多用。SS1-SS4加饋電阻阻制動(dòng)：：在低速速時(shí)可獲獲大的制制動(dòng)力.SS8再生制動(dòng)動(dòng)向電網(wǎng)回回饋能量量，功率率因數(shù)低低，控制制復(fù)雜。。8K（２臺(tái)））、SS5、SS7。主電路設(shè)設(shè)計(jì)考慮慮的內(nèi)容容習(xí)題題１、機(jī)車主電電路設(shè)計(jì)