交直型電力機(jī)車主電路與輔助電路

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”、“輛重補(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

電力機(jī)車能量傳遞過程：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)械能電能機(jī)車電路分類主電路功能：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；主要有：牽引變壓器、整流器、牽引電機(jī)機(jī)車電路分類（續(xù)１）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)等供電；特點(diǎn)：三相380V交流供電,功率較小；主要有：?jiǎn)危嘧儞Q器、通風(fēng)電機(jī)、壓縮電機(jī)等機(jī)車電路分類（續(xù)２）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；主要有：DC110V交直流變換電源，蓄電池、車燈、空調(diào)。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。機(jī)車電路分類（續(xù)３）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)．主要有：繼電器、電控閥、氣動(dòng)開關(guān)。近年來生產(chǎn)機(jī)車上的邏輯聯(lián)鎖已由邏輯控制單元（LCU)完成。機(jī)車電路分類（續(xù)３）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；含有：給定積分器、特性控制、防空／防滑、移相控制、功率放大、脈沖變壓器等控制單元。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。主電路設(shè)計(jì)考慮的內(nèi)容（續(xù)１）更具體來講五個(gè)方面：電機(jī)連接與激磁方式；電機(jī)的供電方式；整流線路；調(diào)速方式；電氣制動(dòng)方式。下面將參這五個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析。

一、牽引電機(jī)的連接與激磁方式交直型電力機(jī)車采用脈流牽引電機(jī)（直流電機(jī)）。１、激磁方式問題：直流電機(jī)的激磁方式有幾種？各有何種特點(diǎn)？一、牽引電機(jī)的連接與激磁方式（續(xù)１）串激

特點(diǎn)：起動(dòng)力矩大、恒功性能好，有“牛馬”特性，并聯(lián)時(shí)負(fù)載分配較易均衡，但特性較軟，防空轉(zhuǎn)能力差；并激（它激）特點(diǎn)：特性較硬，防空轉(zhuǎn)性能好，但是其它性能（起動(dòng)和恒功）較差；一、牽引電機(jī)的連接與激磁方式（續(xù)2）復(fù)激部分繞組是與電樞串聯(lián)，部分繞組為它激。特點(diǎn)：兼有串激和并激的優(yōu)點(diǎn)，但電機(jī)結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜。實(shí)際情況：機(jī)車多用串激電機(jī)、６K機(jī)車/SS7采用了復(fù)激電機(jī)，沒有采用并激的。說明：斬波地鐵機(jī)車中，有采用它激電機(jī)，但其激磁電流控制是按電樞電流規(guī)律控制的。一、牽引電機(jī)的連接與激磁方式（續(xù)３）２、電機(jī)聯(lián)接方式串聯(lián)特點(diǎn)：主電路開關(guān)電器少、簡(jiǎn)化主電路結(jié)構(gòu)，電機(jī)負(fù)荷分配均勻，但防空轉(zhuǎn)性能差；并聯(lián)特點(diǎn)：防空轉(zhuǎn)性能好，整車粘著利用充分，但主電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜；一、牽引電機(jī)的連接與激磁方式（續(xù)４）實(shí)際應(yīng)用：普遍采用電機(jī)并聯(lián)方式，只有8K機(jī)車采用電機(jī)串聯(lián)。二、供電方式集中供電（車控）

整機(jī)車牽引電機(jī)由一套整流器供電。特點(diǎn)：變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集中冷卻簡(jiǎn)化了通風(fēng)設(shè)備，但一臺(tái)電機(jī)故障時(shí)，影響整車工作；二、供電方式（續(xù)１）獨(dú)立供電（軸控）每一個(gè)牽引電機(jī)由一套貿(mào)獨(dú)立的整器供電。特點(diǎn)：機(jī)車的粘著利用好，一臺(tái)電機(jī)故障時(shí)不影響其它電機(jī)的運(yùn)行。但變壓器、整流器及控制復(fù)雜。二、供電方式（續(xù)２）部分集中（架控）同一轉(zhuǎn)高架上的電機(jī)由一套整流器供電。特點(diǎn)：簡(jiǎn)化了電路和變化器結(jié)構(gòu)，粘著利用較為充分，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一定的冗余。實(shí)際應(yīng)用：SS1、SＳ3機(jī)車采用集中供電；其它部分機(jī)車由部分集中供電，其中6K機(jī)車上有一個(gè)轉(zhuǎn)向架上兩臺(tái)電機(jī)分別由兩套不同的整流器供電；沒有交直型車采用獨(dú)立供電。二、供電方式（續(xù)２）說明：隨著的發(fā)展和高速重載的需求，新型的交直流機(jī)車開始采用軸控技術(shù)，這樣整車的粘著利用充分，同時(shí)在一軸故障整車的牽引力影響不大。三、整流線路

50Hz單相交流整流，SS1采用二極管不控整流；其它機(jī)多用半控橋整流且是二段橋、三橋甚至四段橋。

圖１－１整流器的簡(jiǎn)化線路圖三、整流線路（續(xù)１）

Ｌp－平波電抗器，減小電流脈動(dòng)，改善電機(jī)換相性能。Ｌf－激磁繞組。Ｒf－磁場(chǎng)分路電阻，減小磁場(chǎng)電流脈動(dòng)。問題：平波電抗器如何減小電流的脈動(dòng)？磁場(chǎng)分路電阻如何減少磁場(chǎng)電流脈動(dòng)？四、調(diào)速方式調(diào)速要求：在不中斷主電路的情況下，盡量使?fàn)恳ψ兓交斜M可多的級(jí)位均勻分布在整調(diào)范圍內(nèi)。問題：直流電機(jī)如何調(diào)速的？四、調(diào)速方式（續(xù)１）分兩步：調(diào)速調(diào)壓：在額定電壓之下，改變電機(jī)電樞電壓Ｕd實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速；弱磁調(diào)速：在端壓達(dá)到額定電壓后，削弱磁場(chǎng)進(jìn)步提高速度。問題：為何要先調(diào)壓后弱磁？四、調(diào)速方式（續(xù)2)調(diào)壓調(diào)速：有觸點(diǎn)調(diào)壓，SS1、８Ｇ機(jī)車；有觸點(diǎn)與相控結(jié)合調(diào)壓，SS3；無觸點(diǎn)相控調(diào)壓，SS4、SS5、6K、8K等；其中方式①為有級(jí)調(diào)壓，方式②和③為無級(jí)調(diào)壓。四、調(diào)速方式（續(xù)３)弱磁調(diào)速：激磁繞組并電阻調(diào)速，SS1、SS3、SS4、SS6；相控弱磁，相控弱磁有兩種不同的形式。6K、SS7是復(fù)勵(lì)電機(jī)，由它勵(lì)繞組的相控電路勵(lì)磁；8K、SS5是串勵(lì)電機(jī)、由分路晶閘管弱磁；方式①為無級(jí)、方式②為有級(jí)。四、調(diào)速方式（續(xù)４)由上可知：有級(jí)調(diào)速分有級(jí)調(diào)壓調(diào)速和有級(jí)弱磁調(diào)節(jié)速兩種；無級(jí)調(diào)速也分為無級(jí)調(diào)壓和無級(jí)弱磁兩種。二者比較：

無級(jí)調(diào)速可實(shí)現(xiàn)牽引電流和牽引力的連續(xù)調(diào)節(jié)；有級(jí)調(diào)速在級(jí)間變換時(shí)有電流沖擊和機(jī)械沖擊。五、電氣制動(dòng)兩類制動(dòng)：機(jī)械制動(dòng)：常備制動(dòng)，低速時(shí)投入；電氣制動(dòng)：一般高速時(shí)投入效果好；電阻制動(dòng)能耗電阻制動(dòng)：穩(wěn)定可靠，多用。SS1-SS4加饋電阻制動(dòng)：在低速時(shí)可獲大的制動(dòng)力.SS5再生制動(dòng)

向電網(wǎng)回饋能量，功率因數(shù)低控制復(fù)雜。8K（２臺(tái)）、SS5、SS7。習(xí)題１、機(jī)車主電路設(shè)計(jì)時(shí)要考慮那幾方面的因數(shù)？主要涉及機(jī)及主電那些方面？２、畫出串激直流電機(jī)和并激直流電機(jī)牽引時(shí)的牽引力（Ｆ）與速度力（Ｖ）關(guān)系曲線，并說明其特點(diǎn)。３、分析牽引電機(jī)有級(jí)電壓調(diào)速和有級(jí)弱磁調(diào)速時(shí)的電流和牽引力沖擊情況。第二節(jié)交直型機(jī)車主電路我國(guó)交直型機(jī)車主電路的發(fā)展過程：有觸點(diǎn)調(diào)壓不控整流器SS1有觸點(diǎn)與相控結(jié)合SS3相控多段橋SS4相控多段橋無級(jí)弱磁再生制動(dòng)SS5一、SS1型機(jī)車主電路特點(diǎn)：

二組管整流，調(diào)節(jié)整流器的交流輸入電壓調(diào)節(jié)輸出電壓，可實(shí)現(xiàn)33級(jí)調(diào)壓和３級(jí)磁場(chǎng)削弱，功率因數(shù)高。

圖１-２SS1機(jī)車主電路簡(jiǎn)圖一、SS1型機(jī)車主電路(續(xù)