機車點傳動與控制課件

1、機車電傳動與控制2010.11-2010.12（交通設(shè)備信息工程 2007級 40學時 ）潘迪夫1機車電傳動與控制課程主要內(nèi)容：電力牽引傳動控制概述電力牽引交直傳動與控制電力牽引交流傳動與控制2 主要參考書：馮曉云. 電力牽引交流傳動及其控制系統(tǒng). 高等教育出版社，2009.12.連級三. 電力牽引控制系統(tǒng). 中國鐵道出版社，2001.王書林. 電力牽引控制系統(tǒng). 中國電力出版社，2005.宋雷鳴. 動車組傳動與控制. 中國鐵道出版社，2007.黃濟榮. 電力牽引交流傳動與控制. 機械工業(yè)出版社，1999.徐 安. 城市軌道交通電力牽引. 中國鐵道出版社，2000.李群湛. 高速鐵路電氣化工程

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

3、系統(tǒng)圖 1-1a5電力機車（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機傳動齒輪箱與動輪電力傳動與控制系統(tǒng)圖 1-1b6內(nèi)燃機車理想牽引特性曲線機車輪軸功率：FV=3.6N式中：F 機車牽引力（KN）V 機車速度（Km/h）N 原動機功率（KW） 傳動效率理想特性要求：機車在運行時能經(jīng)常利用其動力裝置的額定功率.即：FV=3.6N=const.圖 1-2 機車理想牽引 特性曲線（牛馬特性）7內(nèi)燃機車電傳動裝置的功用電傳動裝置的功用：充分利用和發(fā)揮機車動力裝置的功率；擴大機車牽引力F與速度V的調(diào)節(jié)范圍；提高機車過載能力，解決列車起動問題；改善機車牽引控制性能。圖 1-3 柴油機功

4、率和扭矩特性-不能適應(yīng)機車起動、過 載、恒功等要求8直-直電力傳動系統(tǒng)內(nèi)燃或電力機車采用直流牽引發(fā)電機或直流電網(wǎng)直接向數(shù)臺直流牽引電動機供電的傳動方式。調(diào)速性能優(yōu)良，系統(tǒng)簡潔。直流牽引電機造價較高，但可靠性、維護性相對較差。受直流電機換向條件和機車限界、軸重等限制，主發(fā)電機單機功率受到限制。一般在2200KW以下。車型：DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。圖1-4 內(nèi)燃機車直-直電傳動10交-直-交電力傳動系統(tǒng)內(nèi)燃或電力機車采用交流牽引發(fā)電機或單相交流電網(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行控制要求變化的交流電，向數(shù)臺交流牽引電動機供電的傳動

5、方式。圖1-6 a內(nèi)燃機車交-直-交電傳動采用交流牽引電機，徹底克服了直-直系統(tǒng)的不足，重量輕，造價低，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（藍箭），DJ4，CRH等12第一章 電力牽引傳動與控制系統(tǒng)概述三、國內(nèi)外機車車輛傳動控制技術(shù)發(fā)展 歷史與現(xiàn)狀大功率（內(nèi)然）機車電力傳動與液力傳動兩種主要傳動方式的演變與發(fā)展主要趨勢：電力傳動14德國：液力傳動機車創(chuàng)始國，但60年代起轉(zhuǎn)向研 制交流傳動。1971年成功推出DE2500交- 直-交內(nèi)燃機車。日本：液力傳動機車主要生產(chǎn)和使用國（主要由 于軸重限制原因）。但隨著電氣化和交流 傳動

6、技術(shù)的發(fā)展，正大力普及電力傳動 （動力分散型為主）。英國：內(nèi)燃化初期兩種傳動方式并存發(fā)展，1962 為配合鐵路全盤電氣化，英國鐵路總局宣 布不再生產(chǎn)液力機車。美國：1925年制造出第一臺直流電傳內(nèi)燃機車， 之后幾乎全部生產(chǎn)電傳機車。中國：80年代末基本停止了大功率液傳機車的生 產(chǎn)資陽，二七，四方轉(zhuǎn)產(chǎn)電傳機車），確 定了主要發(fā)展電力傳動的方針。15電力傳動形式的發(fā)展：直-直 交-直 交-直-交發(fā)展趨勢：大功率、電力牽引、交流傳動大功率單軸功率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，維護性好，諧波干擾小16 20-60年代初：世界各國，直

7、-直形式，功率2200KW。 （30多年?。?964：法國首創(chuàng)交-直內(nèi)燃機車BB67036。開創(chuàng)了交-直傳動和大功率機車的時代。（巨大進步！）美國：C36-7 3600馬力法國：CC72000 4000馬力CC78000 5000馬力 前蘇聯(lián)：T75 6000馬力中國：DF4A-4B 3300馬力DF4C 3600馬力 DF4D 4000馬力DF5 4500馬力韶山系列電力機車單軸功率800-900KW（我國1958年大連廠試制成功2000馬力直-直機車，同年田心廠試制成功SS1型電力機車，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11型內(nèi)燃機車 最高試驗速度186KM/H。 裝車功率為3860KW。 16280ZJA型柴油機。 JF204C型同步主發(fā)電機。 ZD106型牽引電動機。 機車走行步采用高圓簧旁承, 電動機架懸式懸掛,輪對空心軸六連桿驅(qū)動的轉(zhuǎn)向架,機車裝有微機控制系統(tǒng),速度監(jiān)控系統(tǒng),具有自負荷功能的電阻制動裝置,電控制動系統(tǒng)及軸溫檢測顯示裝置 18SS4型貨運電力機車韶山4（SS4）型電力機車是由各自獨立且又互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成，每節(jié)車均為一個完整的系統(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型貨運電力機車1994年研制成功，交直型6軸貨運電力機車持續(xù)制功率4800 kW持續(xù)速度 50 km/h最高速度100 km/h起動牽引力485kN持續(xù)牽引力337.5kN 21SS-9高速機車 23SS9G型客運電力機車六軸干線大功率準高速客運交直傳動電力機車。采用了許多國際客運機車先進技術(shù)，是我國干線鐵路牽引旅客列車功率最大的機車機車持續(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-交電力機車26DJ2型號交流傳動電力機車我國第一臺具有自主知識產(chǎn)品的商用型交流傳動電力機車。主要用于既有干線

10、客運牽引和高速專線牽引通用型客運電力機車軸式Bo-Bo電傳動方式交-直-交持續(xù)制功率4800kW持續(xù)速度74km/h最高運營速度200km/h最大起動牽引力264kN持續(xù)牽引力233kN再生制動功率4400kw(108-210km/h)最大制動力150kN(10-108km/h) 27DJJ1 (藍箭) 電動旅客列車株電、株所、長客和廣鐵集團于2000年共同為廣深線研制的新一代交傳高速電動旅客列車組 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起動牽引力： 211kN持續(xù)牽引力： 164kN最大電制動力：

11、150kN （5108km/h）電制動功率： 4400kW (108230km/h) 28中華之星電動車組為我國京一沈快速客運通道研制的動車組。列車最高運營速度可達270kmh，是目前我國運行時速最快的電動車組 電傳動方式交直交傳動最大運行速度270km/h起動牽引力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)客運專線上創(chuàng)造了中國鐵路試驗速度的最高記錄：312.5公里/小時！ 30烏茲別克斯坦電力機車軸式 B0-B0-B0電傳動方式：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最高運行速度

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

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

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

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

16、是由兩節(jié)完全相同的4軸電力機車通過內(nèi)重聯(lián)環(huán)節(jié)連接組成的8軸重載貨運電力機車，每節(jié)車設(shè)有一個司機室，為一完整系統(tǒng)，機車總功率為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：機車采用交-直-交電傳動技術(shù)，每節(jié)車配裝一臺水冷IGBT變流器，給四臺三相異步動機供電，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領(lǐng)域的先進水平，可滿足2萬噸重載列車的牽引，將主要用于長達630 km的大秦鐵路晉煤外運。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

17、采用輪盤制動；空氣制動系統(tǒng)采用CCBII制動系統(tǒng),電制動采用再生制動；35和諧3型大功率交流傳動內(nèi)燃機車大連機車車輛公司與美國EMD內(nèi)燃機車公司聯(lián)合設(shè)計制造2008年7月2日 36交流電傳動高速動車組200-250公里/時 動車組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個軸，每個動車4個動軸。 CRH2：南車四方（聯(lián)合日本財團）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。總功率4800kW，軸功率300kW CRH5：北車長春客車廠（聯(lián)合阿爾斯通）生產(chǎn)，原型阿爾斯通為芬蘭國鐵提供的SM3型。總功率5500kW，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 動車組CRH3：北車唐山機車廠（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根動軸，平均分布于8輛車上，每車兩臺轉(zhuǎn)向架，每臺轉(zhuǎn)向架均有一根動軸。37CRH1動車組38CRH2動車組39CRH3動車組40CRH5動車組41CRH5動車組42我國動車組最新發(fā)展新一代高速列車C