電力機(jī)車控制-1

電力機(jī)車控制一、電力機(jī)車概述電力牽引在鐵路運(yùn)輸中的地位、發(fā)展 方針：大力發(fā)展電力牽引和內(nèi)燃牽引，以電力牽 引為主。 發(fā)展：1879年5月31日第一條電氣化鐵路問世、 1958年韶山1型問世。電力牽引的特點(diǎn)及優(yōu)越性特點(diǎn)：1．功率大2．速度高3．效率高4．過載能力強(qiáng)優(yōu)越性：1．運(yùn)輸能力強(qiáng)2．經(jīng)濟(jì)效果顯著3．合理利用能源4．勞動(dòng)條件好5．加強(qiáng)了行車安全6．有利于實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)的電氣化中國電力機(jī)車的研制開始于1958年。當(dāng)時(shí)的鐵道部田心機(jī)車車輛工廠，也就是現(xiàn)在的株洲電力機(jī)車工廠在協(xié)助湘潭電機(jī)廠制造工礦電力機(jī)車的同時(shí)，設(shè)計(jì)并試制鐵路干線電力機(jī)車。1958年12月28日，中國第一臺(tái)干線鐵路電力機(jī)車試制成功，命名為6Y1型。

1968年，經(jīng)過對(duì)6Y1型10年的研究改進(jìn)，在中國半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的條件下，將引燃管整流改為大功率半導(dǎo)體整流，試制出韶山1型，代號(hào)SS1。1969年開始批量生產(chǎn)，到1988年止，共生產(chǎn)826臺(tái)。機(jī)車持續(xù)功率3780kW，最大速度90km/h，車長19400mm。韶山1型電力機(jī)車獲全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。1969年，株洲電力機(jī)車研究所和株洲電力機(jī)車工廠聯(lián)合研制了韶山2型電力機(jī)車試驗(yàn)車，代號(hào)SS2。株洲電力機(jī)車工廠1978年設(shè)計(jì)試制的大功率電力機(jī)車韶山3型客貨兩用干線電力機(jī)車、代號(hào)SS3。1989年開始批量生產(chǎn)至今。韶山3B型重載貨運(yùn)電力機(jī)車，代號(hào)SS3B。株洲電力機(jī)車廠2002年在SS系列機(jī)車的設(shè)計(jì)平臺(tái)上開發(fā)的一種12軸重載貨運(yùn)電力機(jī)車。韶山4型干線貨運(yùn)電力機(jī)車，代號(hào)SS4。株洲電力機(jī)車工廠1985年設(shè)計(jì)試制的8軸貨運(yùn)電力機(jī)車。最大速度100km/h。

韶山4改進(jìn)型電力機(jī)車，代號(hào)SS4G。是在SS4、SS5和SS6型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上，吸收了8K機(jī)車一些先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)的。韶山5型準(zhǔn)高速電力機(jī)車，代號(hào)SS5。為準(zhǔn)高速鐵路試制的樣車。韶山6型干線客貨運(yùn)電力機(jī)車，代號(hào)SS6。株洲電力機(jī)車工廠制造的國際招標(biāo)中標(biāo)機(jī)車。機(jī)車功率持續(xù)4800kW，最大速度100km/h，車長20200mm。

韶山7型干線客貨兩用電力機(jī)車，代號(hào)SS7。是大同機(jī)車工廠自行研制開發(fā)的新型電力機(jī)車，該機(jī)車填補(bǔ)了我國山區(qū)小曲線區(qū)段線路客、貨運(yùn)電力機(jī)車的空白，榮獲國家級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)及鐵道部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。韶山7B型重載貨運(yùn)電力機(jī)車，代號(hào)SS7B。大同機(jī)車廠1996年設(shè)計(jì)完成，1997年試制成功的一種新型的重載貨運(yùn)電力機(jī)車。韶山7D型客運(yùn)電力機(jī)車，代號(hào)SS7D。由大同機(jī)車廠、株洲電力機(jī)車研究所、成都機(jī)車車輛廠聯(lián)合研制的適應(yīng)我國鐵路提速需要的新產(chǎn)品，是目前國內(nèi)技術(shù)水平最為先進(jìn)的交直傳動(dòng)客運(yùn)電力機(jī)車。

韶山7E型客運(yùn)電力機(jī)車，代號(hào)SS7E。是最新開發(fā)的客運(yùn)機(jī)車。韶山8型快速客運(yùn)機(jī)車，代號(hào)SS8。株洲電力機(jī)車廠于1994年研制成功，填補(bǔ)了我國快速客運(yùn)電力機(jī)車的空白，目前成為我國快速客運(yùn)的主型機(jī)車。曾創(chuàng)造了中國鐵路機(jī)車的最高速度240km／h。韶山9型干線客運(yùn)電力機(jī)車，代號(hào)SS9。以成熟的韶山型系列電力機(jī)車技術(shù)為基礎(chǔ)，采用了許多國際客運(yùn)機(jī)車先進(jìn)技術(shù)，是我國干線鐵路牽引旅客列車功率最大的機(jī)車。機(jī)車功率持續(xù)4800kW，最大速度170km/h。“春城”號(hào)電動(dòng)車組，長春客車廠為迎接“99”昆明世界園藝博覽會(huì)開發(fā)制造的中國首列商業(yè)運(yùn)行電動(dòng)車組。該電動(dòng)車組為無污染的環(huán)保型綠色交通工具。具有普通旅客列車所無法比擬的靈活編組、機(jī)動(dòng)開行的優(yōu)點(diǎn)，又具有公路交通工具無法比擬的速度快、運(yùn)量大、效率高、投資省、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)車組總功率為2160kW，設(shè)計(jì)速度120km/h。“先鋒”號(hào)交流傳動(dòng)電動(dòng)車組，是南京浦鎮(zhèn)車輛廠負(fù)責(zé)總體研制的我國第一列交流傳動(dòng)動(dòng)力分散電動(dòng)車組，首列電動(dòng)車組命名為“先鋒”號(hào)。列車運(yùn)營速度200km/h，最高試驗(yàn)速度250km/h，總定員424人?！爸性恰苯涣鱾鲃?dòng)電動(dòng)車組，適用于中、短途快速旅客運(yùn)輸。由株洲電力機(jī)車廠、四方機(jī)車車輛股份有限公司、株洲電力機(jī)車研究所三家單位聯(lián)合研制生產(chǎn)。首列動(dòng)車組于2001年10月生產(chǎn)下線，配屬鄭州鐵路局，于鄭武線上運(yùn)營。最高運(yùn)營速度160km/h，總定員1178人。

“大白鯊”高速電動(dòng)車組，株洲電力機(jī)車廠研制的中國第一臺(tái)正式進(jìn)入高速領(lǐng)域的動(dòng)力集中式高速動(dòng)車組，是我國強(qiáng)大機(jī)車家族的又一精心完美之作。最大速度200km/h。

“藍(lán)箭”交流傳動(dòng)高速電動(dòng)車組是為滿足廣深線“小編組、高密度、高速度”的公交化客運(yùn)要求，由株洲電力機(jī)車廠、株洲電力機(jī)車研究所、長春客車廠和廣鐵集團(tuán)于2000年共同研制的新一代交流傳動(dòng)高速電動(dòng)旅客列車組?；揪幗M定員為421人，連掛編組定員約800人。最大速度220km/h?！爸腥A之星”高速電動(dòng)車組，該電動(dòng)車組將成為我國京沈快速客運(yùn)通道的主型列車及未來高速鐵路的中短途高速列車和跨線快速列車。列車最高運(yùn)營速度可達(dá)270km/h，是目前我國商業(yè)運(yùn)行時(shí)速最快的電動(dòng)車組。2002年11月27日，“中華之星”在秦沈客運(yùn)專線綜合試驗(yàn)中，成功創(chuàng)造了中國鐵路的最高速度321.5km/h。該動(dòng)車組廣泛地采用了國內(nèi)、外的先進(jìn)技術(shù)，列車的整體技術(shù)性能達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

中國乃至世界上第一條高速磁懸浮鐵路商業(yè)運(yùn)行線是２００１年３月１日開工建設(shè)的上海磁懸浮列車示范線。２００２年３月，這條磁懸浮列車示范線下部結(jié)構(gòu)工程竣工。磁懸浮列車用電磁力將列車浮起而取消輪軌，采用長定子同步直流電機(jī)將電供至地面線圈，驅(qū)動(dòng)列車高速行駛，從而取消了受電弓。磁懸浮列車主要依靠電磁力來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鐵路中的支承、導(dǎo)向、牽引和制動(dòng)功能。列車在運(yùn)行過程中，與軌道保持一厘米左右距離，處于一種“若即若離”的狀態(tài)。由于避免了與軌道的直接接觸，行駛速度也大大提高，其正常的運(yùn)營速度可以達(dá)到每小時(shí)500公里。一、電力機(jī)車概述電力機(jī)車的分類 1．按用途可分為（1）客運(yùn)電力機(jī)車（2）貨運(yùn)電力機(jī)車（3）客貨兩用電力機(jī)車（4）調(diào)車電力機(jī)車 2．按傳動(dòng)形式不同可分為（1）具有個(gè)別傳動(dòng)的電力機(jī)車（2）具有組合傳動(dòng)的電力機(jī)車一、電力機(jī)車概述 3．按機(jī)車軸數(shù)不同可分為 4軸、6軸、8軸等電力機(jī)車。 4．按電流制不同可分為（1）直流電力機(jī)車（2）交流電力機(jī)車單相低頻制（25Hz）單相工頻制（50Hz）①整流器式電力機(jī)車②無整流子牽引電動(dòng)機(jī)電力機(jī)車二、直流電力機(jī)車工作原理

直流電力機(jī)車是最簡單的一種電力機(jī)車，采用直流電源和直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在主要用于各種工礦電力機(jī)車、地鐵電動(dòng)車組和城市無軌電車。圖示為一般工礦用直流電力機(jī)車結(jié)構(gòu)示意圖。接觸網(wǎng)直流電—受電弓—斷路器QD—啟動(dòng)電阻R—M1~M4—鋼軌—變電所—接觸網(wǎng)。牽引電機(jī)得電旋轉(zhuǎn)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，產(chǎn)生牽引力。QDRRM1M2M3M4三、直流電力機(jī)車的特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)性好。2、牽引性能好，調(diào)速方便。3、控制簡單，運(yùn)行可靠。4、供電效率低。5、基建投資大。6、有級(jí)調(diào)速。四、直流電力機(jī)車的基本特性直流電力機(jī)車的基本特性包括機(jī)車的速度特性、牽引力特性、牽引特性、效率特性。1、速度特性機(jī)車運(yùn)行速度與牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流的關(guān)系，稱為機(jī)車速度特性。速度特性表達(dá)式：V=πD/60μ*（UD—IaΣR）/CeΦ=（UD—IaΣR）/CvΦ2、牽引力特性機(jī)車輪周牽引力與牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流的關(guān)系，稱為機(jī)車牽引力特性。機(jī)車牽引力特性表達(dá)式：Fk=m/1000?*CvΦIa（KN）3、牽引特性機(jī)車輪周牽引力與運(yùn)行速度的關(guān)系，稱為機(jī)車牽引特性。機(jī)車牽引特性表達(dá)式：Fk=m/1000*（UDIa/V）*?d?c（KN）4、效率特性機(jī)車效率是指機(jī)車輸出功率與機(jī)車輸入功率的比值，也就是機(jī)車輪周功率與機(jī)車受電側(cè)電功率的比值。交－直－交電力機(jī)車工作原理

交－直型電力機(jī)車工作原理

一、整流器式電力機(jī)車原理二、整流器電力機(jī)車的工作特點(diǎn)整流器電力機(jī)車是一個(gè)集變壓、變流、牽引為一體的綜合裝置。對(duì)一定功率的電能，可以小電流傳送，可減少導(dǎo)線截面積，節(jié)省有色金屬，也可降低能耗。由于機(jī)車內(nèi)設(shè)有變壓器，調(diào)壓十分方便，牽引電動(dòng)機(jī)的工作電壓不再受接觸網(wǎng)電壓的限制，可以選擇最有利的工作電壓，使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)的重量／造價(jià)比降低，工作更為可靠二、整流器電力機(jī)車的工作特點(diǎn)牽引電動(dòng)機(jī)采用適合牽引的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，可以獲得良好的牽引性能和啟動(dòng)性能，尤其啟動(dòng)時(shí)采用調(diào)節(jié)整流電壓的方式，省略了啟動(dòng)電阻，不僅減輕了電氣設(shè)備的重量、降低了啟動(dòng)能耗，而且改善了電力機(jī)車的啟動(dòng)性能，提高了機(jī)車的運(yùn)行可靠性。由于整流器電力機(jī)車整流裝置輸出電壓為一脈動(dòng)電壓，因而流過牽引電動(dòng)機(jī)的電流是一脈動(dòng)電流。脈動(dòng)電流不僅使?fàn)恳姍C(jī)的損耗增加，而且使?fàn)恳姍C(jī)換向惡化，因此在整流器電力機(jī)車上需裝設(shè)平波電抗器和固定分路電阻以限制電流的脈動(dòng)，改善電動(dòng)機(jī)的工作條件。同時(shí)，在牽引電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)上亦作了特殊設(shè)計(jì)。三、整流器電力機(jī)車的基本特性1、整流外特性影響端電壓的因素：整流回路電阻引起的壓降。整流回路阻抗引起的壓降(包括變壓器二次側(cè)繞組的漏抗)。整流線路換相引起的平均整流輸出電壓降低。整流元件的閾值電壓壓降。假定：接觸網(wǎng)阻抗為零(即不計(jì)接觸網(wǎng)阻抗壓降)。接觸網(wǎng)電壓保持恒值。在上述假定下，當(dāng)變壓器二次側(cè)繞組輸出電壓固定時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓只隨負(fù)載電流的變化而變化，即稱為牽引電動(dòng)機(jī)的外電壓特性。三、整流器電力機(jī)車的基本特性2、速度特性3、牽引力特性4、牽引特性5、機(jī)車總效率特性四、交(直)交型整流器電力機(jī)車工作原理

①環(huán)節(jié)——整流電路的基本作用是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。實(shí)現(xiàn)電路可以是不可控整流橋、相控整流橋、四象限脈沖變流器。②環(huán)節(jié)——直流濾波器環(huán)節(jié)的基本作用是平滑A處的紋波(脈動(dòng))，消除或減少諧波含量(5次諧波)，改善機(jī)車的功率因數(shù)。四、交(直)交型整流器電力機(jī)車工作原理③環(huán)節(jié)——逆變器用于將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，同時(shí)為了機(jī)車調(diào)速的需要，它應(yīng)具有：較寬的調(diào)頻范圍和調(diào)壓范圍，一般采用正弦波脈寬調(diào)制(PWM)。隨著電力半導(dǎo)體器件(GTO)的開發(fā)，可以采用電壓相量(VVCPWM)，降低電機(jī)損耗，減少網(wǎng)壓波動(dòng)的影響。四、交(直)交型整流器電力機(jī)車工作原理

④環(huán)節(jié)——平波電抗器有三大作用，即降低電機(jī)、電纜中高頻成分，控制噪聲傳播，抑制電機(jī)啟動(dòng)過程中的諧波分量，使頻繁斷開電機(jī)電路時(shí)不損壞變頻器，三者通過三相霍爾電流傳感器對(duì)變頻器輸出端采取完善的短路保護(hù)措施。五、系統(tǒng)的工作特點(diǎn)功率/體積比大交流電機(jī)維修量小機(jī)車具有優(yōu)異的牽引和制動(dòng)性能簡化主電路課題三電力機(jī)車調(diào)速原理電力機(jī)車調(diào)速的基本要求電力機(jī)車的調(diào)速方式具有交流牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)車的調(diào)速方法磁場削弱系數(shù)磁場削弱的方法磁場削弱下的機(jī)車特性及其應(yīng)用一、電力機(jī)車調(diào)速的基本要求寬廣的調(diào)速范圍。沖擊力小，牽引力變化平滑。調(diào)整經(jīng)濟(jì)。運(yùn)行可靠，控制簡單，操作方便。二、電力機(jī)車的調(diào)速方式具有直(脈)流牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)車的調(diào)速方法改變牽引電動(dòng)機(jī)回路電阻R改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓UD改變磁通量Φ二、電力機(jī)車的調(diào)速方式具有交流牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)車的調(diào)速方法三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速理論上的調(diào)速方法：改變定子極對(duì)數(shù)應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)的串接聯(lián)接法改變牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中起