第三章 電力機車

第三章電力機車第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月通過學習所要達到的目標：1、會分析電力機車的工作原理，2、掌握交直型、交直交型電力機車的特點，3、熟記電力機車的基本特性。第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

電力機車按供電電流制——傳動型式分為四類，即直流供電——直流牽引電動機的直直型電力機車；交流供電——直（脈）流牽引電動機的交直型電力機車；交流供電——變流器環(huán)節(jié)——三相交流異步電動機的交直交型電力機車和交流供電——變頻環(huán)節(jié)——三相交流同步電動機的交交型電力機車。本章著重分析前三種電力機車的工作原理及工作特點，并推導電力機車的基本特性。第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本工作原理直流電力機車是現(xiàn)代電力機車中最為簡單的一種。它使用的是直流電源和直流串勵牽引電動機，目前有些工礦電力機車、地鐵電動車組和城市無軌電車仍采用這種型式。二、直流電力機車的特點通過分析直流電力機車的工作原理，可以得出直流電力機車具有以下特點：第一節(jié)直直型電力機車工作原理

第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

１、機車結構簡單，造價低，經濟性好；２、采用適合于牽引的直流串勵電動機，牽引性能好，調速方便；３、控制簡單，運行可靠；４、供電效率低；５、基建投資大；６、效率低，有級調速綜上所述，直流電力機車由于受牽引電動機端電壓的限制，網壓不可能太高，從而限制了機車功率的進一步提高。第5頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月三、直流電力機車的基本特性1.速度特性2.牽引力特性3.牽引特性第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)交直型整流器電力機車工作原理

整流器電力機車系交直型電力機車，其能量傳遞是將接觸網供給的單相工頻交流電，經機車內部的牽引變壓器降壓，再經整流裝置將交流轉換為直流，然后向直流(脈流)牽引電動機供電,從而產生牽引力牽引列車運行。因為牽引電動機取得的電能是經降壓、整流獲得的，故牽引電動機的端電壓受牽引變壓器、整流線路的影響，其機車特性區(qū)別于直流電力機車。

第7頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月1.中點抽頭式全波整流電路電力機車工作原理2.橋式全波整流電路電力機車工作原理3.整流器電力機車的工作特點⑴整流器電力機車的變流過程是在機車內完成的，因此整流器電力機車是一個集變壓、變流、牽引為一體的綜合裝置，不僅簡化了電氣化牽引的供電設備，而且由于采用交流電網供電，提高了接觸網的供電電壓，提高電力機車的供電效率。第8頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵由于機車內設有變壓器，調壓十分方便，牽引電動機的工作電壓不再受接觸網電壓的限制，機車就可以選擇最有利的工作電壓，使牽引電動機的重量／造價比降低，同時工作更為可靠。⑶牽引電動機采用適合牽引的串勵或復勵電動機，可以獲得良好的牽引性能和啟動性能，尤其啟動時它采用了調節(jié)整流電壓的方式，省略了啟動電阻，不僅減輕了電氣設備的重量、降低了啟動能耗，而且改善了電力機車的啟動性能，提高了機車的運行可靠性。第9頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、整流器電力機車的基本特性1.整流外特性前已述及，整流器電力機車的牽引電動機由接觸網取得電能，需經牽引變壓器降壓和整流裝置整流這樣一個過程，因而牽引電動機的端電壓將受到變壓器和整流電路的影響，⑴整流回路電阻引起的壓降。⑵整流回路阻抗引起的壓降。⑶整流電路換相引起的平均整流輸出電壓降低。第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷整流元件的電壓降。1.整流外特性2.速度特性3.牽引力特性4.牽引特性5.機車總效率特性第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)交直交型電力機車工作原理

交直交型電力機車屬于交流傳動機車。由逆變器供電，機車和動車組采用交流異步電動機做牽引動力。根據變流器結構的不同，目前交（直）交型機車和動車組有電壓型、電流型兩種基本結構。

我們以電壓型交直交變流器供電、三相異步電動機作牽引電動機的機車為例分析，原理如圖1-8所示。第12頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓型異步電動機電力機車工作原理電壓型異步電動機電力機車工作原理第13頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

機車在工作時，受電弓將網壓引入機車變壓器一次側繞組，經變壓器二次側繞組降壓后送入①環(huán)節(jié)，將交流電轉換為直流電，經②環(huán)節(jié)平滑Ａ處脈動，送入③環(huán)節(jié)，將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調的三相交流電，經④環(huán)節(jié)平波電抗器，供給⑤環(huán)節(jié)三相異步牽引電動機，實現(xiàn)牽引運行。第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

系統(tǒng)的工作特點：1、功率/體積比大。2.交流電機維修量小。3.機車具有優(yōu)異的牽引和制動運行性能。4.簡化了主線路。交流傳動機車具有啟動牽引力大、恒功率范圍寬、粘著系數高、電機維護簡單、功率因數高、等效干擾電流小等諸多優(yōu)點，是目前我國鐵路發(fā)展的必然趨勢。新的鐵路技術政策也明確指出我國牽引動力將在十年之內，實現(xiàn)由直流傳動向交流傳動的轉變。第15頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月小結

本章主要介紹了各種型式電力機車的基本工作原理及工作特點。直流電力機車結構簡單經濟性好，運行可靠，但由于受供電及牽引電動機端電壓的限制，機車功率受到限制，不能滿足大功率牽引的需要；第16頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2