電力機車速度調(diào)節(jié)-電力機車速度調(diào)節(jié)

變頻調(diào)速的牽引特性

1

2

45CRH2型動車牽引特性HXD1型機車牽引特性

HXD3型機車牽引特性變頻調(diào)速控制特性

3CRH5型動車牽引特性

1變頻調(diào)速控制特性一、變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速，就是連續(xù)改變加在異步電動機定子上的供電電源頻率，從而改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，達到平滑調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的目的。變頻調(diào)速的首要條件是需要一套調(diào)節(jié)范圍較大的變頻電源，在一定頻率范圍內(nèi)，能夠連續(xù)改變輸出頻率供給牽引電動機，實現(xiàn)無級調(diào)速。電力牽引交流傳動系統(tǒng)對交流電源進行交-交變頻不能滿足機車牽引調(diào)速的要求。只能采用交-直-交變頻的方法，首先將交流電源整流成直流電源，通過中間環(huán)節(jié)儲能和濾波后，獲得平直的直流電壓（電流），再將其逆變?yōu)槿嘧儔鹤冾l的等效正弦交流電，供給牽引電機使用。

二、異步牽引電動機的變壓變頻調(diào)速特性

異步牽引電動機的變壓變頻（VVVF）調(diào)速特性如圖1所示。對于不同的負載，變頻調(diào)速分為恒磁通控制和恒功率控制兩種。（1）恒磁通控制

變頻調(diào)速時為了使勵磁電流和功率因數(shù)基本保持不變，希望磁通保持不變，電動機的過載能力也保持不變。機車啟動階段采用恒磁通控制，能夠產(chǎn)生恒定的牽引力，啟動過程平穩(wěn)，可獲得較大的啟動加速度。在基頻(50Hz）以下，當電源電壓一定時，如果降低定子頻率f1，則氣隙磁通Φm將增大，使磁路過飽和，勵磁電流增加，鐵芯損耗增加，這是不允許的，因此調(diào)頻時一定要調(diào)節(jié)電勢，保持感應(yīng)電勢與頻率的比值不變，以保持氣隙磁通不變。由于感應(yīng)電勢難以檢測，當電動勢較高時，可忽略定子繞組中的漏阻抗壓降，用定子電壓U1代替定子電動勢E1。

1變頻調(diào)速控制特性（2）恒功率控制在恒磁通控制中，隨著頻率和轉(zhuǎn)速的上升，定子電壓U1也相應(yīng)提高，異步電動機的輸出功率增大，但電壓的提高受到電動機功率或逆變器最大電壓的限制。通常調(diào)節(jié)頻率大于基頻（f1>f1N）時，即當電壓提高到一定數(shù)值后維持不變或不再正比于f1上升，此后電動機磁通開始減小，將進入恒功率控制方式。

1變頻調(diào)速控制特性圖1異步牽引電機的VVVF調(diào)速控制特性

2CRH2型動車牽引特性CRH2型動車采用黏著控制與恒功率控制，其牽引特性如圖2所示。在額定頻率點轉(zhuǎn)入恒壓恒功率高速區(qū)段運行。這種牽引特性的顯著特點是啟動牽引力大、加速快，是目前普遍采用的一種控制方式，不僅適用于客運、貨運電力機車，而且也適用于高速電動車組。

在低速區(qū)，牽引力隨著機車速度的升高而下降，牽引力采用與黏著限制曲線相近的變化趨勢，以充分利用輪軌之間的黏著條件，機車按照準恒轉(zhuǎn)矩運行。圖2CRH2型動車組牽引特性

CRH5型動車就采用恒轉(zhuǎn)矩和恒功率控制其牽引特性特性曲線如圖3所示。

3CRH5型動車牽引特性在低速區(qū)段特性曲線平直，機車按照恒轉(zhuǎn)矩啟動，牽引電機工作在恒壓頻比供電方式下，啟動電流大。恒壓頻比控制結(jié)束后，進入恒壓恒功率區(qū)段運行。這種牽引特性具有恒功率運行范圍大，加速性能好的特點，適合于動車組。圖3CRH5型動車牽引特性

4HXD1型機車牽引特性HXD1型電力機車采用恒轉(zhuǎn)矩、黏著控制與恒功率控制的牽引特性，如圖3所示。特性曲線由三段組成，在低速啟動區(qū)采用恒轉(zhuǎn)矩/恒牽引力控制，可獲得較大的牽引力；當機車速度上升到低速時的一定值后，按照黏著限制條件的斜線進行控制，以充分利用輪軌之間的黏著條件，牽引力隨速度的提高而下降，直到持續(xù)速度點；從持續(xù)速度點開始進入恒功率運行區(qū)，按照恒功率輸出。

圖3HXD1型電力機車牽引特性HXD3型電力機車就采用恒牽引力與準恒速特性控制，其牽引特性如圖4所示。機車牽引力由恒定牽引力、最大牽引力和準恒速牽引力三部分組成。牽引力按照特性控制時，對恒定牽引力、最大牽引力和準恒速牽引力進行比較，取最小值做為輸出牽引力的控制值送入變流器。圖4HXD3型電力機車牽引特性

5HXD3型機車牽引特性直流電力機車的功率因數(shù)

1

23提高機車功率因數(shù)的方法機車功率因數(shù)定義評價相控調(diào)壓的兩個指標在正弦交流電路中，功率因數(shù)cosφ的定義為：

在相控機車的電網(wǎng)中，變壓器一次側(cè)電壓U1為正弦波，由于平波電抗器的作用使變壓器一次側(cè)電流IT畸變成了矩形波，產(chǎn)生了較大的高次諧波。只有與電源電壓同頻率的基波電流I(1)才產(chǎn)生有功功率，其它高次諧波只能產(chǎn)生無功功率，因此機車功率因數(shù)PF定義為：式中：P——變壓器一次側(cè)有功功率（W)；

S——變壓器一次側(cè)視在功率（V.A)；

λ——電流波形畸變系數(shù)。

1機車功率因數(shù)定義上式表明交-直型電力機車的功率因數(shù)PF等于基波功率因數(shù)和電流畸變系數(shù)的乘積。要想提高機車功率因數(shù)就要降低高次諧波，減小基波電壓與基波電流之間的相位差（也稱為延遲角）。

機車的功率因數(shù)與整流電路的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，圖1給出不同整流電路的功率因數(shù)。圖中，不控整流電路功率因數(shù)最高，全控整流電路功率因數(shù)最低，半控整流電路介于兩者之間。圖1不同整流電路的功率因數(shù)

1機車功率因數(shù)定義交-直型電力機車主要采用相控調(diào)壓。相控調(diào)壓的電力機車在理想情況下，由于整流和平波電抗器的作用，使變壓器二次側(cè)電流為一方波，從而使變壓器一次側(cè)電流為非正弦波，造成接觸網(wǎng)電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波電流，使機車功率數(shù)降低，諧波干擾大。

相控調(diào)壓最大的優(yōu)點是可以實現(xiàn)無級調(diào)速，避免調(diào)壓過程中的電流沖擊，使牽引電動機的力矩變化平緩，充分利用機車的黏著，發(fā)揮較大的牽引力。最大的缺陷是功率因數(shù)偏低，諧波干擾電流較大，對電網(wǎng)和通信設(shè)施產(chǎn)生不利影響。

2評價相控調(diào)壓的兩個指標評價相控調(diào)壓性能有兩個重要指標，即功率因數(shù)和諧波干擾。一般晶閘管相控調(diào)壓機車的功率因數(shù)僅為0.78～0.80，諧波電流為Ipmax>9.2A（等效干擾電流的最大值），遠不能滿足PF＝0.9、I(3)＝3.9、I(5)＝4.0的限制要求。相控調(diào)壓電力機車功率數(shù)低，會降低設(shè)備的利用率，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量，對電網(wǎng)造成嚴重污染。此外，國家電力和通信部門對電網(wǎng)用戶的功率因數(shù)和諧波電流都有明確的要求，并作為強制標準必須貫徹執(zhí)行。這就需要對機車功率因數(shù)進行補償，對諧波電流加以限制。

2評價相控調(diào)壓的兩個指標

根據(jù)機車功率因數(shù)表達式，可知要想提高機車功率因數(shù)就需要增大波形畸變系數(shù)，盡量減小高次諧波電流，同時減小基波電壓與基波電流之間的相位差。常用的方法為多段橋順序控制和裝功率因數(shù)補償裝置。

1．多段橋順序控制為了改善機車的功率因數(shù)，降低諧波干擾，機車上廣泛應(yīng)用多段整流橋順序控制，即把多段整流橋串聯(lián)起來供電，常用的有二段半控橋、三段不等分橋和經(jīng)濟四段橋。三段不等分橋整流電路如圖2所示。3提高機車功率因數(shù)的方法圖2三段不等分半控橋整流電路3提高機車功率因數(shù)的方法不同段數(shù)半控橋的功率因數(shù)如圖3所示。從圖中可以看出機車功率因數(shù)為：III段橋>II段數(shù)>I段橋，說明半控橋段數(shù)越多，機車功率因數(shù)越高。但半控橋段數(shù)過多會使變壓器抽頭數(shù)增加，整流裝置復雜，在一定程度上降低了機車運行的可靠性，故干線電力機車一般不超過四段半控橋。圖3不同段數(shù)半控橋的功率因數(shù)3提高機車功率因數(shù)的方法2．裝功率因數(shù)補償器功率因數(shù)補償裝置兼作濾波器，簡稱PFC裝置，一般常用的形式有LC、RC、RLC，如圖4所示。功率因數(shù)補償裝置跨接于機車主變壓器二次側(cè)繞組的兩端，其工作原理如圖5所示。

圖5常用濾波電路圖6機車濾波器工作原理諧波電流主要是3、5、7次諧波，加上功率因數(shù)補償裝置后，將R、L、C連接成某一頻率的諧振電路（一般在靠近3次或5次諧波頻率處）。

在基波網(wǎng)壓的作用下對基波呈容性，提供容性無功電流，減少滯后的負載電流，從而提高機車的功率因數(shù)。同時對3、5次諧波呈低阻性，使絕大部分3次、5次諧波電流通過功補裝置被吸收掉，以減少流向電網(wǎng)的3次或5次諧波電流，也減少了等效干擾電流。

機車加裝了功率因數(shù)補償裝置以后，提高了機車的功率因數(shù)，降低了接觸網(wǎng)和機車主變壓器的損耗，同時也減少了接觸網(wǎng)對沿線通信線路的干擾。3提高機車功率因數(shù)的方法第一節(jié)直流電機特性19直流電機的勵磁方式按勵磁方式分類：他勵，并勵，串勵，復勵。直流電動機特性轉(zhuǎn)矩特性M=f（Is）機械特性n=f（M）牽引特性機械穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性條件：式中：Wo和F分別為負載阻力和電機牽引力

直流牽引電動機（除差復勵外）的特性曲線都具有負斜率，均滿足列車牽引時的機械穩(wěn)定性條件。直流電動機牽引特性分析與比較特性1：穩(wěn)定特性2：不穩(wěn)定22牽引特性電氣穩(wěn)定性分析由（2-3）電機電勢平衡方程式有：L(dId/dt)=Ud

-（E+Id∑R）式中：E=CeΦn電機電樞反電勢；Id

電機電樞電流；Ud

電機端電壓；∑R電樞回路總電阻；L電樞回路總電感。

設(shè)Ud

為恒定，當負載擾動引起?Id時，電機系統(tǒng)中L(dId/dt)的符號應(yīng)與?Id相反，從而使電機恢復到原來的平衡狀態(tài)。----電氣穩(wěn)定性條件特性1：穩(wěn)定特性2：不穩(wěn)定23串勵和他勵電動機牽引特性電氣穩(wěn)定性

一般情況下，串勵和他勵電動機具有電氣穩(wěn)定性。但他勵電機穩(wěn)定余量較小，對于無補償繞組的電機，由于電樞反應(yīng)的去磁作用，在大電樞電流時，有可能進入不穩(wěn)定狀態(tài)（B點）。24多臺牽引電動機并聯(lián)工作時，負載分配性能分析比較

當多臺牽引電動機并聯(lián)工作、電機特性有差異時，串勵電機比他勵電機負載分配不均勻程度要小得多。25

同一臺機車動輪直徑有差異時，采用串勵牽引電動機比他勵電機負載分配均勻。26輸入電壓波動對電機電流和牽引力的影響分析

當外加電壓突變時，由于他勵電動機勵磁不變，電樞反電勢不能及時增加，將使過渡過程開始階段電樞電流沖擊過大，串勵電機電流沖擊要小得多。27牽引電動機功率利用分析比較

串勵牽引電動機具有軟特性，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增大而自動降低，故串勵電動機的功率變化比他勵牽引電動機要小，接近恒功率曲線，可以更合理地利用與牽引功率有關(guān)的電器設(shè)備容量。28串勵電動機由于特性較軟，空轉(zhuǎn)發(fā)生后恢復粘著狀態(tài)的能力不如他勵牽引電機。所有，從粘著重量的利用觀點出發(fā)，他勵牽引電動機優(yōu)于串勵牽引電動機。第二節(jié)電力機車的起動一、對起動的要求

1.起動平穩(wěn)2.起動迅速起動過程盡量減少起動電流和起動牽引力的波動。起動加速快。二、起動電流起動時，由于牽引電機轉(zhuǎn)速為0，電動機反電勢為0，起動電流為：很小必須采取適當方法限制起動電流！三、起動方式1.變阻起動2.降壓起動起動時串入起動電阻，以減小起動電流，起動完后切除起動電阻。起動時降低加在牽引電動機上的端電壓。第三節(jié)電力機車的電氣制動二、制動分類：制動機械制動(常備)電氣制動電阻制動再生制動能耗電阻制動加饋電阻制動一、電氣制動原理三、電氣制動的基本要求1.具有電氣穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性2.具有廣泛的調(diào)節(jié)范圍，制動過程要平穩(wěn)，沖擊力要小。3.牽引轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿訝顟B(tài)時線路簡單，操縱方便，具有良好的制動性能，負載分配力求均勻。直流傳動電力機車的電氣制動一、電阻制動的基本原理電力機車牽引時采用串勵牽引電動機，由于特性軟不適合電氣制動，所以制動時要將牽引狀態(tài)的串勵電動機變化為他勵。首先切斷牽引電機電樞與電網(wǎng)的連結(jié)，使電樞繞組與制動電阻形成回路，勵磁繞組則由其他電源供電，并且勵磁電流方向與牽引時相反，以改變電磁轉(zhuǎn)矩方向。電阻制動主電路SS1機車6臺電機共用一個整流電流，勵磁繞組串聯(lián)。制動必須在OABCDE范圍內(nèi)安全運行。安全運行區(qū)由５條限制曲線構(gòu)成：OA:最大勵磁電流限制

AB:粘著限制曲線

BC:最大制動電流限制

CD:牽引電機的安全換向限制

DE:機車結(jié)構(gòu)速度限制二、電阻制動的工作范圍１、電阻制動的優(yōu)點（相對與機械制動）提高運行的安全性：可使列車高速運行時具有較大的制動力，可快速停車；可減小列車閘瓦與輪緣的磨損:100t/km/年;可提高列車的運行速度：下坡速度可提高8%;節(jié)能：下坡速度大，可充分利用下坡的勢能；易于實現(xiàn)自動控制：可通過電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)恒流、恒速、恒功及粘著限制等控制。三、電阻制動的特點２、缺點低速時制動力線性下降，使列車制停緩慢。措施：將電阻分級：高速時，電阻大；低速時，減小電阻，提高制動力；采用加饋電阻制動：低速時，在電樞內(nèi)串聯(lián)一個電源與電樞電壓相加，增大制動力電流，從而提高制動力；與機械制動配合：高速時，采用電制動為主，低速時配上機械制動，保證整車的制動力。分級制動的效果

在低速時，RZ由1.0005Ω降至0.6Ω時，恒磁通控制，制動力增大；加饋制動效果

在低速時，可通過加饋制動恒制動力制停。SS9電制動電路簡化原理圖4546四、再生制動１、再生制動的優(yōu)點節(jié)能10-15%；制動范圍寬，防滑性能好；２、再生制動的不足功率因數(shù)低，僅0.5;諧波成份多，對電網(wǎng)污染大；控制系統(tǒng)復雜；采用全橋?qū)刂瓶煽啃砸蟾?；丟失觸發(fā)脈沖時容易發(fā)生再生顛覆。對線路要求較高。四、再生制動（續(xù)１）３、再生制動的原理再生制動條件：全控橋；α>90o;勵磁電流反向；交流傳動電力機車的電氣制動一、電氣制動原理51（一）三相異步機的結(jié)構(gòu)YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。線繞式鼠籠式鼠籠轉(zhuǎn)子52三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。組成：定子鐵心、定子繞組和機座。53

轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。組成：轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸。

實際的異步電動機中，轉(zhuǎn)子之所以轉(zhuǎn)動，是由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度n同旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1不一致，則有：轉(zhuǎn)差率三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率定義：異步電動機電源電壓恒定，電機參數(shù)已知時，轉(zhuǎn)差率s與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系曲線，即曲線，稱為異步電動機的機械特性曲線。（二）、三相異步電動機的機械特性異步電機的機械特性機械特性理想空載運行點：Tmax0T+STstTNS=1SKSN機械特性的幾個特殊點：額定運行點：最大轉(zhuǎn)矩點：起動點：機械特性啟動同步轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩:電機帶動最大負載的能力。

，電機因帶不動負載而停轉(zhuǎn)。最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax

最大轉(zhuǎn)矩又叫停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，如果超過這個轉(zhuǎn)矩，電動機將停止運行，對應(yīng)轉(zhuǎn)差率sK為穩(wěn)定運行最大轉(zhuǎn)差率，稱為臨界轉(zhuǎn)差率。（三）、三相異步電動機的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n<

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1，電機處于電動機狀態(tài)。1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n>旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1，電機從轉(zhuǎn)子軸上吸收機械功，通過電磁感應(yīng)由定子向逆變器及電網(wǎng)輸出電功率，電機處于發(fā)電機狀態(tài)。2.牽引電氣制動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1方向相反，電機一方面從轉(zhuǎn)子軸上吸收機械功，同時又從電網(wǎng)吸收電功率，這兩部分功率消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，電機處于電磁制動狀態(tài)。3.反接制動將正在電動機狀態(tài)下運行的異步電動機的定子繞組三根供電線任意對調(diào)兩根，定子電流相序改變，相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場立即反轉(zhuǎn)，進入反接制動狀態(tài)。反接制動方法簡單，制動迅速，但制動過程沖擊強烈，能量消耗較大，不易實現(xiàn)準確停車，一般不采用。異步電機作電動機運行時，由于外在因素使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n>旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1，則電機處于發(fā)電機狀態(tài)。例如，電動車組下坡運行時，電動機轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩和下坡運行重力分量所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩共同作用下，列車加速運行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超越同步轉(zhuǎn)速，電機變?yōu)榘l(fā)電機。這時列車的動能轉(zhuǎn)換為電能回送到接觸網(wǎng)，回送的電能由接觸網(wǎng)下的其他負載消耗掉，因此也稱為回饋制動。二、再生制動主要應(yīng)用于下坡運行或電機變頻調(diào)速（減速）時不需要機械制動，無機械磨損，更安全無需電氣線路的轉(zhuǎn)換，可靠性高牽引工況下的能量轉(zhuǎn)換網(wǎng)側(cè)交流電整流中間直流環(huán)節(jié)逆變?nèi)喈惒浇涣鳡恳妱訖C四象限整流器中間直流環(huán)節(jié)逆變器再生制動工況下的能量轉(zhuǎn)換網(wǎng)側(cè)交流電逆變中間直流環(huán)節(jié)整流發(fā)電機四象限整流器中間直流環(huán)節(jié)逆變器三、電阻制動異步電機作發(fā)電機運行時，若電能由直流側(cè)的制動電阻通過發(fā)熱來消耗掉，則為電阻制動。電阻制動作為電氣制動的補充形式。整流發(fā)電機制動電阻作業(yè)：1、機車電氣制動的基本原理是什么？何謂電阻制動？何謂再生制動？2、交-直型電力機車一般采用電阻制動還是再生制動？為什么?3、交流傳動電力機車一般采用電阻制動還是再生制動？為什么？第一節(jié)電動機的特性一、電機的特性曲線二、調(diào)速方式1、直流電動機的特性曲線串勵他勵一、電機的特性曲線異步電機的機械特性2、交流異步電機的特性曲線一、電機的特性曲線Tmax0T+STstTNS=1SKSN啟動同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行區(qū)二、調(diào)速方式直流電機的轉(zhuǎn)速特性：直流電力機車采用調(diào)壓調(diào)速為主，弱磁調(diào)速為輔。二、調(diào)速控制方式交流異步電機的轉(zhuǎn)速：調(diào)速方法：1、改變定子極對數(shù)P2、改變轉(zhuǎn)差率s

改變外施電壓U1

在轉(zhuǎn)子外串附加電阻在轉(zhuǎn)子外串附加電動勢3、改變電源頻率f1級差大，不經(jīng)濟調(diào)速范圍窄無級調(diào)速不適合鼠籠型變頻調(diào)速變頻調(diào)速調(diào)速性能優(yōu)越，調(diào)速范圍寬，能實現(xiàn)無級調(diào)速。進行變頻調(diào)速時，為使電機得到滿意的性能，通常應(yīng)保持氣隙磁通不變，即可保持鐵芯磁路的飽和程度。這樣，調(diào)速效果好，效率高。調(diào)頻的同時必須同步調(diào)節(jié)電壓！VVVF三相異步電動機每相電壓：電機的最大轉(zhuǎn)矩當保持時保持恒磁通的變頻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，適于啟動狀態(tài)。與頻率無關(guān)變壓變頻調(diào)速時的機械特性牽引特性（含動力制動特性）是列車最重要的特性，用列車輪緣牽引力/制動力與輪緣線速度的關(guān)系曲線表示。

列車要求恒牽引力起動、恒功率運行，理想牽引特性曲線如下：第二節(jié)列車理想牽引特性曲線0FkvkvmaxvN恒轉(zhuǎn)矩區(qū)恒功率區(qū)理想牽引特性曲線（牛馬特性）第三節(jié)電力機車的牽引特性與控制方式一、交-直型電力機車的牽引特性二、交流車的牽引特性一、交-直型電力機車的牽引特性（一）電力機車牽引特性的界限（二）牽引特性與控制（三）典型機車牽引特性分析（一）電力機車牽引特性的界限1、受粘著條件限制（機車牽引力始終應(yīng)小于粘著牽引力）2、受牽引電動機最大電流限制（發(fā)熱）3、受電機安全換向限制4、受機車最大速度限制（結(jié)構(gòu)速度）（二）牽引特性與控制電力機車為了獲得良好的起動性能，希望能最大限度地利用機車的黏著條件。另外在機車運行過程中，不僅希望機車特性適合牽引，做到調(diào)速范圍廣，而且還希望機車具有良好的防空轉(zhuǎn)性能和良好的起動性能。單純依靠電機的機械特性已不能滿足機車運行的要求，因此需要對機車的運行方式加以控制，已保證機車具有良好的牽引性能。直流傳動電力機車的控制方式由恒流控制、恒速控制和特性控制3種。1、恒流控制恒流控制：機車起動時維持電流恒定（接近粘著限制線的電流值，如SS3B型機車）。司機控制器給定級位→電機電樞電流給定值，恒流控制系統(tǒng)據(jù)指令自動調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)角，使電流達指令值要求。恒流起動控制特性曲線見圖中曲線1。特點：I起大，F(xiàn)起大，起動加速快，t起短；但一旦空轉(zhuǎn)將加劇空轉(zhuǎn)。因此，恒流控制的再粘著能力差。必須具備可靠的防空轉(zhuǎn)檢測和保護措施。各種控制特性曲線比較

2、恒速控制恒速控制恒流起動結(jié)束后轉(zhuǎn)入恒速運行。特點：恒速控制使機車具有硬特性，空轉(zhuǎn)時牽引力能迅速下降，利于實現(xiàn)再粘著，防空轉(zhuǎn)，如圖曲線2所示。但恒速控制特性過于陡，阻力變時，牽引力波動很大，車鉤受沖擊力大，嚴重時會斷鉤。所以一般采用的是準恒速控制，如曲線3所示。3、特性控制特性控制：恒流起動，準恒速控制運行。圖中曲線AB+BC就是特性控制的牽引特性曲線。曲線4是自然牽引特性曲線。（三）典型機車牽引特性分析

SS4型電力機車牽引特性牽引特性曲線：牽引電動機與速度的關(guān)系及粘著牽引力與速度的關(guān)系繪在同一圖上。準恒速調(diào)節(jié)——牽引“級位”數(shù)字×10就是該級位所要控制的目標速度。二、交流傳動電力機車的牽引特性（一）牽引特性與控制（三）典型車型牽引特性分析（二）交流異步電機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制（一）牽引特性與控制為使交流傳動電力機車得到理想的牽引特性，需要對機車的運行方式加以控制。

根據(jù)交流傳動電力機車所采用異步交流電機電磁轉(zhuǎn)矩的簡化公式：對交流電機的轉(zhuǎn)速控制有：恒轉(zhuǎn)矩控制、恒功率控制、恒轉(zhuǎn)差頻率控制。1、恒轉(zhuǎn)矩控制恒轉(zhuǎn)矩控制又稱恒磁通控制（恒控制）由上式可知，當保持及轉(zhuǎn)差頻率恒定可以得到這一特性，在整個范圍內(nèi)發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩Tm，滿足機車以不變的牽引力起動的要求。2、恒功率控制使用恒轉(zhuǎn)矩控制時，電源電壓U1隨f1的增大而成正比增大，但是由于受到牽引電機端電壓（電源電壓）的限制，其后U1將維持不變進入恒功率運行（U1/f1不再恒定）。U1不變，恒（fs

/f1)調(diào)節(jié)

U1不變，fs與f1按比例變化。由上式知，工作點選擇：在最高轉(zhuǎn)速（即f1max）時保證有最小允許過載能力（即最小轉(zhuǎn)矩裕度）處，則較低速時有較大的過載能力，保證電機在全部調(diào)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。

3、恒轉(zhuǎn)差頻率控制在恒功率控制中，U1達到最大值不變，fs與f1按比例變化，當fs也達到最大值不變時，僅改變電源頻率f1的控制方法。轉(zhuǎn)矩與機車速度平方成反比！f1T4、交流傳動電力機車牽引控制特性交流傳動電力機車起動時，以恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）工作，在基速以上范圍，以固定的U1工作。（二）電機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制在電力牽引傳動系統(tǒng)中，如果發(fā)生電壓或負載波動，或者傳動系統(tǒng)突然加速或者減速的情況下，就需要系統(tǒng)能具有快速動態(tài)響應(yīng)能力和精確的穩(wěn)態(tài)運行性能。如果僅靠逆變電源對電機的開環(huán)控制（前述方法）是達不到這個要求的，必須采用具有精確反饋信號的閉環(huán)控制系統(tǒng)對電機進行調(diào)速控制才能滿足要求。

在直流牽引傳動系統(tǒng)中，調(diào)速控制的閉環(huán)系統(tǒng)僅需控制電樞電流就可有效控制轉(zhuǎn)矩，但是交流傳動系統(tǒng)中的異步電機是一個多變量耦合的復雜控制對象，在閉環(huán)控制中必須采用特殊的控制方法。其控制方式主要有：轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量變換控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。1、轉(zhuǎn)差頻率控制

轉(zhuǎn)差頻率控制實際上是在恒磁通控制的模式上引入了速度閉環(huán)，以避免開環(huán)控制的缺點，是前述恒磁通控制的改進版。不變（即磁通不變）時，這樣用