第四節(jié)電力機(jī)車34課件

第四節(jié)電力機(jī)車電力機(jī)車無原動機(jī)，可直接從接觸網(wǎng)獲得電能，通過機(jī)車上的牽引電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)為機(jī)械能。電力機(jī)車是利用電能由電動機(jī)驅(qū)動運(yùn)行的機(jī)車。電力機(jī)車平均熱效率比內(nèi)燃機(jī)車高，它在提高鐵路運(yùn)輸能力、合理利用資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面，是鐵路最理想的牽引動力。電力機(jī)車按照傳動方式分為直流傳動電力機(jī)車、交流傳動電力機(jī)車。直流傳動電力機(jī)車又分為直流供電和交流供電兩種。目前，采用交流供電直流傳動電力機(jī)車，典型機(jī)型是韶山系列電力機(jī)車；采用交流供電交流傳動的電力機(jī)車，典型機(jī)型是和諧型系列電力機(jī)車。

電力機(jī)車的工作原理1電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路3電力機(jī)車構(gòu)造2電力機(jī)車制動4電力機(jī)車的微機(jī)控制5

電力機(jī)車的工作原理1交-直型電力機(jī)車的工作原理（一）交－直型電力機(jī)車。是靠其頂部升起的受電弓，從接觸網(wǎng)上取得單相工頻交流電，經(jīng)牽引變壓器降壓，再經(jīng)變流裝置將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，供給直流牽引電動機(jī)，經(jīng)齒輪傳動裝置牽引列車運(yùn)行，如圖所示。電力機(jī)車工作原理交-直型電力機(jī)車的工作原理（二）交-直-交型電力機(jī)車。交(直)交型電力機(jī)車屬于交流傳動電力機(jī)車，由各種變流器供電，采用同步或異步電動機(jī)做牽引動力。有電壓型、電流型兩種基本結(jié)構(gòu)。交直交變流器供電的異步電動機(jī)系統(tǒng)和交交變流器供電的同步電動機(jī)系統(tǒng)的工作原理和特點如下。1.具有異步牽引電動機(jī)電力機(jī)車的工作原理。機(jī)車在工作時，受電弓將網(wǎng)壓引入機(jī)車變壓器一次側(cè)繞組，經(jīng)變壓器二次側(cè)繞組降壓后，經(jīng)整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電，經(jīng)濾波器平滑脈動，經(jīng)逆變器將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電，經(jīng)平波電抗器，供給三相異步牽引電動機(jī)，實現(xiàn)牽引運(yùn)行。交-直型電力機(jī)車的工作原理2.具有同步牽引電動機(jī)電力機(jī)車的工作原理。同步電動機(jī)電力機(jī)車是一種交交型電力機(jī)車，機(jī)車工作時，單相交流電由接觸網(wǎng)經(jīng)受電弓送入牽引變壓器的高壓繞組，經(jīng)變壓器降壓后送入變頻變流裝置，變頻變流裝置將單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，供給三相同步電動機(jī)，實現(xiàn)牽引運(yùn)行。與異步電動機(jī)電力機(jī)車相比，交流同步電機(jī)電力機(jī)車沒有中間環(huán)節(jié)，直接由變頻變流裝置將單相交流電變?yōu)槿嘟涣麟?，因此結(jié)構(gòu)簡單，并能獲得在工頻電流下較寬的調(diào)頻范圍。但是，由于同步電機(jī)仍有滑環(huán)和電刷裝置，在結(jié)構(gòu)、空間利用、維修等方面都不及異步電動機(jī)。電力機(jī)車構(gòu)造2電力機(jī)車構(gòu)造主要由機(jī)械部、電氣部、空氣管路系統(tǒng)組成。機(jī)械部：車體、走行部、車鉤緩沖裝置、制動裝置電氣部：包括機(jī)車上各種電氣設(shè)備及其連接導(dǎo)線。主電路—產(chǎn)生牽引力。輔助電路—向各輔助電器供電?？刂齐娐贰蚋鞣N控制電器組成的電路供電?？諝夤苈废到y(tǒng)：包括風(fēng)源以及向列車制動系統(tǒng)、空氣彈簧、風(fēng)動門供風(fēng)系統(tǒng)和向機(jī)車電空閥、電空接觸器等供風(fēng)。電力機(jī)車構(gòu)造SS3電力機(jī)車總體布置電力機(jī)車構(gòu)造機(jī)械室司機(jī)室電氣室變壓器室機(jī)車布線輔助設(shè)備車頂設(shè)備SS8電力機(jī)車總體布置

電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路3電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路電力機(jī)車上的各種電氣設(shè)備，分別裝設(shè)在主電路、輔助電路和控制電路三大電路中。1.主電路主電路將產(chǎn)生機(jī)車牽引力和制動力的各種電氣設(shè)備連成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)機(jī)車的功率傳輸。主電路中主要電氣設(shè)備有受電弓、主斷路器、主變壓器、整流調(diào)壓裝置、電抗器、牽引電動機(jī)和制動電阻等。（1）受電弓機(jī)車頂部一般裝有兩套單臂受電弓，受電弓緊壓接觸網(wǎng)導(dǎo)線滑行摩擦受流。機(jī)車運(yùn)行時只需升起一套受電弓，另一受電弓作為備用。接觸網(wǎng)上送來的25kV工頻單相交流電由此引入機(jī)車。電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路（2）主斷路器主斷路器是機(jī)車的總電源開關(guān)和保護(hù)開關(guān)，用來接通或斷開電力機(jī)車高壓電路。當(dāng)主電路發(fā)生短路、接地或整流調(diào)壓電路、牽引電動機(jī)等設(shè)備發(fā)生故障時，它能自動切斷機(jī)車電源，實現(xiàn)對機(jī)車上設(shè)備的保護(hù)。主斷路器電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路（3）主變壓器主變壓器又稱牽引變壓器。它把從接觸網(wǎng)上取得的25kV高壓電降低為牽引電動機(jī)所適用的電壓。變壓器共有四個繞組：一個原邊繞組接25kV高壓電；三個次邊繞組，其中牽引繞組用來向牽引電動機(jī)供電，勵磁繞組用在電阻制動時給電動機(jī)提供勵磁電流，輔助繞組用來給機(jī)車的輔助電機(jī)供電。SS6B型電力機(jī)車主變壓器電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路（4）牽引電機(jī)直流傳動機(jī)車大多采用直流（脈流）串勵電機(jī)作為牽引電機(jī)，交流傳動機(jī)車均采用三相異步電動機(jī)做牽引電機(jī)。三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要有定子和轉(zhuǎn)子組成。定子鐵芯中嵌有三相定子繞組，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場切割籠型轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流，軸上輸出電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)牽引。電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路2.輔助電路

輔助電路電源來自主變壓器的輔助繞組，通過劈相機(jī)將單相交流電轉(zhuǎn)變成三相交流電后，供給牽引通風(fēng)機(jī)、油泵機(jī)組和空氣壓縮機(jī)等輔助電機(jī)使用?？諝鈮嚎s機(jī)組，如圖所示。

空氣壓縮機(jī)組電力機(jī)車制動制動就是“剎車”，當(dāng)列車需要減速或停車，以及停放車輛防溜時均需要實施制動。對制動系統(tǒng)的要求是剎車有力，制動距離短，不擦傷輪對。電力機(jī)車配備有空氣制動和電氣制動兩套制動系統(tǒng)。

單側(cè)閘瓦制動裝置電力機(jī)車制動

空氣制動是用壓縮空氣推動閘瓦摩擦車輪踏面進(jìn)行的制動，圖所示為單側(cè)閘瓦制動裝置圖。電力機(jī)車空氣制動系統(tǒng)主要由電空制動控制器（俗稱大閘）、空氣制動閥（俗稱小閘）、空氣制動柜（各種閥及管路）、制動缸、基礎(chǔ)制動裝置、閘片等組成。司機(jī)操縱電空制動控制器可對全列車實施制動，操縱空氣制動閥僅對機(jī)車實施制動。由于空氣制動利用機(jī)械摩擦減速，因此，當(dāng)列車高速實施空氣制動時，機(jī)械摩擦產(chǎn)生的高溫會使摩擦件變軟，制動力下降而降低制動效果，所以空氣制動一般作為輔助制動手段在低速時使用。電力機(jī)車制動

電氣制動也叫動力制動，制動時將牽引電機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，使列車動能轉(zhuǎn)化為電能，對這些電能的不同處理方式形成了不同方式的動力制動。司機(jī)通過操縱司機(jī)控制器，牽引電機(jī)由電動機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，車軸帶動電動機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個與速度成比例的阻力阻止列車運(yùn)行。電能被制動電阻變成熱能逸散就稱之為電阻制動，電能反饋回電網(wǎng)就稱之為再生制動。電阻制動技術(shù)的優(yōu)點是電路簡單，主電路工作可靠、穩(wěn)定，再生制動則經(jīng)濟(jì)性好。電力機(jī)車電氣設(shè)備與電路2.輔助電路

輔助電路電源來自主變壓器的輔助繞組，通過劈相機(jī)將單相交流電轉(zhuǎn)變成三相交流電后，供給牽引通風(fēng)機(jī)、油泵機(jī)組和空氣壓縮機(jī)等輔助電機(jī)使用?？諝鈮嚎s機(jī)組，如圖所示。

空氣壓縮機(jī)組電力機(jī)車的微機(jī)控制5電力機(jī)車的微機(jī)控制機(jī)車微機(jī)控制技術(shù)，是隨電力電子技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展和機(jī)車控制要求的提高應(yīng)運(yùn)而生，它標(biāo)志著機(jī)車控制水平上升到新的階段。1.邏輯控制單元（LCU）邏輯控制單元（LogicalControlUnit，簡稱LCU），是近年來用在新型電力、內(nèi)燃機(jī)車上的一種可編程邏輯控制器件，取代傳統(tǒng)機(jī)車上原有的時間繼電器、中間繼電器等低壓電器，實現(xiàn)機(jī)車控制系統(tǒng)無觸點控制，解決原有系統(tǒng)在強(qiáng)振動環(huán)境下的不可靠問題，提高機(jī)車電氣控制線路的可靠性。LCU利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微計算機(jī)技術(shù)構(gòu)成無觸點控制電路，其本身就是一個微機(jī)控制系統(tǒng)，由輸入單元、中央處理單元、輸出單元、電源系統(tǒng)四個組成，如圖所示。這種器件有可以直接輸入直流110V信號、輸出大電流負(fù)載驅(qū)動能力，因而具有控制方式靈活、編程方便、布線直觀、檢修條理清晰等特點。電力機(jī)車的微機(jī)控制

LCU控制系統(tǒng)組成框圖電力機(jī)車的微機(jī)控制2.交流傳動機(jī)車的微機(jī)控制交流傳動電力機(jī)車或重聯(lián)機(jī)車的控制是一個多微機(jī)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代列車的控制是由掛在列車通信網(wǎng)絡(luò)（TCN）上的多微機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)的，包括電力機(jī)車或電動車組動力車中的微機(jī)系統(tǒng)和中間車輛上的微機(jī)系統(tǒng)。它們各自藕合在機(jī)車或車輛的本地網(wǎng)絡(luò)即機(jī)車車輛總線上，并通過列車總線相互交換信息和數(shù)據(jù)。交流傳動控制裝置也是以這種方式獲得所需要的指令和狀態(tài)反饋信息，并發(fā)送控制信號?？刂葡到y(tǒng)采用分級管理，分為列車級控制、機(jī)車級控制和傳動級控制。電力機(jī)車的微機(jī)控制（1）列車級控制列車級控制涉及與整個列車有關(guān)的給定值和控制變量。司機(jī)發(fā)出的控制指令，通過列車控制級處理后傳送到其他各機(jī)車或動力車中，實現(xiàn)統(tǒng)一指揮。借助列車級控制的這些指令，司機(jī)將較為容易地嚴(yán)格保持列車的運(yùn)行速度，避免加速或減速時出現(xiàn)沖擊，并在目