任務(wù)目標(biāo)任務(wù)內(nèi)容掌握直流型電力機(jī)車的基本概念組成及控制原理

任務(wù)目標(biāo)

掌握直流型電力機(jī)車的基本概念、組成及控制原理。任務(wù)內(nèi)容1.直流型電力機(jī)車2.直流傳動(dòng)的組成及原理3.閉環(huán)控制系統(tǒng)4.磁場削弱控制1.直流型電力機(jī)車

所謂直流型電力機(jī)車是指電力機(jī)車采用直流牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)車，簡稱直流機(jī)車，根據(jù)供電不同有直-直型和交-直型兩種，目前以交-直型電力機(jī)車為主。（1）直-直型電力機(jī)車

接觸網(wǎng)使用電壓為1500伏或3000伏直流電，采用直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)的電力機(jī)車，其核心是控制直流牽引電動(dòng)機(jī)。該類型機(jī)車的起動(dòng)和速度調(diào)節(jié)是借助于調(diào)節(jié)起動(dòng)電阻和牽引電動(dòng)機(jī)的串聯(lián)-并聯(lián)轉(zhuǎn)換來完成的。由直流電源供電，直流串勵(lì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過晶閘管斬波器調(diào)阻（或調(diào)壓）方式進(jìn)行調(diào)速和控制的機(jī)車。1.直流型電力機(jī)車

（2）交-直型電力機(jī)車

接觸網(wǎng)采用工頻（50Hz）交流電，或25Hz低頻交流電。在這種供電制下，使用直流牽引電動(dòng)機(jī)牽引。用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速簡單，只要改變電動(dòng)機(jī)的端電壓，就能很方便地在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的調(diào)速。

交-直型整流器電力機(jī)車的能量傳遞是將接觸網(wǎng)供給的單相工頻交流電，經(jīng)自身的牽引變壓器降壓，再經(jīng)整流裝置將交流轉(zhuǎn)為直流，然后向直流（脈流）牽引電機(jī)供電，從而產(chǎn)生牽引力，牽引列車運(yùn)行。交-直型電力機(jī)車在我國主要有國產(chǎn)SS系列電力機(jī)車，部分進(jìn)口電力機(jī)車，如8G、8K、6G、6K等。

交-直型電力機(jī)車的基本調(diào)速方式為晶閘管相控調(diào)壓，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，如SS4改型、SS9型電力機(jī)車均采用這種方式調(diào)壓。2.直流傳動(dòng)的組成及原理

（1）直流傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

直流型電力機(jī)車采用直流傳動(dòng)系統(tǒng)，直流傳動(dòng)系統(tǒng)主要由牽引變壓器、整流調(diào)壓器、平波電抗器及牽引電動(dòng)機(jī)等組成。

（2）直流傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速原理

從直流電機(jī)轉(zhuǎn)速公式n=(UD-IaRa)/Ceφ可知，調(diào)速有三種方法:一是調(diào)節(jié)電機(jī)的端電壓UD；二是在電機(jī)電路中接入調(diào)速電阻Ra；三是磁場控制，即調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小。2.直流傳動(dòng)的組成及原理

直流型電力機(jī)車通過控制晶閘管的相位和牽引繞組的投入數(shù)量（即段，通常為2至4段），來改變整流輸出電壓Ua的大小。

下圖是相控直流型電力機(jī)車的組成原理圖。3.閉環(huán)控制系統(tǒng)

（1）基本閉環(huán)系統(tǒng)

直流型電力機(jī)車采用的閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成。

其原理基于“檢測偏差，糾正偏差”模式。閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由給定單元、檢測單元、比較環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)控制器、可控變流器和被控對象等組成。3.閉環(huán)控制系統(tǒng)

（2）雙閉環(huán)控制系統(tǒng)

在直流型電力機(jī)車控制系統(tǒng)中，牽引電動(dòng)機(jī)的控制一般采用轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)牽引電動(dòng)機(jī)的恒電流和恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，有利于提高機(jī)車的牽引性能。3.閉環(huán)控制系統(tǒng)

（3）恒流控制和恒速控制

恒流控制和速度控制是在整流調(diào)壓電路的基礎(chǔ)上，從電機(jī)電獲取電流和從電機(jī)轉(zhuǎn)軸上獲取速度作為反饋信號。恒流控制

恒速控制4.磁場削弱控制

磁削調(diào)速是一種通過減小流過牽引電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流來減小牽引電動(dòng)機(jī)主極磁通量進(jìn)行調(diào)速的方法。分有級磁場削弱和無級磁場削弱兩種。同一牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流下，磁場削弱后主極磁勢與磁場削弱前（滿磁場）主極磁勢之比稱為磁場削弱系數(shù)，其表達(dá)式為：

β=(IW)β/(I