《电力机车牵引与控制》 课件 1.1电力牵引系统组成及特点认知.pptx

1.1电力牵引系统组成及特点认知1.1.1电力牵引控制系统概念概念：在轨道交通运输中，采用电动机驱动来满足车辆牵引的电气传动部分，称为电力牵引控制系统。特点：电力牵引控制系统以牵引电机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力进行调节，以满足车辆牵引和制动特性的要求。应用：干线电力机车、内燃电传动机车、城轨交通电动车组等都是采用电力牵引控制系统。1.1.1电力牵引控制系统概念根据驱动电机的型式不同，控制系统分两大类：采用直流（脉流）牵引电动机的称为直流（脉流）传动控制系统。直直型、交直型电力机车也称为直流传动电力机车。采用交流牵引电动机作驱动设备的称为交流传动控制系统，交直交型和交交型电力机车也可称为交流传动电力机车。1.1.1电力牵引控制系统概念国产直流传动电力机车控制系统的发展，是随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术的发展而不断发展，经历了1.1.1电力牵引控制系统概念随着电力电子技术和交流电机调速理论等相关技术的发展，以交流电机作为牵引电机的交流传动系统开始取代直流传动系统。由于机车控制功能的复杂化和多样化，单台微机已很难完成控制任务，而是需要多台微机并行工作，一般通过网络系统实现分布式的多级控制。1.1.1电力牵引控制系统概念微机网络控制系统能综合各种信号进行机车牵引与制动的控制，实现各种自动保护，如机车防空转、防滑行保护，接地保护，过流过压保护等。此外微机网络控制系统还对机车的重要部件进行状态监控及故障维护，其结果由中央诊断单元通过图像、文字的形式显示。1.1.2电力牵引系统的组成电力牵引系统（即电气化铁路）是由电力机车/电动车组和牵引供电装置两大部分组成。牵引变电所将高压三相交流电变换成单相交流电→接触网→受电弓→电力机车中牵引变压器的一次侧线圈→钢轨→回流线→牵引变电所。电力机车控制系统的硬件配置车顶高压设备电力机车控制系统的硬件配置车内变流设备电力机车控制系统的硬件配置牵引电动机1.1.3电力机车的分类1、按用途分货运电力机车客运电力机车客货两用电力机车调车电力机车1.1.3电力机车的分类2、按传动形式分具有个别传动的电力机车：电力机车每一轮对都由单独的牵引电动机驱动。这些轮对（轴）称为动轮或动轴。具有组合传动的电力机车：电力机车上某几个轮对（通常为同一转向架上的几个轮对）互相连接成组，然后由一台牵引电动机驱动。1.1.3电力机车的分类3.按机车轴数分1.1.3电力机车的分类4.按供电电流制—传动型式分（1）直流供电-直流牵引电动机驱动的直-直型电力机车。（2）交流供电-直（脉）流牵引电动机驱动的交-直型电力机车。（3）交流供电-变流器环节-三相交流异步电动机驱动的交-直-交型电力机车。（4）交流供电-变流器环节-三相交流异步电动机驱动的交-交型电力机车。1.1.4电力牵引的特点1.功率大内燃机车的功率受到一次能源设备（柴油机）本身容量、尺寸和重量的限制，故机车功率不能过大。而电力机车不受上述条件的限制，机车功率（或单位重量功率）要大得多，目前单轴功率已达1000kW（若交流牵引电动机可达1600kW）。一台电力机车的牵引能力相当于2台（或更多一些）内燃机车的牵引能力。由于电力机车功率大、起动快、允许速度高，所以能够多拉快跑，极大提高了线路的通过能力和输送能力。1.1.4电力牵引的特点2.效率高由于电力牵引所需的电能是由发电厂（或电站）集中产生，因此燃料的利用率要比内燃牵引高得多。由火电厂供电的电力牵引的效率高达35%，由水电站供电的电力牵引则更高，可达60%以上。而内燃牵引的效率约为25%左右，而且柴油价格较贵，有燃烧排放污染。1.1.4电力牵引的特点3.过载能力强电力机车在起动列车或牵引列车通过限制坡道时，其过载能力具有很大的意义。实践表明，电力机车所需的起动加速时间约为内燃机车的1/2，从而能够提高列车速度。原因是电力机车的过载能力不会受到能量供给的限制，而牵引电动机的短时过载能力总是比较大的。1.1.4电力牵引的特点4.运营费用较低一方面使用电力机车容易实现多机重联牵引，因而使得运输中各项经济技术指标大为提高；另一方面由于电力机车整备作业少，宜于长交路行驶，这样就可以减少机务段的数目，而且乘务人员和使用的机车台数也相应减少，使劳动生产率大大提高；再者，电力机车的检修周期长、检修工作量少，日常维护保养工作量也小，从而减少了维修费用和人力，使机务成本大大降低。一般情况下，电力机车的运营费用比内燃机车要低15%左右。1.1.4电力牵引的特点缺点：（1）离不开牵引变电所和接触网等沿线的供电设施，使其机动性较差，且线路电气化投资较大。（2）电力牵引过程中产生的电流谐波对通信方面所带来的干扰问题。（3）晶闸管相控调压所引起的功率因数较低的问题。一般在客货