【高清】机车电传动复习范围

上传者：郭瑞标
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上传时间：2015-04-26
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【高清】机车电传动复习范围

1.机车电传动的类型

按能源供给方式：自备能源系统、外接能源系统

按工作电流性质：直流传动系统、交流传动系统

2.直流电机励磁绕组和电枢绕组的连接方式分类以及机车直流牵引电机一般的励磁方式、直流电机的调速与反转

励磁绕组与电枢回路之间的连接方式有：他励、并励、串励、复励。

通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。掌握4种方式各自的特点：

直流他励电动机: 励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。

直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。直流串励电动机：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压

降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。

直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。

直流电机的调速方式

调速要求：

在不中断主电路的情况下，尽量使牵引力变化平滑，有尽可多的级位均匀分布在整个调速范围内。

UD?IaRan?磁场削弱调速 Cn?调压调速

分两步：

① 调压调速：在额定电压以下，改变电机电枢电压Ｕd实现电机调速； ② 弱磁调速：在端压达到额定电压后，削弱磁场进步提高速度。

调压调速：

① 有触点调压：SS1、８Ｇ机车；

② 有触点与相控结合调压：SS3；

③ 无触点相控调压：SS4、SS5、6K、8K等；

其中方式①为有级调压，方式②和③为无级调压。

? 弱磁调速：

① 激磁绕组并电阻调速：SS1、SS3、SS4、SS6；

② 相控弱磁，相控弱磁有两种不同的形式：第 1 页共 6 页

6K、 SS7是复励电机，由他励绕组的相控电路励磁；

8K、SS5是串励电机、由分路晶闸管弱磁；

方式①为有级、方式②为无级。

由上可知：

有级调速分有级调压调速和有级弱磁调节速两种；无级调速也分为无级调压和无级弱磁两种。

二者比较：

无级调速可实现牵引电流和牵引力的连续调节；有级调速在级间变换时有电流冲击和机械冲击。

3. 内燃机车电传动的基本原理

交—直流电力传动基本原理：柴油机工作时产生的动力由曲轴输出，通过弹性联轴器与同步牵引发电机相连，发电机将柴油机的动能变成电能即三相交流电输出，经整流后送给直流牵引电动机，电动机再将电能变成动能经齿轮传递给轮对形成牵引力。

交一直一交电传动内燃机车是由柴油机驱动三相同步发电机, 发电机发出三相交流电经不可控的整流器变成直流电输送到直流中间回路上去。直流中间回路中具有滤波和贮能用的电容器、扼流圈和动力制动用的电阻以及给列车供电的抽头直流中间回路输出给逆变器, 它是一个平滑的恒压直流电。逆变器将此直流电转变成一定频率和一定电压的三相交流电输送给异步电动机, 而异步电动机就驱动车轮。

4. 电力机车网侧高压电路的基本组成及功能

? Ss9: 网侧电路又称高压电路，在主变压器高压绕组AX的A侧为高压

部分，主要设备有受电弓1-2AP、高压隔离开关17QS、18QS、真空断路器4QF、高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、主变压器的高压绕组AX。

? Ss4b：高压电路的主要设备有受电弓1AP、空气断路器4QF、高压电压

互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、主变压器8TM的高压（原边）绕组AX、PFC用电流互感器109TA，以及两节车之间的25kV母线用高压连接器2AP。

5. 电力机车牵引电机的供电方式及其发展趋势

供电方式：

① 集中供电（车控）

整台机车牵引电机由一套整流器供电。

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特点：变压器结构简单，集中冷却简化了通风设备，但一台电机故障时，影响整车工作；

② 独立供电（轴控）

每一个牵引电机由一套独立的整流器供电。

特点：机车的粘着利用好，一台电机故障时不影响其它电机的运行。但变压器、整流器及控制复杂。

③ 部分集中（架控）

同一转向架上的电机由一套整流器供电。

特点：简化了电路和变流器结构，粘着利用较为充分，同时实现一定的冗余。

实际应用：SS1、SS3机车采用集中供电；其它部分机车由部分集中供电，其中6K机车上有一个转向架上两台电机分别由两套不同的整流器供电；没有交直型车采用独立供电。

发展趋势：

1.改进电机的结构与工艺以进一步提高电机工作的可靠性。

2.采用半叠片机座改善电机的脉流换向。

3，完善牵引电机定子与电枢的制造工艺。 4.牵引电机传动方式已从抱轴式悬挂发展为电枢空心轴式全悬挂。 “和谐”型电力机车都采用二电平PWM整流器+VVVF逆变器形式。各型机车最大的不同点在于中间直流环节上的差异。HXD1、HXD1B和HXD1C采用中间直流环节并联，共用中间直流环节和二次谐振电路；HXD2、HXD3型变流器主电路中间直流环节完全独立，HXD3则取消了二次谐振电路，通过控制策略来消除二次纹波电压的影响，相对于其他车型的主电路则显得更加简洁。下面对于各个车型之间的差异做进一步比较。

6. SS8电力机车相控调压中三段半控桥调压的基本原理

7.HXD电力机车主变流器与辅助变流器的功能、工作模式及冷却方式。

HXD1B型电力机车轴式为C0－C0，单轴功率为1600kW。主变流器主电路如图2所示，通过2个四象限并联向中间直流环节供电，3个VVVF逆变器向1个转向架的3台异步电机供电（轴控）。当任意一个主电路单元出现故障时，可以通过电动隔离开关将其隔离，从而将故障造成的影响降低到最低。辅助逆变器与主变流器共用中间直流环节，每个辅助逆变器通过1台变压器和滤波电容对输出电压进行变压和滤波后，提供正弦三相交流电源。

HXD2型电力机车为8轴大功率交流传动货运机车，机车功率为10 000kW。

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主变流器主电路如图3所示，每节机车配臵4套功能和结构完全相同的变流器装臵，分别放臵在2台主变流器柜内。每套装臵由1个四象限整流器、中间直流环节和1个三相VVVF逆变器组成，驱动1台异步电机（轴控）。辅助变流器从主变流器的第2轴（或第4轴）中间直流环节取电，单节机车有2组辅助变流器装臵（冗余设计），一组为变压变频输出，另一组为恒压恒频输出。当其中任意一组故障时，另一组为所有的辅助负载提供电源，确保不影响机车的正常运行。

HXD3型机车是6轴大功率交流传动电力机车系列化产品，机车功率为

7200kW。主变流器主电路如图4所示，机车配臵6套功能和结构完全相同的主变流器装臵，分别放臵在2台主变流器柜内，每组电路由1个二点式单相四象限整流器、中间直流环节和1个二点式VVVF逆变器组成，使用6台1200kW交流牵引电动机。

HXD1C型电力机车为大功率交流传动6轴货运电力机车，机车功率为

7200kW。主变流器主电路如图5所示，每台机车配臵2个主变流器，每个主变流器向1个转向架的3台牵引电机供电。每个主变流器通过三重四象限向1个独立的中间直流环节供电。3个VVVF逆变器向每个转向架的3台异步电机供电。 3个主电路单元的直流环节通过隔离开关并在一起，正常工作时隔离开关闭合。3个单元共用直流环节和二次谐振电路，当其中任意一个主电路单元发生故障时，断开相应的隔离开关和充电短接开关，将该故障单元切除，其余2个单元正常工作，整台机车只损失1/6的动力，从而将故障造成的影响降至最低。

HX3D型大功率交流传动电力机车牵引变流器采用强制循环水冷方式。辅助变流器单独采用强制风冷方式。

8.HXD3电路机车牵引主电路的分类及组成，主变流器的主要技术特点。

原边网侧电路；

主变压器；

主变流器；

牵引电动机；

库用动车电路等组成。

每台机车装有两个变流器机箱，每一变流器机箱内含有3组主变流器和一组辅助变流器，使其结构紧凑，便于设备安装。

主变流器由四象限整流器、直流环节、逆变器组成。

采用IGBT元件。主变流器的性能适应货运机车大牵引力的特点。

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主变流器采用水冷技术，具有冷却效果好、无污染、重量轻、结构上维修方便等特点，是国际上流行的冷却方式。

IGBT：IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

9.动车组关键技术及发展趋势。

九大关键技术

1. 转向架

2. 牵引电机

3. 牵引变压器

4. 牵引变流器

5. 制动系统

6. 牵引控制系统

7. 列车网络控制系统

8. 铝合金、不锈钢车体

9. 动车组系统集成

技术特点