内燃机车电传动——概述课件.ppt

机械工程学院 机械工程学院 机械工程学院 内燃机车电力传动 （一） 第一节 内燃机车电传动装置的功用 * * 内燃机车的原动机是柴油机。从柴油机到机车轮对之间需要一套速比可变、满足机车牵引特性要求的中间环节——传动装置。 由一套电气设备组成的这个中间环节，称为电力传动装置。 柴油机 电力传动装置 轮对 内燃机车理想牵引特性 * * 基本要求：机车在运行时能充分利用其动力装置的额定功率 式中：Ne——柴油机功率（kW）； F——机车牵引力（kN）； V——机车速度（km/h）； ?——传动装置效率（暂假设不变）。 =常数 F·V＝常数，即要求机车的牵引力F与机车的速度V成反比的变化关系； 最大牵引力Fmax受机车动轮与钢轨之间粘着牵引力的限制； 最高速度Vmax受机车构造速度的限制 。 Fmax F N V N Vmax Vmin 0 机车理想牵引特性曲线及柴油机功率曲线 柴油机能直接驱动机车吗? * * 柴油机的扭矩特性和功率特性 nmax nmin 0 n N M N Ne M 柴油机特性曲线及功率曲线 若柴油机直接驱动，则 式中：D—机车动轮直径（m）；n—柴油机转速（r /min）； M—柴油机扭矩（kN·m）； ?—传动比； ?—传动效率。 说明，柴油机的扭矩特性即代表机车的牵引特性， 显然，不符合理想牵引特性的要求。 柴油机功率得不到充分利用 ； 柴油机的转速变化范围很窄，过载能力较差，故机车的运行速度范围和负载变化受到限制； 柴油机不能带负荷启动，故不能使列车启动和低速运行； 柴油机曲轴只能单方向旋转 ，故不能改变机车的运行方向。 （F） （V） 直接驱动的机车牵引特性曲线 对电传动装置的基本要求 * * 当机车运行在满功率工况时，电力传动装置应该使机车在尽可能大的速度范围内保持柴油机额定功率不变，以充分利用柴油机的功率；当机车仅需部分功率运行时，传动装置应使柴油机按其经济特性恒功率运行。 电力传动装置应保证柴油机在无负载情况下启动。 机车启动时，传动装置应保持有足够大的牵引力，使机车启动加速快，且保证机车启动过程平稳而无冲击。 电力传动装置应该具有较高的效率。 电力传动装置必须工作可靠，重量轻，体积小，维修方便。 第二节 内燃机车电传动的分类 * * 柴油机 牵引 发电机 轮对 牵引 电动机 变流 装置 （直流/交流） （直流/交流） 按照牵引发电机和牵引电动机电机所用的电流制进行分类，电力传动装置可分为三大类： 1 直流电力传动（直-直传动） 2 交－直流电力传动 3 交流电力传动（交-直-交传动，交-交传动） 直流电力传动 * * 传动方式是采用直流牵引发电机和直流牵引电动机，又称直—直流电传动。 特点：调速方法比较简便，直流串 励电动机的转速特性较软，适合于机车牵引； 我国60年代初开始生产，主要机型有东风型、东风2型、东风3型以及进口的ND1型、ND2型等机车； 弊端：直流牵引发电机的功率受到换向条件和机车限界尺寸以及机车轴重的限制，使单机组直流电力传动内燃机车的功率几乎限制在2200ｋＷ以下。 M M M M M M 柴油机 G 交－直流电力传动 * * 传动方式是采用交流牵引发电机，通过大功率硅整流器将交流电变为直流电，然后供给数台直流牵引电动机。 交流发电机无换向器，克服了制造大功率直流牵引发电机换向时所出现的困难，并且结构简单、运用可靠、省铜、重量轻、维护简便； 保留了直流牵引电动机 调速性能的特点； 我国70年代初开始生产，主要机型有东风4型系列、东风5型系列、东风7型系列、东风8型系列、东风10型系列、东风11型及进口的ND4型、ND5型等机车。 柴油机 G～ M M M M M M 随着重载和高速列车的发展、机车功率的提高，直流牵引电动机的弊端已经显现。 交流电力传动 * * 传动方式采用交流牵引发电机和交流牵引电动机，因两者都是交流电机，故称为交流电力传动。 直流串励牵引电动机虽然具有良好的调速性能，但在结构上有换向器，不仅重量和尺寸大、费铜，而且故障率高，维护保养不便，限制了其在大功率、高速度机车上的应用 ； 交流电动机无换向器，具有结构简单、体积小、运行可靠等优点，不但可以提高单节机车的功率，而且由于其具有硬特性使机车具备良好的防止动轮空转打滑的性能； 交流异步电动机的转速主要决定于它的供电电源的频率，而在一定功率下柴油机的转速不变，牵引发电机的频率也不变，