电力机车工作原理讲解.ppt

系统的工作特点： 1.功率/体积比大。 2.交流电机维修量小。 3.机车具有优异的牵引和制动运行性能。 4.简化了主线路。 交流传动机车具有启动牵引力大、恒功率范围宽、粘着系数高、电机维护简单、功率因数高、等效干扰电流小等诸多优点，是目前我国铁路发展的必然趋势。新的铁路技术政策也明确指出我国牵引动力将在十年之内，实现由直流传动向交流传动的转变。 电力机车工作原理 第一节 直直型电力机车工作原理 第二节 交直型整流器电力机车工作原理 第三节 交直交型电力机车工作原理 第一节 直直型电力机车工作原理 重点： 直流电力机车的特点和基本特性 难点： 直流电力机车的基本特性 一、基本工作原理 电机是进行能量转换的电磁机械设备。 直流电力机车是现代电力机车中最为简单的一种。它使用的是直流电源和直流串励牵引电动机，其工作原理如图１－１所示。目前有些工矿电力机车、地铁电动车组和城市无轨电车仍采用这种型式。 图1-1 直流电力机车工作原理 工作过程为：机车由受电弓从接触网取得直流电，经断路器QD，启动电阻R向四台直流牵引电动机M1～M4供电，牵引电流经钢轨流回变电所。当四台牵引电动机接通电源后即行旋转，把电能转变为机械能，再分别通过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮牵引列车运行。 二、直流电力机车的特点 １.机车结构简单，造价低，经济性好； ２.采用适合于牵引的直流串励电动机，牵引性能好，调速方便； ３.控制简单，运行可靠； ４.供电效率低。由于受牵引电动机端电 压的限制，接触网电压一般为1500伏～3000伏。传输一定功率时电流较大，接触网导线损耗量较大，因此供电效率低。 ５.基建投资大。为了减少接触网上的压降，电气化区段的牵引变电所数量较多，造成基建投资大。 ６.效率低，有级调速。由于机车使用调压电阻进行启动、调速，因此调节过程中有能量损耗使效率很低，同时也难以实现连续、平滑地调节。随着电力电子技术的发展，应用斩波器技术进行调速，可以对牵引电动机端电压进行连续、平滑地调节，从而实现无级调速。 三、直流电力机车的基本特性 直流电力机车的基本特性包括机车的速度特性、牵引力特性、牵引特性。 1.速度特性 机车运行速度与牵引电动机电枢电流的关系，称为机车速度特性，即V=f(Ia)。机车速度特性计算公式的推导过程如下： 电机转速公式： 由以上两式得出机车速度特性计算式： V= 2.牵引力特性 机车牵引力等于各动轮轮周牵引力的总和，机车牵引力与牵引电动机电枢电流的关系，称为机车的牵引力特性，即FK=f（Ia）。机车牵引力特性计算公式推导如下： 牵引电动机的功率: （kW） 机车的轮周功率： （kN） 根据功能原理： 故得出机车牵引力特性计算公式为： 或根据电动机功率方程式： 表示成： 式中： V——机车速度； M——牵引电动机轴输出转矩； ηd——牵引电动机效率； ηc——传动装置效率； Ω——牵引电动机轴速度（rad/s）; m——机车配用电动机数目，对于个别传动机车为机车动轴数； Fk——机车轮周牵引力(kN)。 上式的物理含义很明显，就是机车的牵引力与牵引电动机轴输出转矩有关。实际上由于牵引电动机特性的差异，运用中环境条件的差异，机车每个动轮所能发挥的牵引力是不同的，因此试验测得的数据往往低于按一台电动机平均计算公式计算的结果。 从上面的分析我们知道，机车的速度特性和牵引力特性均是从牵引电动机的特性归算至轮周的特性，所以机车的速度特性曲线和牵引力特性曲线与牵引电动机的转速特性曲线、转矩特性曲线具有相同的趋势。 3.牵引特性 机车牵引力与机车速度的关系，称为机车的牵引特性。即FK=f(v)。 机车牵引特性曲线一般由机车型式试验测出。或在已知机车速度特性曲线和牵引力特性曲线后，给定一电机电枢电流Ia值，求出机车牵引特性的一组FK–v值，根据不同负载下的数组FK–v值，绘出机车牵引特性曲线。 第二节 交直型整流器电力机车工作原理 重点： 交直型电力机车的原理和特性 难点： 直流电力机车的基本特性 一、基本工作原理和特点 图1-2 整流器电力机车工作原理 图1-2所示为整流器电力机车的两种基本原理线路图。单相交流电由接触网通过受电弓引入牵引变压器的高压绕组，再经钢轨接地。 1.中点抽头式全波整流电路电力机车工作原理 在图1-2（a）中牵引变压器二次侧绕组分成oa、ob