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第四章 交流传动机车 第一节 交流传动机车概述 交流传动技术的社会经济效益 开始时只是从异步电动机本身考虑： 1、异步电动机体积小，重量轻。在转向架的有限安装空间内可以设置更大功率。 2、大部分与转速有关的限制条件，如换向器表面线速度的限制等都没有了。 3、能在静止状态下任意时间内发出满转矩，这对于复杂线路条件下重载起动特别重要。 4、减小维修费用，延长检修周期。 5、陡峭的机械特性，有利于制止空转、打滑等现象。 经过几年的发展使人们从新认识了交流传动机车的使用价值和经济效益。 1、优异的运行性能 电力机车的运输能力主要取决于它能够产生的起动牵引力、持续功率和最高速度下的剩余加速力。 交流传动机车的最大速度比额定速度为2.5~3，而相控机车为1.5~1.6。 2、显著的节能效果 可明显地降低电能的消耗。由于成功的采用了四象限变流器，使得机车在1/4额定功率以上时的功率因数接近于1。与同功率传统机车相比，接触网电流低20%，地区供电网中的电流也相应减少，使损耗减小5%，节省牵引变电所的装备容量投资。 再生制动可反馈10%的能量，在峰谷交错区段几乎达到40%。 在内燃机车方面，交流传动机车可节省燃料10%~25%，与液力传动比提高5~7倍。 3、解决了对信号和通讯设备的干扰 相控机车会产生大量谐波，从而对毗邻接触网的信号和通讯系统造成干扰。现代交流传动机车几乎全部采用脉冲整流器作为输入端变流装置，这既改变了功率因数，又保证电流波形不会发生明显的畸变。 4、减小磨耗，降低运营成本 异步电动机没有换向器和电刷，其次采用电制动大大减少了对闸瓦的消耗。再者由于电动机轻，簧下质量大大减小，降低了轮缘和轨面得磨耗。 5、良好的可靠性能和维修性 由于减少了磨耗件的种类和数量，以及广泛采用模块结构和诊断装置，提高了无故障运行的公理数。也缩短了检修时间，减少了维修费用。在相同条件下，为相控机车维修费用的1/3，每年运营费用为相控机车的70%左右。可减少机务段机车备用数量. 二 、电力牵引交流传动系统结构及类型 单相交流接触网来的功率是以脉动形式提供给中间回路的，但从传动特性来说，人们希望得到恒定的功率，进而得到恒定的转矩。所以中间回路是一个能量储存和变换的装置，它同时还是一个滤波器。在平衡功率波动方面起着决定性的作用。 分为电容和电感，电压型和电流型。 电压型变流器中，电容器用作中间回路的储能器，它接受向中间回路供给的瞬时电流与中间回路取用瞬时电流之差，并使电压保持恒定。作为逆变器的电源，其输入端其实提供一个实际上恒定不变的电压。由于这个电源具有低的内阻抗，所以逆变器的端电压不随负载变化。这种逆变器称为电压源逆变器，对于单电动机和多电动机都一样适用。 但是低的内阻抗使得时间常数很小，在逆变器端子上出现任何短路，都会是短路电流迅速上升，很难通过一般的办法消除，必须使用快速熔断器或特殊的保护措施。 电流型变流器，采用电抗器作为中间回路储能器。它吸收波动形式的差电压，保持中间回路的电流强度恒定。由于这个作为逆变器电源的中间回路具有很大的内阻抗，逆变器输入端的电流在负载变化时保持恒定。这种逆变器称为电流源逆变器， 但是，此种逆变器的端电压明显的随负载变化。如果用来向多台并联的电动机供电，那么其中任何一台电动机负载的变化都会影响其他电动机工作。所以，电流源逆变器对于多电动机传动系统式不适用的。 除了变流器的选择外，还有牵引电动机的选择。 电压型变流器供电给笼型异步电动机 电流型逆变器供电给同步电动机 * 交流传动机车可以通过改变异步电动机转差的符号，使其方便的从电动机工况转换到发电机工况，实现再生制动。这不仅节约能源又改变了制动性能。 甚至于再接近于零的很低的速度下也能发挥足够的制动力，使机车制停。 异步电动机转差s0为电动机工作状态，s0为发电机工作状态，s1为电磁制动器状态。 在进行再生制动时转子转速要高于旋转磁场的转速。当电动机以固定电源的频率供电时，只能在转子转速高于同步转速时进入再生制动，当电动机由可变频率供电时，通过调节同步转速使之低于电动机同步转速，而进行再生制动。所以一直到接近零转速，异步电动机都能进行再生制动。 *