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第3章 牵引与传动技术 3.1 列车牵引传动概述 减小运行阻力的主要方法 改善列车的空气动力学性能，减小空气阻力。 降低列车重量（轻量化）。 动车组的轻量化 1. 轻量化的意义： 减小列车运行阻力 节能 减小制动能量 减小振动和噪声 2. 轻量化的措施： 以铝代钢：采用铝合金车体、轴箱、齿轮箱 采用交流电动机 采用无摇枕转向架 车轮小型化 车轴空心化 采用再生制动取代电阻制动 二、牵引力的产生与限制 三、 列车牵引动力的形式与供电系统 3. 牵引供电方式 供电导线类型： 接触网 第三轨（接触轨） 供电电流类型： 直流供电 交流供电 铁路电力牵引的电流、电压制与通常的电力牵引电流电压制相同。 国际电力牵引设备委员会建议采用下列数值： 直流：600，750，1500，3000V 交流：6250，15000，25000V，工频单相 4、牵引供电系统的组成 牵引供电回路是由牵引变电所—馈电线—接触网—电力机车—钢轨—回流联接—（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流。 通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。  牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。 降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。 四、机车主电路及控制 机车电路包括： 1）主电路 功能：牵引和制动时，完成能量传递和转换； 特点：大功率、高电压、大电流； 主要有：牵引变压器、变流器、牵引电机 2）辅助电路 3）控制电路 主电路设计主要考虑的内容 牵引电机类型：直流、交流 电机连接方式：并联、串联 直流电机的激磁方式：串励、并励、复励 电机的供电方式：车供、轴供、架供 调速方式与变流线路； 电气制动方式。 1. 牵引电动机类型 1） 采用直流牵引电动机：直流电传动 特点是调速方便，直流串励电机具有适合于牵引需要的“牛马”特性 直—直 交—直 2）采用交流牵引电动机：交流电传动 特点是单位体积重量的功率大、可靠性好、易维护等 交—直—交 交—交 直—交 2. 机车的牵引特性与电机的机械特性 机车的牵引力F与速度v之间的关系曲线F=f(v)称为机车的牵引特性。 牵引电动机的电机转矩M与转速n之间的关系曲线M=f(n)称为电机的机械特性。 由于F与M之间、v与n之间都只差一个比例系数，所以，只要适当改变电机机械特性坐标的比例尺，就可以用M=f(n)作为机车的牵引特性。 直流电机的励磁方式与机械特性 串励：起动力矩大、恒功性能好，有“牛马”特性，并联时负载分配较易均衡，但特性较软，防空转能力差； 并励（它励）：特性较硬，防空转性能好，但是其它性能（起动和恒功）较差； 复励：部分绕组与电枢串联，部分绕组为它激。兼有串激和并激的优点，但电机结构和控制复杂。 实际情况： 机车多用串励电机；SS7采用了复励电机；斩波地铁机车中，有采用它励电机的，但其激磁电流控制是按电枢电流规律控制的。 交流电机（异步）的机械特性 3、电机联接方式 串联：主电路开关电器少、简化主电路结构，电机负荷分配均匀，但防空转性能差； 并联：防空转性能好，整车粘着利用充分，但主电路结构复杂； 普遍采用电机并联方式 4. 牵引电机的供电方式 集中供电（车控）：整机车牵引电机由一套变流器供电。 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； 独立供电（轴控）：每一个牵引电机由一套独立的变流器供电。 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 部分集中（架控）：同一转向架上的电机由一套变流器供电。 特点：简化了电路和变化器结构，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；其它部分机车有部分集中供电，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。 5、 电传动控制系统 1) 直流传动 Ud—电动机的端电压 Id—电动机的负载电流 ΣR—电动机的总电阻 Ce—由电动机结构决定的电势常数 Φ—电动机的主极磁通 调速方法：调节电机端电压、调节主磁通 调节端电压： 改变牵引电动机的串、并联方式 牵引电动机与可调电阻串联 改变牵引变压器的输出电压：改变绕组匝数 改变牵引发电机的转速和励磁电流（电传动内燃机车） 凸轮变阻控制、斩波调阻控制、斩波器调压 （直流调压，地铁车） 相控调压（可控整流，电力机车） 调节主极磁通 在主极绕组两端并联分路电阻，从而减小励磁电流和磁通。 2) 交流传动 对于交流异步电动机，其转速为： 从转速公式中可看出：改变磁极对数P、转差率S和调节频率f都可以调速。 变极调速是有