《电力机车牵引与控制》 课件 项目2 交-直型电力机车调速控制分析.pptx

2.1交-直型电力机车工作原理分析2.1.1交-直型电力机车基本工作原理整流器式电力机车工作原理示意图2.1.2交直型电力机车全波整流电路1.中点抽头式全波整流电路2.1.2交直型电力机车全波整流电路2.桥式全波整流电路2.1.3改善整流电流的脉动方式全波整流电路整流电压的脉动系数为整流电压的脉动必然引起整流电流的脉动，整流电流的脉动情况与负载性质有关。对于纯电阻负载，由于整流电流的波形与整流电压的波形完全相同，故其脉动系数相等。对于电力机车来说，整流电路的负载为牵引电动机，属于反电势性质负载，整流电流的脉动要比电阻性负载时更大些，因而对牵引电机安全换向不利。为了减少电流的脉动，在牵引电动机的电路中要串联电感值足够大的平波电抗器，用以起到平波的作用。2.1.3改善整流电流的脉动方式平波电抗器的作用在电机电路中串联平波电抗器之后，当电流发生变化时，由于平波电抗器产生自感电势阻止电流的变化，因而可以减少电流的脉动。整流电流脉动系数为?2.1.3改善整流电流的脉动方式平波电抗器的选择2.1.4交直型整流器电力机车的工作特点1、交直型整流器电力机车是一个集变压、变流、牵引为一体的综合装置，不仅简化了电气化牵引的供电设备，而且由于采用交流电网供电，提高了接触网的供电电压，使一定功率的电能得以采用小电流输送，既可减小接触网导线的截面，节省有色金属用量，也可减少电能损耗，提高电力机车的供电效率。2、由于机车内设有变压器，调压十分方便，牵引电动机的工作电压不再受接触网电压的限制，机车就可以选择最有利的工作电压，使牵引电动机的重量／造价比降低，同时工作更为可靠。3、牵引电动机采用适合牵引的串励或复励电动机，可以获得良好的牵引性能和启动性能，提高了机车的运行可靠性。4、由于整流器电力机车采用单相50Hz整流，其输出电压有很大脉动，因而流过牵引电动机的电流也有较大脉动。脉动电流不仅使牵引电机的损耗增加，而且使牵引电机的换向恶化，因此在整流器电力机车上需要装设平波电抗器PK和固定磁场分路电阻R0以限制电流的脉动，改善电动机的工作条件。同时，在牵引电动机的结构上亦作了特殊设计。脉流牵引电动机虽然在结构上与直流电机有所不同，但其工作原理基本上与直流电机相同，直流电动机结构上的缺点是存在电刷和换向器，无法改变电机存在的火花和环火的致命缺陷，从而限制了直流电动机的功率和容量，不能很好地满足铁路高速重载的发展要求，继而限制了直流传动机车的发展，因此在机车上采用无整流子的交流电动机成为趋势。2.2交-直型电力机车调速方式分析2.2.1电力机车调速的基本要求（1）调速范围广；（2）冲击力小，牵引力连续变化；（3）调速经济；（4）运行可靠，控制简单，操作方便。2.2.2电力机车的调速方式?——牵引电动机转子转速（r/min）；——牵引电动机端电压（V）；——牵引电动机电枢电流（A）；——牵引电动机回路总电阻（Ω）；——牵引电动机电动势常数；——牵引电动机主磁通（Wb）。2.2.2电力机车的调速方式（1）改变牵引电动机回路电阻∑R（2）改变牵引电动机的端电压UD。（3）改变磁通量Φ2.3交-直型电力机车的励磁调节1.何谓励磁调节？所谓励磁调节，就是通过调节流过牵引电动机主极绕组的励磁电流，从而改变牵引电动机主极磁通的方法来进行调速，亦称磁场削弱调速。2.何时进行励磁调节？一般情况下，要进行磁场削弱调速，是在牵引电动机端电压已达到额定电压，而牵引电动机电流尚未达到额定时实施。3.为什么要进行励磁调节？磁场削弱的目的是扩大机车的运行范围，充分利用机车功率。2.3.1磁场削弱系数在直流电机中，当电机磁路未饱和时，励磁电流越大，所产生的磁通越大；线圈匝数越多，所产生的磁通也越大。励磁电流与励磁线圈匝数的的乘积在电工学中称为为磁势。因此，表示磁场削弱程度的大小的磁场削弱系数定义如下：在同一牵引电动机电枢电流下，磁场削弱后（削弱磁场）牵引电动机主极磁势与削弱前（满磁场）牵引电动机主极磁势之比。其表达式为?（IW）β——磁场削弱后磁势；（IW）m——磁场削弱前（满磁场）磁势。2.3.2磁场削弱的方法1．改变励磁绕组匝数可将牵引电动机励磁绕组分段，通过改变牵引电动机励磁绕组的有效匝数，使牵引电动机电枢电流只通过一部分励磁绕组（有效匝数），来进行磁场削弱，此时磁场削弱系数β的表达式为：Im——牵引电动机电枢电流；Wβ——牵引电动机磁场削弱后励磁绕组匝数（有效匝数）；Wm——牵引电动机满磁场时励磁绕组匝数。2.3.2磁场削弱的方法1．改变励磁绕组匝数直流电力机车可以利用牵引电动机励磁绕组分段法进行磁场削弱调速。采用励磁绕组分段法的优点是磁场削弱系数精确，但使电机内部结构复杂。励磁绕组分段法原理图图中W1＋W2为励磁绕组，K1、K2为分段开关2.3.