城市轨道交通电力牵引系统.ppt

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电力牵引系统第八章城市轨道交通电力牵引系统第一节概述第二节直流电力牵引系统第三节交流电力牵引系统第四节城市轨道车辆用直流感应电机第一节概述一、轨道车辆电力牵引发展简介电力牵引是一种以电能为动力牵引车辆前进的牵引方式。轨道车辆通过受流器从架空接触网或第三轨（输电轨）接收电能，通过车载的变流装置给安装在转向架上的牵引电机供电，牵引电机将电能转变成机械能，机械能通过齿轮传给轮对，驱动轮对在轨道上运动带动车辆前进。第一节概述早期的电力牵引的轨道车辆采用直流电动机，电机调速是采用改变串联在电机上的电阻的大小来改变电机的端电压的控制的方式，这种方式对电能的浪费大。以后由于半导体技术的发展，电力电子变流技术得到了广泛应用，直流牵引普遍采用斩波调压的方式。直流电动机存在体积大、结构复杂、工作可靠性差、制造成本高、维修麻烦的缺点，故随着交流电机控制理论和大功率电力电子元器件制造技术的发展，采用交流电机牵引的交流传动技术迅速崛起，使轨道车辆电力牵引技术上了一个新台阶。第一节概述轨道交通电力牵引系统的主要类型轨道交通电力牵引供电制式：直流：600、750、1500、3000V交流：6250、15000、25000V轨道交通电力牵引系统分为：直流电力牵引系统直流—直流交流电力牵引系统直流—交流交流—直流—交流有轨电车01电动车组铁路干线电动车组城市轨道交通电动车组02特种电动车独轨采用橡胶车轮的轻轨磁浮列车03轨道交通车辆的电力牵引结构与特性第一节概述第一节概述电动车组牵引特性电动车组在每个站间区间内，从启动加速运行到制动减速最后停车其速度和牵引力的变化曲线见下图。第一节概述01020304直流电机的组成直流电机的工作原理直流电机的励磁方式直流串励电动机的机械特性直流电机第二节直流电力牵引系统第二节直流电力牵引系统logo请按右图纠正教材P185图8-8中的错误第二节直流电力牵引系统直流牵引调速系统第二节直流电力牵引系统直流牵引调速系统按电源性质分为：直-直流牵引系统（教材P183图8-2）交-直流牵引系统（教材P187图8-11）改错：直流牵引电动机的基本调速方法直流电动机的转速表达式第二节直流电力牵引系统调节牵引电机的端电压直流牵引电动机调速的基本形式：通过调节串入电机回路的电阻的大小来改变电动机的端电压以实现电动机的调速。调节电阻的方法又分两类：有触点式开关调阻无触点斩波调阻这种调压方式在电阻中消耗了大量的电能。变阻调压第二节直流电力牵引系统第二节直流电力牵引系统斩波调压在电路中接入能有规则地导通和关断的斩波器，则可以减低直流电动机两端的平均电压。电动机两端电压的平均值为：01只要调节导通比，即可调节平均电压。05绝缘门极晶闸管（IGBT）03晶闸管02随着半导体技术的发展，斩波器中的斩波元件经历了以下的发展过程：04可关断晶闸管（GTO）斩波元件的发展，推动了斩波器向电路简洁、控制简单、轻型化方向发展。06第二节直流电力牵引系统第二节直流电力牵引系统调节励磁磁通采取匝数短路法和分路电流法可以减小牵引电动机励磁电流从而减小主极磁通，以实现对转速的调节。2020三相异步电动机基本结构012021三相异步电动机基本工作原理022022三相异步电动机的机械特性03交流电机第三节交流电力牵引系统第三节交流电力牵引系统交流电动机调速系统三相交流电机调速方法可以分为：改变磁极对数调节转差率调节供电频率其中只有调节供电频率的方法是理想的方法。12第三节交流电力牵引系统010203040506在变频调速的交流传动系统中，按供电制式的不同，可分为：直流—交流交流—直流—交流城市轨道交通多采用直流—交流方式，干线铁路则采用交流—直流—交流的方式。由此可见，将直流电转变成频率可变的交流电就是交流传动的关键所在。将直流电转变成频率可变的交流电的设备称为逆变器。第三节交流电力牵引系统第三节交流电力牵引系统在车辆牵引的开始阶段，保持气隙磁通为常数，改变供电频率可以使电动机的最大扭矩基本不变，达到加速运行的目的。第三节交流电力牵引系统而在随后的牵引阶段，保持电压不变而改变频率，则最大扭矩随着频率的上升而下降，实现恒功率控制。用在交流变频调速传动中的逆变器实际上是变压变频器，变压（VariableVoltage）,简称VV，变频（VariableFre