电力机车工作原理

第一章 电力机车工作原理

电力机车按供电电流制――传动型式分为四类,即直流供电――直流牵引电动机的直直型电力机车;交流供电――直(脉)流牵引电动机的交直型电力机车;交流供电――变流器环节――三相交流异步电动机的交直交型电力机车和交流供电――变频环节――三相交流同步电动机的交交型电力机车.本章着重分析前三种电力机车的工作原理及工作特点,并推导电力机车的基本特性.
通过学习所要达到的目标:
1,会分析电力机车的工作原理,
2,掌握交直型,交直交型电力机车的特点,
3,熟记电力机车的基本特性.
第一节 直直型电力机车工作原理
一,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,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.
二,直流电力机车的特点
通过分析直流电力机车的工作原理,可以得出直流电力机车具有以下特点:
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;
5,基建投资大;
6,效率低,有级调速
综上所述,直流电力机车由于受牵引电动机端电压的限制,网压不可能太高,从而限制了机车功率的进一步提高.
三,直流电力机车的基本特性
1.速度特性
2.牵引力特性
3.牵引特性
第二节 交直型整流器电力机车工作原理
整流器电力机车系交直型电力机车,其能量传递是将接触网供给的单相工频交流电,经机车内部的牵引变压器降压,再经整流装置将交流转换为直流,然后向直流(脉流)牵引电动机供电,从而产生牵引力牵引列车运行.
因为牵引电动机取得的电能是经降压,整流获得的,故牵引电动机的端电压受牵引变压器,整流线路的影响,其机车特性区别于直流电力机车.
1.中点抽头式全波整流电路电力机车工作原理
2.桥式全波整流电路电力机车工作原理
3.整流器电力机车的工作特点
⑴整流器电力机车的变流过程是在机车内完成的,因此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,提高电力机车的供电效率.
⑵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.
⑶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,尤其启动时它采用了调节整流电压的方式,省略了启动电阻,不仅减轻了电气设备的重量,降低了启动能耗,而且改善了电力机车的启动性能,提高了机车的运行可靠性.
二,整流器电力机车的基本特性
1.整流外特性
前已述及,整流器电力机车的牵引电动机由接触网取得电能,需经牵引变压器降压和整流装置整流这样一个过程,因而牵引电动机的端电压将受到变压器和整流电路的影响,
⑴整流回路电阻引起的压降.
⑵整流回路阻抗引起的压降 .
⑶整流电路换相引起的平均整流输出电压降低.
⑷整流元件的电压降.
1.整流外特性
2.速度特性
3.牵引力特性
4.牵引特性
5.机车总效率特性
第三节 交直交型电力机车工作原理
交直交型电力机车属于交流传动机车.由逆变器供电,机车和动车组采用交流异步电动机做牵引动力.根据变流器结构的不同,目前交(直)交型机车和动车组有电压型,电流型两种基本结构.
我们以电压型交直交变流器供电,三相异步电动机作牵引电动机的机车为例分析,原理如图1-8所示.
电压型异步电动机电力机车工作原理
电压型异步电动机电力机车工作原理
机车在工作时,受电弓将网压引入机车变压器一次侧绕组,经变压器二次侧绕组降压后送入①环节,将交流电转换为直流电,经②环节平滑A处脉动,送入③环节,将直流电逆变为电压和频率可调的三相交流电,经④环节平波电抗器,供给⑤环节三相异步牵引电动机,实现牵引运行.
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.
小 结
本章主要介绍了各种型式电力机车的基本工作原理及工作特点.
直流电力机车结构简单经济性好,运行可靠,但由于受供电及牵引电动机端电压的限制,机车功率受到限制,不能满足大功率牵引的需要;
交直型整流器电力机车是目前国内电传动机车普遍采用的形式,其工作原理和工作特点是本章分析的重点;交直交型的交流传动电力机车以其优异的牵引性能,简单的结构,先进的控制技术,宽广的调速范围已成为电力机车的发展方向.