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电力机车工作原理

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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、基本工作原理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.
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.

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