机车交流传动技术

机车交流传动技术

一、简要的历史回顾

人所共知，机车发展按其动力来分，最早出现的是蒸汽机车，以后由蒸汽机车发展到内燃机车和电力机车。在电传动内燃机车和电力机车中，开始是直-直传动，尔后是交-直传动，70年代以后又出现要交-直-交传动，即所谓的交流传动。这种传动型式被认为是现代机车的标志，日益风靡世界。这样的发展道路是由客观规律所决定的，是历史发展的必然，是机车由低级向高级逐渐演变的必然结果。每种机车的出现和存在都是与当时的技术发展相适应的。比如随着大功率硅整流技术的出现，直-直传动很必然地被更优越的交-直传动所取代。同样，随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和微机控制技术等的发展，交直传动很自然地被交-直-交传动所取代。

二、交流传动技术的特点和优点

人们很早地认识到交流传动的优越性。交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。交流传动机车所以成为现代机车发展的方向，正是由异步电动机的特点和优点所决定的。和传统的串激直流电动机驱动系统相比，交流异步电动机驱动系统的优越之处表现在机械、绝缘、耐热、耐潮、粘着、维修、效率、重量尺寸等诸多方面。

1、构造简单

异步电动机是所有电机中结构最简单的电动机，除轴承外，没有其他机械接触部分。串激直流电动机则不然，结构复杂。定子、转子都有绝缘要求很高的绕组，有换向器装置和电刷机构，磨擦部分多，接线复杂，机械转速受换向条件和机械强度的限制，只能达到2500r/min左右。而交流异步电动机转速可达4000r/min 以上，试验转速甚至可达6000r/min，这是直流电机所忘尘莫急的。

2、粘着性能好

（1）异步电动机有很硬的机械特性，所以当某电机发生空转时，随着转速的升高，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能力。空转发生时，转速上升值不大，即使是同步转速，与原工作点的转速差不会超出5%以上。串激电动机则不然，转矩变化一点，转速就有很大的变化。

（2）异步电动机的工作点可以很方便地进行平滑调节，以实现最大可能的粘着利用，不会出现粘着中断情况。根据检测有关粘着控制的信号，准确、迅速地改变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点，使驱动系统既不能发生空转，又能充分发挥最大的牵引力。

（3）可实现各轴单独控制。当某台电机发生空转时，可调节该台电机，这样能充分利用机车的粘着性能。在交—直传动系统中，某轴空转时，需要使所有各轴电机卸载，这样就大大降低了机车的牵引能力。

由于上述特性和良好的控制功能，交—直流传动系统的粘着系数可以利用得很高。1992年美国铁路协会（AAR）在向四家机车制造厂提出的26台交流传动机车投标建议书中提出的粘着指标是：起动粘着系数45%，全天候牵引粘着系数是32%（GE公司在交—直传动机车上，采用“SENTRY”粘着控制装置后，全天候粘着系数是0.25~0.30）。如此之高的粘着利用，正是针对交流机传动机车所具有的良好的粘着控制而提出的，这对于交—直传动系统是不可想象的。德国四轴120型机车，可满足以往六轴机车的全部要求。

3、功率大，牵引力大

这个概念是指在其它条件大致相同的前提下，在机车结构所提供的空间条件下，可以装更大功率的异步电动机。如加拿大改造的CP4744号机车，在给定的设计空间条件下，直流电动机的功率大约被限制在600~700kW/轴。装用BBC6FRA40B异步牵引电动机，其功率可达1492kW/轴以上。正因如此，才可使机车的牵引功率大大提高。牵引功率大导致牵引力大，而又由于粘着性能好，大的牵引力能充分发挥其牵引能力。我们可以比较一下ND5型交直流传动机车和SD60MAC交流传动机车的牵引力情况：ND5机车的柴油机的标定功率为2940kW，起动牵引力为533.6kN，持续速度为22.2km/h时的持续牵引力为359.8kN；SD60MAC机车的柴油

机的标定功率为2835kW，起动牵引力为781kN，持续速度为20.5km/h时的持续牵引力为521kN。后者与前者相比，不论起动牵引力和持续牵引力都高出45%。

目前，从国外统计资料来看，不同类型电机其单位重量功率可达到的比值为：直流电动机为0.33kW/kg，同步电动机为0.5kW/kg，异步电动机为0.68kW/kg。随着科技的发展，异步电动机的单位重量功率将越来越高。如日本新干线300系列原型试验车，所采用的交流异步牵引电动机其功率达到300kW，而其重量不足400kg，单位重量功率可达0.75kW/kg。这一经济技术指标，对世界各国正在大力发展的重载和高速机车尤为有利。

4、可靠性高，维修简便

交流异步电动机无换向器、无电刷装置；除轴承外无磨擦部件，密封性好，防潮、防尘、防雪性能好；全部电气部件均是绝缘的，且所用绝缘材料均为H级或F级，绝缘性能好，耐热性能好。因此故障率低，可靠性高。控制装置是模块结构，故障率也很低，驱动系统的全部运行过程和控制过程均由无触点电子元件完成，所以不存在传统系统中经常发生的触点磨损、粘连、接触不良、机械卡滞等问题。CP4744型机车的运用实践表明：只发生过极少的故障，而这些故障无一件与逆变器或牵引电动机一类的主要硬件有关。MaK公司制造的交流牵引电动机连续工作7年没有发生过一件烧损事故。据美国伯灵顿北方铁路介绍，该公司直流电动机的大修期一般在4万公里至48万公里之间，而交流牵引电动机的大修期可高达120~160万公里。另外交流传动机车有完备的微机监视系统和故障诊断系统，可随时监视系统的技术状态，进行故障诊断。综上所述，可知交流传动系统的可靠性是很高的，维修量很小，且检修简便，维修费用大大降低。加拿大CP4744型交流传动机车的应用实践表明：不仅延长了计划修间隔，而且减少了计划外修理次数，每台机车每年可减少计划外修6次。

5、效率高，利用率高、使用灵活性强

交流传动系统的总效率约为0.90，而交直流传动系统的总效率约为0.86。E120交流传动机车在长期应用对比中发现，客运作业时可节能3~6%，货运作业时可节能8~10%。由可靠性、耐久性和易于维修的结合，使交流传动机车的利用率显著提高。与直流传动机车相比，BBC交流传动机车的利用率提高了10%。对铁路运营管理来说，在计算所需数量时，机车利用率起着重要作用，对所需投资有决定性的影响。

交流传动机车有很强的使用灵活性，它既可满足货运的大的起动牵引力的要求，又可满足客运高速度的要求。

5．动力性能好、制动性能好

异步电动机结构紧凑、重量轻，同时采用特殊的悬挂装置，簧下重量小，有较高的曲线通过能力，对轨面的冲击力小。

可在广阔的速度范围内实行电制动，甚至可以制动到零，制动功率大。一部分电制动的能量可用于其它辅助设备。

三、交流牵引电动机

三相交流牵引电动机（包括变频异步牵引电动机和自控同步牵引电动机）是随着现代大力率变流技术的迅速发展而发展起来的，除工业上应用以外，现已被成功地应用于铁道干线车和高速动车上。

异步牵引电动机转子上没有换向器及带绝缘的绕组，不存在换向火花和环火稳定性问题，因此，它结构简单、运行可靠，可以以更高的圆周速度运转，使机车具有很宽的调速范围。

1．交流牵引电动机的技术优越性

由于交流牵引电动机没有换向器工作面圆周速度的限制，因而可以选用高的转速和大的传动比，这样，能显著减轻电机的重量，以获得较大的单位重量功率。另外，交流电动机充分利用了原直流电机换向器所占的空间，热量能沿定子圆周均匀散发，改善了电机的冷却效果，明显地增长了电机的寿命。交流电机的优越性可由下表所示的德国电力机车用的两种电机参数比较中得到证实，也可由日本东洋电机公司制造的交流、直流牵引电机参数比较得到证明。

通下工作的。而异步牵引电动机却经常工作在变化的频率、电压和磁通下，同时机车牵引的性质要求它在宽广的调速范围内恒功率运行并具有较高的过载能力。异步牵引电动机的工作特点决定了它有如下设计特点。

（1）普通异步电动机，仅对其额定工作状态进行计算即可。在设计异步牵引电动机时，仅限于计算某一个工作状态是不够的。因为当变频调节时，电机的机械特性、功率因数及过载能力都会发生变化。另外，当恒功调节时，其恒功特性的获得与调节方式有关，不同的调节方式所要求的牵引电动机尺寸不同，正如前面曾介绍过的最大逆变器最小电动机和最小逆变器最大电动机方案那样。所以电动机的设计不能脱离对整个传动系统的技术经济指标来考虑。

（2）因为异步牵引电动机是由逆变器供电的，为了使电机参数和逆变器换流性能相配合，不同类型逆变器要求电机有不同的设计方案。对于具有辅助晶闸管换流的电压型逆变器，为了抑制谐波电流的影响，希望电动机设计具有较大的漏抗。对于具有串联二极管电路的电流型逆变器，为了减小换流时产生的过电压，则希望电动机设计时具有较小的漏抗。两种漏抗的设计方案可以通过调整电磁参数和槽形结构形式的方法来实现。

（3）一般说来，带换向器的牵引电动机的最大传动比受换向器允许的圆周线速度及抗电势限制，而异步牵引电动机不受上述因素限制，且通常只取决于小齿轮所允许的最小齿数，所以有可能选用较高的传动比（大于4）。

（4）当一台逆变器供电给几台电动机运行时，如果电机转矩特性不相同，就会使各电机承受转矩不一致。为避免转矩不平衡，其额定转差率通常设计得比普通电机为大。

（5）当几台电机并联运行时，要求各电机的转矩特性尽量接近，而影响异步电动机特性的主要因素是转子电阻。因此，必须选取电阻率分散性小、温度变化率小、截面尺寸均匀的导条材料。

（6）异步牵引电动机的最大频率fmax是和机车最高运行速度以及电动机的极对数P一起考虑的。由机车最高运行速度Vmax。决定的牵引电动机的最高转速为

式中μ—齿轮传动比；

Dd—动轮直径，m；

Vmax一机车最高速度，Km/h。

牵引电动机的最高频率为

由式可见，fmax的选择和电动机的极对数np有关。极对数较小时，电机磁通量增大，从而使定子铁芯外圆尺寸加大；但极数较多时，相应的供电频率要提高，而频率的提高受到逆变器经济技术指标的限制。通常，异步牵引电动机的极数2P=4、6、8极，4极电动机有较好的效果。电动机功率较大时，可选用较多的极数。

（7）设计异步牵引电动机时，一般应满足下列转矩条件

Tq/TN≥1.8~1.9

式中TN—电动机的额定转矩；

Tq—按照粘着条件起动所发的转矩。

Tq的计算值为

式中P0—机车每个轨对钢轨的正压力，N；

—起动时的粘着系数。

从稳定性考虑，最大转矩Tm对起动转矩应有一定的储备裕量，即要求

Tm/Tq=1.15~1.20

在额定电压和额定频率下，牵引电动机的过载能力应达到

Tm/Tq=1.6~2.0

在相应于机车最高速的频率下，上述比值也不应小于1.25

（8）对于现代干线电力机车来说，希望每根动轴上牵引电动机的功率能达到1000kW~1200kW或更高，这就迫使异步牵引电动机取用较高的电磁负荷和机械负荷。因此，要求设计电机时使用高质量的磁性材料和高性能的绝缘材料，并具良好的强力通风装置。

四、国内外交流传动的发展概况

1．德国

1971年德国Henschel公司和BBC公司首先开发出DE2500型交流传动内燃机车，功率为1840kW，从此开始了现代交流机车的时代。自1970年起，交流传动机车的产量逐年增加。以DE2500型机车为先驱的交流传动机车可视为第一代交流传动机车。受当时技术发展的限制，主电路开关元件采用的是关断速度较快的普通晶闸管，控制电路有的还没有采用微机，属于这一代的还有荷兰的DE6400、土耳其的ME07、伊朗的ME10等各型机车。

1989年KruppMaK公司和ABB公司开发出GTO晶闸管逆变器的第二代交流传动的DE1024型内燃机车（1987年世界上出现第一台应用GTO元件的交流机车—3200kW的Re4/4型机车，应用GTO元件的交流机车称为第二代交流传动机车）；1996年11月，德国Adtranz公司和美国GE公司合作开发出第一台“蓝虎”系列交流传动内燃机车，功率范围从1640kW到3280kW，货运机车最高速度为120km/h，客运机车最高速度为200km/h和240km/h。

2．美国

从80年代中期开始，美国GM公司便与德国西门子公司合作，共同开发新一代交流传动大功率内燃机车。1993年美国伯灵顿北方圣菲铁路（BNSF）一次就向GM公司订购350台4000英制马力的SD70MAC型交流传动内燃机车，随后该公司的订货增加到535台。这种新型交流传动内燃机车显示出了良好的技术经济性能，又适应了美国各大铁路公司机车老化而将更新换代的需要。对GM公司大批交流传动内燃机车的订货，刺激并推动了GE公司加速开发自己的大功率交流传动内燃机车。这样在北美两大机车制造厂家之间，便掀起了开发大功率交流传动内燃机车的竞争热潮。至目前，GM和GE公司的大功率交流传动内燃机车的订货总数估计已超过3000台。GM公司和西门子公司合作，1998年开始向印度提供30台4000英制马力的GT46MAC型交流传动内燃机车，同时将对印度作技术转让，使印度DLW工厂能生产这种机车。

3．我国交流传动的发展现状

我国交流传动技术的研究始于70年代初，可以说起步不晚，但国际上80年代初交流传动机车就已经进入商用化，技术日趋成熟。因此铁道部主管领导曾指出，我国发展交流传动不要跟在别人后面先KK，后GTO，再IGBT一步一步地走老路绕弯子，应跨过GTO阶段，直接发展IGBT技术，缩短我国与国际上当今先进技术的差距。

到90年代我国由株洲电力机车研究所和铁道部科学研究院共同研制的，功率达1000kW的电力牵引交流传动系统获得成功。在此基础上，由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究院于1996年共同研制的4轴4000kW，我国第一台交流传动电力机车（原形车）诞生。以AC4000命名的交流传动机车的研制，标志着我国电力机车进入交流传动时代。世纪之交的2000年是我国交流传动电力机车取得卓越成果的一年。这一年可供商用的大功率交流传动电力机车研制成功，标志着我国交流传动电力机车的工程化进入新的阶段。2000年我国首批投入商业运营的国内单轴功率最大、技术最先进、达到国际先进水平的交流传动高速客运电力机车“熊猫号”和高速动车组动力车“蓝箭号”的诞生，标志着我国铁路机车进入现代高科技领域。

与此同时，我国也加紧交流传动内燃机车的研制。1999年9月我国首台交流传动内燃机车“捷力型”调车内燃机车研制成功；2000年6月由大连机车车辆厂和西门子公司合作研制生产的DF4DAC型交流传动内燃机车落成，该机车为客货运两用，它的研制成功标志着我国大功率内燃机车跨入了将全面实现交流化的新时代。

交流传动与直流传动的比较

《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——交流传动与直流传动优劣的比较

1.电力传动的发展 从十九世纪七十年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。 1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从直-直传动(直流发电机或直流供电-直流电动机)，很自然地被更优越的交-直传动(交流发电机或交流供电-硅整流-直流电动机)所取代。1965年,晶闸管整流器机车问世, 使牵引动力电传动系统发生了根本性的技术变革, 全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管(GTO)的出现和微机控制技术等的发展，20世纪70年代以后出现了交-直-交传动(交流发电机或交流供电-硅整流-逆变器-交流电动机)，即所谓的交流传动，又很自然地取代了交-直传动。 与直流传动机车相比，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。

2．交流传动与直流传动的比较 2.1 机车工作原理的比较 2.1.1 直流传动电力机车工作原理 直流传动电力机车包括直直型电力机车和交直型整流器电力机车。 直直型电力机车是由直流电源供电，直流串励牵引电机驱动，通过串并联切换加凸轮变阻或晶闸管斩波器调阻（调压)方式进行调速和控制的机车。一般工矿用4轴电力机车串并联切换加凸轮变阻的电传动装置工作过程为:机车由受电弓从接触网取得直流电，经断路器QF，启动电阻R，向4台直流牵引电动机M1-M4供电，牵引电流经钢轨流回变电所。随着4台牵引电动机接通电源即行旋转，电能转变为机械能，分别通过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮实现牵引运行。 交直型整流器电力机车的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。如图所示。

交流传动机车系统分析

毕业设计任务书 一、课题名称： 电力机车交流传动系统分析 二、指导老师： 三、设计内容与要求： 1、课题概述: 早期电力机车常采用直流电机来实现牵引系统，随着电力电子技术的进步，VVVF逆变器控制的异步电机牵引系统得到了广泛的应用，替代了直流电机牵引系统。采用交流传动技术的电力机车具有性能好、可靠性高、驱动功率大、维护工作量小等直流传动无法比拟的优越性。因此，电力牵引交流传动已经取代了直流电机牵引系统，成为轨道交通实现高速和重载的唯一选择和发展方向。 本课题主要分析电力机车交流传动系统的组成结构和常见的主电路拓扑结构，交流传动系统各主要部件的功能和原理，以及各种交流传动控制技术的对比分析。 2、设计内容与要求： 1)设计内容 a)电力机车交流传动系统的发展现状分析 b)电力机车交流传动系统组成和各种主电路拓扑结构分析 c)电力机车交流传动系统各主要部件功能和原理分析 d)各种交流传动控制技术的对比和分析 e)结论 2)要求 a)通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； b)能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《电力机车总体》 等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动系统。 c)要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。 四、设计参考书 1、《现代变流技术与电气传动》 2、《HXD1型电力机车》

3、《HXD2型电力机车》 4、《HXD3型电力机车》 5、《电力牵引交流传动与控制》 五、设计说明书内容 1、封面 2、目录 3、内容摘要(200-400字左右，中英文) 4、引言 5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说 明及特点） 6、结束语 7、附录(参考文献、图纸、材料清单等) 六、设计进程安排 第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周: 设计要求说明及课题内容辅导。 第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。 第7-10周：第一次检查，了解设计完成情况。 第11周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第12周：毕业答辩与综合成绩评定。 七、毕业设计答辩及论文要求 1、毕业设计答辩要求 1)答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报 告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 2)学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的 原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。 3)答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知 识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新 能力。 2、毕业设计论文要求 文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。 3、图纸要求: 按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接

机车交流传动技术

机车交流传动技术 一、简要的历史回顾 人所共知，机车发展按其动力来分，最早出现的是蒸汽机车，以后由蒸汽机车发展到内燃机车和电力机车。在电传动内燃机车和电力机车中，开始是直-直传动，尔后是交-直传动，70年代以后又出现要交-直-交传动，即所谓的交流传动。这种传动型式被认为是现代机车的标志，日益风靡世界。这样的发展道路是由客观规律所决定的，是历史发展的必然，是机车由低级向高级逐渐演变的必然结果。每种机车的出现和存在都是与当时的技术发展相适应的。比如随着大功率硅整流技术的出现，直-直传动很必然地被更优越的交-直传动所取代。同样，随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和微机控制技术等的发展，交直传动很自然地被交-直-交传动所取代。 二、交流传动技术的特点和优点 人们很早地认识到交流传动的优越性。交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。交流传动机车所以成为现代机车发展的方向，正是由异步电动机的特点和优点所决定的。和传统的串激直流电动机驱动系统相比，交流异步电动机驱动系统的优越之处表现在机械、绝缘、耐热、耐潮、粘着、维修、效率、重量尺寸等诸多方面。 1、构造简单 异步电动机是所有电机中结构最简单的电动机，除轴承外，没有其他机械接触部分。串激直流电动机则不然，结构复杂。定子、转子都有绝缘要求很高的绕组，有换向器装置和电刷机构，磨擦部分多，接线复杂，机械转速受换向条件和机械强度的限制，只能达到2500r/min左右。而交流异步电动机转速可达4000r/min 以上，试验转速甚至可达6000r/min，这是直流电机所忘尘莫急的。 2、粘着性能好 （1）异步电动机有很硬的机械特性，所以当某电机发生空转时，随着转速的升高，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能力。空转发生时，转速上升值不大，即使是同步转速，与原工作点的转速差不会超出5%以上。串激电动机则不然，转矩变化一点，转速就有很大的变化。 （2）异步电动机的工作点可以很方便地进行平滑调节，以实现最大可能的粘着利用，不会出现粘着中断情况。根据检测有关粘着控制的信号，准确、迅速地改变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点，使驱动系统既不能发生空转，又能充分发挥最大的牵引力。 （3）可实现各轴单独控制。当某台电机发生空转时，可调节该台电机，这样能充分利用机车的粘着性能。在交—直传动系统中，某轴空转时，需要使所有各轴电机卸载，这样就大大降低了机车的牵引能力。 由于上述特性和良好的控制功能，交—直流传动系统的粘着系数可以利用得很高。1992年美国铁路协会（AAR）在向四家机车制造厂提出的26台交流传动机车投标建议书中提出的粘着指标是：起动粘着系数45%，全天候牵引粘着系数是32%（GE公司在交—直传动机车上，采用“SENTRY”粘着控制装置后，全天候粘着系数是0.25~0.30）。如此之高的粘着利用，正是针对交流机传动机车所具有的良好的粘着控制而提出的，这对于交—直传动系统是不可想象的。德国四轴120型机车，可满足以往六轴机车的全部要求。 3、功率大，牵引力大 这个概念是指在其它条件大致相同的前提下，在机车结构所提供的空间条件下，可以装更大功率的异步电动机。如加拿大改造的CP4744号机车，在给定的设计空间条件下，直流电动机的功率大约被限制在600~700kW/轴。装用BBC6FRA40B异步牵引电动机，其功率可达1492kW/轴以上。正因如此，才可使机车的牵引功率大大提高。牵引功率大导致牵引力大，而又由于粘着性能好，大的牵引力能充分发挥其牵引能力。我们可以比较一下ND5型交直流传动机车和SD60MAC交流传动机车的牵引力情况：ND5机车的柴油机的标定功率为2940kW，起动牵引力为533.6kN，持续速度为22.2km/h时的持续牵引力为359.8kN；SD60MAC机车的柴油

机车电传动及控制实验指导书190070

机车电传动及控制实验指导书 2006、12－27

交流调速SPWM变频电路及电压频率控制输出特性 「、实验目的 1、了解单相全桥逆变电路的工作原理及正弦波脉宽调制（SPWM调频、调压的工作原理 2、了解单相异步电动机变频调速的原理及异步电动机变频调速的基本参数、V/F曲线 3、掌握三相异步电动机交流调速（SPWM的基本原理和实现方法 1、实验设备 1、电力电子实验台（主机） 2、RTDJ41单相电容运转电动机（挂箱） 3、RTDJ10可调电阻器（挂箱） 4、RTDL17单相异步电动机SPW变频调节箱（挂箱） 5、RTDL14-2A三相异步电机变频调速系统（挂箱） 6、R TDJ37线绕式异步电机转子专用箱； 7、RTDJ36三相线绕式异步电机（△接法）； 8、测试转接盒； 9、根据自己的方案需要的实验设备。 10、双踪示波器 11 、万用表 三、实验原理 3E -弋 *

图2、三相SPWM 变频调速 图1和图2所示分别为单相和三相 SPWI 变频调速的主电路。单相异步电动机变频调速原理与三 相异步电动机基本相同，下面以三相异步电动机的调速原理来说明，由电机学可知，电机的转速表 达式为： 60 f , n - （1 一 s ） = n 。（1 一 s ） P 其中fi 为定子供电频率；P 为电机的磁极对数；S 为转差率，由上式可知改变定子供电频率 fl 可以改变电机的同步转速，从而实现了在转差率 S 保持不变情况下的转速调节，为了保持电机的最 大转矩不变，必须维持电机气隙磁通恒定，因而要求定子供电电压也随频率作相应调整。即 E^4.44f 1N 1K N1 ESN E 图3、异步电动机变频调速的控制特性 四、实验内容 1、 构建交流调速SPW M ：频电路，研究SPW 碉制的发生原理，测定与SPW 碉制有关的各种波形; 2、 研究比较在不同的 U/f 1比值下系统的特性。 五、实验方法 1按下实验台主电源电路面板上的启动按钮，打开 RTDL17挂箱的电源开关，通过频率设定按钮 在忽略定子阻抗压降的情况下, E 1 U 1，所以 其中, 1 c = 4.44N 1K N 为常数。 为使气隙磁通恒定，在改变定子频率的同时必须同时改变电压 似的恒磁通调速。 U ,即5二const 。从而实现近 f 1 在额定频率以上调速时， 定子电压不可能再与频率成正比地升高， 只能保持在额定值，即U=U N , 此时气隙磁通0随着频率f 1的升高反而比例下降，这一段可看作近似恒功率调速。 U 1 f 1N f 1

电气传动技术题库整理

7265电气传动技术及应用 单项选择题 1.机电传动系统稳定工作时，如果T M大于T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是?加速。 2.机电传动系统稳定工作时，如果T M=T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是?匀速。 3.如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么所接三相电源的频率为?60赫兹。 4.消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是?增加转子导条的电阻。 5.起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性?位能型恒转矩。 6.以下励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。 7.鼠笼式异步电动机不采用?逐级切除启动电阻方法启动。 8.步进电动机的转速?与电源脉冲频率成正比。 9.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将?电枢电流不变，转速减小。 10.一台单相变压器，如果它的变压比为20，当它正常工作时，副边电流为100A，那么它的原边绕组中的电流应为?5安。 11.设计在50赫兹电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60赫兹的电网上运行，其电动机的?Tst减小，Tmax减小。 12.变压器空载损耗?主要为铁损耗。 13.绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩?不一定。 14.一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则?电枢电势下降50% 。 15.直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩不变，则?输入功率不变。 16.不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点之一的是?负载工作点。 17.一台三相异步电动机运行时转差率为s=0.25，此时通过气隙传递的功率有?25%的转子铜耗。 18.复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是?一部分串联其他的并联。 19.一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率?既有有功功率，又有无功功率。 20.绕线式三相异步电动机，转子串合适电阻起动时?起动转矩增大，起动电流减小。 21.三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是?切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电。 22.设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩T M与n_一致__的方向为_正向_。 23.变压器空载电流小的原因是?变压器的励磁阻抗很大。 24.不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是?串级调速。 25.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是?为了减小起动电流。 26.三相异步电动机运行时，转子突然被卡住，电动机电流将?增加。 27.变压器采用从副边向原边折合算法的原则是?保持副边磁通势不变。 28.一台变压器原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁芯中的磁通将?减少。 29.额定电压为220/110V的单相变压器，高压边漏阻抗X1=0.3Ω，折合到副边后大小为?0.075Ω。 30.额定电压为220/110V的单相变压器，短路阻抗Z k=0.01+j0.05Ω，负载阻抗为0.6+j0.12Ω，从原边看进去总阻抗大小为?0.61+j0.17Ω。 31.某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosΦ2越高，电压变化率 ΔU?越小。 32.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若副边电压为410V，负载的性质是?电阻电容。 33.下列说法正确的是?变压器短路试验的目的是为了测取变压器的rsh，xsh，zsh。 34.变压器在?铜损等于铁损时，效率最高。 35.如果将额定电压为220/36V的变压器接入220V的直流电源，则将发生什么现象？没有电压输出，原绕组过热而烧毁

交流电力传动技术的现状和发展概论

交流电力传动技术的现状和发展 内容摘要 为了资源能效并保护环境，实现高速和重载运输，促进国民经济的可持续发展，在轨道交通运输领域，具有优异运行性能和显著节能效果的电力牵引交流传动系统应用越来越普遍，而交流传动传动控制技术是高速和重载车辆必须的技术配置，是高速铁路和重载货运发展的基础，也已成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。 本论文从电力牵引交流传动系统的基本结构出发，大致介绍了国内外交流电力传动技术的发展历程，详细分析了系统核心部件牵引变压器、变流器、牵引电动机以及对之进行控制的控制系统的的研究现状和发展历程，最后研究了我国的交流传动控制技术发展及未来展望。 关键词：交流传动与控制结构与原理现状与发展 ABSTRACT In order to improve the efficiency of resource，protect the environment，realize the high-speed and heavy transportation，and promote the sustainable development of domestic economy，in the area of rail transportation，the electric traction AC drive system，which has excellent core component and eminent effect of energy-saving，is being increasingly prevalent applied in practical condition .Meanwhile，AC drive control technology，a imperative technology about high-speed and heavy transportation and a fundamental of high-speed train and heavy freight transportation，becomes a significant sign to judge a country’s ability of transportation. This essay is base on the basic structure of electric traction AC drive system，and，roughly，introduces the development about electric traction AC drive system all over the world . also，it explicitly analyses the core components，including transformer, converter, and traction motor，and the related current research and development about its control system. At last，it discusses the development and prospect about AC drive control technology in our country. KEY WORDS: AC drive and control structure and principle current status and development 目录

02 HXD1B型大功率交流传动电力机车总体说明书

中国南车集团株洲电力机车有限公司 设计文件 HXD1B型大功率交流传动电力机车 总体说明书 更改单编号 版本0.1 编 制 日 期 审 核 日 期 批 准 日 期

大功率交流传动9600kW六轴货运电力机车总体说明书 1 概述 大功率交流传动HX D1B型六轴9600kW交流传动电力机车在引进、消化、吸收HX D1型机车基础上进行自主再创新的成果，该型机车研制时紧紧围绕机车九大关键技术和十项主要配套技术，遵循先进、成熟、经济、适用、可靠的技术原则，按照模块化、标准化、系列化的要求，优化设计和制造，研制的适应铁路运输需要的六轴交流传动7200kW干线电力机车。机车设计、制造和试验等采用的技术标准是IEC、UIC、EN、DIN、GB及TB等相关标准。该型机车设计使用寿命30年。机车主要特点是： 采用模块化、标准化、通用化设计，并充分考虑噪音、防火、安全及维护等设计要素。 主电路：机车设有2个水冷牵引变流器，每个变流器包含2个四象限整流器以及3个为相应3台牵引电动机供电的主逆变器和1个为辅助设备供电的辅助逆 变器。整流器和逆变器均采用 6.5kV/600A IGBT。逆变器电机控制上采用单轴 控制技术，粘着利用率高；轴牵引功率1600kW，电制动采用再生制动。 辅助电路：机车辅助采用主辅一体化设计，辅助逆变器供电（集成在主逆变器中），可实现在过分相时不间断供电。辅助变流器分别由恒频恒压变流器（CVCF）与变频变压变流器（VVVF）两个模块构成，实现100%故障冗余。辅机采用无级 闭环控制，效率高，节能降噪。 控制网络：机车采用SIBAS 32微机控制系统，实现网络化、模块化，使机车控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制网络应符合IEC 61375 的标准要求。机车内部的通讯通过MVB总线实现，机车间的通讯通过WTB总线 实现，通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显示功能，CCU采用双套 热备冗余，具有当代机车微机网络控制的先进性； 设备布置：机车总体结构为双司机室、机械间设备按斜对称原则布置、中间走廊、采用预布线和预布管设计。 通风方式：机车采用独立通风方式，具有先进的冬夏季转换功能，保证机车内部清洁的环境和良好的通风效果。 车体：车体采用整体承载结构型式，全部由钢板及钢板压型件组焊而成的全钢焊接结构，车体纵向压缩载荷取3000kN，纵向拉伸载荷取2500kN。以中央纵梁 作为主要传递牵引力的构件，具有高强度低重量的优点，适合重载牵引。

电气传动技术应用报告

2009秋机电一体化（工业控制PLC）专科 《电气传动技术及应用》 课程设计任务书 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 校区：南汇分校 上海电视大学 2011年12月

一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： 空载负载力矩T L0 = 400N·m 输送带的输送速度ν= 12m/min； 输送带的加速度dv/dt = s2； 电源供电电压3相380V、变压器容量20Kva 电压波动安全系数。

传动系统的减速装置第一级减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1： 工艺要求送料的次序和位置见表2： 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以分档，Tst/T N=，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数。（计算中保留两位小数点）

电力机车的传动控制技术

摘要：近年来, 为了适应“提速、重载”的要求, 功率大、性能技术先进的新型国产内燃、电力机车的投人运用, 成为我国铁路运输的主要牵引动力。自1995年以来, 我国铁路机车迅速更新换代, 不仅蒸汽机车迅速退出历史舞台, 而且国产第一代内燃机车和第二代内燃机车的早期产品也批量报废, 国产第一代电力机车早期产品已开始批量报废, 第二代国产电力机车正通过大修改造为第三代相控电力机车。近年来, 大批量生产的是适应“提速、重载”的第三代内燃、电力机车, 并在积极研制第四代新型内燃、电力机车。本文简要介绍了机车电力传动形式的转变历程，回顾了交流传动的发展历史，揭示出电力电子技术与电传动技术的密切关系，重点阐述了我国电力牵引技术的发展与现状，并展望了以交流传动技术为方向的我国铁路机车车辆装备制造业的发展前景。 关键词：电力机车传动，控制技术，发展与现状。

目录 1.电力传动形式的转变 (3) 2.交流传动技术 (4) 2.1 交流传动技术的发展 (4) 2.2交流传动技术的原理简介 (6) 3.我国机车电传动技术的发展 (6) 3.1 第一代电力机车控制技术 (6) 3.2 第二代电力机车控制技术 (7) 3.3 第三代电力机车控制技术 (8) 4.展望 (10) 参考文献： (11)

1.电力传动形式的转变 从很早的年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。 1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从直-直传动(直流发电机或直流供电-直流电动机)，很自然地被更优越的交-直传动(交流发电机或交流供电-硅整流-直流电动机)所取代。1965年,晶闸管整流器机车问世, 使牵引动力电传动系统发生了根本性的技术变革, 全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管(GTO)的出现和微机控制技术等的发展，20世纪70年代以后出现了交-直-交传动(交流发电机或交流供电-硅整流-逆变器-交流电动机)，即所谓的交流传动，又很自然地取代了交-直传动。

电气传动技术期末复习资料

9.一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将A、电枢电流不变，转速减小。 10.一台单相变压器，如果它的变压比为20，当它正常工作时，副边电流为100A，那么它的原边绕组中的电流应为5安。 85.一台三相笼型异步电动机的数据为P N = 20kW，U N = 380V，λT=1.15，k i=6，定子绕组为三角形联结。当拖动额定负载转矩起动时，若供电变压器允许起动电流不超过12I N，最好的起动方法是直接起动。 86.一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩T em=T N。 83.一台直流电动机起动时，励磁回路应该比电枢回路先接入。 14.一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则C、电枢电势下降。 17.一台三相异步电动机运行时转差率为s=0.25，此时通过气隙传递的功率有A、25%的转子铜耗。 19.一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率A、既有有功功率，又有无功功率。 28.一台变压器原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁芯中的磁通将C、减少。 39.一台50Hz三相异步电动机的转速为720r/min，该电机的级数和同步转速为C、8极，750r/min。 43.一台额定电压为220V的直流串励电动机，如果接在交流220V的电源上，此时电动机将产生B、方向恒定的电磁转矩。 44.一台980转/分的三相异步电动机，其极对数为C、3。 50.一台三相变压器的联结组别为Yd11，表示变压器的一、二次绕组接法为C、一次绕组为星形、二次绕组为三角形。 65.一台三相笼型异步电动机是否全压启动要看电动机容量与A、供电变压器的容量的关系。 51.三相变压器并联运行的条件是必须具有相同的联结组、电压比和B、各变压器的相电压应相等。 45.三相异步电机转子绕组感应电动势的频率f2与定子绕组感应电动势的频率f1的关系是A、f2=sf1。 46.三相异步电动机的最大电磁转矩T m与定子端电压U1C、平方成正比。 21.三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是C、切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电。 26.三相异步电动机运行时，转子突然被卡住，电动机电流将A、增加。 64.三相异步电动机启动运行时，要求A、有足够大的启动转矩。 62.三相异步电动机的转差率是转差与A、同步转速的比值。 75.三相笼型异步电动机减压启动可采用定子绕组串电阻减压启动，星形三角形减压启动或B、自耦变压器减压启动的方法。 87.三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是倒拉反接制动运行。74.直流伺服电动机的结构，原理和一般B、直流电动机基本相同。 81.直流电动机处于制动运行状态时，其电磁转矩与A、转速方向相反，电动机吸收机械能变成电能。 15.直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩不变，则B、输入功率不变。 25.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是B、为了减小起动电流。 42.直流他励电动机重载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将D、迅速减少直至停止。 29.额定电压为220/110V的单相变压器，高压边漏阻抗X1=0.3Ω，折合到副边后大小为D、0.075Ω。 30.额定电压为220/110V的单相变压器，短路阻抗Z k=0.01+j0.05Ω，负载阻抗为0.6+j0.12Ω，从原边看进去总阻抗大小为A、0.61+j0.17Ω。 32.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若副边电压为410V，负载的性质是C、电阻电容。 23.变压器空载电流小的原因是B、变压器的励磁阻抗很大。 12.变压器空载损耗B、主要为铁。 27.变压器采用从副边向原边折合算法的原则是D、保持副边磁通势不变。 34.变压器在A、铜损等于铁损时，效率最高。 38.变压器短路实验所测损耗C、全部为铜耗。 40.变压器的短路损耗主要为B、主要为铜耗。 41.变压器短路实验常在高压侧进行，其原因是A、高压侧电流较小，便于测量。 48.变压器带负载运行时，二次绕组磁动势对一次绕组磁动势A、起去磁作用。 76.变频调速中变频器的作用是将交流供电电源变成A、变压变频的电源。 78.变频器在安装接线时，尤其要注意是A、交流电源进线绝对不能接到变频器输出端。 58.同步电动机异步起动时，励磁绕组应C、通过大电阻短路。 72.同步电动机的启动方法有异步启动法、辅助启动法及C、变频启动法。 71.同步电机的转子磁极上装有励磁绕组，由C、直流电励磁。 77.异步电动机变频调速的基本原理是通过改变电动机B、定子电源的频率，改变异步电动机同步转速，从而改变异步电动机转速。 79.异步电动机软启动器主要用于D、异步电动机启动控制。 69.异步电动机常用的电气制动方法有反接制动、能耗制动和B、回馈制动。 60.异步电动机的额定功率是指电动机在额定工作状态运行时的B、轴上输出的机械功率。 61.异步电动机的工作方式（定额）有连续、短时和B、断续等三种。 53.电压互感器相当于A、空载运行的降压变压器。 54.电流互感器的运行情况与B、变压器的短路运行相似。 67.电动机采用自耦变压器减压启动，当启动电压是额定电压的70%时，电网供给的启动电流是额定电压下启动时启动电流的B、0.49倍。 1.机电传动系统稳定工作时，如果T M大于T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是B、加速。 2.机电传动系统稳定工作时，如果T M=T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是C、匀速。 16.不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点之一的是B、负载工作点。 24.不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是C、串级调速。 7.鼠笼式异步电动机不采用B、逐级切除方法启动。 63.鼠笼异步电动机的最大电磁转矩对应的临界转差率S m与定子电压的大小C、无关。 57.他励电动机具有D、硬机械特性，这种特性特别适用于当负载变化时要求转速比较稳定的场合。 80.他励直流电动机的启动一般可采用电枢回路串电阻启动及C、减小电枢电压启动。 35.如果将额定电压为220/36V的变压器接入220V的直流电源，则将发生什么现象？D、没有电压输出，原绕组过热而烧毁 3.如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么所接三相电源的频率为C、60赫兹。 56.当磁通恒定时，直流电动机的电磁转矩和电枢电流成A、正比关系。 47.当A、K>1，N1>N2，U1>U2时，变压器为降压变压器。 20.绕线式三相异步电动机，转子串合适电阻起动时D、起动转矩增大，起动电流减小。 68.绕线式电动机的启动方法有转子绕组串接电阻启动法和B、频敏电阻器启动法。 13.绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩D、不一定。 11.设计在50赫兹电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60赫兹的电网上运行，其电动机的D、T st减小，T max减小。 22.设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩T M与n____一致____的方向为__正向___。 4.消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是A、增加转子导条的电阻。 5.起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性B、位能型恒转矩。 6.以下C、励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。 8.步进电动机的转速D、与电源脉冲频率成正比。 18.复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是D、一部分串联其他的并联。 31.某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosΦ2越高，电压变化率ΔU A、越小。 33.下列说法正确的是A、变压器短路试验的目的是为了测取变压器的r sh，x sh，z sh。 36.用一台电力变压器向某车间的异步电动机供电，当开动的电动机台数增多时，变压器的端电压将B、降低。 37.做变压器空载实验所测的数值，可用于计算A、励磁阻抗。 82.串励电动机的反转宜采用励磁绕组反接法，因为串励电动机的电枢两端电压很高，励磁绕组两端的A、电压很低，反接法应用较容易。 49.油浸式三相电力变压器的主要附件有油箱、储油柜、干燥器、防爆管、温度计、绝缘套管及C、分接头开关和气体继电器等。 52.在中、小型电力变压器的定期检查维护中，若发现变压器箱顶油面温度与室温之差超过B、55℃，说明变压器过载或变压器内部已发生故障。 59.改变直流电动机转向，可采取D、仅改变励磁电流方向措施。 66.某4极三相笼型异步电动机，额定功率10kW，额定转速1460r/min，额定电压380V，△联接，功率因数0.88，额定效率80%，I ST/I N=6.5。电动机采用Y—△减压启动时的启动电流为D、46.8A。 70.单相异步电动机启动一般有电阻分相启动、电容分相启动和D、罩极启动。 73.若被测机械的转向改变，则交流测速发电机输出电压的D、相位改变180°。 55.对直流发电机和电动机来说，换向器作用不相同。对直流发电机来说，换向器作用是完成A、交流电动势、电流转换成直流电动势、电流。 84.与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的降低电压的人为机械特性。

中南大学《机车车辆传动与控制》纸质作业答案(0-2章)

《机车车辆传动与控制》作业参考答案 一、名词解释： 1.加馈电阻制动: 为了改善电阻制动在低速时的制动特性，须维持制动电流不随机车速度降低而下 降。要维持制动电流不变，必须要有外部电源对制动回路补充供电，以使制动电流（电枢电流）不变，实现低速恒制动力特性，这种方法称为“加馈电阻制动”。 在电力机车电阻制动中，加馈电源由主变压器和主整流桥相控输出整流电压U d提供，对制动回路实施电流加馈，以维持制动电流不变，即达到恒制动力特性。 Z a d Z R E U I + =，要维持制动电流不变，加馈电压必须要与发电机感应电势同步反向变化，即 发电机输出电压减小多少就由U d补偿多少，直至加馈整流桥输出电压达到最大值为止，加馈制动功率达到最大值，加馈制动过程结束。此后，电力机车将按照最大励磁电流特性进行制动。 2.电阻制动：电阻制动属动力制动，是利用电机的可逆原理，将牵引电动机改为他励发动机运行， 将列车的惯性能量转化为电能的一种非摩擦制动方式，在动力轴上产生与列车运行方向相反的阻力性转矩，阻碍列车运行，对列车实施制动。 电阻制动将发电机输出的电能消耗在制动电阻上，以热能的形式散失掉。 3.牵引特性：机车牵引特性是指机车轮周牵引力F与机车速度v之间的关系，即F=f(v)， 它是表征机车性能的重要指标，是列车运行牵引计算的依据。 4.（相控电力机车）特性控制: 特性控制是目前广泛用于国产机车上的一种控制方式。它是恒流控 制和准恒速控制的结合，即机车牵引特性具有恒流启动和准恒速运行的双重性能。 二、简答题： 1.简述列车电力传动系统的基本组成及其功能。 答：列车电力传动系统一般由能源供给单元、变换单元、动力输出单元和控制单元等部分组成。 列车电力传动系统的基本组成如下图所示。 能源供给单元：系统提供适当的工作能源，一般有一次能源石油和二次能源电能。一次能源主要为柴油，二次能源电能通过接触网线提供； 变换单元是将工作能源通过相应的装备变换成动力输出单元（负载）所需要的电能，提供给动力输出单元。柴油机将一次能源柴油转换为机械能，拖动牵引发电机组工作产生电能。 接触网线上的二次能源电能通过车载受电装置引入车内，经变流环节变换为合适的电能，供 给动力输出单元； 动力输出单元主要由牵引电动机、传动装置和转向架轮对组成，牵引电动机接受电能并将其转换为机械能从转轴上输出，通过传动机构带动车轮旋转，在轮轨之间产生牵引力，牵 引列车运行； 控制单元是电力传动系 统的中枢神经部分，承担着整 个系统各单元内部及相互间 的控制和通信任务。 列车电力传动系统基本组成框图

HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材

第一章 机车总体 1. 概述 以在中国国内的主干线上进行大型货运为目的，设计并制造了HX D3型交流大功率电力机车。 此机车采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境保护，减少维修工作量。另外，考虑能够在中国全境范围内运行为前提，在满足环境温度在-40℃ ～ +40℃，海拔高度在2500m以下的条件的同时，最大考虑到4组机车重联控制运行。 2. 机车主要特点 2.1 轴式为C 0-C ，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩 异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。 2.2 辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。 2.3 采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。 2.4 总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。 2.5 采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。 2.6 转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。 2.7 采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。 2.8 采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。 2.9 采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。 2.10 采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。

交流传动与直流传动的比较

《电力牵引交流传动及其控制系统》报告 交流传动与直流传动优劣的比较

1.电力传动的发展 从十九世纪七十年代开始，人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车,1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素，未能成为牵引动力的适用模式。 1955年，水银整流器机车问世，标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年，硅可控整流器（即普通晶闸管）的发明，标志着电力牵引跨入了电力电子时代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从直-直传动（直流发电机或直流供电-直流电动机），很自然地被更优越的交-直传动（交流发电机或交流供电-硅整流-直流电动机）所取代。1965年，晶闸管整流器机车问世，使牵引动力电传动系统发生了根本性的技术变革，全球兴起了单相 工频交流电网电气化的高潮。随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和微机控制技术等的发展，20世纪70年代以后出现了交-直-交传动（交流发电机或交流供电-硅整流-逆变器-交流电动机），即所谓的交流传动，又很自然地取代了交-直传动。 与直流传动机车相比，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。

2 .交流传动与直流传动的比较 2.1机车工作原理的比较 2.1.1直流传动电力机车工作原理 直流传动电力机车包括直直型电力机车和交直型整流器电 力机车。 直直型电力机车是由直流电源供电，直流串励牵引电机驱动，通过串并联切换加凸轮变阻或晶闸管斩波器调阻（调压）方式进行调速 和控制的机车。一般工矿用4轴电力机车串并联切换加凸轮变阻的电传动装置工作过程为：机车由受电弓从接触网取得直流电，经断路器QF启动电阻R,向4台直流牵引电动机M1-M4供电，牵引电流经钢轨流回变电所。随着4台牵引电动机接通电源即行旋转，电能转变为机械能，分别通过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮实现牵引运行。 交直型整流器电力机车的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。如图所示

机车车辆传动与控制复习题及参考答案

《机车车辆传动与控制》课程复习资料 一、名词解释： 1.电阻制动 2.(相控电力机车)恒压控制 3.(相控电力机车)速度控制 4.(相控电力机车)中央控制单元 5.(相控电力机车)传动控制单元 6.(相控电力机车)逻辑控制单元 7.电压型牵引变流器 8.电流型牵引变流器 9.两电平式逆变器 10.(异步牵引电动机)恒磁通调速 11.(异步牵引电动机)恒功率调速 12.间接矢量控制 二、简答题： 1.试分析并联运行时串励牵引电动机、并励牵引电动机的负载分配情况。 2.简述直流牵引电动机的调速方式。 3.分析相控电力机车传动系统电气线路的类型及作用。 4.电力机车的相控调压方式选择原则是什么？ 5.电阻制动受哪些因素影响？ 6.什么是加馈制动？简述加馈电阻制动的作用与过程。 7.简述影响相控电力机车牵引特性的主要因素及牵引特性的工作范围。 8.简述我国干线相控电力机车主电路的基本技术特征。 9.简述相控电力机车辅助电路的组成及其功能。 10.简述电力牵引交流传动技术组成。 11.简述交流传动列车牵引特性及控制策略。 12.简述牵引变流器的类型及特点。 13.简述四象限脉冲整流器的基本工作原理。 14.简述电压型四象限脉冲整流器的特征。 15.简述三电平式脉冲整流器PWM控制原理。 16.简述牵引变流器中间直流储能环节的的作用和组成。 17.分析矢量控制的基本思想。 18.分析转子磁链电压模型的基本工作原理及优缺点。 19.分析直接转矩控制的基本思想及控制方法。 20.直接转矩控制(DTC)与矢量控制(VC)在控制方法上有何异同？ 三、综合分析题： 1.试分析SS8型电力机车整流调压电路工作方式、调压过程及其磁场削弱电路的工作过程。 2.试分析电动车组(EMU)的牵引特性与控制策略。