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。
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:
第一节 直直型电力机车工作原理
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。