电力机车调速.doc
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电力机车调速电力机车调速电力机车调速电力机车牵引列车运行中,依照运行条件对机车的运行速度进行操纵和调节的技术.电力机车调速的目的是充分发挥机车的功率,提高运抽能力,完成运输任务。
列车在线路上由于线路状态、坡度、曲线和牵引重量不同,及遇有临时线路施工、进出站等需要急行或停车的情况,速度变化范围较大,要求电力机车具备良好的调速性能,以满足运行需要。
对调速的差不多要求:①在调速过程中不能中断主电路供电,由一个速度级转换到另一速度级应平稳过渡,幸免牵引力突变引起列车冲动。
②不因调速引起倾外能量损耗。
③调速方法应力求简便、可靠。
调速原理电力机车调速实质是牵引电动机(电力机车电机电器)的调速问题。
电力机车是以牵引电动机通过齿轮等传动装置驱动机车运行的。
电力机车中应用较多的是直流串励电动机(见直流电动机),这种电动机有调速简单,调节范围广,起动力矩大等优点。
直流串励电动机的转速公式为 U.一I.R. C巾,r/min 式中U.为牵引电动机端电压,V;1.为电枢电流,A;凡为牵引电动机电路中总电阻,n;巾为励磁磁通,Wb, c.为电动机结构常数。
从公式可知,改变U.、凡以及巾,均可改变电动机的转速,达到调速目的。
分类电力机车的调速分为直流电力机车调速、交流电力机车调速、交流一直流一交流传动系统变频调速。
直流电力机车调速又可分为变阻调速、变压调速、变磁调速(磁场削弱〕、斩波调速。
前三种为有级调速,最后一种为无级平滑调速。
变阻调速:其差不多工作原理是改变串接在牵引电动机电路中的电阻值以调节机车的速度. 按运行要求,改变可调电阻R的数值,即可改变牵引电动机的端电压,从而使机车的速度变化。
变阻调速的值再进一步提速,可充分发挥高速运行时牵引电动机的功率。
现在通过采纳主极绕组上并联分路电阻(R、与 RZ并联)来减少牵引电动机主极磁通必(一般称为磁场削弱),从而使电机电流一部分流经分路电阻,减少励磁电流,即相应减少磁通。
这种调速方法简单、方便.利用改变分路电阻值的方法,即可得到几个不同的磁场削弱强度.斩波调速:在直流接触网电压电源与直流牵引电动机之间接人可控晶闸管直流斩波器,通过调节可控晶闸管每一周期内导通时刻(即改变导通比),能够改变牵引电动机的端电压,从而调节机车的运行速度. 这种斩波调速方法,不仅损耗小而且能够无级平滑调速。
情境3 电力机车调速试验知识点注释#零位#是指司机控制器调速手柄置零位,司机台状态指示灯“零位”灯点亮,表示电力机车没有进入牵引或电制动工况。
#零位控制电路#通过司机控制器调速手柄控制零位中继568KA的得电与失电的控制电路,要求所有司控器调速手柄均置零位时,零位中继568KA方能得电。
#风速继电器#安装在牵引风道或制动风道中,检测风道内是否有足够的通风量的继电器,称为风速继电器,其设备代号为KF,目前风速继电器均采用压力型,以风道内外气压差作为动作原理。
#风速延时电路#电力机车工作时,需风机进行通风散热,所有相关风机工作正常,风速正常时,风速延时继电器530KT得电,起到风速保护的控制电路。
#风速故障隔离#当某风机能够正常工作,但其风速继电器故障或风速中继继电器故障时,可通过将风速隔离开关隔离,切除风速继电器,以保证电力机车能够继续运行,此时没有了相关风机的风速保护,应加强对风机的检查巡视。
#风机故障隔离#当某风机故障时,为保证风速延时控制电路能够正常工作,可将相应风机故障隔离开关置故障位,使风速延时继电器530KT能够得电,以保证电力机车能够继续运行。
#司控器#主司机控制器的简称,安装在司机台,由换向手柄和调速手柄组成,用于电力机车工况和调速控制。
设备代号627AC#司控器换向手柄#用于控制电力机车运行工况和磁场削弱,档位有“后”、“0”、“制”、“前”、磁削1、2、3级。
#司控器调速手柄#用于控制电力机车速度的调整,有零位、牵引区域、制动区域。
#司控器触头表#司控器是通过凸轮控制器来完成在不同的档位、级位上调速电路的控制,指示在不同位置相关触头的闭合分断情况。
#辅助司控器#安装在主司机侧窗下方,用于机车调车转线作业时方向和速度的控制,没有电制动工况的转换,调速控制级位也受到限制,设备代号628AC。
#牵引工况#司控器换向手柄置“前”位或“后”位,表示机车处于牵引状态。
#制动工况#司控器换向手柄置“制”位,表示机车处于电制动状态。
ss4g电力机车调速方法
电力机车调速方法
电力机车调速是通过控制电力系统中的电机来控制车速的过程。
在实际运行中,有几种常见的电力机车调速方法,分别是转速调制、电压调制和线电压调制。
1. 转速调制方法
转速调制方法通过控制电机的转速来达到调整车速的目的。
在这种方法中,通
过改变电机绕组的电流来改变转矩,从而控制电机的转速。
这种方法简单直观,但需要精确的电机参数模型和速度传感器来实现精确的调速。
2. 电压调制方法
电压调制方法通过改变电机绕组的电压来控制车速。
通过改变电机绕组的电压,可以改变电机的输出功率和转矩,从而控制车速。
这种方法相对简单,但要注意电机的输入电压变化对输出电压和转矩的影响,需要进行准确的电气参数调整。
3. 线电压调制方法
线电压调制方法是通过改变电力系统中的线电压来控制车速。
在这种方法中,
改变电力系统供电线路的电压,可以改变电机的输出功率和转矩,从而控制车速。
这种方法相对简单,但需要谨慎调整电压,避免对电力系统产生不良影响。
无论采用哪种电力机车调速方法,都需要在实际运行中进行有效的监测和调整,以确保车速调节的准确性和稳定性。
此外,考虑到能量效率和系统稳定性,还需要平衡车速调节和能量回馈的关系,以最大限度地提高电力机车的性能和效益。
以上是关于电力机车调速方法的基本介绍。
选取合适的调速方法取决于具体的
应用需求和系统特性。
不同的调速方法有其各自的优缺点,在实际应用中需要根据具体情况进行选择和优化。
浅析电力机车调速电力机车是现代货运及客运的重要交通工具之一,其调速系统是非常重要的一部分。
调速是指通过控制电力机车的电机转速,实现机车速度的调节。
调速系统对电力机车的行驶稳定性、经济性和安全性都有着至关重要的影响。
本文将从电力机车调速的基本原理、常用的调速方式、调速系统的组成及电力机车调速的优化等方面进行浅析。
一、电力机车调速的基本原理电力机车调速的基本原理是控制电机的电压或电流,从而改变电机的转速。
电力机车电机的负载变化非常大,而且机车的速度对电机的负载有着直接的影响。
因此,调速系统需要根据机车的负载和速度变化,自动地调整电机的工作状态,使电机能够在最佳工作范围内运行。
具体的实现方法是根据电机的负载情况,改变电机中直流电源的电压或电流,从而控制电机的转速。
二、常用的调速方式目前,电力机车调速主要采用以下几种方式:1. 电位器控制调速:电位器调速是通过改变电位器阻值,来改变电路中电流或电压的大小,从而实现电机的转速调节。
电位器调速简单、易于实现,但是其调节精度较低,适用于低功率的电机。
2. 电动调速:电动调速通过控制电路中的电动机,改变电机的转速。
电动调速可以实现高精度、迅速的调节,能够适应各种负载条件,并且在过载的情况下具有较高的可靠性。
3. 转子电阻调速:转子电阻调速是通过改变电机转子回路中的电阻,改变电机的工作状态,从而实现调速。
转子电阻调速的原理简单,但控制精度较低。
三、调速系统的组成电力机车调速系统主要由控制器、传感器、功率电子器件和驱动器等组成。
1. 控制器:控制器是调速系统的核心部件,负责控制电机的工作状态。
控制器根据传感器的反馈信号,控制功率电子器件的工作状态,改变电机的转速。
2. 传感器:传感器负责检测电机的转速、负载等参数,并将这些信息反馈给控制器。
传感器能够检测到电机的实际工作状态,为控制器提供参考数据。
3. 功率电子器件:功率电子器件负责将直流电源转换为交流电源,提供给电机工作。
变频调速架线电机车正常操作1、将架线杆放到架线上接通电源,此时逆变电源带电,打开前后车灯(前照明后红灯)。
2、接到发车信号后,先鸣笛(敲铃)示警,然后将空气开关搬到开路位置,此时控制器带电,将控制器换向手把扳到相应位置,松开车闸,顺时针方向转动控制器调速手把,使车速逐渐增加到运行速度。
指示灯:有三种指示灯分别为预警(红色)准备(黄色)运行(绿色)。
当正式接通电源时,首先红色的预警灯先亮一下,随后变换为黄色准备灯常亮,此时将换向手把转至相应位置时,绿色运行灯亮起,机车可以正常运行。
当在运行中红色预警灯亮起时,说明机车出现故障,此时按下控制台上的复位键,让机车恢复到初始设定,此时预警灯应该熄灭,机车可以正常操作,但如果反复按下几次,红色预警灯还亮时,证明故障无法处理,此时机车应尽快入房进行检修。
和老式架线车的不同之处:在调速时,只用控制器的调速手把进行调速,手闸起的作用不大,当减速时,只把手把逆时针往低速处旋转即可,实现电气制动。
缓慢转至零位(零位即为刹车)。
在电气制动阶段,严禁操作换向手把。
如果操作换向手把,电气制动失效。
电机车司机在工作中严禁离开电机车,如遇事情需要离开电机车时,应将控制器转至零位,取下钥匙,将空气开关打至关闭状态。
3、控制器调速手把由零位缓慢旋转,机车启动。
如系车轮打滑,可倒退机车,放松连接链环,然后重新撒砂启动。
4、机车运行时,司机时刻监测脉速表,行驶速度不能超过10km/h.5、正常操作时应保持的姿势是:坐在座位上,目视前方,左手握控制器调速手把,右手握制动手轮(手拉杆)或右脚踏刹闸阀。
制动手轮停放位置:应当保证手轮转紧圈数在2~3圈的范围内即能刹紧车闸。
6、正常运行时,机车必须在列车前端。
调车和处理事故确需机车推行车辆时,必须听从调车人的指挥,速度要慢。
列车组列时,要随时注意摘挂链工的安全。
7、行驶中,要按信号指令行车。
要注意观察人员、车辆、道岔位置、线路上的障碍物等,注意各种信号、仪表、仪器的显示。
实验三电力机车的调速试验一、实验目的:1、学习SS3电力机车调压开关八大级,晶闸管级间平滑调速的方法;2、掌握机车调速控制电路的主要功能——机车工况选择、机车运行方向选择、机车速度调节(调压升、降以及磁场削弱);3、通过实验加深对电力机车调速控制电路的认识和理解;二、预习要求:1、认真阅读SS3电力机车调速控制电路图,熟悉其工作原理。
2、复习教材中关于机车调速控制电路的工作原理。
知道调速控制电路操作方法。
3、掌握调速控制电路的控制原理及控制过程。
三、实验用设备:电力机车控制室——SS3型电力机车控制电路示教板、机车控制台。
四、实验说明1、SS3电力机车的调速实验是调压开关八大级、晶闸管级间平滑调速。
2、SKX——“前、制、0、后”的机车况选择和运行选择由SKX换向手柄来完成。
并兼顾“IⅡⅢ”位三级磁场削弱的操作。
3、SKT——“0、降、固、升——”位由调速手柄来完成机车的速度调节。
五、实验内容与步骤:序:动车前准备工作1.各辅机工作状态良好2.总风缸压力0.75——0.95Mpa、列车管风压0.5或0.6MPa控制电压表110V,蓄电池充电状态,网压19.5KV以上。
┌─→双刀3.上车后合三个开关:│┌→DCK--蓄电池组刀开关,型号HD11-200/29200A├→KGK--控制电源硅机组刀开关,型号HD11-200/19└→KJDK--控制电源接地开关。
│KCZ--控制电源库用插座。
单刀←─┘两位置开关的控制(机车起动、调速控制电路)2KYK--库用位,送380V电源至机车辅助电中路。
│└─→辅助电路库用插座司机控制器有两个手柄:换向手柄:1SKX、 2SKX调速手柄:1SKT、 2SKT1)、1SKX、2SKX的供电电路(1SKT、2SKT)230(+)-→3ZK-→233#-→1DSK、2DSK-→301#─┐(10A整定值)│•• ┌────────────────────────┘│┌─→FSKX-→…└─┤(调车换向手柄)└─→FSKT-→…2)、(调车调速手柄)SKX:换向手柄置“0”位,SKT:调速手柄锁住。
电力机车调速电力机车调速电力机车调速电力机车牵引列车运行中,根据运行条件对机车的运行速度进行控制和调节的技术.电力机车调速的目的是充分发挥机车的功率,提高运抽能力,完成运输任务。
列车在线路上由于线路状态、坡度、曲线和牵引重量不同,及遇有临时线路施工、进出站等需要急行或停车的情况,速度变化范围较大,要求电力机车具备良好的调速性能,以满足运行需要。
对调速的基本要求:①在调速过程中不能中断主电路供电,由一个速度级转换到另一速度级应平稳过渡,避免牵引力突变引起列车冲动。
②不因调速引起倾外能量损耗。
③调速方法应力求简便、可靠。
调速原理电力机车调速实质是牵引电动机(电力机车电机电器)的调速问题。
电力机车是以牵引电动机通过齿轮等传动装置驱动机车运行的。
电力机车中应用较多的是直流串励电动机(见直流电动机),这种电动机有调速简单,调节范围广,起动力矩大等优点。
直流串励电动机的转速公式为U.一I.R. C巾,r/min 式中U.为牵引电动机端电压,V;1.为电枢电流,A;凡为牵引电动机电路中总电阻,n;巾为励磁磁通,Wb,c.为电动机结构常数。
从公式可知,改变U.、凡以及巾,均可改变电动机的转速,达到调速目的。
分类电力机车的调速分为直流电力机车调速、交流电力机车调速、交流一直流一交流传动系统变频调速。
直流电力机车调速又可分为变阻调速、变压调速、变磁调速(磁场削弱〕、斩波调速。
前三种为有级调速,最后一种为无级平滑调速。
变阻调速:其基本工作原理是改变串接在牵引电动机电路中的电阻值以调节机车的速度. 按运行要求,改变可调电阻R的数值,即可改变牵引电动机的端电压,从而使机车的速度变化。
变阻调速的值再进一步提速,可充分发挥高速运行时牵引电动机的功率。
此时通过采用主极绕组上并联分路电阻(R、与RZ并联)来减少牵引电动机主极磁通必(一般称为磁场削弱),从而使电机电流一部分流经分路电阻,减少励磁电流,即相应减少磁通。
这种调速方法简单、方便.利用改变分路电阻值的方法,即可得到几个不同的磁场削弱强度.斩波调速:在直流接触网电压电源与直流牵引电动机之间接人可控晶闸管直流斩波器,通过调节可控晶闸管每一周期内导通时间(即改变导通比),可以改变牵引电动机的端电压,从而调节机车的运行速度. 这种斩波调速方法,不仅损耗小而且可以无级平滑调速。
在地下铁道、动车及城市无执电车上广泛采用斩波调速。
(见斩波控制直流调速) 交流电力机车调速在交流电力机车中,以整流器式电力机车用的最多。
它由单相高压交流接触网供电,经过机车的牵引变压器降压和整流装t整流后以低压直流(实为脉流)形式供给直流牵引电动机.由于这种电力机车上装有牵引变压器、整流器,可以采用多种调压方式。
这些调压方式既可用改变牵引变压器输出电压方法来调节牵引电动机的端电压,也可用直接改变整流装置的整流电压方法来调节牵引电动机的端电压,以达到电力机车调速的目的。
利用牵引变压器调压方法进行机车调速的优点是:调压电路简单,调速范围广,经济运行级多,调节方便,功率因数和效率比较高。
采用直接改变整流电压调速方法,即晶闸管相位控制调压,则可实现平滑无级调速,即每级均可长期运行,都是经济运行级。
(l)牵引变压器调压方法分为高压侧调压及低压侧调压两种,使用较多的是低压侧调压。
1)高压侧调压:改变牵引变压器的高压侧绕组(即一次绕组)抽头,调节其输出电压,从而达到机车调速目的。
高压侧调压的基本原理如图4所示。
变压器的基本关系式为竺_丛.0._。
坠uZw:’一‘一’wz 式中WI为高压绕组匝数;WZ为低压绕组匝数;“,为牵引变压器输入电压;uZ为牵引变压器输出电压。
若牵引变压器低压绕组匝数WZ不变时,改变高压实质仍为调节牵引电动机的端电压。
图1变阻调速示意图变阻调速方法简单、方便,将电阻分为几级,便可得到几级调速,但在电阻上有能量损耗,不经济。
它是有级调速,难以实行平滑无级连续调节,故只用在直流电力机车上,作为短时起动调节,不能长期运行。
一般在城市电车上普遍采用变阻调速,而干线大功率电力机车上不采用变阻调速方法。
(2)变压调速:改变作用于牵引电动机上的电压来调节机车的运行速度。
这种调压方法,也称为电机的串并联调压方法。
在直流电力机车上,通常其牵引电动机直接与接触网(见电气化铁路接触网)连接,中间无变换装置,利用电机的串并联方法,改变牵引电动机端电压,达到调节机车速度的目的(见图2)。
如一台直流电力机车装有4台牵引电动机,开始低速运行时采用;当台牵引电动机2台串联2组并联时,每台端电压为U。
后者比前者电压提高1倍.机车速度也提高1倍. 2“若4台电机并联,则牵引电动机的端电压为U,即为接触网电压,因电压又提高,故机车速度再提高1倍改变牵引电动机端电压调压(a)4台串联;(b)2台串联为一组,2组并联; (e)4台并联这种变压调速方法,需改变牵引电动机的接线,并需相应的转换开关,线路较复杂,且为有级调速,调节级数少(2~3级),但调速时无电能损耗,比较经济,一般在直流电力机车上采用,并可与其他调节方法联合使用。
(3)变磁调速:通过改变励磁即改变牵引电动机的主极励磁磁通来改变电机转速的方法,一般在电力机车运行时,当其速度达到额定低压侧绕组匝数n2;,则可改变牵引变压器输出电压uZ。
在机车起动时,将高压侧绕组W:的全部匝数C串入接触网,以便得到最小输出电压.此时A 点与接触网电位相同.在调压过程中,需逐步减少匝数W:,来提高低压侧翰出电压。
输出电压达到最大值时,N点电位和仍与接触网电位相同,而此时A点为接触网电位的几倍! 为此,要求变压器的绕组绝缘水平大大提高,设计制造更复杂.实际上高压侧调压的牵引变压器是一台高压自辆变压器与一台一般双绕组变压器的组合,除有高、低压绕组外,还有一个调压绕组(直接与接触网连接),三个绕组共同拐合在一个铁芯柱上。
在机车起动之前A、T两点重合,此时高压绕组Ll的两端电压为零,低压绕组LZ的两端也无摘出电压。
然后A点向上移动,商压绕组Ll上电压逐渐升高,低压绕组LZ感应相应的输出电压“2,经整流后供给牵引电动机。
调压绕组有若干个绕组抽头,通过高压调压开关将高压绕组A 点与调压绕组的相应抽头连接,有几个抽头便可得到几级调压。
抽头多,调压级也增多。
高压侧调压是有级调压,增加调压级数,以及有调压绕组的存在,都将使变压器的结构复杂、设计容量增加,在机车低速运行时,其效率及功率因数降低。
高压侧调压的优点是:调压过程中转换电流较小(一般为几百安),开关电器抽头的引线尺寸小、重量轻、调压级数较多(30级左右),对合理选择牵引电动机端电压有利。
2)低压侧调压:改变牵引变压器低压绕组匝数,达到调节供给牵引电动机的电压,控制机车速度的目的。
低压侧调压的优点:牵引变压器的容量较小,对调压开关(为转换变压器低压侧绕组抽头用)的绝缘水平要求较低,机车低速运行时的效率及功率因数较高。
其缺点为:由于牵引变压器低压侧电流比较大(数千安),所以要求调压开关转换电流比较大,低压绕组匝数比较小,设计安排调压用的抽头有一定限制,这一点不如高压侧调压方便。
为得到较多的调压级数,采用一些特殊的调压线路。
例如,中间抽头式(简称中抽式)调压电路将低压侧绕组每相再分为基本绕组与有几个抽头的可调绕组,利用调压开关的绕组转换开关,将两部分绕组进行正接或反接,调节牵引变压器的输出电压,可得到较多的调压级数。
按规定程序调节,可使愉出电压逐级升高,在最高调压级时,输出电压达最大值(为基本绕组与可调绕组电压之和),反方向调节电压则输出电压下降。
这种中间抽头式调压电路在调压过程中,在奇数级时正负半周中两相绕组的输出电压相等,而偶数级时输出电压不等.不对称调压只有在两组绕组翰出电压相等时的电压级上,才可长期运行。
在调压过程中,为了使调压级间转换时负载电流不致中断(不中断牵引电动机电路电流),同时牵引变压器绕组又不发生局部短路,要在高压侧调压电路中,设里有级间转换用的过渡电阻,在低压侧调压电路中设置有级间转换用硅二极管(也称过渡硅机组)或过波电抗器。
在整流式电力机车上,采用中抽式整流电路低压侧调压时,一般采用有过渡硅机组的低压侧绕组、正反接的不对称调压方式。
中国韶山1型(551型)电力机车即用此调压方式,韶山1型机车低压侧调压及其绕组正反向连接原理(a)中点抽头线路;(b)反接中抽线路; (c)正接中抽线路牵引变压器低压侧调压方式的基本调压原理也适用于桥式整流电路的电力机车。
(2)晶闸管相位控制调压(简称相控调压):利用反并联连接的晶闸管接人交流侧进行反并联控制.或与二极管组成混合桥路或者全控桥路,利用相位控制直接进行相控调压,省略了调压开关,减少了主电路的开关电器,使机车主电路简化。
为了减少高次谐波电流,在机车牵引变压器二次侧可用多分段绕组,在直流侧采用纵向连接,全控桥时作为逆变器可进行再生制动,晶闸管相控调压可实现无级平滑调压。
相控调压也称移相调压,它是通过控制晶闸管整流装置的导通相角,直接调节整流电压的调压方法。
在相控调压时,牵引变压器低压侧输出电压“2维持不变,而晶闸管整流装置起着整流与调压的双重作用。
最简单的相控调压线路是用一个半控桥式整流电路对牵引电动机供电,但这种电路功率因数很低,对通信干扰大,很少采用。
在晶闸管整流器式电力机车上多用两段半控桥调压电路,见图6。
交流一直流一交流传动系统变频调速20世纪7。
年代电力电子技术迅速发展,出现体积小、功率大、效率高、性能好的静止变频装置,为发展交流传动系统采用异步牵引电动机(或同步电动机)创造了有利条件。
图6两段半控桥调压原理及电压波形(a)原理图;(b)整流电压波形该电路的牵引变压器低压侧有两段绕组,每段向一个半控桥供电,两个半控桥串联对牵引电动机供电。
调压过程分为两阶段。
第一阶段半控桥UI工作,UZ 中的V7、VS不工作,通过UZ中的V石、V6与电动机组成回路。
当Vl、VZ逐渐导通时,对应于一定的控制角a:,牵引电动机得到相应的电压,若逐渐减少控制角al,则整流电压逐渐升高。
UI全开通后,整流电压平均值升至0.SUd。
(Ud。
为a~。
时空载电压平均值),此时第一阶段调压结束。
然后在Ul桥全开通基础上,投人UZ桥工作,继续提高整流电压,V7、VS开通,牵引电动机电压也相应提高,直到UZ桥全开通时,整流电压平均值达到Ud。
,则整个调压过程完毕。
控制角a 的调节范围为180。
一0o,实际上由于换相过程中有重叠角y存在,所以a的调节范围为18护~2扩,最小允许到150. 两段半控桥调压比一段半控桥虽然整流电压脉动量有所下降,机车功率因数有所提高,但为进一步提高机车功率因数,晶闸管整流器式机车采用多段桥顺序相控调压方式(如四段桥等),见图7,过多分段将使牵引变压器和机车主电路结构复杂化。