电力机车电器114页PPT

SS9型电力机车主电路的特点
4．牵引电动机供电方式——采用转向架独立 供电方式，即每台转向架有三台并联的牵引 电动机，由一组整流器供电。优点是当一台 转向架的整流电路故障时，可保持1／2的牵 引能力，实现机车故障运行；前后两个转向 架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转 向架减荷后转向架增荷，以充分利用黏着， 发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基 础的电气系统单元化供电控制系统，装置简 单。
• 牵引绕组01—b1—x1、02—x2电压有效值均为686．8 v， 其中a1—b1、b1—x1为343．4v，与相应的整流器构成三 段不等分整流桥。先开放由牵引绕组a2—x2供电的整流桥 的晶闸管T5、T6，顺序移相，整流电压由零逐渐升至 1/2Ud。整流电流由二极管D1、02和D5、D6续流。在电 源正半周时，电流由牵引绕组a2T5D2D1导线71 平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线 T2D5D4x2a2，当电源负半周时，电流由牵引绕 组x2D3D2D1导线71平波电抗器牵引电动机电 枢主极绕组导线72D6T6a2x2。这时第二段桥的
电力机车电路
• 主电路
一、机车电路的分类
整流器电力机车的电气线路通常都由三部分组 成，分别是主线路、辅助线路和控制线路。各 种保护设在各线路之中，在电方面不独立存在。
– 主线路 (或动力电路)，是产生机车牵引力的制动 力的主体电路。又按电压级分为网侧高压电路、 调压电路和牵引制动电路三级。
– 辅助电路是专向各辅助机械供电的电路，按电压 等级可分为380V、220V两个部分。
转换，并保证电气制动的电气稳定性和机械 稳定性。 • 应有使机车入库的低压电源入库线路。
三、电力机车主电路的组成
• 变压器一次侧线路。 • 变流调压电路。 • 负载电路。 • 保护线路。

整流电路是电力机车电路中的基本组成部分，其作用 是将交流电转换为直流电，为机车提供稳定的电源。 整流电路通常采用硅整流管或晶体管等整流元件，利 用其单向导电性实现交流电的整流。
放大电路
要点一
总结词
放大信号的幅度
要点二
详细描述
放大电路是电力机车电路中的重要组成部分，其作用是将 微弱的信号放大，以便后续电路能够处理。放大电路通常 采用晶体管、集成电路等放大元件，通过增加电压或电流 的幅度来放大信号。
等效电源定理
总结词
将电路中的某一部分等效为一个电源的方法 。
详细描述
等效电源定理是一种电路分析方法，它可以 将电路中的某一部分等效为一个电源，从而 简化电路的分析过程。根据等效电源定理， 可以将复杂的电路结构简化为易于分析的形 式，提高分析效率。
05
电力机车电路的应用实例
电力机车的牵引电路
总结词
振荡电路
总结词
产生一定频率的交流电信号
详细描述
振荡电路是电力机车电路中的一种特殊电路，其作用是 产生一定频率的交流电信号。振荡电路通常采用电感、 电容等元件，利用其电磁振荡原理产生交流电信号。
数字电路
总结词
处理数字信号的电路
详细描述
数字电路是电力机车电路中的一种重要类型，其作用是 处理数字信号。数字电路采用逻辑门电路等数字元件， 实现数字信号的逻辑运算和传输。在电力机车控制系统 中，数字电路被广泛应用于信号处理、控制逻辑等方面 。
二极管
总结词
二极管是电力机车电路中的一种电子元件，具有单向导电性。
详细描述
二极管的正向电阻很小，而反向电阻很大。在电力机车电路中，二极管常用于整流、开 关和保护电路等。通过利用二极管的单向导电性，可以实现电流的整流和开关控制。

06
电力机车电路的维护与检修
日常维护的要点与注意事项源自010203
日常检查
每天对电力机车的电器设 备、线路、开关等进行检 查，确保没有异常现象。
清洁保养
定期对电力机车的电路部 分进行清洁，防止灰尘、 污垢引起的接触不良或短 路。
注意事项
在进行日常维护时，应遵 循安全操作规程，避免带 电操作，确保人身安全。
《电力机车电路》PPT课件
目录
• 电力机车电路概述 • 电力机车电路基础知识 • 电力机车的牵引电路 • 电力机车的辅助电路 • 电力机车的保护电路 • 电力机车电路的维护与检修
01
电力机车电路概述
电力机车电路的定义与组成
总结词
电力机车电路的定义与组成
详细描述
电力机车电路是指通过电力能源驱动的机车车辆中的电路系统，主要由电源、 控制装置、电动机和其他辅助设备组成。
当电流过大时，过流保护电路会迅速切断电源或降低电 流，以防止设备过热或损坏。这种保护措施对于防止设 备短路、过载等情况非常有效。
接地保护的特点与应用
特点
接地保护电路能够检测机车的接地状态，当发生接地 故障时，迅速切断电源或采取其他措施。
应用
接地保护主要用于防止人员触电和设备损坏。在电力 机车的运行过程中，如果机车的某一部分与大地相连 ，而另一部分带电，就可能导致触电事故。接地保护 电路能够及时检测到这种情况并采取相应措施，确保 人员和设备的安全。
电力机车电路的功能与特点
总结词
电力机车电路的功能与特点
详细描述
电力机车电路的主要功能是实现机车的牵引和制动控制，提供照明、控制和辅助 设备所需的电力，具有高电压、大电流、可调速等特点。
电力机车电路的发展历程

维护与保养
定期对电力机车进行维护和保养，确保其正常运 行，减少对环境的污染。
电力机车的噪声与振动控制
噪声抑制设备
电力机车应配备噪声抑制设备，如消音器和隔音材料，以降低运 行时的噪音。
减震装置
为了减少对周围环境的影响，电力机车应安装减震装置，如减震器 和弹性悬挂系统。
优化设计
通过优化电力机车的结构设计，可以降低运行时的振动和噪音。
电力机车的电动机与传动系统
电动机
电力机车的电动机通常采用交流电动机，具有较高的效率和 可靠性。电动机的功率和转速通过传动系统传递到机车轮轴 上，驱动机车前进。
传动系统
电力机车的传动系统通常采用直流传动或交流传动方式。直 流传动系统通过直流电动机驱动轮轴，交流传动系统则通过 交流电动机驱动轮轴。
电力机车的受电弓与牵引电路
05
电力机车的发展趋势与未来展望
高效节能的电力机车
1 2
高效能
随着技术的不断进步，电力机车将采用更高效的 牵引系统和电机，提高能源利用效率，降低能耗 成本。
节能设计
电力机车将采用轻量化、紧凑化设计，优化空气 动力学性能，减少运行阻力，降低能耗。
3
再生制动
未来电力机车将更加注重再生制动技术的应用， 将制动能量回收并反馈给电网，减少能源浪费。
定期检修
按照规定周期对机车进行全面检 查和维修，确保各项性能达标。
大修
对机车进行全面解体检查和维修， 修复磨损和老化部件，恢复机车
性能。
维修记录
建立维修记录，记录每次检修和 大修的情况，便于跟踪和管理。
04
电力机车的安全与环保
电力机车的安全操作规程
操作前检查
停车与制动
在操作电力机车前，必须进行全面的 检查，包括车体、车轮、车灯、控制 设备等，确保机车处于良好状态。

任务四三相异步电动
任务四三相异步电动机的启动、反转、 调速和制动
一、三相异步电动机的启动
1.小容量电动机空载或轻载启动--直接启动 2.中、大容量电动机空载或轻载启动--降压启动 3.小容量电动机重载启动--鼠笼电机的特殊型式 4.中、大容量电动机重载启动--绕线电动机启动
3.变频调速
任务四三相异步电动机的启动、反转、 调速和制动
三、三相异步电动机的反转和制动
1.反转
三相异步电动机的旋转方向取决于定子旋转磁场的旋转 方向，并且两者的方向相同。只要改变旋转磁场的方向，就 能使三相异步电动机反转。因此，将三相接线端中的任意两 相接线端对调，改变相序，就改变了旋转磁场的方向，从而 使三相异步电动机反转。
任务一 异步电动机的基本结构
二、交流绕组概述
2.交流绕组的基本要求 三相异步电动机交流绕组的形式多种多样，具体要求如下： (1) 在一定的导体数下，绕组的合成电动势和磁势在波形上应 尽可能为正弦波，在数值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用铜 量要省。 (2) 对三相绕组，各相的电动势和磁势要求对称而各相的电阻 和电抗都相同。为此必须保证各绕组所用材料、形状、尺寸及匝 数都相同且各相绕组在空间的分布应彼此相差120°电角度。 (3) 绕组的绝缘和机械强度要可靠，散热条件要好。 (4) 制造、安装、检修要方便。
任务四三相异步电动机的启动、反转、 调速和制动
二、三相异步电动机的调速
任务四三相异步电动机的启动、反转、 调速和制动
二、三相异步电动机的调速
1.变极调速
任务四三相异步电动机的启动、反转、 调速和制动
二、三相异步电动机的调速
2.变转差率调速
任务四三相异步电动机的启动、反转、 调速和制动

2.速度特性 对应于同样的电机电枢电流，整流器电力机车 的速度因电机端电压的降低较直流电力机车速度有 所下降，因此整流器电力机车的速度特性曲线比直 流电力机车速度曲线下降更陡。
3.牵引力特性 机车的牵引力只与牵引电动机电枢电流和电机 主极磁通有关，不受牵引电动机端电压的直接影响， 所以整流器电力机车的牵引力特性曲线与直流电力 机车牵引力特性曲线相同。
4.牵引特性
整流器电力机车的牵引特性曲线可借助磁化曲线， 通过速度特性计算式（1-3）和牵引力特性计算式（1-7） 计算求得。
5.机车总效率特性
机车总效率与机车速度的关系称为机车的总效
率特性。根据整流器电力机车工作原理，机车能量
的传递经过机车变压器、整流装置、平波环节、电
－机能量转换、齿轮传动等主要部分，故机车总效
但是，由于整流器电力机车采用单相50hz整流， 其输出电压有很大脉动，因而流过牵引电动机的电 流也有较大脉动。脉动电流不仅使牵引电机的损耗 增加，而且使牵引电机的换向恶化，因此在整流器 电力机车上需要装设平波电抗器PK和固定磁场分路 电阻R0以限制电流的脉动，改善电动机的工作条件。 同时，在牵引电动机的结构上亦作了特殊设计。
电力机车工作原理
第一节 直直型电力机车工作原理 第二节 交直型整流器电力机车工作原理 第三节 交直交型电力机车工作原理
第一节 直直型电力机车工作原理
重点：
直流电力机车的特点和基本特性
难点：
直流电力机车的基本特性
一、基本工作原理
电机是进行能量转换的电磁机械设备。
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，其工作原理如图１－１所 示。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。

AC 230V电路
DC 110V电源及其配电
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二、辅助电路原理
➢辅助电压特性及主要参数
辅助电气系统-主要部件介绍
恒频恒压回路输出电压： 440V 恒频恒压回路输出频率：60Hz 变频变压回路输出电压范围： 80~440V 变频变压回路输出频率： 80~440V、 10~60Hz
变频变压回路U/f输出特性曲线
最大输入电流 ：1640A
中间额定电压：DC 1800V
额定输出电流 ：4×598 A
额定效率：不小于98%
控制电压：DC 110V
启动转矩：9717Nm
IGBT模块技术参数
额定电压：3300V
额定电流：1200A
开关频率：450Hz
冷却方式：水冷
牵引变流器TCU
一、主电路原理
➢ 牵引电机
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二、辅助电路原理
辅助电气系统原理图和功能说明
➢ 3AC 440V负载供电原理
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主要辅机配置 冗余功能 库用辅机起动、库内动车功能
二、辅助电路原理
➢ 辅助电路的冗余功能
正常情况下，集成在主变流柜中的两个辅助逆变器，一个工作 在变频变压模式，一个工作在恒频恒压模式。两个辅助逆变器的输出 接触器之后设置了一个冗余接触器，可实现两路辅助回路的冗余供电 功能。当一个辅助逆变器出现故障时，辅助回路将重新配置，故障辅 助逆变器的输出接触器自动断开，冗余接触器闭合，正常运行的辅助 逆变器将承担所有负载。此时所有辅助设备都以恒频恒压方式工作。
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四、电气原理图说明
➢ 电气原理图电气设备代码
电气设备代码前缀” -”字母代码，依据标准DIN EN －2，具体电气设备清单见ZL功能区，举例如下：

3、电器的散热
I P= R 2
电器工作时，只要电器温度高于周围介质及接触零件的温度，它便 向周围介质散热。
当电器产生的热量与散失的热量相平衡时，电器的温升维持不变， 称为热稳定状态。此时的温升称为稳定温升。
电器的散热形式 （1）传导
通过 固态、液态、气态介质传播 （2）对流
气态、液态介质传播 （3）辐射
真空、气体传播散热
二、载流导体的电动力及电动稳定性 1、载流导体的电动力
载流导体处在磁场中会受到力的作用，载流导体间相互也会受到力 的作用，这种力称为电动力。(在电器中，载流导体间、线圈匝间、动静 触头间、电弧与铁磁体间等都有电动力的作用) 1）电动力的优缺点。：
优点：利用快速熔断机构、磁吹灭弧装置。
触头闭合通过电流时，在触头间有电动力存在。
触头的电稳定性：
触头处在闭合位置能承受短路电流所产生的电动力而不致于损坏的 能力，称为触头的电稳定性。
三、电弧的产生 电弧属于气体放电的一种形式。气体放电分为自持放电与非自持放电两类，
电弧属于气体自持放电中的弧光放电。 电弧除了有两个极外，明显的分为3个区域，
缺点：强大短路电流作用下，使电器误动作变形、损坏。 2）电动力的方向判断：
可用左手定则或磁通管侧压力原理。
左手定则：为伸平左手，磁通穿过左手掌，4个手指为电流方向，大拇指 就是电动力方向。 2、载流导体电动力计算基础和电动稳定性
当长为L并通有电流I的导体垂直置于磁感应强度为B的均匀磁场中时， 作用在该导体上的电动力F为：
（四）、气吹灭弧装置 气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。灭弧能力强。 例如：应用于韶山系列机车的主断路器。
气吹灭弧装置
（五）、横向金属栅片灭弧 横向金属栅片又称去离子栅，它利用的是短弧灭弧原理，主要用

控 制 电 路
电力机车控制电路示意图
电力机车
电力机车的制动：
• 当机车需制动时，除使用空气制 动装置外，还可以辅以电阻制动。 • 空气制动的基本原理：当列车运 行时，需用压缩空气将制动系统 松开即“缓解”，这样列车行驶， 一旦制动系统没了压缩空气的供 应失去了动力，弹簧系统就将制 动器紧紧压在车轮上，将列车停 下。
电力机车的概述：
电力机车
电力机车基本组成：
• 电力机车是靠其顶部的受电弓从 接触网上去的电能并转化为机械 能牵引列车运行的。 • 我国目前使用的干线电力机车主 要是国产韶山型系列-直流电力机 车。 • 电力机车主要有车体、车底架、 车钩缓冲装置及制动装置和电气 设备等 述
电力机车
电力机车的电路组成：
主 电 路
电力机车主电路设备示意图
电力机车
电力机车的电路组成：
• 主电路中主要电气设备的介绍
受电弓
主断路器
电力机车
电力机车的电路组成：
• 主电路中主要电气设备的介绍
主变压器
调压开关
电力机车
电力机车的电路组成：
辅 助 电 路
电力机车辅助电路示意图
电力机车
电力机车的电路组成：
电阻制动原理图
电力机车基本组成：
• 电力机车主要组成
车体
车底架及走行部
车钩缓冲装置
电力机车
电力机车基本组成：
制动装置
电气设备
电力机车
电力机车的电路组成：
• 电力机车上设有各种复杂的电气设备设在主 电路、辅助电路、和控制电路这三电气回路 中。 • 主电路将牵引力和制动力的各种电器设备连 成一个系统，实现功率传输。 • 辅助电路是专向各辅助机械供电的电路，按 等级可分为380V、220V、两个部分。 • 控制电路是含电子电路的主令电路，间接控 制主电路和辅助电路，以完成各种工况的操 作，属低压电路。

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。
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。
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
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。

不小于1000mm
一、主电路原理
➢ 高压电压互感器
网侧主要部件介绍
形式：干式 一次额定电压：25kV 额定频率：50 Hz/60 Hz 二次额定电压：150V 准确级次：C1. 05级 额定输出容量：2×10VA 爬电距离：875mm
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一、主电路原理
➢主断路器（含接地开关）
BVAC.N99D主断路器 BTE25.04D高压接地开关
额定效率：≥96% 谐振电抗器电感值：2×0.27 mH
主变压器为卧式变压器，主变压器和谐振电抗器安装在变压器油箱内，采用油循环强迫 风冷。主变压器设有压力释放阀。
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一、主电路原理
➢ 牵引变流器柜
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主传动系统-主要部件介绍
牵引变流器主要参数
额定输入电压：AC 970/50Hz
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一、主电路原理
➢ 主电路介绍 网压通过网侧回路的高压部件输入主变压器； 1）主变压器通过两个4象限斩波器(4QS)向两个独立的中间电压直流 环节供电； 2）一个脉宽调制逆变器向一个牵引电机供电,实现轴控； 3）四象限斩波器和脉宽调制逆变器采用水冷IGBT模块，模块等级为 3.3kV。 4）中间直流电路环节还连接有谐波吸收电路，过压保护电路、接地 检测电路； 5）主变流器可通过调节cosφ来实现对电抗负载的补偿，以提高功率 因素； 6）具有库内动车功能。
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一、主电路原理
➢主传动系统原理
主传动系统
主电路由网侧电路、主变压器、牵引变流器和牵引电机组成。
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一、主电路原理
➢ 网侧电路原理
爱爱爱
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主传动系统
主要功能：从网侧获取电 能。每节机车网侧电路由1台 受电弓、1台主断路器（带高 压接地装置）、1台避雷器、1 台高压电压互感器、1台高压 电流互感器、1台高压隔离开 关、牵引变压器原边、接地回 流互感器和接地碳刷等组成。 两节机车间的网侧电路通过车 顶高压连接器相连。

ss9电力机车牵引 电器(PPT)
精品
SS9型电力机车
SS9型电力机车车体总图
受电弓
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l）受电弓：机车顶部 装有两套单臂受电弓，受电 弓紧压接触网导线滑行摩擦 从电网上取得电流。机车运 行时机车只需升起一套受电 弓，另一受电弓作为备用。 接触网上送来的25千伏工频 单相交流电就由此引入机车。 (图3-57)
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TBY1-25型高压电压互感器 11
转换开关
ss9型电力机车采 用TKH10840/1020型转换 开关，它是用来转 换接通电路，一是 改变牵引电动机电 枢电流方向，也是 改变机车运行方向， 二是实现机车由 牵引工况改为制动 工况。
➢ 转换开关由骨架，转 鼓，触指杆，传动气 缸，联锁触头等组成
2021/1/20
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为了防止可能产生的误操作，确保机车设备及机车运行安全，调速手 柄和换向手柄之间设有机械联锁装置，主司控器的调速手柄和换向手 柄之间的联锁关系要求如下： （1）换向手柄在“0”位时，才能插入和取出手柄。 （2）换向手柄在“0”位时，调速手柄被锁住（“0”位区）而不能推动。 （3）换向手柄在“前”或“后”位时，调速手柄只可推向“牵引”区 域。 （4）换向手柄在“制”位时，调速手柄只可推向“制动”区域。 （5）调速手柄在“0”位时，换向手柄可在“后”“0”“前”“制”位之 间转换。 （6）调速手柄在“牵引”区域时，换向手柄被锁在“前”或“后”位。 （7）调速手柄在“制动”区域时，换向手柄被锁在“制”位。 以上机械联锁要求是通过机械联锁装置来实现的。
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谢谢观看
图3-57 TSG3－630/25受电弓
2021/1/20
ATO系统

图1-1 直流电力机车工作原理
工作过程为：机车由受电弓从接触 网取得直流电，经断路器QD，启动电 阻R向四台直流牵引电动机M1～M4供 电，牵引电流经钢轨流回变电所。当 四台牵引电动机接通电源后即行旋转， 把电能转变为机械能，再分别通过各 自的齿轮传动装置，驱动机车动轮牵 引列、直流电力机车的基本特性 直流电力机车的基本特性包括机车的速度特性、牵 引力特性、牵引特性。 1.速度特性 机车运行速度与牵引电动机电枢电流的关系，称 为机车速度特性，即V=f(Ia)。机车速度特性计算 公式的推导过程如下：
V
D
60
电机转速公式：
D

a
n
C
I R U n c
e
由以上两式得出机车速度特性计算式：
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。
但是，由于整流器电力机车采用单相50hz整流， 其输出电压有很大脉动，因而流过牵引电动机的电 流也有较大脉动。脉动电流不仅使牵引电机的损耗 增加，而且使牵引电机的换向恶化，因此在整流器 电力机车上需要装设平波电抗器PK和固定磁场分路 电阻R0以限制电流的脉动，改善电动机的工作条件。 同时，在牵引电动机的结构上亦作了特殊设计。
2.桥式全波整流电路电力机车工作原理
电路正常工作，当变压器二次侧电压正半周a点 为高电位时，整流元件D1、D3导通，整流电流由绕组a 点经整流元件D1、平波电抗器PK、牵引电动机Ｍ、整 流元件D3回到绕组b点，此时整流元件D2、D4承受反向 电压而截止。在变压器二次侧电压负半周b点为高电 位时，整流元件D2、D4导通，整流电流由b点经整流元 件D2、平波电抗器PK、牵引电动机Ｍ、整流元件D4回 到a点。此时整流元件D1、D3因承受向电反压而截止。 由此可见，在交流电压的正、负半周内都有电流流过 变压器二次侧绕组且方向不同，而牵引电动机Ｍ中则 始终流过方向不变的电流。