电力牵引传动系统发展历程及分类

轨道交通电力牵引传动及开关设备的发展概述1. 引言轨道交通是现代城市中不可或缺的交通方式，其电力牵引传动系统是保证列车运行的重要组成部分。

随着科技的进步和社会的发展，轨道交通电力牵引传动及开关设备也在不断演进和改进。

本文将对这些方面的发展进行概述。

2. 传统电力牵引传动系统传统的轨道交通电力牵引传动系统由电动机、电力变换装置和控制系统组成。

电动机负责提供动力，电力变换装置将输入的交流电转换为列车所需的直流电，控制系统则对电力牵引系统进行控制。

3. 发展趋势3.1 高效能电力牵引传动系统为了提高列车的能效和运行效率，研究人员不断寻求高效能的电力牵引传动系统。

这些系统利用先进的电机技术、高效的电力变换装置以及智能化的控制系统，以实现更低的能耗和更短的运行时间。

3.2 新能源在轨道交通中的应用新能源技术在轨道交通领域的应用也是当前的一个研究热点。

太阳能、风能等可再生能源被广泛应用于轨道交通电力牵引传动系统中，以降低对传统能源的依赖，并减少对环境的影响。

3.3 智能化控制系统随着人工智能技术的迅速发展，智能化控制系统在轨道交通电力牵引传动中的应用也不断提升。

智能化控制系统可以通过收集各种传感器的数据，实时监测列车的运行状态，并根据需要进行智能调整，以提高系统的可靠性和安全性。

4. 开关设备的发展开关设备在轨道交通电力牵引传动系统中起着关键作用，其稳定性和可靠性对系统运行至关重要。

随着技术的发展，开关设备也在不断进化。

4.1 高压断路器高压断路器是电力系统中一个重要的开关设备，它具有快速断开和连锁控制的功能。

随着轨道交通电力牵引传动系统的发展，对高压断路器的要求也越来越高，需要其能够稳定地断开高电流，并可靠地控制整个系统的通断状态。

4.2 智能开关设备智能开关设备是近年来的一个新兴领域，它利用先进的传感器和控制技术，可以实现对开关设备的远程监测和智能控制。

这种智能开关设备能够及时检测到电力牵引传动系统中的故障，并自动切换至备用系统，以确保列车的正常运行。

城市轨道交通车辆-第章-电力牵引传动系统课件 (一)城市轨道交通车辆是现代城市交通中非常重要的一部分，而他们的电力牵引传动系统就是其运行的核心和动力。

本文将详细介绍城市轨道交通车辆的电力牵引传动系统。

一、电力牵引传动系统的组成电力牵引传动系统由三个组成部分构成：牵引变流器、牵引电机和制动电阻。

1.牵引变流器：牵引变流器是电力牵引的核心和决定因素，它可以将直流电转化为交流电。

牵引变流器能够控制电机的转速和力矩，以达到牵引车辆的目的。

2.牵引电机：城市轨道交通车辆的牵引电机是三相异步电动机或同步电动机。

牵引电机可以将电能转化为机械能，从而提供动力以驱动轨道车辆。

3.制动电阻：制动电阻是在车辆紧急制动时提供制动力的电阻元件。

当电机接通制动电阻电路时，电机旋转速度要逐渐降低，从而达到制动效果。

二、电力牵引传动系统的分类根据使用条件和使用要求的不同，电力牵引传动系统可以分为直流电力牵引传动系统和交流电力牵引传动系统两种类型。

1.直流电力牵引传动系统：直流电力牵引传动系统具有简单、可靠、成熟的技术，对牵引电机的故障诊断和控制较为方便。

同时，直流电力牵引传动系统还具有调速范围大，可靠性高的特点。

2.交流电力牵引传动系统：交流电力牵引传动系统采用AC电机，可以在不同速度下提供更高的牵引力和效率。

此外，交流电力牵引传动系统可以通过能量回馈来降低整车的能耗。

三、电力牵引传动系统的优缺点1.优点电力牵引传动系统具有牵引力大、加速度快、稳定性高和运行平稳等特点。

同时，电力牵引传动系统能够提供更为舒适的乘坐环境，降低噪声和振动。

另外，电力牵引传动系统还能够节能环保，大大减少空气污染和噪声污染。

2.缺点电力牵引传动系统的成本较高，维护和保养也比较复杂。

同时，由于其本身的构造和性能，电力牵引传动系统的动力响应有些慢，无法满足部分应急情况下的需要。

总之，电力牵引传动系统是城市轨道交通车辆运行的核心，也是现代城市交通发展的重要标志之一。

电力牵引传动控制系统：核心技术与应用优势一、电力牵引传动控制系统概述电力牵引传动控制系统，作为现代轨道交通领域的关键技术，以其高效、环保、低噪音等优势，逐渐成为我国铁路、城市轨道交通等领域的主流驱动方式。

该系统主要包括电力变换、电机控制、传动装置及监控系统等部分，通过先进的控制策略，实现列车牵引与制动的高效运行。

二、电力牵引传动控制系统的核心技术1. 电力变换技术电力变换技术是电力牵引传动控制系统的核心，主要包括整流、逆变和滤波等环节。

通过对输入的电能进行高效转换，为电机提供稳定、可靠的电源供应，确保列车在各种工况下都能实现优异的牵引性能。

2. 电机控制技术电机控制技术主要针对牵引电机进行精确控制，包括速度、转矩和位置控制等。

采用矢量控制、直接转矩控制等先进控制策略，实现电机的高效、稳定运行，降低能耗，提高列车运行品质。

3. 传动装置技术传动装置技术主要包括齿轮箱、联轴器等部件，将电机输出的动力传递到车轮，实现列车的牵引和制动。

通过优化传动装置的设计，降低噪音、提高传动效率，确保列车运行的安全性和舒适性。

4. 监控系统技术监控系统技术负责对整个电力牵引传动控制系统进行实时监控，包括故障诊断、保护、数据处理等功能。

通过集成化、智能化的监控手段，提高系统的可靠性和运行稳定性。

三、电力牵引传动控制系统的应用优势1. 节能环保电力牵引传动控制系统采用电能作为动力来源，相较于传统燃油驱动方式，具有显著的节能环保优势。

同时，系统的高效运行有助于降低能源消耗，减少污染物排放。

2. 运行速度快电力牵引传动控制系统具有较高的功率密度，能够实现列车的快速启动、加速和制动，提高运行速度，缩短运行时间。

3. 维护成本低相较于传统传动系统，电力牵引传动控制系统结构简单，故障率低，维护方便。

通过智能化监控手段，可实现故障预警和远程诊断，降低维护成本。

4. 噪音低、舒适性高电力牵引传动控制系统采用交流电机驱动，相较于直流电机，噪音更低，振动更小，提高了乘客的舒适度。

电力牵引控制论文一、电力牵引技术发展历程自世界第一条铁路诞生以来，作为载运工具的牵引动力机车已经历了蒸汽机车、内燃机车、电力机车3个发展阶段。

电力机车与电动车组的主传动控制系统称为电力牵引控制系统，其发展可分为电力牵引传动摸索阶段、交直流传动控制阶段及交流传动控制阶段。

1879年出现的第一台电力机车和1881年出现的第一台城市电车均在尝试采用直流供电牵引方式，1891年德国西门子公司实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年德国试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、交换为三相交流电的实验车。

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，晶闸管整流器的发明，标志着电力牵引进入了电力电子时代。

1965年，晶闸管整流器机车问世，使牵引电传动系统发生了根本性的技术改革，全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。

牵引主要采用4种电流制式：欧洲部分电气化铁路采用1500V、3000V直流供电方式，德国、瑞士、奥地利部分电气化铁路采用15KV、16.67Hz的单相工频交流供电方式，中国的电气化铁路均采用25000V、50Hz的单相工频交流供电方式。

交直流传动电力机车相继问世，日本、德国、法国、苏联等铁路发达国家均研制成功交直流传动电力机车并投入运行。

1958年，我过研制出第1台干线电力机车，即6Y1型电力机车，该电力机车是以苏联H60型干线交直流传动电力机车为样本，采用的整流器件是引燃管。

随着我国电力电子工业的发展，大功率整流二极管开始进入到工程使用阶段，我国第1代有级调压、交直流传动电力机车——SS1型电力机车于1968年试制成功，1969年开始批量生产。

晶闸管的问世，使机车电传动技术跨上了一个新台阶，1978年底，由株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所共同研制成功的SS3型电力机车是我国首次采用相控无级调压的第2代交直传动客货运电力机车。

随着大功率晶闸管性能的不断提高，相控整流技术的成功应用，性能更优的SS4型电力机车研制成功，它与随后研发出的SS5、SS6、SS7、SS8及SS9型系列相控整流货运与客运电力机车，形成了我国以晶闸管相控整流技术为核心的交直传动电力机车系列产品。

1 绪论1.1 CRH3型动车组概述CRH3全称,China Railway High speed 3，动车组为4动4拖动力分派方式编组，采用电力牵引交流传动，由2个牵引单元组成，每个牵引单元由两动一拖构成。

动车组具有良好的气动外形，其载客速度为350kM/h，最高试验速度为404kM/h。

两列动车组可以联挂运行，自动解编。

CRH3动车组设置一等座车一辆、二等座车6辆和一辆带厨房的二等座车。

一等车厢座席采取2＋2布置，二等车车厢座席采取2＋3布置，除带厨房的二等座车采用固定座椅外，其余车型均采用了可旋转座椅，全车定员557人。

CRH3动车组为8辆编组的交流传动的电动车组，分为两个牵引单元，每个牵引单元又包括两个动力单元。

两端为带司机室控制车，列车正常运行时由前端司机室操纵。

两列动车组可以连挂在一起运行。

动车组的配置和主要部件的配置如，图1.1所示。

图1.1 CRH3动车组的配置简图CRH3动车组8辆车分为5种不同的车，即端车（头车和尾车）、变压器车、中间变流器车、餐车和一等车，从车种上可分为一等车和二等车和餐车和二等车的合造车，从动力配置上分可分为动力车和非动力车。

端车上设司机室、观光一等区和二等客室，设有电热饮水机，配有一个动力单元；变压器车设两个标准卫生间、电热饮水机和二等客室，并安装牵引变压器；中间变流器车设有两个标准卫生间、电热饮水机和二等客室，并安装牵引变流器和压缩空气单元；一等车设有设一个标准卫生间和一个残疾人卫生间、电热引水机和一等客室，在车端靠近车门处设有残疾人轮椅存放区，车下安装有辅助变流器；餐车和二等车的合造车，设有厨房、吧台、就餐区、多功能乘务员室和二等客室，车下设有辅助变流器。

动车组外形一致，车顶空调和电气设备设有导流罩，车下设有封闭的设备舱，两端设有车钩导流罩，采用流线形设计，降低空气动力学阻力和噪声,为保证动力学性能，后续列将加装车辆间橡胶风档，进一步减少空气动力1.2 CRH3型动车组技术参数（1）最大速度：380Km/h电源电压：27.5 kVAC 变2×1 550 VAC 进变流器输入（变化范围：1 085 VAC～1 922 VAC）低压电源：110 VDC 电源（变化范围：77 VDC～138 VDC）辅助电源：三相400 V AC 50 Hz 160 kVA（2）牵引与制动最大加速度：启动加速度为0.5 m/s2，0～200 km/h平均加速度0.38 m/s2最大冲动率：0.75 m/s3车轮直径：920 mm（全新）～830 mm（全磨损）减速箱传动比：2.788减速箱的机械损耗：3%（最大估计值）紧急制动气电混合制动300 km/h～200 km/h 减速度a3=0.9265 m/s2；200 km/h～80 km/h减速度a2=1.1364 m/s2；80 km/h～0 km/h 减速度a1=1.048m/s2。

电力牵引传动与控制第一章电力牵引传动与控制系统概述一、系统组成与功用1.①内燃机车电力传动与控制系统组成②电力机车电力传动与控制系统组成2.机车理想牵引特性曲线图1.2 牛马特性理想特性要求：机车在运行时能经常利用其动力装置的额定功率.即：F·V=3.6η·N=const.3.电传动装置的功用？图1.3 柴油机功率特性和扭矩特性①充分利用和发挥机车动力装置的功率；②扩大机车牵引力F与速度V的调节范围；③提高机车过载能力，解决列车起动问题；④改善机车牵引控制性能。

Why要电传动：柴油机通过机械直接传动不能适应机车起动、过载、恒功等要求二、系统分类1.直-直电力传动系统内燃或电力机车采用直流牵引发电机或直流电网直接向数台直流牵引电动机供电的传动方式。

特点：①调速性能优良，系统简洁。

②直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。

③受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。

一般在2200KW以下。

④车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等2.交-直电力传动系统内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流网及变压器，通过整流器向数台直流牵引电动机供电的传动方式。

特点：①采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。

②适用于大功率机车。

③车型：DF4，DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。

3.交-直-交电力传动系统内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流电网及变压器，经整流器将交流电变换成直流，再通过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。

特点：①采用交流牵引电机，彻底克服了直-直系统的不足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好②良好的粘着性能③适用于大功率④控制系统复杂⑤车型：DF4DAC,NJ1; DJ,DJ2,DJJ1,DJ4; HX、CRH系列等三、发展历史与现状1.大功率（内然）机车电力传动与液力传动两种主要传动方式的演变与发展主要趋势：电力传动2.电力传动形式的发展：直-直→交-直→交-直-交发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动第二章、电力牵引交-直传动与控制、一、直流牵引电动机1.基本方程①感应电势和电磁力矩电枢感应电势：Es=CeΦsn（v）（2-1）电枢电磁力矩：M=CmΦsIs（N·m）（2-2）式中：n 电机转速（r/m）Φs 每极下磁通量（wb)Is 电机电枢电流（A）Ce=pN/60a（电机电势常数）Cm=pN/2πa（电机扭矩常数）p 极对数；a 电枢绕组并联支路对数；N 电枢绕组有效导体总数②电势平衡方程③转矩平衡方程式④能量（功率）平衡方程2.直流牵引电动机的工作特性------着重把握比较串励与他励直流牵引电动机转速特性：n =f（Is）转矩特性：M=f（Is）机械特性：n =f（M）条件：不对电源电压和励磁电流进行人为调节。

电力牵引传动与控制第一章电力牵引传动与控制系统概述一、系统组成与功用1.①内燃机车电力传动与控制系统组成②电力机车电力传动与控制系统组成2.机车理想牵引特性曲线图1.2 牛马特性理想特性要求：机车在运行时能经常利用其动力装置的额定功率.即：F·V=3.6η·N=const.3.电传动装置的功用？图1.3 柴油机功率特性和扭矩特性①充分利用和发挥机车动力装置的功率；②扩大机车牵引力F与速度V的调节范围；③提高机车过载能力，解决列车起动问题；④改善机车牵引控制性能。

Why要电传动：柴油机通过机械直接传动不能适应机车起动、过载、恒功等要求二、系统分类1.直-直电力传动系统内燃或电力机车采用直流牵引发电机或直流电网直接向数台直流牵引电动机供电的传动方式。

特点：①调速性能优良，系统简洁。

②直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。

③受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。

一般在2200KW以下。

④车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等2.交-直电力传动系统内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流网及变压器，通过整流器向数台直流牵引电动机供电的传动方式。

特点：①采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。

②适用于大功率机车。

③车型：DF4，DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。

3.交-直-交电力传动系统内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流电网及变压器，经整流器将交流电变换成直流，再通过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。

特点：①采用交流牵引电机，彻底克服了直-直系统的不足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好②良好的粘着性能③适用于大功率④控制系统复杂⑤车型：DF4DAC,NJ1; DJ,DJ2,DJJ1,DJ4; HX、CRH系列等三、发展历史与现状1.大功率（内然）机车电力传动与液力传动两种主要传动方式的演变与发展主要趋势：电力传动2.电力传动形式的发展：直-直→交-直→交-直-交发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动第二章、电力牵引交-直传动与控制、一、直流牵引电动机1.基本方程①感应电势和电磁力矩电枢感应电势：Es=CeΦsn（v）（2-1）电枢电磁力矩：M=CmΦsIs（N·m）（2-2）式中：n 电机转速（r/m）Φs 每极下磁通量（wb)Is 电机电枢电流（A）Ce=pN/60a（电机电势常数）Cm=pN/2πa（电机扭矩常数）p 极对数；a 电枢绕组并联支路对数；N 电枢绕组有效导体总数②电势平衡方程③转矩平衡方程式④能量（功率）平衡方程2.直流牵引电动机的工作特性------着重把握比较串励与他励直流牵引电动机转速特性：n =f（Is）转矩特性：M=f（Is）机械特性：n =f（M）条件：不对电源电压和励磁电流进行人为调节。