电力机车和电动车组传动方式的分类及特点
- 格式:doc
- 大小:461.00 KB
- 文档页数:5
电力机车的分类1、按机车轴数分四轴车。
轴式为B0-B0;六轴车。
轴式为C0-C0、B0-B0-B0;八轴车。
轴式为2(B0-B0);十二轴车。
轴式为2(C0-C0)、2(B0-B0-B0)。
轴式"B"表示一个转向架有2根轴;轴式"C"表示一个转向架有3根轴;脚号"0"表示每个轴有一台牵引电机;"-"表示转向架之间是通过车体传递牵引力。
2、按用途分(1)客运电力机车。
用来牵引各种速度等级的客运列车,其特点是速度较高,所需牵引力较小。
(2)货运电力机车。
用来牵引货物列车,其特点是载荷大,牵引力大,但速度较低。
(3)客货通用电力机车。
尤其是近年来新型电力机车中,其恒功运行速度范围大,可适用牵引客运列车,也可适用牵引货运列车。
3、按轮对驱动型式分(1)个别驱动电力机车指每一轮对是由单独的一台牵引电动机驱动的电力机车。
(2)组合驱动电力机车指几个轮对用机械方式互相连接成组,共同由一台牵引电动机驱动的电力机车。
现代电力机车大都采用个别驱动方式,而很少再采用组合驱动。
4、按电流制分类在铁道干线电力牵引中,电力机车主要按照供电电流制分为直流制电力机车、交流制电力机车和多流制电力机车。
·直流制电力机车即直流电力机车,它是由直流电网供电,采用直流牵引电机驱动的电力机车。
它是发展最早的电力机车,·其接触网电压通常为1·5kV和3kV直流电压。
直流电力机车采用的直流牵引电动机结构简单、控制方便、易于维修、运用比较可靠。
但由于接触网屯压不高而使送电距离受到限制,变屯所数目增加,尤其不适于机车向大功率方向发展。
其调速方法多采用调节起动电阻和改变电机连接方式,但能耗大并有一定冲击。
目前,已大量使用晶闸管进行斩波调速,以实现无级调速而成为直流电力机车的发展方向。
在意大利、西班牙、波兰、俄罗斯、日本、法国仍有相当数量的直流电力机车在运营。
铁路机车知识点总结归纳一、机车的分类及特点1. 根据传动方式的不同,机车可以分为电力机车、内燃机车和蒸汽机车三种类型。
2. 电力机车是指以电力作为动力源的机车,通常由高压输电线路供电。
其特点是动力系统复杂、功率大、运转平稳,但是依赖于线路的供电系统。
3. 内燃机车是指以内燃机作为动力源的机车,可以分为柴油机车和汽油机车两种类型。
内燃机车的优点是灵活性高、适应性强,但燃料的消耗较大。
4. 蒸汽机车是以蒸汽机作为动力源的机车,是早期的机车类型,现在已经很少使用。
它的特点是构造简单、制造成本低,但燃料消耗大、污染环境。
二、机车的构造及主要部件1. 机车主要由车体、动力单元、牵引系统、辅助系统和制动系统五大部分组成。
2. 车体是机车的主要承载部分,它分为头部和尾部,内部安装有司机室、乘务室、动力舱等。
3. 动力单元包括动力引擎、传动装置和冷却系统。
电力机车的动力单元通常由电动机、变压器和牵引逆变器组成。
4. 牵引系统包括机车的牵引电路、牵引电机、齿轮传动装置等,用来实现车辆的牵引和制动功能。
5. 辅助系统包括起动系统、供电系统和辅助设备,如空调系统、暖气系统、润滑系统等。
6. 制动系统包括空气制动和电子制动两种类型,用来实现机车的制动功能。
三、机车的基本性能参数1. 机车的功率是衡量机车动力大小的最主要参数,通常用千瓦或马力来表示。
2. 机车的牵引力是机车能够牵引的最大车重,通常用吨来表示。
3. 机车的最高速度是机车能够达到的最高运行速度,通常用公里/小时来表示。
4. 机车的加速度是机车从静止状态到运行状态所需时间的参数,通常用米/秒²来表示。
5. 机车的能耗是机车单位行驶里程所需的能源消耗量,通常用千瓦小时或升来表示。
四、机车的运行控制1. 机车的运行控制主要包括机车的启动、加速、减速和停车等运行过程控制。
2. 机车的启动主要是通过主控制器对机车进行供电和牵引控制来实现机车的启动动作。
3. 机车的加速是通过控制牵引电机的输出功率来实现机车的加速和提高速度。
--电力机车的分类:1.按用途分:客运电力机车:用来牵引客运列车。
其特点是牵引力不大,运行速度高:货运电力机车:用来牵引重载货物列车。
其特点是牵引力大,速度不高:客车两用电力机车:用来牵引客运或货运列车。
其牵引力和速度介于客,货电力机车之间:调车电力机车:用来在站场上编组列车。
机车大的功率不大,速度和牵引力均较低2.按传动形式分:⑴具有个别传动的电力机车:电力机车每一轮对都由单独的牵引电动机驱动。
这些轮对称为动轮或动轴。
⑵具有组合传动的电力机车:电力机车上某几个轮对互相连接成组,然后由一台牵引电动机驱动。
4.按供电电流制-传动型式分:直流供电-直流牵引电动机驱动的直直型电力机车- :交流供电-直(脉)流牵引电动机驱动的交直型电力机车:交流供电-变流器环节-三相交流异步电动机驱动的交直交型电力机车:交流供电-变频器环节-三相交流同步电动机驱动的交交型电力机车--交流供电按接触网供电频率的不同可分为单相低频制和单相工频制--我国电气化铁路始建于1958年,采用单相工频交流供电制,接触网电压25KV--机车的工作特点:⑴机车结构简单,造价低,经济性好⑵直流串励电动机做牵引电机,牵引性能好,调速范围广,过载能力强⑶供电效率低。
⑷基建投资大⑸直流电力机车由于受牵引力电动机功率的限制,其最高速度一般为35—100km/h,因此不适于干线轨道运输,多应用于工矿及城市轨道交通运输中--交直型整流器电力机车工作原理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,再经整流器装置将交流转换为直流,然后向直流(脉冲)牵引电动机供电,从而产生引力牵引列车运行。
P11 --脉动方式如增加第二气隙,在电气线路中将牵引电动机励磁绕组两端并联磁场分路电阻,利用励磁绕组电流变化的滞后作用,将交流高频成分引入分路电阻支路,净化电机电流,减少电机换向的火花等级以改善牵引电机的换向--牵引电动机采用适合牵引的串励或复励电动机--交直交型电力机车各环节作用1.电源交流器2.中间回路3.电动机侧逆变器4.电抗器5.牵引电动机--交流传动电力机车,由于应用了四象限脉冲整流器,使得机车在1/4额定功率以上是的功率因数接近于1 --列车的整个运行过程概括起来只有启动,调速,制动三种基本的运行,其都是速度的调节--常用的机车调速方案有两种1.改变牵引电动机端电压UD的调压调速2.改变磁通量ψ的磁削调速--磁场削弱调速一般是在牵引电动机端电压已达到额定电压,而牵引电动机电流比额定值小时实施。
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。
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,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。
图1-1所示为一般工矿用四轴电力机车的电传动装置示意图。
工作过程为:机车由受电弓从接触网取得直流直流电力机车工作原理二、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。
由于受牵引电动机端电压的限制,接触网电压一般为1500伏~3000伏。
传输一定功率时电流较大,接触网导线损耗量较大,因此供电效率低。
5、基建投资大。
为了减少接触网上的压降,电气化区段的牵引变电所数量较多,造成基建投资大。
6、效率低,有级调速。
由于机车使用调压电阻进行启动、调速,因此调节过程中有能量损耗使效率很低,同时也难以实现连续、平滑地调节。
随着电力电子技术的发展,应用斩波器技术进行调速,可以对牵引电动机端电压进行连续、平滑地调节,从而实现无级调速。
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。
随着现代铁路运输事业的发展,直流电力机车显然已不适应干线大功率的要求。
电力机车工作原理电力机车是一种利用电能驱动的铁路机车,它采用电力传动系统,将电能转化为机械能,从而驱动机车行驶。
电力机车工作原理主要包括电能供应、电力传动和控制系统。
1. 电能供应系统:电力机车的电能供应系统主要由接触网、牵引变流器和电池组成。
接触网是通过架设在铁路线路上的导线,供应机车所需的交流电能。
接触网与机车之间通过受电弓和接触线建立电气连接。
牵引变流器是将接触网提供的交流电能转换为直流电能,用于驱动机车的牵引电动机。
牵引变流器可以根据机车的牵引需求,调整输出的电流和电压。
电池组主要用于机车的启动、制动和辅助设备供电。
电池组可以储存电能,当机车无法接触到接触网时,可以提供临时的电能供应。
2. 电力传动系统:电力传动系统包括牵引电动机、齿轮传动和轮对。
牵引电动机是电力机车的动力装置,它将电能转换为机械能,驱动机车行驶。
牵引电动机通常采用直流电动机或交流异步电动机,通过传动装置与轮对相连。
齿轮传动用于将牵引电动机的旋转运动传递给轮对,从而驱动机车行驶。
齿轮传动可以根据机车的牵引需求,调整传动比,实现不同速度的行驶。
轮对是机车的动力输出装置,它通过与铁轨的摩擦力,将机车的动力传递给铁路轨道,驱动机车行驶。
3. 控制系统:电力机车的控制系统主要包括牵引控制、制动控制和辅助设备控制。
牵引控制用于调节牵引电动机的电流和电压,控制机车的牵引力和速度。
牵引控制系统可以根据驾驶员的操作,实现机车的加速、减速和停车。
制动控制用于控制机车的制动力和制动距离,保证机车的安全运行。
制动控制系统可以根据驾驶员的操作,实现机车的电气制动、空气制动和再生制动。
辅助设备控制用于控制机车的辅助设备,如照明、空调和通信设备。
辅助设备控制系统可以根据驾驶员的操作,实现机车辅助设备的开启、关闭和调节。
总结:电力机车工作原理是通过电能供应系统提供电能,经由电力传动系统将电能转化为机械能,然后通过控制系统对机车进行牵引、制动和辅助设备控制。
铁道机车分类一、电力机车电力机车是指通过电力传动装置驱动的铁道机车。
它以电能为动力源,通过电机将电能转化为机械能,从而驱动车辆行驶。
电力机车具有动力强、加速快、起动稳定等特点,适用于长途运输和重载运输。
1. 直流电力机车直流电力机车是最早出现的一种电力机车。
它的电力系统采用直流供电,主要由牵引变流器和电动机组成。
直流电力机车具有结构简单、制造成本低等优点,但由于直流电力传输距离有限,限制了其使用范围。
2. 交流电力机车交流电力机车是一种采用交流供电的电力机车。
它的电力系统采用交流变频技术,通过变频器将高压交流电转换为低压交流电供给电动机。
交流电力机车具有电能传输距离远、能耗低、牵引力大等优点,适用于高速运输和大功率牵引。
二、内燃机车内燃机车是指以内燃机为动力源的铁道机车。
它通过燃烧燃料产生高温高压气体,推动活塞做功,从而驱动车辆行驶。
内燃机车具有灵活性高、加速快、适应性强等特点,适用于短途运输和灵活调度。
1. 汽油机车汽油机车是一种使用汽油作为燃料的内燃机车。
它的内燃机采用汽油发动机,通过点火、燃烧产生高温高压气体推动活塞运动,驱动车辆行驶。
汽油机车具有启动快、加速性能好等优点,但燃料消耗较大。
2. 柴油机车柴油机车是一种使用柴油作为燃料的内燃机车。
它的内燃机采用柴油机,通过压缩燃烧产生高温高压气体推动活塞运动,驱动车辆行驶。
柴油机车具有燃料消耗低、牵引力大等优点,适用于长途运输和大功率牵引。
三、动车组动车组是一种由多个动力车和拖车车组成的铁道机车。
它的每个车厢都配备有独立的动力装置和控制系统,能够独立运行或组成列车运行。
动车组具有快速换乘、灵活调度等优点,适用于城际和高速铁路运输。
1. 电力动车组电力动车组是一种采用电力传动装置的动车组。
它的每个车厢都配备有电机和变流装置,通过电能传输驱动车辆行驶。
电力动车组具有加速快、运行稳定等优点,适用于高速铁路和重载运输。
2. 内燃动车组内燃动车组是一种采用内燃机传动装置的动车组。
电力机车工作原理标题:电力机车工作原理引言概述:电力机车是一种利用电力驱动的火车,其工作原理是通过电力系统将电能转换为机械能,从而驱动火车行驶。
电力机车在铁路运输中起着重要作用,其工作原理的了解对于提高火车运行效率和安全性至关重要。
一、电力机车的供电系统1.1 高压输电系统:电力机车通过高压输电系统从供电站获取电能。
1.2 变压器:将高压电能转换为适合电机使用的低压电能。
1.3 电池组:在断电或临时停电情况下提供电力供应。
二、电力机车的传动系统2.1 电动机:电力机车的主要驱动力,将电能转换为机械能。
2.2 牵引系统:将电动机产生的动力传递给火车车轮,实现牵引。
2.3 制动系统:通过电动机反向工作或机械制动实现减速和制动。
三、电力机车的辅助系统3.1 空气压缩机:为列车的制动系统提供压缩空气。
3.2 冷却系统:保持电动机和变压器的正常工作温度。
3.3 供暖系统:为列车提供乘客舒适的温度。
四、电力机车的控制系统4.1 主控制器:控制电动机的启停、转速和牵引力。
4.2 保护系统:监测电力机车各部件的工作状态,保障安全运行。
4.3 信号系统:接收信号指令,控制电力机车的运行方向和速度。
五、电力机车的维护和保养5.1 定期检查:对电力机车各部件进行定期检查,确保工作正常。
5.2 润滑维护:保证机械部件的良好运转,延长使用寿命。
5.3 故障排除:及时处理电力机车的故障,确保列车运行安全可靠。
结论:电力机车的工作原理涉及多个系统的协同作用,对于确保火车运行的顺利和安全至关重要。
通过对电力机车的供电、传动、辅助、控制系统的了解,可以更好地理解电力机车的工作原理,为铁路运输提供更高效、更安全的服务。
电力机车和电动车组传动方式的分类及特点电力机车和电动车组的传动方式按照供电电源的性质及所采用的牵引电动机的不同,理论上可以分为直-直流传动、交-直流传动、交-直-交流传动、交-交流传动和直-交流传动等。
1.直-直流传动方式
直-直流传动方式就是使用直流电源供电、直流牵引电动机驱动的传动方式,结构示意图如图1。
受电器从接触网或者第三轨上获取电能,通过直流电压调节装置对直流电压进行调节,从而达到调节直流(脉流)牵引电动机转速和转矩的目的。
图 1 直-直流传动方式示意图
调压装置可以是:
(1)电阻器:特点是简单、可靠。
维修方便,对使用和维护工人技术要求低。
但是电阻调速是有级的,调速过程中电阻器有能耗,能量损失大,调速性能差,在大功率场合长期调速运行,不仅损失的能量很大,还可能引起地铁隧道或周围环境温度升高。
(2)斩波器:用大功率电力电子器件构成,特点是效率高,调速性能好。
直-直流传动方式的主要特点是调速简单方便,但是直流供电电压低限制了其应用场合,并且直流牵引电动机体积大、维护工作量大、经济性能指标差。
早期的工矿电机车、城市有轨电车、无轨电车和地铁动车大多采用直-直流传动方式。
此外直流电流的回流会对线路周围的金属结构产生电蚀。
2. 交-直流传动方式
交-直流传动方式就是使用交流电源供电、直流牵引电动机驱动的传动方式,结构示意图如图2。
受电器从接触网获取交流电能,通过整流调压装置对输出直流电压进行调节,从而达到调节直流牵引电动机转速和转矩的目的。
图2 交-直流传动方式示意图
交-直流传动方式是我国电力机车长期使用的一种电力机车传动方式,国产韶山(SS)系列和进口的6K、8K电力机车等均采用这一传动方式,这些机车的主要差别在于调压整流方式和控制方式的不同。
这种传动方式的主要特点是接触网采用单相交流供电,可以大大提高电网的供电能力,减少牵引变电所的数量。
从技术上看,其缺点主要是因为采用直流牵引电动机所引起的。
3. 交-直-交流传动
交-直-交流传动方式就是使用交流电源供电,中间经过降压整流变成直流,然后再将直流逆变成为频率和电压幅值可调的交流电,驱动交流牵引电动机的传动方式。
交-直-交流传动的原理如图3。
受电弓从接触网获取交流电能,通过主变流装置进行调节,输出频率和幅值都可以调节的交流电,从而达到调节交流牵引电动机转速和转矩的目的。
交流牵引电动机(以鼠笼式异步电动机为例)与传统的直流串激牵引电动机比较,最主要的特点没有整流子(换相器),这种传动方式的主要特点就是交流牵引电动机与直流牵引电动机的特点。
图3 电力机车交-直-交流传动示意图
交流异步牵引电动机结构简单、运行可靠、维护简单,单位功率重量指标低,即电动机单位重
量所能提供的功率大。
如按照同一时期比较,SS3型电力机车所用的ZQ—800脉流电动机,800kW,4000kg,单位功率重量指标为5kg/kW;同一时期的德国E120机车,QD646三相异步电动机,1400kW,2300kg,单位功率重量指标为1.643kg/kW。
两者比较,交流电机省材料,造价低。
当然,交流电机从制造上也比直流电机要简单得多。
目前交流牵引电动机的单位功率重量指标可以达到1kg/kW甚至更低,具有十分优越的单位功率重量指标。
其次异步电动机的转速几乎不随负载而变化,因而抗空转性能好。
直流串激牵引电动机的机械特性如图4,交流异步牵引电动机的机械特性如图5。
从图可见,异步电机负载变化时,转差率变化很小,其转速几乎不随转矩而变化,而直流串激电动机只要转矩稍有变化,转速就会发生很大的变化,因此,直流串激电机不利于防空转。
铁路机车是依靠轮轨粘着来传递牵引动力的,当电力机车动轮所产生的牵引力大于轮对的粘着力时,动轮就会产生空转。
随着现代电力机车功率的不断增大,电力机车单轴功率也在增加,目前国产大功率交流传动电力机车单轴功率达到1600 kW,空转防护问题更加突出。
n
n
M 图4 串激电动机的机械特性图5异步电动机的机械特性
从传统技术而言,异步电机调速不如直流电动机方便。
异步电机调速通常可以采用改变转差率、改变极对数、改变定子端电压和改变电源频率等方法。
改变转差率调速最主要的问题是转差功率会随着调速范围的增加而增大,采用串级调速虽然可以将转差功率回馈电机或电网,但是,系统总的功率因数太低,调速范围也不是太大,从而影响了这一调速方式在高性能调速领域的应用。
改变异步电动机极对数的调速方式主要受两点限制:变极电机的结构复杂,变极调速是有级的,能调节的级数少,不能满足高性能调速的要求。
交流异步电动机的转速,改变电源频率是比较理想的调速方式。
当然,单纯变频调速会引起电机电压和磁场的变化,所以通常在变频的同时,改变对应的交流电压。
技术发达国家电力机车在上世纪80年代末就已经停产交-直流传动的机车而全面进入交流传动的时代。
我国在1996年就主研制成功了AC4000交流传动原型机车,后来相继研制生产了
DJ系列和中原之星、中华之星等数十种交流传动的电力机车和动车组,目前大量生产的和谐系列电力机车和动车组(CRH)都是采用交流传动。
4. 交-交流传动方式
交-交流传动方式就是使用交流电源供电,不经过中间降压整流,直接将交流逆变成为频率和电压幅值可调的交流电,驱动交流牵引电动机的传动方式。
交-交流传动的原理如图6。
在一般工业用途的应用中,交-交流变频传动方式是一种在大功率(500kw或1000kw以上)、低速(600 r/min以下)范围内广泛使用的交流调速方案。
主要应用领域是:轧机、矿山(升降机)、船舶推进、水泥、风洞等。
由于交-交流变频传动方式在输入电源频率为50Hz工频时,最大输出频率不超过20 Hz。
因此对于一般4极电机,其最高转速就会小于600r/min。
因为主电路所用的开关元件多,因此,用于小功率场合将会使经济上不合算。
图6 电力机车交-交流传动示意图
由于电力牵引供电网压为单相工频,在电力机车上应用交-交流变频传动方式频率调节范围太小。
所以,在铁路上,交-交流传动一般应用于内燃机车或燃气轮机车。
原苏联在早年曾经研制过一种电力机车单-三相交-交流传动电路,该电路采用同步电动机与电流源逆变器构成,利用自然换流和同步电动机感应电势进行负载换流相结合的换流方式。
5. 直-交流传动方式
由于交流传动有着许多优点,所以近年来在许多直流供电的场合也在采用交流传动。
直-交流传动方式就是使用直流电源供电、交流牵引电动机驱动的传动方式,原理如图7所示。
受电器从接触网获取直流电能,通过整流调压装置和变频器输出频率和幅值可调的交流电能,从而达到调节交流牵引电动机转速和转矩的目的。
图7 直-交流传动方式示意图交流
直-交流传动方式目前主要是在一些传统的直流牵引供电的场合,如新的地铁和轻轨列车。
以及一些双流制或多流制的电力机车上。
右图在中间增加了直流斩波器,用于稳压。