電力牽引控制技術(shù)2直流牽引ppt課件

1、北京交通大學(xué)北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 王立德王立德直流傳動與控制直流傳動與控制 電機的任務(wù)特性與機車牽引特性電機的任務(wù)特性與機車牽引特性 機車牽引特性的限制機車牽引特性的限制 電氣穩(wěn)定性電氣穩(wěn)定性 牽引電機牽引電機 牽引電機之間的負載分配牽引電機之間的負載分配 電壓動搖對牽引電機的影響電壓動搖對牽引電機的影響 功率利用功率利用 粘著分量的利用粘著分量的利用 直流電傳動機車的調(diào)速方法直流電傳動機車的調(diào)速方法 任務(wù)特性: n、T、 = f(Ia) U = UN If = IfN 機械特性: n = f(T)直流牽引電機特性串、并、他直流牽引電機特性串、并、他 直流牽引電機及其調(diào)速方式

2、1. 轉(zhuǎn)速特性 n = f ( Ia)nIa(T)01.他(并)勵3.積復(fù)勵2.串勵2. 轉(zhuǎn)矩特性 T = f ( Ia )0TIa1. 他(并)勵3 積復(fù)勵2 串勵3. 機械特性 n = f ( T ) TIa 機械特性具有與轉(zhuǎn)速特性類似的外形nT01.他(并)勵3.積復(fù)勵2.串勵Fz : 齒輪齒上所受的力DK3. 輪對FK1.小齒輪節(jié)圓2. 大齒輪節(jié)圓 機車的速度特性 VK = f ( Ia ) VK n VK = f ( Ia ) 與 n = f ( Ia )外形一樣 FK T VK = f ( Ia ) 與 T = f ( Ia )外形一樣 2. 最高速度限制 3. 粘著限制 4. 最

3、大允許電流限制 5. 平安換向限制 Fv4352SS8型電力機車牽引特性 CRH2牽引特性曲線牽引特性曲線一、串勵和并勵直流牽引電機性能比較一、串勵和并勵直流牽引電機性能比較一機械穩(wěn)定性和電氣穩(wěn)定性一機械穩(wěn)定性和電氣穩(wěn)定性 指機車牽引列車正常運轉(zhuǎn)時，由于偶爾的緣由，引起速度發(fā)生變化后，機車本身能恢復(fù)到原有的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)形狀。機械穩(wěn)定性的條件：機械穩(wěn)定性的條件： 牽引特性曲線斜率牽引特性曲線斜率根本阻力曲線斜率根本阻力曲線斜率即：即： dF/dv dW0/dv普通普通dW0/dv0 不具有穩(wěn)定性不具有穩(wěn)定性 其他電動機其他電動機dF/dv W0 v 不穩(wěn)定不穩(wěn)定F2 W0 v 穩(wěn)定穩(wěn)定 指機車牽引列

4、車正常運轉(zhuǎn)時，由于偶爾的緣由，引起電機電流發(fā)生微量變化后，機車本身能恢復(fù)到原有的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)形狀。 動態(tài)電壓平衡方程式： Ud = E + IdR + L (dId/dt) E = Cen Ud = Cen + IdR + L (dId/dt)UdId0AId1 Id12假定假定 Ud = CA：電氣平衡形狀：電氣平衡形狀曲線曲線1：電氣穩(wěn)定：電氣穩(wěn)定曲線曲線2：電氣不穩(wěn)定：電氣不穩(wěn)定牽引電機電氣穩(wěn)定的必要條件： dUd/dId 0 0即電動機即電動機CeCen + IdR = fn + IdR = f Id Id 的曲線斜的曲線斜率為率為正值就具有電氣穩(wěn)定性正值就具有電氣穩(wěn)定性串勵電機電氣穩(wěn)定性

5、UdId0A在任何負載下斜率均為正在任何負載下斜率均為正具有電氣穩(wěn)定性具有電氣穩(wěn)定性 并勵電機電氣穩(wěn)定性UdId0AB 只需在一定負載范圍內(nèi)才具有電氣穩(wěn)定性 A：穩(wěn)定 B：不穩(wěn)定牽引電機之間的負載分配 牽引電機特性有差別 動輪直徑一樣 動輪直徑不同 牽引電機特性一樣TId0nnT2211Id1Id2nT2T1串勵：串勵： 轉(zhuǎn)速一樣轉(zhuǎn)速一樣 n一一樣樣 Id1 Id2 差值差值較小較小 T1 T2 差值差值也較小也較小牽引電機特性有差別動輪直徑一樣牽引電機特性有差別動輪直徑一樣TId0n21T21Id1Id2nT2T1并勵：并勵： 轉(zhuǎn)速一樣轉(zhuǎn)速一樣 n一一樣樣 Id1 Id2 差值差值很大很大

6、T1 T2 差值差值也較大也較大 牽引電機動輪直徑不同特性一樣TId0nnTId1Id2n1T2T1n2串勵：串勵： 由一樣的轉(zhuǎn)速由一樣的轉(zhuǎn)速差引起差引起 Id1 Id2 差值差值較小較小 T1 T2 差值差值也較小也較小 牽引電機動輪直徑不同特性一樣TId0nTId2Id1n1T1T2n2并勵：并勵： 由一樣的轉(zhuǎn)速由一樣的轉(zhuǎn)速差引起差引起 Id1 Id2 差值差值較大較大 T1 T2 差值差值也較大也較大TId0nnT21Id2Id1nT2T1串勵：串勵： 轉(zhuǎn)速不變轉(zhuǎn)速不變 任務(wù)任務(wù)曲線由曲線由n1變?yōu)樽優(yōu)閚2 Id1 Id2 差值差值較小較小 T1 T2 差值差值也較小也較小并勵:TId0

7、n21TId1Id2nT2T1 轉(zhuǎn)速不變 任務(wù)曲線由n1變?yōu)閚2結(jié)論：當(dāng)電網(wǎng)電壓動結(jié)論：當(dāng)電網(wǎng)電壓動搖時，并勵電機的電搖時，并勵電機的電流沖擊和牽引力沖擊流沖擊和牽引力沖擊比串勵電機大得多比串勵電機大得多T(F)0n(v)n1T2T1n2acT(F)0n(v)n1T2T1n2bdF0vF121nF2a假設(shè)電動機任務(wù)在假設(shè)電動機任務(wù)在a點，速度為點，速度為n偶爾緣由偶爾緣由 n+ n1 并勵：特性硬并勵：特性硬 F1較大較大 迅速恢復(fù)粘著迅速恢復(fù)粘著2 串勵：特性軟串勵：特性軟 F2較小較小 粘著不易恢復(fù)構(gòu)成空轉(zhuǎn)粘著不易恢復(fù)構(gòu)成空轉(zhuǎn)1:最大粘著曲線最大粘著曲線 2:滑動摩擦力曲線滑動摩擦力曲線

8、3:并勵電機機械特并勵電機機械特性性T(F)0n(v)v3v0AB11223粘著條件破壞粘著條件破壞 1-1 2-2 牽引力牽引力最大粘著限制最大粘著限制 逐漸逐漸發(fā)生空轉(zhuǎn)發(fā)生空轉(zhuǎn) v A 滑動摩擦滑動摩擦力力=牽引力，停頓空轉(zhuǎn)牽引力，停頓空轉(zhuǎn) 假設(shè)電機原來任務(wù)在假設(shè)電機原來任務(wù)在B點點 v01:最大粘著曲線最大粘著曲線 2:滑動摩擦力曲線滑動摩擦力曲線 4/5:串勵電機機械特串勵電機機械特性性粘著條件破壞粘著條件破壞 1-1 2-2 牽引力牽引力最大粘著限制最大粘著限制 逐漸逐漸發(fā)生空轉(zhuǎn)發(fā)生空轉(zhuǎn) v A 滑動摩擦滑動摩擦力力=牽引力，停頓空轉(zhuǎn)牽引力，停頓空轉(zhuǎn) T(F)0n(v)v4v0AB1

9、12245假設(shè)電機原來任務(wù)在假設(shè)電機原來任務(wù)在B點點 v0優(yōu)點：適宜的調(diào)理特性優(yōu)良的防空轉(zhuǎn)特性充分發(fā)揚機車牽引力 能實現(xiàn)無級磁場減弱便于牽引制開工況轉(zhuǎn)換nId0If5If4If3If2If1If1 If2 If3 If4 If5MMM 微機控制機車 串勵繞組與各自的電樞串聯(lián) 各電機他勵繞組串聯(lián)后進展 集中控制6K 調(diào)理電機電壓 調(diào)理主磁通n =Ud Id RCe 一、調(diào)理端電壓 改動牽引電機的銜接方式 牽引電動機與電阻串聯(lián) 改動牽引變壓器的輸出電壓 改動牽引發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和勵磁電流 改動同步牽引發(fā)電機定子繞組接法 改動牽引電機的銜接方式MMMMUNUd = UN/4MMMMUNUd = UN/2

10、MMMMUNUd = UN 牽引電動機與電阻串聯(lián)優(yōu)點：控制簡單優(yōu)點：控制簡單缺陷：起動不平穩(wěn)缺陷：起動不平穩(wěn) 粘著利用不好粘著利用不好 損耗大損耗大MUN逐漸切除與電樞串聯(lián)的電阻進展調(diào)速MUN調(diào)理斬波器導(dǎo)通比進展調(diào)速CH 改動牽引變壓器的輸出電壓改動變壓器的匝數(shù)改動變壓器的匝數(shù) 改動變壓器輸出電壓改動變壓器輸出電壓 Ud 改動牽引發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和勵磁電流柴油機轉(zhuǎn)速柴油機轉(zhuǎn)速 同軸的發(fā)電機轉(zhuǎn)速同軸的發(fā)電機轉(zhuǎn)速 由于牽引發(fā)由于牽引發(fā)電機的勵磁機是由柴油機驅(qū)動的電機的勵磁機是由柴油機驅(qū)動的 勵磁機的轉(zhuǎn)勵磁機的轉(zhuǎn)速變化速變化 電機電壓變化電機電壓變化柴油機GMMM 改動同步牽引發(fā)電機定子繞組的接法 雙星

11、形：雙星形：T1 T2 T3 T1 T12 T13低速：低速：AS1和和AS2斷斷開開 并聯(lián)并聯(lián)高速：高速：AS1和和AS2閉閉和和 串聯(lián)串聯(lián)MM T1T2T3 T11T12 T13AS1AS2調(diào)理主極磁通磁場分路法：主極繞組兩端并聯(lián)一級或數(shù)級分 路電阻，從而減小勵磁電流和磁通MUd+-R212R1IdILK1、K2斷開斷開 Id = IL 滿磁場滿磁場 K1閉和閉和 R1分流分流 K2閉和閉和 R2分流分流 K1、K2閉和閉和 R1、R2分流分流磁場減弱系數(shù) 磁場減弱系數(shù)：在牽引電動機電樞電流一樣的條件磁場減弱系數(shù)：在牽引電動機電樞電流一樣的條件下，磁場減弱的磁勢下，磁場減弱的磁勢(IW)與全磁場時的勵磁磁勢與全磁場時的勵磁磁勢(IW)d之比之比 =(IW)(IW)d=ILWIdW=ILIdIL =RRL + RId =RRL +