多流制電力機車

電力機車牽引傳動系統(tǒng)概述——電氣與信息工程學院馬克思主義與當代課討論小組目錄：134電力機車概論多流制電力機車電力機車牽引傳動系統(tǒng)目前的主要研究方向2SS7E型電力機車電力機車(electriclocomotive)是指由電動機驅動車輪的機車。電力機車因為所需電能由電氣化鐵路供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)或第三軌供給運行中的電力機車，所以是一種非自帶能源的機車。內燃機車電力機車基本組成：車體車底架及走行部車鉤緩沖裝置受電弓電力機車按用途按供電系統(tǒng)電流制式客運電力機車貨運電力機車直流制式交流制式多流制式按軌道交通運行范圍干線鐵路城際鐵路城市軌道交通市郊軌道交通直流制電力機車：指的是牽引變電所內設有整流裝置，它將三相交流電變成直流電后，再送到接觸網(wǎng)上。直流供電制式特點：

可以直接從接觸網(wǎng)獲得直流點供給直流串勵電動機使用，簡化了機車上的設備

由于直流牽引電動機端電壓的限制，接觸網(wǎng)電壓等級低，一般使用的電壓等級有750V，1500V，3000V,接觸導線要求很粗，要消耗大量的有色金屬，加大了建設投資。城市軌道交通毫無例外的都采用直流供電制式，這是因為城市軌道交通運輸?shù)牧熊嚬β什⒉皇呛艽?，其供電半徑（范圍）也不大，還由于直流制比交流制電壓損失少（同樣電壓等級下），因為沒有電抗壓降。另外由于城市內的軌道交通，供電線路都處于城市建筑群之間，供電電壓不宜太高，以確保安全。基于以上原因，世界各國城市軌道交通的供電電壓都在直流550V到1500V之間，我國國標以規(guī)定為750V和1500V，例如北京地鐵采用的是750V直流供電電壓，上海地鐵采用的是1500V直流供電20世紀50年代前，在電力牽引領域中，直流電力機車占有主導地位。直流車承擔了20世紀80、90年代北京市市公共交通運輸重要任務。1971年北京地鐵正式接待乘客，截至1999年交流車在1號線上使用，直流車共運送乘客約62億人次。退出北京地鐵2012年4月，地鐵1號線直流車（悶罐車）舉行退役儀式。據(jù)悉，19組114輛直流車完成“交班”。自此，北京地鐵將從直流車進入全交流車時代撫順電機車系列2-中捷友誼之花中國于1914年在撫順煤礦使用1500伏直流電力機車。這種機車爬坡性能特別好，非常適合撫順礦區(qū)使用，現(xiàn)在是撫順礦業(yè)集團鐵路運輸?shù)闹饕囆?。直流串勵電動機具體啟動轉矩大，調速簡單的特點，最大的優(yōu)點在于調速簡單，由于帶有整流子，使制造和維修很復雜，體積也很大。

交流無整流子牽引電動機（即三相異步電動機）傳動，在制造、性能、功能、體積、成本及可靠性等方面遠比整流子電機優(yōu)越的多。之所以未能在電力機車上使用的原因在于其調速困難，改變端電壓并不能使這種電機在較大范圍內改變速度，只有改變電流的頻率才能達到目的。因此只有在電力電子技術以及大功率晶閘管變流裝置得到迅速發(fā)展的今天，才能生產出使用三相交流電機的先進電力機車。在鐵路干線上的直流電力機車已被網(wǎng)壓高、功率大的工頻交流電力機車所取代。由于應用交流籠式電動機的一系列優(yōu)點，大型工礦直流電力機車，也向直流供電下的交流傳動方向發(fā)展。電力機車牽引傳動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：直-直牽引傳動系統(tǒng)直-交牽引傳動系統(tǒng)交-直牽引傳動系統(tǒng)交-直-交牽引傳動系統(tǒng)1.城市軌道電力機車2.干線鐵路電力機車

2.直流制電力機車傳動系統(tǒng)（1）直-直傳動系統(tǒng)（2）直-交傳動系統(tǒng)城市軌道交通動車上海地鐵北京地鐵交—直型電力機車傳動系統(tǒng)我國主要有韶山型電力機車，投入運營的有SS1、SS3、SS4（主要的為SS4G

），目前已到SS9。SS1SS8SS3SS6SS7SS4交直交電力機車交-直-交電力機車在接觸網(wǎng)上引入的仍然是單相電，它首先把單相電整流成直流電，然后再把直流電逆變成可以使頻率變化的三相交流異步電動機使用，這種車具有優(yōu)良的牽引能力，很有發(fā)展前途CRH3HXD1D型交直交電力機車牽引傳動系統(tǒng)四個層次交通系統(tǒng)特征分析干線鐵路客運專線城際鐵路市域軌道交通城市軌道交通功能定位城市間較高速度的交通方式既照顧直轄市省級市之間的直達客流，又要兼顧省級市、地級市、縣級市之間的人員快速流動加強城市人口密集城區(qū)與人口稀疏遠郊區(qū)的聯(lián)通承擔城市中心區(qū)域及近郊客流的輸送，重視與主要商務區(qū)、人口密集區(qū)的聯(lián)通客運性質大范圍的跨城市、區(qū)域的客流中心城市與相鄰城鎮(zhèn)之間、中心城鎮(zhèn)與城市中心的客流市中心到郊區(qū)的中小容量客流市中心內小站距之間的客流和近郊區(qū)到達市中心中、大客流線路長度200-1500km100-300km50-100km≤50km既有線及供電制式京滬高鐵AC25kV京津城際、穗莞深城際，AC25kV廣佛城際，DC1500V成灌快速鐵路AC25KV北京地鐵9號線DC1500V不同速度等級對牽引供電制式選擇的影響AV25kVDC1500V≤120km/h可采用可采用120-140km/h可采用，技術經濟指標有優(yōu)勢可采用，但車輛功率配備及性價比、研制成本開始受控140-160km/h可采用，技術經濟指標有優(yōu)勢車輛研制成本增加，投資成本高，國內外無運營參考≥160km/h可采用，技術經濟指標有明顯優(yōu)勢弓網(wǎng)受流質量不能保證，無法完善牽引供電系統(tǒng)配套設備國內外市域軌道交通線路參數(shù)及車輛選型情況線路平均里程（km）平均站間距最高運行速度（km/h）采用車型法國RER1102.3140MI84雙制式電機機車美國BART28-130直流牽引電力機車香港地鐵機場線3511.7130地鐵A型車廣州機場線30.92.8120地鐵B型車成都成灌線676.1200CRH1A型動車組列車上海地鐵11號線59.45.4120地鐵A型車我國軌道交通的供電制式基本上分兩種：一種是用于高速鐵路和城際鐵路的25kV、50Hz的交流牽引供電制式；另外一種是用于城市軌道交通地鐵和輕軌的直流1.5kV(750V)牽引供電制式。隨著我國高速鐵路、城際鐵路和城市軌道交流通的發(fā)展趨勢，三種軌道交通的互通互聯(lián)問題已經出現(xiàn)。如上海軌道交通11號已經規(guī)劃延伸到江蘇省的昆山市，不排除與昆山市的地鐵系統(tǒng)互聯(lián)；廣州省現(xiàn)已開始考慮規(guī)劃珠三角城際軌道交通與廣州、深圳地鐵互聯(lián)及電磁兼容等問題。因此，為了實現(xiàn)高速鐵路、城際鐵路和城市軌道交通電力機車的跨線運行以及市郊軌道交通的選型，迫切需要研發(fā)多流制電力機車技術。歐洲鐵路牽引供電制式分布歐洲國家有4種供電制式。如圖所示，分別為15kV/16.7Hz交流供電制式、25kV/50Hz交流供電制式、1.5kV直流供電制式和3kV直流供電制式，其中歐洲的西部和南部普遍采用1.5kV直流供電和3kV直流供電，而歐洲東部采用15kV/16.7Hz由于歷史原因，目前歐洲鐵路網(wǎng)有4種不同的牽引供電制式。20世紀90年代，歐洲鐵路政策對電力機車的通用性提出要求。隨著歐洲鐵路貨運的自由化，運營者們在跨國境運輸途中，選擇費用最佳的連接方式。為了滿足運營者的需求，電力機車制造商相繼研制出能夠滿足客貨運跨境運輸要求的多流制電力機車龐巴迪公司TRAXX系列的機車圖阿爾斯通公司的PRIMA機車系列西門子公司和克勞斯馬菲公司聯(lián)合研制了EuroSprinter基于設備復用的多流制電力機車牽引傳動系統(tǒng)示意圖注：交流制式下開關SA閉合、SD開斷；直流制式下開關SD閉合、SA開斷交流供電制式下電力機車牽引傳動系統(tǒng)示意圖直流供電制式下電力機車牽引傳動系統(tǒng)示意圖主電路中主要電氣設備主變壓器牽引變流器牽引電機(1)多繞組牽引變壓器充當變壓器和直流濾波電抗器兩種角色時，其阻抗參數(shù)與牽引傳動系統(tǒng)對參數(shù)要求的優(yōu)化匹配，特別是當牽引繞組用作直流濾波電感時，牽引繞組的端口電感如何計算？牽引繞組采用何種接線方案最為合理；(2)了解和掌握多流制電力機車牽引傳動系統(tǒng)在供電制式切換過程的電磁暫態(tài)特性，特別是交流切換至直流、直流切換至交流兩種模式下的電磁暫態(tài)特性；這對系統(tǒng)設備及變流器開關器件的參數(shù)選型、切換過程的防護措施的提出具有重要的理論