動車組牽引傳動系統(tǒng)概述

高速動車組牽引傳動技術的發(fā)展目錄CONTENTS01高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義02高速列車牽引傳動系統(tǒng)的類型及發(fā)展03直流傳動系統(tǒng)與交流傳動系統(tǒng)的比較04交流牽引傳動系統(tǒng)相關的新技術高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義電氣化鐵路是在19世紀70年代末的歐洲最早出現。早期的電氣化鐵路多采用直流供電方式，電壓等級較低，需在地面（牽引變電所內）設整流裝置，不利于設置在長距離的鐵路干線上。在城市軌道交通中，由于在公共場所只允許使用低壓電源，而且相對于交流供電方式來說，直流供電方式對毗鄰接觸網的信號和通信系統(tǒng)干擾較小，因此，城市軌道交通一般采用直流供電方式。1、電氣化鐵道概述采用電力機車為主要牽引動力的鐵路稱為電氣化鐵路。供電方式有：直流制供電方式交流制供電方式高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義1、電氣化鐵道概述交流制供電方式目前國際上普遍采用比較先進的單相工頻交流制電氣化鐵路，它便于升壓和減少電能的損耗，可以增加牽引變電所之間的距離，大大降低建設投資和運營費用。高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義1、電氣化鐵道概述交流制供電方式隨著高新技術的發(fā)展，特別是計算機技術的應用，使電力機車和牽引供電裝置的工作性能不斷提高。低能耗、高效率、高速度的電力牽引已成為世界各國鐵路發(fā)展趨勢，是鐵路現代化的標志。目前我國正式運營的高速鐵路均采用電氣化鐵道技術，在高速鐵路上運行的動車組均采用電力牽引傳動方式，既有鐵路上運營的動車組主要采用電力牽引傳動方式。高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義牽引供電回路電流路徑為下列順序：牽引變電所→饋電線→接觸網→電力機車→鋼軌、或回流線→牽引變電所。2、電氣化鐵路的組成圖電氣化鐵路的組成1輸電線路；2牽引變電所；3饋電線；4接觸網；5電力機車；6鋼軌；7回流線；8分相絕緣牽引供電裝置一般分成牽引變電所和接觸網兩部分，所以人們又稱電力機車、牽引變電所和接觸網為電氣化鐵道的“三大元件”。高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義每臺電力機車前后各有一臺受電弓，由司機控制其升降。受電弓升起工作時，以（68.6+9.8）N的接觸壓力緊貼接觸線摩擦滑行，將電能引入機車主斷路器，再經主變壓器降壓和牽引變流器變流供給牽引電動機，牽引電動機通過齒輪傳動使電力機車運行。3、電牽引傳動系統(tǒng)的定義電力機車電力牽引傳動系統(tǒng)的組成1接觸網；2受電弓；3主變壓器；4輪對；5鋼軌；6牽引變流器；7牽引電動機電力機車電力牽引傳動系統(tǒng)工作原理電力機車靠其頂部升起的受電弓，直接接觸導線獲取電能。高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義3、電牽引傳動系統(tǒng)的定義高速列車電力牽引傳動系統(tǒng)在高速動車組車輛中，采用電動機驅動來滿足車輛牽引的電氣傳動部分，稱為電牽引傳動系統(tǒng)。它以牽引電機為控制對象，對電機的轉矩和速度進行調節(jié)，以滿足車輛牽引和制動持性的要求。高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的定義3、電牽引傳動系統(tǒng)的定義高速列車電力牽引傳動系統(tǒng)動力單元動力車1動力車2高速列車牽引傳動系統(tǒng)的類型及發(fā)展1、高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的類型根據所采用傳動電機是直流牽引電機還是交流牽引電機來分，電牽引傳動系統(tǒng)可以分為：直流傳動系統(tǒng)交流傳動系統(tǒng)若接觸網供電制式為交流，直流傳動系統(tǒng)又可以稱為交——直傳動系統(tǒng)，交流傳動系統(tǒng)也可以稱為交——直——交傳動系統(tǒng)。高速列車牽引傳動系統(tǒng)的類型及發(fā)展2、高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的發(fā)展直流傳動系統(tǒng)早期的電力牽引傳動系統(tǒng)均采用交——直傳動，用直流電動機驅動。采用抽頭切換，間斷控制或可控硅連續(xù)相位控制技術進行調速。無論是日本0系、100系、200系還是法國TGV-P和意大利的ETR450均采用直流牽引電機，繼承了傳統(tǒng)的交一直牽引傳動系統(tǒng)技術：由于直流電動機的單位功率質量較大，直流牽引電動機一般不超過500kW，使高速列車既要大功率驅動又要求減輕軸重，特別是減輕簧下部分質量，形成難以克服的矛盾。高速列車牽引傳動系統(tǒng)的類型及發(fā)展2、高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的發(fā)展交流傳動系統(tǒng)到20世紀80年代末90年代初，高速列車開始采用交流電動機驅動。并存在兩種不同的技術路線，即交流同步電機和交流異步電機。法國選擇了自換相三相同步牽引電動機，把單臺電機功率提高到1100kW，從而在TGV-A上用8臺交流牽引電機，代替TGV-P上的12臺直流牽引電機，將列車功率由6800kW提高到8800kW。運行速度由270km/h提高到300km/h，列車質量由418t增加到479t，列車定員由368人增加到485人。TGV-A采用GTO晶閘管逆變器，同步電動機加上輔助設備的質量比TGV-P的直流電動機增加30kg，而功率卻增加了一倍。高速列車牽引傳動系統(tǒng)的類型及發(fā)展2、高速列車電牽引傳動系統(tǒng)的發(fā)展交流傳動系統(tǒng)日本和德國與法國不同，它們采用異步牽引電動機驅動。同步牽引電動機結構上雖然比直流牽引電動機簡單，但它仍有滑環(huán)及電樞繞組。而異步電動機中的鼠籠型感應電機（簡稱異步電機），轉子用硅鋼片疊壓，用裸銅條作為導體，無滑環(huán)等磨耗裝置。結構簡單，可靠，體積小，質量輕，可實現電機免維修。直流傳動系統(tǒng)與交流傳動系統(tǒng)的比較（1）結構簡單，可靠性高，維護少，價格低，易于制造；（2）功率大（目前，世界上最大的直流牽引電機功率為1000kW，而交流牽引電機功率，已達到1800kW），效率高，質量輕；（3）無換向引起的電氣損耗和機械損耗，無環(huán)火引起的故障；（4）耐振動、沖擊的性能較好；（5）耐風雪，多塵，潮濕等惡劣環(huán)境；（6）具有可持續(xù)的大啟動牽引力；（7）過載能力強（僅受定子繞組熱時間常數的影響）；三相異步電機與直流電機相比具有很多優(yōu)點：直流傳動系統(tǒng)與交流傳動系統(tǒng)的比較（8）轉速高，功率／質量比高，有利于電機懸掛；（9）轉矩一速度特性較陡，可抑制空轉，提高黏著利用率；（10）在幾臺電機并聯時，不會發(fā)生單臺電機空轉現象；（11）由于取消了整流子和電刷，大大減少了維修工作量（據統(tǒng)計，不到直流電機的1/3，幾乎可以達到免維護的水平）。三相異步電機與直流電機相比具有很多優(yōu)點：直流傳動系統(tǒng)與交流傳動系統(tǒng)的比較由于交流感應電機要滿足車輛牽引特性要求的調速手段非常復雜，而直流電機很容易滿足牽引特性要求，故交通領域的電牽引傳動系統(tǒng)長期以來一直是直流傳動系統(tǒng)。到了20世紀90年代初期，在電力電子器件和交流電機調速理論等相關技術充分發(fā)展前提下，以交流感應電機作為牽引電機的交流傳動系統(tǒng)開始取代直流傳動系統(tǒng)。目前世界范圍內絕大部分高速列車均采用