《電力機(jī)車控制》課件

電力機(jī)車控制本課件將深入探討電力機(jī)車的控制系統(tǒng)，涵蓋其結(jié)構(gòu)、工作原理、發(fā)展趨勢(shì)以及實(shí)際應(yīng)用，為同學(xué)們提供全面的知識(shí)體系。1.緒論引言電力機(jī)車作為現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，其控制系統(tǒng)在保證安全、高效、可靠的運(yùn)行方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)本課件的學(xué)習(xí)，同學(xué)們將掌握電力機(jī)車控制系統(tǒng)的基本原理、主要組成部分以及發(fā)展趨勢(shì)，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。電力機(jī)車概述電力機(jī)車是一種利用電力作為動(dòng)力來(lái)源的鐵路機(jī)車，主要用于牽引列車。它通過(guò)受電裝置從外部供電系統(tǒng)獲取電力，并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)機(jī)車行駛。電力機(jī)車的應(yīng)用范圍廣泛，包括客運(yùn)列車、貨運(yùn)列車、軌道交通等。電力機(jī)車的優(yōu)點(diǎn)效率高電力機(jī)車能量轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)到85%以上，相比內(nèi)燃機(jī)車更節(jié)能環(huán)保。動(dòng)力強(qiáng)勁電力機(jī)車具有強(qiáng)大的牽引能力，可適應(yīng)高速運(yùn)行和重載運(yùn)輸?shù)男枨蟆Ｔ胍舻碗娏C(jī)車運(yùn)行噪音較低，減少了對(duì)環(huán)境的污染。維護(hù)方便電力機(jī)車結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)方便，運(yùn)行成本較低。電力機(jī)車的發(fā)展歷程119世紀(jì)末第一臺(tái)電力機(jī)車問(wèn)世，用于礦山運(yùn)輸220世紀(jì)初電力機(jī)車開(kāi)始應(yīng)用于鐵路客運(yùn)和貨運(yùn)320世紀(jì)中期電力機(jī)車技術(shù)不斷發(fā)展，出現(xiàn)交流電力機(jī)車421世紀(jì)高速電力機(jī)車和智能化電力機(jī)車出現(xiàn)2.電力機(jī)車的主要組成受電裝置負(fù)責(zé)從外部供電系統(tǒng)獲取電力牽引電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)車行駛調(diào)速裝置控制牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)車速度和牽引力的調(diào)節(jié)輔助設(shè)備包括冷卻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)等，為機(jī)車運(yùn)行提供必要保障受電裝置作用從外部供電系統(tǒng)獲取電力，為機(jī)車提供能源類型主要包括受電弓和第三軌受電兩種工作原理受電弓通過(guò)與架空線接觸，將電力傳輸?shù)綑C(jī)車內(nèi)部牽引電動(dòng)機(jī)1作用將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)車行駛2類型主要包括直流電機(jī)和交流電機(jī)3工作原理電機(jī)內(nèi)部的電磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，驅(qū)動(dòng)機(jī)車運(yùn)動(dòng)調(diào)速裝置控制牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)車速度和牽引力的調(diào)節(jié)調(diào)速裝置通常采用級(jí)控、連續(xù)控制或晶閘管控制等方式調(diào)速裝置需根據(jù)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)和外部環(huán)境進(jìn)行合理的控制輔助設(shè)備冷卻系統(tǒng)為機(jī)車內(nèi)部設(shè)備降溫，保證正常運(yùn)行照明系統(tǒng)為機(jī)車內(nèi)部提供照明，方便人員作業(yè)空壓系統(tǒng)提供壓縮空氣，用于制動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)閥門等3.電力機(jī)車的供電系統(tǒng)12交流供電系統(tǒng)采用高壓交流電，通過(guò)架空線輸送電力直流供電系統(tǒng)采用高壓直流電，通過(guò)第三軌或架空線輸送電力交流供電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)輸電效率高，線路損耗小，適用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸缺點(diǎn)需要進(jìn)行交流變直流轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)復(fù)雜應(yīng)用廣泛應(yīng)用于高速鐵路和重載鐵路直流供電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，易于控制，適用于城市軌道交通缺點(diǎn)輸電效率較低，線路損耗較大，不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸應(yīng)用廣泛應(yīng)用于地鐵、輕軌等軌道交通系統(tǒng)供電系統(tǒng)的特點(diǎn)比較特點(diǎn)交流供電系統(tǒng)直流供電系統(tǒng)電壓高壓交流電高壓直流電輸電效率高低線路損耗低高系統(tǒng)復(fù)雜度高低適用范圍長(zhǎng)距離運(yùn)輸城市軌道交通4.電力機(jī)車的牽引電機(jī)直流電機(jī)利用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，適用于低速和中等速度機(jī)車交流電機(jī)利用交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，適用于高速機(jī)車直流電機(jī)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，但效率較低，速度調(diào)節(jié)范圍有限常見(jiàn)的直流電機(jī)類型包括直流串勵(lì)電機(jī)、直流并勵(lì)電機(jī)、直流他勵(lì)電機(jī)等直流電機(jī)在低速和中等速度的電力機(jī)車上應(yīng)用較為廣泛交流電機(jī)交流電機(jī)效率高，速度調(diào)節(jié)范圍廣，但控制系統(tǒng)較為復(fù)雜常見(jiàn)的交流電機(jī)類型包括異步電機(jī)、同步電機(jī)等交流電機(jī)在高速電力機(jī)車上應(yīng)用越來(lái)越廣泛電機(jī)的控制方式電壓控制通過(guò)改變電機(jī)兩端的電壓來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩電流控制通過(guò)控制電機(jī)的電流來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度5.電力機(jī)車的調(diào)速裝置1級(jí)控通過(guò)改變電機(jī)繞組的連接方式來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，適用于低速機(jī)車2連續(xù)控制通過(guò)改變電機(jī)兩端的電壓或電流來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)3晶閘管控制利用晶閘管的開(kāi)關(guān)特性來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，適用于高速機(jī)車級(jí)控原理通過(guò)改變電機(jī)繞組的連接方式來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不連續(xù)，效率較低應(yīng)用適用于低速和中等速度的電力機(jī)車連續(xù)控制原理通過(guò)改變電機(jī)兩端的電壓或電流來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特點(diǎn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍廣，效率較高，但控制系統(tǒng)較復(fù)雜應(yīng)用適用于高速和重載的電力機(jī)車晶閘管控制原理利用晶閘管的開(kāi)關(guān)特性來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)效率高，控制精度高，但成本較高，系統(tǒng)復(fù)雜應(yīng)用適用于高速電力機(jī)車，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和牽引力的精確控制6.電力機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)制動(dòng)利用電機(jī)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生制動(dòng)力1電磁接觸器制動(dòng)通過(guò)電磁接觸器的斷開(kāi)來(lái)切斷電機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)2電阻制動(dòng)將電能轉(zhuǎn)換為熱能，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)3電動(dòng)制動(dòng)原理將牽引電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使其成為發(fā)電機(jī)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)特點(diǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保，適用于高速機(jī)車應(yīng)用在高速電力機(jī)車上廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效、可靠的制動(dòng)效果電磁接觸器制動(dòng)原理通過(guò)斷開(kāi)電磁接觸器來(lái)切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停止運(yùn)行特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但制動(dòng)效果相對(duì)較差應(yīng)用在一些低速電力機(jī)車上應(yīng)用，作為輔助制動(dòng)方式電阻制動(dòng)原理將電機(jī)產(chǎn)生的電能通過(guò)電阻轉(zhuǎn)換為熱能，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但效率低，制動(dòng)效果有限應(yīng)用在一些低速電力機(jī)車上應(yīng)用，作為輔助制動(dòng)方式7.電力機(jī)車的輔助設(shè)備1冷卻系統(tǒng)為機(jī)車內(nèi)部設(shè)備降溫2照明系統(tǒng)為機(jī)車內(nèi)部提供照明3空壓系統(tǒng)提供壓縮空氣冷卻系統(tǒng)作用降低機(jī)車內(nèi)部設(shè)備的溫度，保證設(shè)備正常運(yùn)行類型常見(jiàn)的冷卻系統(tǒng)包括風(fēng)冷、水冷、油冷等工作原理利用空氣、水或油作為介質(zhì)，將設(shè)備產(chǎn)生的熱量帶走，降低溫度照明系統(tǒng)作用為機(jī)車內(nèi)部提供照明，方便人員作業(yè)類型常見(jiàn)的照明系統(tǒng)包括白熾燈、熒光燈、LED燈等工作原理將電能轉(zhuǎn)換為光能，照亮機(jī)車內(nèi)部空間空壓系統(tǒng)作用提供壓縮空氣，用于制動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)閥門等類型常見(jiàn)的空壓系統(tǒng)包括單級(jí)壓縮機(jī)、雙級(jí)壓縮機(jī)等工作原理利用壓縮機(jī)將空氣壓縮，產(chǎn)生高壓空氣，滿足機(jī)車運(yùn)行需求8.電力機(jī)車的故障診斷1故障檢測(cè)方法利用各種儀器儀表和檢測(cè)手段，對(duì)機(jī)車進(jìn)行故障檢測(cè)2故障診斷系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)故障進(jìn)行診斷和分析，提供故障信息3故障預(yù)防措施采取有效的預(yù)防措施，降低故障發(fā)生率故障檢測(cè)方法1目視檢查：觀察機(jī)車外觀、運(yùn)行狀態(tài)，判斷是否存在異常2儀器檢測(cè)：利用各種儀器儀表，對(duì)機(jī)車進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)3測(cè)試分析：進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，分析故障原因，制定維修方案故障診斷系統(tǒng)功能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，診斷故障，并提供故障信息組成傳感器、信號(hào)處理模塊、診斷軟件、顯示設(shè)備等優(yōu)勢(shì)提高故障診斷效率，降低維修成本，提高機(jī)車運(yùn)行可靠性故障預(yù)防措施1定期維護(hù)保養(yǎng)：對(duì)機(jī)車進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，預(yù)防故障發(fā)生2人員培訓(xùn)：加強(qiáng)維修人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高故障診斷能力3技術(shù)改進(jìn)：不斷改進(jìn)機(jī)車設(shè)計(jì)和制造工藝，提高機(jī)車可靠性9.未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1新能源電力機(jī)車?yán)锰?yáng)能、風(fēng)能等新能源作為動(dòng)力來(lái)源，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保2智能化和信息化采用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提升機(jī)車智能化水平3環(huán)保和節(jié)能優(yōu)化機(jī)車設(shè)計(jì)和運(yùn)行模式，降低能耗，減少排放新能源電力機(jī)車優(yōu)勢(shì)減少對(duì)化石能源的依賴，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保挑戰(zhàn)新能源的獲取和存儲(chǔ)技術(shù)需要進(jìn)一步發(fā)展未來(lái)展望新能源電力機(jī)車將成為未來(lái)鐵路運(yùn)輸發(fā)展的重要方向智能化和信息化應(yīng)用自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程控制、故障診斷等優(yōu)勢(shì)提高機(jī)車運(yùn)行效率，降低人為錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)未來(lái)展望智能化和信息化技術(shù)將不斷提升電力機(jī)車的安全性和效率環(huán)保和節(jié)能目標(biāo)降低機(jī)車能耗，減少排放，保護(hù)環(huán)境措施優(yōu)化機(jī)車設(shè)計(jì)、采用高效電機(jī)、節(jié)能運(yùn)行模式等未來(lái)展望環(huán)保和節(jié)能將成為電力機(jī)車發(fā)展的重要方向10.總結(jié)課程總結(jié)電力機(jī)車是現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，其控制系統(tǒng)在保證安全、高效、可靠的運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。本課件系統(tǒng)介紹了電力機(jī)車的控制系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)、工作原理、發(fā)展趨勢(shì)以及實(shí)際應(yīng)用。希望同學(xué)們通過(guò)本課件的學(xué)習(xí)，能夠?qū)﹄娏C(jī)車控制系統(tǒng)有一個(gè)