第2章_牽引電動機與運行.ppt

直流傳動與控制技術 牽引電機特性與機車牽引特性有級調壓調速與有觸點控制系統相控機車的主電路與功率因數機車電子控制系統 直流牽引電機及其調速方式 電機的工作特性與機車牽引特性機車牽引特性的限制電氣穩(wěn)定性牽引電機牽引電機之間的負載分配電壓波動對牽引電機的影響功率利用粘著重量的利用直流電傳動機車的調速方法 電機的工作特性與機車牽引特性 工作特性 n T f Ia U UNIf IfN機械特性 n f T 直流牽引電機特性 串 并 他 直流牽引電機及其調速方式 1 轉速特性n f Ia n U Ia Ra Ce 2 轉矩特性T f Ia T CT Ia 或M CM Ia 3 機械特性n f T T Ia 機械特性具有與轉速特性相似的形狀 機車的牽引特性 機車輪周牽引力FK和輪周線速度VK之間的關系FK f VK 機車的速度特性VK f a 機車的牽引力特性FK f a 轉向架 牽引電機 轉向架 機車的速度特性VK f Ia 機車的牽引力特性FK f Ia VK n VK f Ia 與n f Ia 形狀相同 FK T VK f Ia 與T f Ia 形狀相同 機車的牽引特性FK f VK 由牽引電機的機械特性直接決定T f n DJ1牽引 速度曲線 F v Diagram 機車牽引特性曲線 機車牽引特性的限制 2 最高速度限制3 粘著限制4 最大允許電流限制5 安全換向限制 SS8型電力機車牽引特性 CRH2牽引特性曲線 各種勵磁方式電機特性分析 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 機械穩(wěn)定性 指機車牽引列車正常運行時 由于偶然的原因 引起速度發(fā)生變化后 機車本身能恢復到原有的穩(wěn)定運行狀態(tài) 機械穩(wěn)定性的條件 牽引特性曲線斜率0不具有穩(wěn)定性其他電動機dF dv 0均具有機械穩(wěn)定性 A v1 v 機械穩(wěn)定性分析圖示 A v1v v1 vF3 W0v 不穩(wěn)定F2 W0v 穩(wěn)定 電氣穩(wěn)定性 指機車牽引列車正常運行時 由于偶然的原因 引起電機電流發(fā)生微量變化后 機車本身能恢復到原有的穩(wěn)定運行狀態(tài) 動態(tài)電壓平衡方程式 Ud E Id R L dId dt E Ce n Ud Ce n Id R L dId dt 電氣穩(wěn)定性分析圖示 A Id1 Id 假定Ud CA 電氣平衡狀態(tài)曲線1 電氣穩(wěn)定曲線2 電氣不穩(wěn)定 牽引電機電氣穩(wěn)定的必要條件 dUd dId d Ce n Id R dt 在電動機電壓Ud保持不變的情況下 d Ce n Id R dt 0即電動機Ce n Id R f Id 的曲線斜率為正值就具有電氣穩(wěn)定性 串勵電機電氣穩(wěn)定性 在任何負載下斜率均為正具有電氣穩(wěn)定性 并勵電機電氣穩(wěn)定性 只有在一定負載范圍內才具有電氣穩(wěn)定性A 穩(wěn)定B 不穩(wěn)定 牽引電機之間的負載分配 牽引電機特性有差異動輪直徑相同動輪直徑不同牽引電機特性相同 牽引電機特性有差異 動輪直徑相同 n n T 2 2 1 1 Id1 Id2 n T2 T1 串勵 轉速相同n相同Id1Id2差值較小T1T2差值也較小 牽引電機特性有差異 動輪直徑相同 并勵 轉速相同n相同Id1Id2差值很大T1T2差值也較大 牽引電機動輪直徑不同 特性相同 串勵 由相同的轉速差引起Id1Id2差值較小T1T2差值也較小 牽引電機動輪直徑不同 特性相同 并勵 由相同的轉速差引起Id1Id2差值較大T1T2差值也較大 電壓波動對牽引電機的影響 串勵 轉速不變工作曲線由n1變?yōu)閚2Id1Id2差值較小T1T2差值也較小 并勵 轉速不變工作曲線由n1變?yōu)閚2 結論 當電網電壓波動時 并勵電機的電流沖擊和牽引力沖擊比串勵電機大得多 功率利用 假設串勵 并勵電機具有相同的額定轉矩和額定轉速串勵 T1 T2c點 a點面積差不多接近恒功并勵 T1 T2d點 b點面積差較大結論 串勵功率利用好 能充分發(fā)揮機車的功率 粘著重量的利用 防空轉性能 假設電動機工作在a點 速度為n偶然原因 n n 1并勵 特性硬 F1較大迅速恢復粘著 2串勵 特性軟 F2較小粘著不易恢復形成空轉 并勵電動機防空轉性能 1 最大粘著曲線2 滑動摩擦力曲線3 并勵電機機械特性 粘著條件破壞 1 1 2 2 牽引力 最大粘著限制 逐漸發(fā)生空轉 v A滑動摩擦力 牽引力 停止空轉 假設電機原來工作在B點v0 串勵電動機防空轉性能 1 最大粘著曲線2 滑動摩擦力曲線4 5 串勵電機機械特性 粘著條件破壞 1 1 2 2 牽引力 最大粘著限制 逐漸發(fā)生空轉 v A滑動摩擦力 牽引力 停止空轉 假設電機原來工作在B點v0 他勵牽引電動機 優(yōu)點 合適的調節(jié)特性優(yōu)良的防空轉特性充分發(fā)揮機車牽引力能實現無級磁場削弱便于牽引制動工況轉換 If1 If2 If3 If4 If5 積復勵牽引電機 直流電傳動機車的調速方法 調節(jié)電機電壓調節(jié)主磁通 一 調節(jié)端電壓 改變牽引電機的連接方式牽引電動機與電阻串聯改變牽引變壓器的輸出電壓改變牽引發(fā)電機的轉速和勵磁電流改變同步牽引發(fā)電機定子繞組接法 改變牽引電機的連接方式 優(yōu)點 能量損耗少比較經濟缺點 調壓級數有限需要復雜的轉換開關和接觸器 牽引電動機與電阻串聯 優(yōu)點 控制簡單缺點 起動不平穩(wěn)粘著利用不好損耗大 改變牽引變壓器的輸出電壓 改變變壓器的匝數 改變變壓器輸出電壓 Ud 根據變壓器調壓抽頭的位置 高壓側調壓 低壓側調壓 SS2 SS1 改變牽引發(fā)電機的轉速和勵磁電流 柴油機轉速 同軸的發(fā)電機轉速 由于牽引發(fā)電機的勵磁機是由柴油機驅動的 勵磁機的轉速變化 電機電壓變化 改變同步牽引發(fā)電機定子繞組的接法 雙星形 T1T2T3T1T12T13 低速 AS1和AS2斷開并聯 高速 AS1和AS2閉和串聯 調節(jié)主極磁通 磁場分路法 主極繞組兩端并聯一級或數級分路電阻 從而減小勵磁電流和磁通 K1 K2斷開Id IL滿磁場K1閉和R1分流K2閉和R2分流K1 K2閉和R1 R2分流 磁場削弱系數 磁場削弱系數 在牽引電動機電樞電流相同的條件下 磁場削弱的磁勢 IW 與全磁場時的勵磁磁勢 IW d之比 假設主極繞組匝數為W電阻為RL分路電阻為R 小