機車電傳動與控制

（上海工程技術大學）

姓名

：王承宇

學號：M0102121301電力牽引傳動與控制系統概述

系統組成與功用 系統分類 發展歷史與現狀

2一、系統組成、功用及特點

1.機車電傳動裝置1.1傳動裝置：內燃機車原動機為柴油機，從柴油機的曲軸到機車車輪之間，有一套數比可變的中間環節，這個環節稱為傳動裝置。1.2傳動裝置的分類：機械傳動（直接嚙合）、液力傳動（扭轉器）、電傳動（帶電機）三種方式。31.3柴油機工作特性及機車牽引特性分析A柴油機負能工作在一定轉數范圍內，轉速比小，而機車速度從0——120KM/H數比比較大。B柴油機旋轉方向是固定不變的，機車運行需要變更方向。C柴油機輸出功率隨轉速成正比，而轉矩變化不大。機車運行時，隨時發揮最大功率，其牽引力與機車速度成反比(牛特性）。D柴油機啟動時，應和負載脫開，需外力拖動。所以柴油機曲軸與車輪之間必須設一個速比可變的中間環節——傳動裝置。4

2.機車電力傳動與控制系統組成內燃機車：柴油機控制系統牽引發電機變流器牽引電動機傳動齒輪箱與動輪電力傳動與控制系統圖1-1a5變流器介紹變流器(converter)是使電源系統的電壓、頻率、相數和其他電量或特性發生變化的電器設備。包括整流器（交流變直流<AC/DC>）、逆變器（直流變交流<DC/AC>)、交流變流器(交流變頻器<AC/AC>)和直流變流器（直流斬波器<DCChopper>）。6

電力機車（交流供電）：

電網，受電弓控制系統牽引變壓器變流器牽引電動機傳動齒輪箱與動輪電力傳動與控制系統圖1-1b73.功用及特點功用及特點：電傳動裝置：是柴油機與車輪之間設置的發動機、電動機、電器控制裝置等設備組成的之間環節。特點：傳動功率大、起速快、功率高、成本高。8

二、系統分類

按電流制式不同分為三大類：直-直電力傳動系統交-直電力傳動系統交-直-交電力傳動系統交流傳動系統｝直流傳動系統9直-直電力傳動系統 內燃或電力機車采用直流牽引發電機或直流電網直接向數臺直流牽引電動機供電的傳動方式。調速性能優良，系統簡潔。直流牽引電機造價較高，但可靠性、維護性相對較差。受直流電機換向條件和機車限界、軸重等限制，主發電機單機功率受到限制。一般在2200KW以下。車型：DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。

圖1-4內燃機車直-直電傳動10交-直電力傳動系統 內燃或電力機車采用交流牽引發電機或單相交流網及變壓器，通過整流器向數臺直流牽引電動機供電的傳動方式。 采用三相交流同步發電機，結構簡單，可靠性高，重量輕，造價較低。 適用于大功率機車。 車型：DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。

圖1-5內燃機車交-直電傳動11交-直-交電力傳動系統 內燃或電力機車采用交流牽引發電機或單相交流電網及變壓器，經整流器將交流電變換成直流，再通過逆變器將直流電變換成頻率和幅值按列車運行控制要求變化的交流電，向數臺交流牽引電動機供電的傳動方式。圖1-6a內燃機車交-直-交電傳動

采用交流牽引電機，徹底克服了直-直系統的不足，重量輕，造價低，可靠性及維修性好良好的粘著性能 適用于大功率控制系統復雜車型：DF4DAC,NJ1,DJ，DJ2，DJJ1（藍箭），DJ4，CRH等12交-直-交電力機車傳動系統

圖1-6b電力機車交-直-交電傳動13

三、發展歷史與現狀

國內外機車：大功率（內燃）機車電力傳動與液力傳動兩種主要傳動方式的演變與發展 主要趨勢：電力傳動14德國：液力傳動機車創始國，但60年代起轉向研制交流傳動。1971年成功推出DE2500交-直-交內燃機車。日本：液力傳動機車主要生產和使用國（主要由于軸重限制原因）。但隨著電氣化和交流傳動技術的發展，正大力普及電力傳動（動力分散型為主）。英國：內燃化初期兩種傳動方式并存發展，1962為配合鐵路全盤電氣化，英國鐵路總局宣布不再生產液力機車。美國：1925年制造出第一臺直流電傳內燃機車，之后幾乎全部生產電傳機車。中國：80年代末基本停止了大功率液傳機車的生產資陽，二七，四方轉產電傳機車），確定了主要發展電力傳動的方針。15電力傳動形式的發展：

直-直

―

交-直

―

交-直-交

發展趨勢：大功率、電力牽引、交流傳動 大功率―單軸功率1100-1600KW 高性能―恒功速比≥2.5，高粘著利用 節能―低損耗，高效率，功率因數≈1.0 可靠性高，維護性好，諧波干擾小1620-60年代初：世界各國，直-直形式，功率<2200KW。 （30多年！） 1964：法國首創交-直內燃機車BB67036。開創了交-直 傳動和大功率機車的時代。（巨大進步！）

美國：C36-73600馬力

法國：CC720004000馬力

CC780005000馬力

前蘇聯：TЭΠ756000馬力

中國：DF4A-4B3300馬力

DF4C3600馬力

DF4D4000馬力

DF54500馬力

韶山系列電力機車單軸功率800-900KW

（我國1958年大連廠試制成功2000馬力直-直機車，同年田心廠試制成功SS1型電力機車，64年DF型批量生產，69年試制成功4000馬力DF4和SS2，78年SS3，85年SS4，…94年SS8，98年SS9-5400Kw）

17東風11型內燃機車最高試驗速度186KM/H。裝車功率為3860KW。16280ZJA型柴油機。JF204C型同步主發電機。ZD106型牽引電動機。機車走行步采用高圓簧旁承,電動機架懸式懸掛,輪對空心軸六連桿驅動的轉向架,機車裝有微機控制系統,速度監控系統,具有自負荷功能的電阻制動裝置,電控制動系統及軸溫檢測顯示裝置

18SS3B型電力機車SS3B型電力機車為2002年(株廠)開發的一種新型重載貨運6軸電力機車，通過內重聯環節連接組成的12軸重載貨運電力機車，每節車為一完整系統持續制功率8700kW

持續速度48km/h

最高速度100km/h19SS4型貨運電力機車韶山4（SS4）型電力機車是由各自獨立且又互相聯系的兩節車組成，每節車均為一個完整的系統。額定功率6400kW持續牽引力436.5kN最大牽引力627.8kN持續速度51.5km/h最大速度100km/h20SS6B型貨運電力機車1994年研制成功，交直型6軸貨運電力機車持續制功率4800kW持續速度50km/h最高速度100km/h起動牽引力485kN持續牽引力337.5kN

21韶山8型電力機車1994年研制的快速客運電力機車，曾創造了中國鐵路機車的最高速度240km／h軸式Bo-Bo額定功率3600kW持續牽引力126kN最大牽引力208kN持續速度100km/h最大速度170km/h22SS-9高速機車23SS9G型客運電力機車六軸干線大功率準高速客運交直傳動電力機車。采用了許多國際客運機車先進技術，是我國干線鐵路牽引旅客列車功率最大的機車機車持續功率4800kW最大功率5400kW軸式C0-C0牽引工況恒功速度范圍為99-160km／h最高速度為170km／h24 1965：英國研制成功Hawk型內燃機車（BRUSH公 司），采用靜止式半導體變頻器，Vmax=120Km/h， 1030KW，異步牽引電動機，但變頻器欠可靠。 1971：德國BBC和Henschel，DE2500：交-直-交， 1840Kw，Vmax=140Km/h，異步牽引電動機，試驗 和干線運行證明機車牽引性能良好，運行經濟性好， 可靠性高，維護方便，取得了巨大成功，開創了交流 牽引的時代。 70年代之后：世界各鐵路發達國，爭相研制交流傳動 機車，交流傳動技術特別在電力機車應用方面取得了 極大完善。 1996：中國,AC4000交-直-交原型車，標志著我國機車交流傳動技術進入實質性研究和應用階段。2000年

“藍箭”，2001年DJ2”奧星”號，……2006年DJ4、 HXD、CRH1、CRH2、CRH5等 交流傳動技術發展2526DJ2型號交流傳動電力機車我國第一臺具有自主知識產品的商用型交流傳動電力機車。主要用于既有干線客運牽引和高速專線牽引通用型客運電力機車軸式Bo-Bo電傳動方式交-直-交持續制功率4800kW持續速度74km/h最高運營速度200km/h最大起動牽引力264kN持續牽引力233kN再生制動功率4400kw(108-210km/h)最大制動力150kN(10-108km/h)

27DJJ1(藍箭)電動旅客列車株電、株所、長客和廣鐵集團于2000年共同為廣深線研制的新一代交傳高速電動旅客列車組基本編組M+5T+TC

兩列連掛編組：M+10T+M持續制功率：4800kW持續制速度：105km/h最高速度：210km/h起動牽引力：211kN持續牽引力：164kN最大電制動力：150kN（5～108km/h）電制動功率：4400kW(108～230km/h)28“中原之星”動車組2001年10月生產，動力分散型交流傳動電動車組。由株電、四方、株所聯合研制生產。電傳動方式：交－直－交持續制牽引功率6400kW最高運營速度：160km/h平均啟動加速度（0～52.5km/h，額定載荷）不小于0.4m/s229中華之星電動車組為我國京一沈快速客運通道研制的動車組。列車最高運營速度可達270km／h。電傳動方式交－直－交傳動最大運行速度270km/h起動牽引力200kN（0～5km/h）持續制功率2*4800kW

2002年11月27日，中華之星在秦(皇島)沈(陽)客運專線上創造了中國鐵路試驗速度的最高記錄：312.5公里/小時！

30烏茲別克斯坦電力機車軸式B0-B0-B0電傳動方式：交－直－交用途：鐵路干線客貨通用持續制功率6000kW持續速度53km/h最高運行速度120km/h起動牽引力450kN持續牽引力410kN(半磨耗輪)電制動方式：再生制動最大電制動力：285kN輪周制動功率：5400kW31和諧型大功率交流傳動機車電力機車株洲電力機車有限公司：HXD1型八軸9600kw大同電力機車有限公司：HXD2型八軸9600kw大連機車車輛有限公司：HXD3型六軸7200kw內燃機車大連機車車輛有限公司：HXN3型六軸4413kw戚墅堰機車車輛廠：HXN5型六軸4413kw32和諧號大功率機車一覽表3334DJ4大功率交流傳動電力機車主要技術特點

DJ4型大功率交傳電力機車是由兩節完全相同的4軸電力機車通過內重聯環節連接組成的8軸重載貨運電力機車，每節車設有一個司機室，為一完整系統，機車總功率為9600kW，單軸功率為1200kW，單節軸式為BO-BO,軸重為23T/25T（可調）。主電路形式：機車采用交-直-交電傳動技術，每節車配裝一臺水冷IGBT變流器，給四臺三相異步動機供電，輔助逆變器集成在主變流器中；

控制系統采用西門子SIBAS32系列的微機控制，TCN網絡通訊技術；采用分布式控制；代表世界重載快速貨運領域的先進水平，可滿足2萬噸重載列車的牽引，將主要用于長達630km的大秦鐵路晉煤外運。車體采用中央梁承載方式，轉向架，采用低位牽引桿，基礎制動采用輪盤制動；空氣制動系統采用CCBII制動系統,電制動采用再生制動；

35和諧3型大功率交流傳動內燃機車大連機車車輛公司與美國EMD內燃機車公司聯合設計制造2008年7月2日36交流電傳動高速動車組200-250公里/時動車組CRH1：龐巴迪-四方-鮑爾（BSP）生產，原型是龐巴迪為瑞典AB提供的Regina。編組形式2(2M+1T)+(1M+1T)，8節編組：Mc+Tp+M+M+T+M+Tp+Mc。總功率5300kW，軸功率265kW，共20個軸，每個動車4個動軸。CRH2：南車四方