电力牵引控制技术2直流牵引.ppt

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1、北京交通大学电气工程学院王立德电力牵引控制技术直流传动与控制直流传动与控制技术牵引电机特性与机车牵引特性有级调压调速与有触点控制系统相控机车的主电路与功率因数机车电子控制系统直流牵引电机及其调速方式电机的工作特性与机车牵引特性机车牵引特性的限制电气稳定性牵引电机牵引电机之间的负载分配电压波动对牵引电机的影响功率利用粘着重量的利用直流电传动机车的调速方法电机的工作特性与机车牵引特性工作特性:n、T、=f(Ia)@U=UNIf=IfN机械特性:n=f(T)直流牵引电机特性（串、并、他）直流牵引电机及其调速方式1.转速特

2、性n=f(Ia)n=(U-Ia∑Ra)/CenIa(T)01.他(并)励3.积复励2.串励2.转矩特性T=f(Ia)T=CTIa(或M=CMIa)0TIa1.他(并)励3积复励2串励3.机械特性n=f(T)∵T∝Ia∴机械特性具有与转速特性相似的形状nT01.他(并)励3.积复励2.串励机车的牵引特性机车轮周牵引力FK和轮周线速度VK之间的关系FK=f（VK）•机车的速度特性VK=f(]a)•机车的牵引力特性FK=f(]a)Fz:齿轮齿上所受的力DK3.轮对FK1.小齿轮节圆2.大齿轮节圆转向架牵引电机转向架机

3、车的速度特性VK=f(Ia)机车的牵引力特性FK=f(Ia)∵VK∝n∴VK=f(Ia)与n=f(Ia)形状相同∵FK∝T∴VK=f(Ia)与T=f(Ia)形状相同机车的牵引特性FK=f(VK)由牵引电机的机械特性直接决定T=f(n)DJ1牵引--速度曲线（F-v-Diagram）机车牵引特性曲线机车牵引特性的限制2.最高速度限制3.粘着限制4.最大允许电流限制5.安全换向限制Fv4352SS8型电力机车牵引特性CRH2牵引特性曲线各种励磁方式电机特性分析一、串励和并励直流牵引电机性能比较（一）机械稳定性和电气稳定性

4、机械稳定性指机车牵引列车正常运行时，由于偶然的原因，引起速度发生变化后，机车本身能恢复到原有的稳定运行状态。机械稳定性的条件：牵引特性曲线斜率<基本阻力曲线斜率即：dF/dv0不具有稳定性其他电动机dF/dv<0均具有机械稳定性F/W0v01.基本阻力曲线W0=f(v)A3F3=f3(v)2F2=f2(v)v1△v机械稳定性分析图示A:v1v=v1+△vF3>W0v↑不稳定F2

5、微量变化后，机车本身能恢复到原有的稳定运行状态。动态电压平衡方程式：Ud=E+Id∑R+L•(dId/dt)E=Cen∴Ud=Cen+Id∑R+L•(dId/dt)电气稳定性分析图示UdId0AId1△Id12假定Ud=CA：电气平衡状态曲线1：电气稳定曲线2：电气不稳定牵引电机电气稳定的必要条件：dUd/dId0即电动机Cen+Id∑R=f（Id）的曲线斜率为正值就具有电气稳定性串励电机电气稳定性UdId0A在任

6、何负载下斜率均为正具有电气稳定性并励电机电气稳定性UdId0AB只有在一定负载范围内才具有电气稳定性A：稳定B：不稳定牵引电机之间的负载分配牵引电机特性有差异动轮直径相同动轮直径不同牵引电机特性相同牵引电机特性有差异（动轮直径相同）TId0nnT2211Id1Id2nT2T1串励：转速相同n相同Id1Id2差值较小T1T2差值也较小牵引电机特性有差异（动轮直径相同）TId0n21T21Id1Id2nT2T1并励：转速相同n相同Id1Id2差值很大T1T2差值也较大牵引电机动轮直径不同（特性相同）TId0nnTId1I

7、d2n1T2T1n2串励：由相同的转速差引起Id1Id2差值较小T1T2差值也较小牵引电机动轮直径不同（特性相同）TId0nTId2Id1n1T1T2n2并励：由相同的转速差引起Id1Id2差值较大T1T2差值也较大电压波动对牵引电机的影响TId0nnT21Id2Id1nT2T1串励：转速不变工作曲线由n1变为n2Id1Id2差值较小T1T2差值也较小并励:TId0n21TId1Id2nT2T1转速不变工作曲线由n1变为n2结论：当电网电压波动时，并励电机的电流冲击和牵引力冲击比串励电机大得多功率利用T(F)0n(v

8、)n1T2T1n2acT(F)0n(v)n1T2T1n2bd假设串励、并励电机具有相同的额定转矩和额定转速串励：T1—>T2c点—>a点面积差不多接近恒功并励：T1—>T2d点—>b点面积差较大结论：串励功率利用好，能充分发挥机车的功率粘着重量的利用（防空转性能）F0vF121nF2a假设电动机工作在a点，速度为n偶然原因—>n+n1并