电力牵引传动与控制课件.ppt

1、电力牵引传动与控制电力牵引传动与控制课程主要内容：课程主要内容：l电力牵引传动控制概述电力牵引传动控制概述l电力牵引交直传动与控制电力牵引交直传动与控制l电力牵引交流传动与控制电力牵引交流传动与控制2 主要参考书：主要参考书：1.胡汉春胡汉春.机车电传动与控制机车电传动与控制.中国铁道出版社，中国铁道出版社，2012.052.张喜全张喜全.电力牵引传动及控制电力牵引传动及控制.中国铁道出版社，中国铁道出版社，2012.083.郭世明郭世明.机车动车牵引交流传动技术机车动车牵引交流传动技术.机械工业出版社，机械工业出版社，2012.034.王俭朴王俭朴.城市轨道交通电力牵引与控制城市轨道交通电力

2、牵引与控制.国防工业出版社，国防工业出版社，2011.125.黄黄 彧彧.电传动控制系统电传动控制系统.北京交通大学出版社，北京交通大学出版社，2012.106.冯晓云冯晓云.电力牵引交流传动及其控制系统电力牵引交流传动及其控制系统.高等教育出版社，高等教育出版社，2009.127.王书林王书林.电力牵引控制系统电力牵引控制系统.中国电力出版社，中国电力出版社，2005.8.宋雷鸣宋雷鸣.动车组传动与控制动车组传动与控制.中国铁道出版社，中国铁道出版社，2009.9.连级三连级三.电力牵引控制系统电力牵引控制系统.中国铁道出版社，中国铁道出版社，2004.10.胡崇岳胡崇岳.交流电动机直接转矩

3、控制交流电动机直接转矩控制.机械工业出版社，机械工业出版社，2010.01.主要参考资料：主要参考资料：1.机车电传动机车电传动J.株洲电力机车研究所株洲电力机车研究所 2.内燃机车内燃机车J.大连内燃机车研究所大连内燃机车研究所 3.机车车辆（机车车辆（CRH1-6,HXD1-3,HXN3,HXN5,DF4-DF11,SS4-SS9,等）资料及专刊等等）资料及专刊等3第一章第一章 电力牵引传动与控制电力牵引传动与控制 系统概述系统概述一一系统组成与功用系统组成与功用二二系统分类系统分类三三发展历史与现状发展历史与现状4第一章第一章 电力牵引传动与控制系统概述电力牵引传动与控制系统概述 一、系

4、统组成与功用一、系统组成与功用1.电力牵引传动与控制系统组成电力牵引传动与控制系统组成内燃机车、内燃动车组：内燃机车、内燃动车组：柴油机柴油机控制系统控制系统牵引发电机牵引发电机变流器变流器牵引电动机牵引电动机传动齿轮箱传动齿轮箱与动轮与动轮电力传动与控制系统电力传动与控制系统图 1-1a5电力机车、动车组（交流电力机车、动车组（交流AC供电）供电）：AC电网电网受电弓受电弓控制系统控制系统牵引变压器牵引变压器变流器变流器牵引电动机牵引电动机传动齿轮箱传动齿轮箱与动轮与动轮电力传动与控制系统电力传动与控制系统图 1-1b6地铁、城轨车辆（直流地铁、城轨车辆（直流DC供电）：供电）：DC电网电网

5、受流装置受流装置控制系统控制系统变流器变流器牵引电动机牵引电动机传动齿轮箱传动齿轮箱与动轮与动轮电力传动与控制系统电力传动与控制系统图 1-1c2.内燃机车理想牵引特性曲线内燃机车理想牵引特性曲线机车轮轴功率：机车轮轴功率：FV=3.6N式中：式中：F 机车牵引力（机车牵引力（KN）V 机车速度（机车速度（Km/h）N 原动机功率（原动机功率（KW）传动效率传动效率理想特性要求：机车在运行时能经理想特性要求：机车在运行时能经常利用其动力装置的额定功率常利用其动力装置的额定功率.即：即：FV=3.6N=const.图图 1-2 机车理想牵引机车理想牵引 特性曲线（牛马特性）特性曲线（牛马特性）8

6、3.内燃机车电传动装置的功用内燃机车电传动装置的功用电传动装置的功用：电传动装置的功用：充分利用和发挥机车动力充分利用和发挥机车动力装置的功率；装置的功率；扩大机车牵引力扩大机车牵引力F与速度与速度V的调节范围；的调节范围；提高机车过载能力，解决提高机车过载能力，解决列车起动问题；列车起动问题；改善机车牵引控制性能。改善机车牵引控制性能。图图 1-3 柴油机功率和扭矩特性柴油机功率和扭矩特性-柴油机通过机械直接传动不能适应柴油机通过机械直接传动不能适应 机车起动、过载、恒功等要求机车起动、过载、恒功等要求9第一章第一章 电力牵引传动与控制系统概述电力牵引传动与控制系统概述 二、系统分类二、系统

7、分类l直直-直电力传动系统直电力传动系统l交交-直电力传动系统直电力传动系统l交交-直直-交电力传动系统交电力传动系统101.直直-直电力传动系统直电力传动系统内燃或电力机车采用内燃或电力机车采用直流直流牵引发牵引发电机或直流电网直接向数台电机或直流电网直接向数台直流直流牵引电动机供电的传动方式。牵引电动机供电的传动方式。n 调速性能优良，系统简洁。调速性能优良，系统简洁。n 直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。性相对较差。n 受直流电机换向条件和机车限界、轴重等受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。一般限制，主发电

8、机单机功率受到限制。一般在在2200KW以下。以下。n 车型：早期车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。等。图1-4 内燃机车直-直电传动112.交交-直电力传动系统直电力传动系统内燃或电力机车采用内燃或电力机车采用交流交流牵引发电机或单相交流网及变压牵引发电机或单相交流网及变压器，通过整流器向数台器，通过整流器向数台直流直流牵引电动机供电的传动方式。牵引电动机供电的传动方式。n 采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。n 适用于大功率机车。适用于大功率机车。n 车型：车型：DF4，DF5，DF7，

9、DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。等。图图1-5 内燃机车交内燃机车交-直电传动直电传动123.交交-直直-交电力传动系统交电力传动系统内燃或电力机车采用内燃或电力机车采用交流交流牵引发电机或单相交流电网及牵引发电机或单相交流电网及变压器，经整流器将交流电变换成变压器，经整流器将交流电变换成直流直流，再通过逆变器，再通过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的交流电交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。图图1-6 a内燃机车交内燃机车交-直直-交电传动交电传动采用交流牵引电机，彻

10、采用交流牵引电机，彻底克服了直底克服了直-直系统的不直系统的不足，重量轻，造价低，足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好可靠性及维修性好良好的粘着性能良好的粘着性能适用于大功率适用于大功率控制系统复杂控制系统复杂车型：车型：DF4DAC,NJ1;DJ,DJ2,DJJ1,DJ4;HX、CRH系列系列等等13交交-直直-交电力机车传动系统交电力机车传动系统 图图1-6 b 电力机车电力机车 交交-直直-交电传动交电传动 代表性车型：和谐型系列电力机车（代表性车型：和谐型系列电力机车（HXD）15第一章第一章 电力牵引传动与控制系统概述电力牵引传动与控制系统概述三、国内外机车（动车组）传动控制技术三、

11、国内外机车（动车组）传动控制技术 发展历史与现状发展历史与现状1.大功率（内然）机车电力传动与液力大功率（内然）机车电力传动与液力传动两种主要传动方式的演变与发展传动两种主要传动方式的演变与发展主要趋势：电力传动主要趋势：电力传动16172.电力传动形式的发展：电力传动形式的发展：直直-直直 交交-直直 交交-直直-交交发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动大功率大功率单轴功率单轴功率1100-1600KW高性能高性能高高恒功速比，高粘着利用等恒功速比，高粘着利用等节节 能能低损耗，高效率，功率因数低损耗，高效率，功率因数1.0可靠性高，维护性好，谐波干扰小可

12、靠性高，维护性好，谐波干扰小18 1920-1960年代初：世界各国，直年代初：世界各国，直-直形式，功率直形式，功率2200KW。（30多年！）多年！）1964：法国首创交：法国首创交-直内燃机车直内燃机车BB67036。开创了交。开创了交-直传动和大直传动和大功率机车的时代。（巨大进步！）功率机车的时代。（巨大进步！）美国：美国：C36-7 3600马力马力法国法国：CC72000 4000马力马力CC78000 5000马力马力 前苏联：前苏联：T75 6000马力马力中国：中国：DF4A-4B 3300马力马力DF4C 3600马力马力 DF4D 4000马力马力DF5 4500马力马

13、力韶山系列电力机车单轴功率韶山系列电力机车单轴功率800-900KW我国我国1958年大连厂试制成功年大连厂试制成功2000马力直马力直-直机车，直机车，同年田心厂试制成功同年田心厂试制成功SS1型电力机车，型电力机车，64年年DF型型批量生产，批量生产，69年试制成功年试制成功4000马力马力DF4和和SS2，78年年SS3，85年年SS4，94年年SS8，98年年SS9-5400Kw 19东风东风4B型内燃机车型内燃机车1984年由大连、年由大连、资阳资阳、大同机车厂生产的干线客货运内燃、大同机车厂生产的干线客货运内燃机车。机车标称功率增加到机车。机车标称功率增加到1985kW。最大速度，

14、货运。最大速度，货运100km/h，客运，客运120km/h，车长，车长20500mm，轴式，轴式C0-C0，传动方式为交，传动方式为交-直流电传动直流电传动东风东风4型内燃机车型内燃机车（4A-4E）东风东风11型内燃机车型内燃机车南车戚墅堰机车公司研制l 最高试验速度最高试验速度186KM/H。l 装车功率为装车功率为3860KW。l 16280ZJA型柴油机。型柴油机。l JF204C型同步主发电机。型同步主发电机。l ZD106型牵引电动机。型牵引电动机。l 机车走行步采用高圆簧旁机车走行步采用高圆簧旁承承,电动机架悬式悬挂电动机架悬式悬挂,轮对轮对空心轴六连杆驱动的转向架空心轴六连杆

15、驱动的转向架,机车装有微机控制系统机车装有微机控制系统,速度速度监控系统监控系统,具有自负荷功能的具有自负荷功能的电阻制动装置电阻制动装置,电控制动系统电控制动系统及轴温检测显示装置及轴温检测显示装置 21SS3B型电力机车n SS3B型电力机车为型电力机车为2002年株电厂开发的年株电厂开发的新型重载货运新型重载货运6轴电力轴电力机车，通过内重联环机车，通过内重联环节连接组成的节连接组成的12轴重轴重载货运电力机车，每载货运电力机车，每节车为一完整系统节车为一完整系统 n 持续制功率持续制功率8700 kW持续速度持续速度48 km/h最高速度最高速度100 km/h 22SS4型货运电力机

16、车型货运电力机车u韶山韶山4（SS4）型电力）型电力机车是由各自独立且机车是由各自独立且又互相联系的两节车又互相联系的两节车组成，每节车均为一组成，每节车均为一个完整的系统。个完整的系统。u额定功率额定功率6400kWu持续牵引力持续牵引力436.5kNu最大牵引力最大牵引力627.8kNu持续速度持续速度51.5km/hu最大速度最大速度100km/h23SS6B型货运电力机车型货运电力机车n 1994年研制成功，交年研制成功，交直型直型6轴货运电力机车轴货运电力机车n 持续制功率持续制功率4800 kWn 持续速度持续速度 50 km/hn 最高速度最高速度100 km/hn 起动牵引力起

17、动牵引力485kNn 持续牵引力持续牵引力337.5kN 24韶山8型电力机车 1994年研制的快速客年研制的快速客运电力机车，曾创造运电力机车，曾创造了中国铁路机车的最了中国铁路机车的最高速度高速度240kmh 轴式轴式Bo-Bo 额定功率额定功率3600kW 持续牵引力持续牵引力126kN 最大牵引力最大牵引力208kN 持续速度持续速度100km/h 最大速度最大速度170km/h25SS-9高速机车 26SS9G型客运电力机车型客运电力机车l 六轴干线大功率准高速六轴干线大功率准高速客运交直传动电力机车。客运交直传动电力机车。采用了许多国际客运机采用了许多国际客运机车先进技术，是我国干

18、车先进技术，是我国干线铁路牵引旅客列车功线铁路牵引旅客列车功率最大的机车率最大的机车l 机车持续功率机车持续功率4800kWl 最大功率最大功率5400kWl 轴式轴式C0-C0l 牵引工况恒功速度范围牵引工况恒功速度范围为为99-160kmhl 最高速度为最高速度为170kmh 27 1965：英国研制成功：英国研制成功Hawk型内燃机车（型内燃机车（BRUSH公司），公司），采用静止式半导体变频器，采用静止式半导体变频器，Vmax=120Km/h，1030KW，异步牵引电动机，但变频器欠可靠。异步牵引电动机，但变频器欠可靠。1971：德国：德国BBC和和Henschel，DE2500：交：

19、交-直直-交，交，1840Kw，Vmax=140Km/h，异步牵引电动机，试验和干，异步牵引电动机，试验和干线运行证明机车牵引性能良好，运行经济性好，可靠性高，线运行证明机车牵引性能良好，运行经济性好，可靠性高，维护方便，取得了巨大成功，开创了交流牵引的时代。维护方便，取得了巨大成功，开创了交流牵引的时代。1980年首台年首台BR120交流传动干线电力机车在德国投入试运交流传动干线电力机车在德国投入试运行。行。70年代之后：世界各铁路发达国，争相研制交流传动机车，年代之后：世界各铁路发达国，争相研制交流传动机车，交流传动技术特别在电力机车应用方面取得了交流传动技术特别在电力机车应用方面取得了极

20、大极大完善。完善。1996：中国：中国,AC4000交交-直直-交原型车，标志着我国机车交交原型车，标志着我国机车交流传动技术进入实质性研究和应用阶段。流传动技术进入实质性研究和应用阶段。2000年年“蓝蓝箭箭”，2001年年DJ2”奥星奥星”号，号，2006年以后年以后DJ4、HXD、HXN、CRH1-3、CRH5动车组等动车组等交流传动技术发展历程交流传动技术发展历程28AC4000型交-直-交电力机车29DJ2型号交流传动电力机车u 我国第一台具有自主知识我国第一台具有自主知识产品的商用型交流传动电产品的商用型交流传动电力机车。力机车。主要用于既有干主要用于既有干线客运牵引和高速专线牵线

21、客运牵引和高速专线牵引通用型客运电力机车引通用型客运电力机车u 轴式轴式Bo-Bou 电传动方式交电传动方式交-直直-交交u 持续制功率持续制功率4800kWu 持续速度持续速度74km/hu 最高运营速度最高运营速度200km/hu 最大起动牵引力最大起动牵引力264kNu 持续牵引力持续牵引力233kNu 再生制动功率再生制动功率4400kw(108-210km/h)u 最大制动力最大制动力150kN(10-108km/h)30DJJ1(蓝箭蓝箭)电动旅客列车电动旅客列车n株电、株所、长客和广株电、株所、长客和广铁集团于铁集团于2000年共同为年共同为广深线研制的新一代交广深线研制的新一代

22、交传高速电动旅客列车组传高速电动旅客列车组 n基本编组基本编组M+5T+TC两列连挂编组：两列连挂编组：M+10T+Mn持续制功率：持续制功率：4800kWn持续制速度：持续制速度：105km/hn最高速度：最高速度：210km/hn起动牵引力：起动牵引力：211kNn持续牵引力：持续牵引力：164kNn最大电制动力：最大电制动力：150kN（5108km/h）n电制动功率：电制动功率：4400kW(108230km/h)31“中原之星中原之星”动车组动车组n2001年年10月生产，动力月生产，动力分散型交流传动电动车组。分散型交流传动电动车组。由株电、四方、株所联合由株电、四方、株所联合研制

23、生产。研制生产。n电传动方式：电传动方式：交直交交直交n持续制牵引功率持续制牵引功率6400 kWn最高运营速度：最高运营速度：160km/hn平均启动加速度（平均启动加速度（052.5km/h，额定载荷）不，额定载荷）不小于小于0.4m/s232中华之星电动车组中华之星电动车组n为我国京一沈快速客运为我国京一沈快速客运通道研制的动车组。列通道研制的动车组。列车最高运营速度可达车最高运营速度可达270kmh，是目前我，是目前我国运行时速最快的电动国运行时速最快的电动车组车组 n电传动方式交直交电传动方式交直交传动传动n最大运行速度最大运行速度270km/hn起动牵引力起动牵引力200 kN（0

24、5 km/h）n持续制功率持续制功率 2*4800kW 2002年年11月月27日，日，中华之星在秦中华之星在秦(皇岛皇岛)沈沈(阳阳)客运专线上创客运专线上创造了中国铁路试验速度的最高记录：造了中国铁路试验速度的最高记录：312.5公里公里/小时！小时！33出口乌兹别克斯坦电力机车出口乌兹别克斯坦电力机车n轴式轴式 B0-B0-B0n电传动方式：交直交电传动方式：交直交n用途：铁路干线客货通用用途：铁路干线客货通用n持续制功率持续制功率 6000kWn持续速度持续速度 53 km/hn最高运行速度最高运行速度 120 km/hn起动牵引力起动牵引力 450kNn持续牵引力持续牵引力 410k

25、N(半磨耗半磨耗轮轮)n电制动方式：电制动方式：再生制动再生制动n最大电制动力：最大电制动力：285 kNn轮周制动功率：轮周制动功率：5400kW34和谐型大功率交流传动机车和谐型大功率交流传动机车35和谐号大功率机车一览表和谐号大功率机车一览表型号型号主要性能参数主要性能参数研发制造研发制造运用运用初期订购情况初期订购情况和谐和谐1型电力型电力机车机车HXD1(DJ4)交流传动，双机重联，单机交流传动，双机重联，单机轴式轴式Bo-Bo，8轴轴9600kW，最高时速最高时速120KM/h德国西门子公司与南车株电公德国西门子公司与南车株电公司在司在EuroSprinter机车技术平机车技术平台

26、联合开发台联合开发大秦线牵引运煤列车。大秦线牵引运煤列车。至至2007年底，株厂共年底，株厂共造出造出120多台多台2004年年12月铁道部月铁道部订购订购180辆，辆，2008年年11月取消其中月取消其中40辆辆订单订单HXD1B交流传动，轴式交流传动，轴式Co-Co，6轴轴9600kW，最高时速，最高时速120KM/h南车株电公司南车株电公司德国西门子公司德国西门子公司单机牵引单机牵引7000吨重载吨重载列车列车2007年年8月铁道部订月铁道部订购购500辆辆HXD1C交流传动，轴式交流传动，轴式Co-Co，6轴轴7200kW，最高时速，最高时速120KM/h南车株电公司南车株电公司单机牵

27、引单机牵引5000吨吨2008年铁道部订购年铁道部订购300辆辆和谐和谐2型电力型电力机车机车HXD2交流传动，双机重联，单机交流传动，双机重联，单机轴式轴式Bo-Bo，8轴轴9600kW，最高时速最高时速120KM/h阿尔斯通交通股份公司与北车阿尔斯通交通股份公司与北车大同电力机车公司在大同电力机车公司在PRIMA机机车技术平台联合开发车技术平台联合开发单机牵引单机牵引7000吨重载吨重载列车，三机重联满足列车，三机重联满足20000吨以上重载列车吨以上重载列车2005年铁道部订购年铁道部订购180台台HXD2B交流传动，轴式交流传动，轴式Co-Co，6轴轴9600kW，最高时速，最高时速1

28、20KM/h北车大同电力机车公司北车大同电力机车公司阿尔斯通交通股份公司阿尔斯通交通股份公司单机牵引单机牵引7000吨重载吨重载列车列车2007年铁道部订购年铁道部订购500台台和谐和谐3型电力型电力机车机车HXD3(DJ3)交流传动，轴式交流传动，轴式Co-Co，6轴轴7200kW，最高时速，最高时速120KM/h日本东芝公司与北车大连机车日本东芝公司与北车大连机车公司联合研发公司联合研发单机牵引单机牵引5000吨吨2004年铁道部订购年铁道部订购60辆，后增订辆，后增订180辆；辆；2008年再增购年再增购400台台HXD3B交流传动，轴式交流传动，轴式Co-Co，6轴轴9600kW，最高

29、时速，最高时速120KM/h加拿大庞巴迪公司加拿大庞巴迪公司北车集团大连机车公司北车集团大连机车公司单机牵引单机牵引7000吨重载吨重载列车列车2007年年2月铁道部订月铁道部订购购500辆辆和谐和谐3型内燃型内燃机车机车HXN3交流传动，轴式交流传动，轴式Co-Co，6轴轴EMD16V265H柴油机，装车柴油机，装车功率功率4400 kW，最高时速，最高时速120KM/h北车大连机车公司与美国北车大连机车公司与美国EMD内燃机车公司联合设计制造内燃机车公司联合设计制造双机牵引双机牵引5000吨，时吨，时速速120km/h2005年铁道部订购年铁道部订购300台台和谐和谐5型内燃型内燃机车机车

30、HXN5交流传动，轴式交流传动，轴式Co-Co，6轴，轴，额定功率额定功率4460 kW，最高时，最高时速速120KM/h南车戚墅堰机车公司与美国通南车戚墅堰机车公司与美国通用电气（用电气（GE）公司合作研发）公司合作研发生产生产双机牵引双机牵引5000吨，时吨，时速速120km/h2005年铁道部订购年铁道部订购300台台36我国和谐型大功率机车发展我国和谐型大功率机车发展n和谐型电力机车（和谐型电力机车（HXD）型号：型号：HXD1/1B/1C/1D，HXD2/2B/2C，HXD3/3B/3C/3D其中：其中：HXD1D/3D为新型交流传动为新型交流传动160km客运机车客运机车轴式：轴式

31、：HXD1与与HXD2为为2（B0-B0），其余均为），其余均为C0-C0功率：功率：HXD1/1B，HXD2/2B，HXD3B为为9600KW，其余，其余 HXD为为7200KWn和谐型内燃机车（和谐型内燃机车（HXN）型号：型号：HXN3，HXN5轴式：均为轴式：均为C0-C0功率：均为功率：均为4000KW左右左右38HXD1(DJ4)型大功率交流传动电力机车型大功率交流传动电力机车主要技术特点主要技术特点n DJ4型大功率交传电力机车是由两节完全相同的型大功率交传电力机车是由两节完全相同的4轴电力机车通过内重联轴电力机车通过内重联环节连接组成的环节连接组成的8轴重载货运电力机车，每节车

32、设有一个司机室，为一完轴重载货运电力机车，每节车设有一个司机室，为一完整系统，机车总功率为整系统，机车总功率为9600 kW，单轴功率为，单轴功率为1200 kW，单节轴式为，单节轴式为BO-BO,轴重为轴重为23 T/25T（可调）（可调）。n主电路形式：机车采用交主电路形式：机车采用交-直直-交电传动技术，每节车配装一台水冷交电传动技术，每节车配装一台水冷IGBT变流器，给四台三相异步动机供电，辅助逆变器集成在主变流器中；变流器，给四台三相异步动机供电，辅助逆变器集成在主变流器中；n 控制系统采用西门子控制系统采用西门子SIBAS32系列的微机控制，系列的微机控制，TCN网络通讯技术；采网

33、络通讯技术；采用分布式控制；用分布式控制；n代表世界重载快速货运领域的先进水平，可满足代表世界重载快速货运领域的先进水平，可满足2万吨重载列车的牵引，万吨重载列车的牵引，将主要用于长达将主要用于长达630 km的大秦铁路晋煤外运。的大秦铁路晋煤外运。n车体采用中央梁承载方式，转向架，采用低位牵引杆，基础制动采用轮盘车体采用中央梁承载方式，转向架，采用低位牵引杆，基础制动采用轮盘制动；制动；n空气制动系统采用空气制动系统采用CCBII制动系统制动系统,电制动采用再生制动；电制动采用再生制动；39HXD1B大功率交流传动电力机车大功率交流传动电力机车（南车株电总装现场（南车株电总装现场-HXD1B

34、 0001号车）号车）40HXD1B大功率交流传动电力机车大功率交流传动电力机车（南车资电总装现场）（南车资电总装现场）41HXD1C大功率交流传动电力机车大功率交流传动电力机车（南车资电总装现场）（南车资电总装现场）42和谐和谐5型（型（HXN5）大功率交流传动内燃机车）大功率交流传动内燃机车南车戚墅堰机车有限公司与美国南车戚墅堰机车有限公司与美国GE公司联合设计制造（公司联合设计制造（2008年）年）轴式：轴式：C0-C0轨距：轨距：1435 mm轴重：轴重：25 t总重量：总重量：150 t传动方式：交传动方式：交-直直-交交额定功率：额定功率：4460 kW 最高速度：最高速度：120

35、 km/h和谐和谐3型大功率交流传动内燃机车型大功率交流传动内燃机车大连机车车辆公司与美国大连机车车辆公司与美国EMD内燃机车公司联合设计制造内燃机车公司联合设计制造2008年年7月月2日日 44引进交流电传动高速动车组引进交流电传动高速动车组200-250公里公里/时时 动车组动车组CRH1：庞巴迪庞巴迪-四方四方-鲍尔（鲍尔（BSP）生产，原型是庞巴迪为瑞典）生产，原型是庞巴迪为瑞典AB提供的提供的Regina。编。编组形式组形式2(2M+1T)+(1M+1T)，8节编组：节编组：Mc+Tp+M+M+T+M+Tp+Mc。总功率。总功率5300kW，轴功率，轴功率265kW，共，共20个轴，

36、每个动车个轴，每个动车4个动轴。个动轴。CRH2：南车四方（联合日本财团）生产，原型日本川崎新干线南车四方（联合日本财团）生产，原型日本川崎新干线E2-1000。编组形式。编组形式为为4M+4T，8节编组：节编组：Mc+T+M+Tp+M+Tp+M+Tc。总功率。总功率4800kW，轴功率，轴功率300kW CRH5：北车长春客车厂（联合阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供的北车长春客车厂（联合阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供的SM3型。总功率型。总功率5500kW，轴功率，轴功率550kW，编组形式，编组形式(3M+1T)+(2M+2T)，8节编组：节编组：Mc+M+Tp+M+

37、T+Tp+M+Mc。300-350公里公里/时时 动车组动车组CRH3：北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型ICE3。编组形式为，。编组形式为，4M4T。轴功。轴功率率550kW，全车共，全车共16根动轴，总功率根动轴，总功率8800kW，轴重：，轴重：17t。第一列国产化。第一列国产化CRH3C（CRH3-001C）于）于2008年年6月月24日日上午上午9时时13分在分在京津城际铁路京津城际铁路的试验中创下了的试验中创下了394.3公里的最高时速公里的最高时速 我国我国交流电传动高速动车组交流电传动高速动车组发展发展45CRH1动车组46CRH2动车

38、组47CRH3动车组48CRH5动车组49CRH5动车组50我国高速动车组新发展我国高速动车组新发展n至至2014年底，全国运营年底，全国运营“和谐号和谐号”动车组动车组1411组、组、13696辆，增加辆，增加103组、组、3232辆辆。n CRH动车组谱系化。已形成系列：动车组谱系化。已形成系列：CRH16；CRH2有有CRH2A CRH2E以及以及CRH380A D等等.n新一代高速列车新一代高速列车CRH380最高运营时速可达最高运营时速可达380公公里。已用于建成后的武广、沪杭、京沪高铁等。里。已用于建成后的武广、沪杭、京沪高铁等。CRH380A高速动车组，在沪杭高铁从杭州到上海高速

39、动车组，在沪杭高铁从杭州到上海虹桥试运行途中，最高时速达到虹桥试运行途中，最高时速达到416.6公里，再次公里，再次刷新世界铁路运营试验最高速。刷新世界铁路运营试验最高速。n动车组统型化动车组统型化51n 2010年年12月月5日，日，CRH380B型动车组在京型动车组在京沪高铁先导段的最高试验速度达沪高铁先导段的最高试验速度达457公里公里/小时。小时。n2011年年1月月9日，日，CRH380B采用特殊试验采用特殊试验编组（编组（8M4T）的）的CRH380B-6402L动车组动车组再次进行京沪高速铁路徐州至蚌埠先导段再次进行京沪高速铁路徐州至蚌埠先导段的运行试验。当天下午的运行试验。当天

40、下午5点，列车由点，列车由徐州东徐州东站站出发，在启动后出发，在启动后6分钟之内就达到了分钟之内就达到了380公里公里/小时，并于小时，并于5时时15分创造了每小时分创造了每小时487.3公里的最高试验速度。公里的最高试验速度。5253我国研究开发的部分动车组技术参数我国研究开发的部分动车组技术参数车型车型编组编组设计运营速设计运营速度（度（km/h）列车总功率列车总功率（kW）牵引电机牵引电机传动传动方式方式备注备注CRH2C第一阶段第一阶段6M2T：2（3M+1T）3007200MB-5120-A300 kW交交-直直-交交沪宁沪宁、京沪京沪、武广高铁武广高铁；郑西客运专郑西客运专线线等运

41、用等运用CRH2C第二阶段第二阶段3508760YQ-365365 kWCRH380A6M2T持续持续 350最高最高 380试验试验 4009600YQ-365365 kWCRH2C第二第二阶段基础上阶段基础上研发；研发；京沪京沪、武广高铁武广高铁等等运用运用CRH380AL14M2T20440CRH380B4M4T持续持续 350最高最高 380试验试验 4009200575 kWCRH3C 基基础上研发；础上研发；京沪京沪、沪杭沪杭高铁高铁等运用等运用CRH380BL8M8T1840054CRH380A型动车组新技术特性型动车组新技术特性 采用了新一代高速列车低阻力流线头型方案，实际运行

42、时采用了新一代高速列车低阻力流线头型方案，实际运行时新头型的阻力系数小于新头型的阻力系数小于0.13，尾车，尾车升力系数升力系数小于小于0.08。振动模态系统匹配：优化了转向架设计参数并改善车厢内振动模态系统匹配：优化了转向架设计参数并改善车厢内部结构，以配合动车组车体的自然震动频率，有效抑制列部结构，以配合动车组车体的自然震动频率，有效抑制列车在高速运行时的车体结构性车在高速运行时的车体结构性共振共振，同时提高了乘坐舒适，同时提高了乘坐舒适度。度。采用了高强度气密性设计，车厢内压力从采用了高强度气密性设计，车厢内压力从4000帕帕下降到下降到1000帕实际大于帕实际大于180秒，气压变化值小

43、于秒，气压变化值小于200帕帕/秒。秒。高速转向架技术，使用高速转向架技术，使用SWMB-400/SWTB-400型无摇枕型无摇枕转转向架向架，由，由CRH2C第二阶段使用的第二阶段使用的SWMB-350/SWTB-350改良而来。实验结果表示，当改良而来。实验结果表示，当CRH380A型动车组运行速度型动车组运行速度为为386.3公里公里/小时，其最大脱轨系数为小时，其最大脱轨系数为0.34，而，而CRH2A型型动车组以动车组以250公里公里/小时运行时最大脱轨系数为小时运行时最大脱轨系数为0.72。55 噪声控制技术：列车采用各种新型噪音吸收和阻隔技术材噪声控制技术：列车采用各种新型噪音吸

44、收和阻隔技术材料，料，CRH380A型动车组在时速型动车组在时速350公里公里/小时的情况下车小时的情况下车厢内噪声保持厢内噪声保持67至至69分贝，与分贝，与CRH2A型动车组以型动车组以250公公里里/小时运行时的情况相若。而低阻力新头型的使用亦减小时运行时的情况相若。而低阻力新头型的使用亦减少超过少超过5%的气动噪音。的气动噪音。高性能牵引系统：采用高性能牵引系统：采用南车株洲电机有限公司南车株洲电机有限公司的的YQ-365型型牵引电动机牵引电动机，和，和株洲南车时代电气股份有限公司株洲南车时代电气股份有限公司的的CI11型型IGBT牵引逆变器，并降低了牵引逆变器，并降低了传动比传动比和

45、加大制动盘热容和加大制动盘热容4。车辆减重：轴重仍维持在车辆减重：轴重仍维持在15吨的水平。当吨的水平。当CRH380A动车动车组维持组维持380公里公里/小时的旅行速度时，平均每位旅客的每百小时的旅行速度时，平均每位旅客的每百公里能量消耗小于公里能量消耗小于5.2千瓦小时千瓦小时。高效率高效率再生制动再生制动：再生能量回馈电网效率达：再生能量回馈电网效率达瓦瓦到到90%56我国研制成功时速我国研制成功时速500公里高速试验列车公里高速试验列车2011年年12月月25日在中国南车四方股份公司诞生日在中国南车四方股份公司诞生2014年年01月南车青岛四方机车车辆股份有限公司：该试验列车台架试验时

46、月南车青岛四方机车车辆股份有限公司：该试验列车台架试验时速达速达605公里（持续公里（持续10分钟分钟）。探索）。探索500公里以上超高速列车的技术公里以上超高速列车的技术。我国研制成功时速我国研制成功时速500公里高速试验列车公里高速试验列车2011年年12月月25日在中国南车四方股份公司诞生日在中国南车四方股份公司诞生2014年年01月南车青岛四方机车车辆股份有限公司：该试验列车台架试验时月南车青岛四方机车车辆股份有限公司：该试验列车台架试验时速达速达605公里（持续公里（持续10分钟分钟）。探索）。探索500公里以上超高速列车的技术公里以上超高速列车的技术。我国成功研发高速列车永磁同步牵

47、引系统我国成功研发高速列车永磁同步牵引系统 2014年年11月，中国南车集团株洲所研制的新一代高速列车永磁同步牵引系统月，中国南车集团株洲所研制的新一代高速列车永磁同步牵引系统成功通过国家铁道检测试验中心的地面试验考核。自主研发的成功通过国家铁道检测试验中心的地面试验考核。自主研发的JD188型大功型大功率永磁同步牵引电动机额定功率达到了率永磁同步牵引电动机额定功率达到了690千瓦。牵引系统技术是高铁的核千瓦。牵引系统技术是高铁的核心技术，永磁技术在国内高铁动力应用上的突破，将使中国高铁在世界舞台心技术，永磁技术在国内高铁动力应用上的突破，将使中国高铁在世界舞台上更具核心竞争力。上更具核心竞争

48、力。特点：节能高效、体积小、重量轻、转速稳、噪声低、可靠性高等特点：节能高效、体积小、重量轻、转速稳、噪声低、可靠性高等 3.电力牵引传动控制系统技术的发展电力牵引传动控制系统技术的发展集成模块化控制系统集成模块化控制系统分布式计算机网络控制分布式计算机网络控制多参数综合优化控制和智能化多参数综合优化控制和智能化60Group work(2-4人人/组组)：课程小论文课程小论文n主题：电力牵引传动与控制技术现与发展主题：电力牵引传动与控制技术现与发展n要求：要求：1.学术论文格式；学术论文格式；2.参考文献资料参考文献资料10-15篇以上；篇以上；3.课程结束前交。课程结束前交。6162第二章

49、第二章 电力牵引交电力牵引交-直传动与控制直传动与控制主要内容：主要内容：l直流牵引电动机直流牵引电动机l交流牵引发电机交流牵引发电机l内燃机车恒功调速系统内燃机车恒功调速系统l传动装置参数传动装置参数l电力机车传动与控制系统电力机车传动与控制系统l黏着控制与主电路保护黏着控制与主电路保护l电阻制动电阻制动63第二章第二章 电力牵引交电力牵引交-直传动与控制直传动与控制 一、直流牵引电动机一、直流牵引电动机1.电机工作原理与结构电机工作原理与结构2.基本方程基本方程3.工作特性与牵引性能分析工作特性与牵引性能分析4.速度调节速度调节5.绕组结构绕组结构*6.电枢反应与换向电枢反应与换向*64一

50、、直流牵引电动机一、直流牵引电动机1.直流电机工作原理直流电机工作原理与结构与结构单线圈电机模型：磁极，导体，换向片（器），电单线圈电机模型：磁极，导体，换向片（器），电刷，转轴等刷，转轴等图图2-1a 直流电机工作原理直流电机工作原理65直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理图图2-1b 直流电机工作原理直流电机工作原理66 导体所受电磁力导体所受电磁力 大小：大小：fx=BxLIs 方向：左手定则判定方向：左手定则判定 旋转导体感应电势旋转导体感应电势大小：大小：es=BxLV 方向：右手定则判定方向：右手定则判定（式中：（式中：Bx为导体所处位置的磁通密度；为导体所处位置的磁通密度；L