交直电力机车主电路.ppt

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1、第四章交直电力机车主电路§4.1概述§4.2理想整流电路§4.3非理想整流电路§4.4主电路保护§4.5典型机车主电路§4.1概述组成：牵引变压器、牵引电动机及其相关电气设备。特点：高电压、大电流、控制复杂、工作条件差等。作用：传递功率，实现电能向动能的转换。一、对主电路的基本要求满足起动、调速、制动要求，保证牵引电机转矩、转速独立可调，且范围宽。（如：升弓带电下……)二、主电路的结构特点1、变流调压方式变压器高压侧自耦调压，再整流，如早期6Y2、SS2机车。变压器次边分段调压，再整流，如SS1机车（有级）。§4.1概述变流器调压，如SS3～SS9机车（无级调压）。相控调压

2、有全控、半控调压。无再生制动用半控，因可改善功率系数。2、供电方式（1）集中供电方式一组调压整流（半波或全波）给所有牵引电机供电。电路配线、布置简单；整流容量大，电机可全并联，防空转性能好；整流并联元件多，故障短路时分流图4-1集中供电电路好，对元件短路保护低些。电机特性差异→负载分配不均；被拖动与原方向相反运动，电机因剩磁发电，高者通过其他电机形成自励回路，造成并联自励发电短路（加设线路接触器）；一台电机环火，可引起另一台电机环火。中抽半波整流，一组故障时电压减半，功率也减半。优点：缺点：§4.1概述（2）半集中供电方式两组调压整流装置，每组给一半的电机供电。优点：整流器

3、容量小些。缺点：一组故障时，功率降低一半。注意：C0-C0、B0-B0轴式机车，半集中供电也叫转向架独立供电。图4-2半集中供电电路(a)(b)图4-3独立供电电路（3）独立供电方式一整流器对一电机独立供电。图（a）变压器二次共用绕组中抽供电，绕组结构简单，但整流易出现各支路逐个换向→各输出平均电压不相等，加大了电机特性差异的后果。§4.1概述图（b）变压器二次独立绕组供电，能克服（a）的缺点，二次电流减小，但绕组增多，结构复杂及绕组间绝缘问题。注意：现代交-直电力机车用半集中供电（交-直-交亦如此）。3、调速与磁场削弱方式调速：起动及低速时调电机端压、高速时用削磁来调速。

4、削磁方式：电阻分流（三级）、可控硅分流（无级）。4、电制动方式电阻制动、再生制动。（见前述）5、牵引电动机型式及联结方式型式：串励（常用）、复励（6K、SS7）。§4.1概述联结方式：牵引电机并联，更好利用粘着力。6、检测及保护方式（1）检测交流侧：交流电压、电流互感器，测网压、变压器一次电流。直流侧：直流电压、电流互感器或传感器，检测牵引电机端压、电枢电流、励磁电流（电气制动状态）。（2）保护种类：过流（含短路和过载）、接地、过压、欠压及其它保护。方式：切断机车总电源、切断故障电路电源等，或仅给司机信号引起注意。§4.1概述三、电力机车的功率系数“交-直”环节，使电力机车

5、具有功率系数的特殊性。1、功率因数与功率系数交流电路（U、I正弦），有功P与视在S之比，叫功率因数。“交-直”机车，电压正弦，电流畸变（理想情况下为矩形波）。牵引变压器原边有功P与视在S之比叫功率系数，用μ来表示。2、功率系数的物理意义（1）定义（4-1）电压正弦，电流非正弦→基波、谐波，其与电压同频基波产生有功功率、不同频谐波只产生无功功率。因此§4.1概述(4-2)式中，U为正弦有效值，I为电流总有效值，I(1)为基波电流有效值,为基波电流的相位系数，为基波电流的有功分量。引入电流波形畸变系数（亦即电流基波系数）ξ=I(1)/I，则有（4-3）可见：ξ↑→畸变↓，ξ=1

6、→无畸变，有。通常情况，μ＜。（2）浅析①μ＜1：一是基波电流与电压不同相，＜1；二是电流畸变有谐波，ξ＜1。②提高μ，一是使I(1)与U同相，二是使电流接近正弦。§4.2理想整流电路理想情况：硅元件正向管压降为零；直流侧Ld=∞；变压器绕组漏抗、电阻忽略不计；变压器次边电压正弦。一、不可控整流电路二极管整流，有级调速，如SS1机车。（一）中抽式整流电路图4-1原理电路。集中供电，每三台电机并联串PK后再并联；M1～M6均串励；变压器副边ao、bo两段，其电压大小相等而相位相反。理想情况:变压器u2正弦、i2直流，u1正弦、iT方波；D1换流到D2瞬间（0、π、……）完成，

7、即瞬间自然换相。图4-1中抽式整流电路§4.2理想整流电路1、整流电压与电流分析有：整流电压（4-4）式中，Ud为平均电压，Ud0为理想空载电压。整流平均电流（4-5）式中，R为直流电路的总电阻（6台电机并联的总电阻）。牵引变压器：副边：电压每段正弦有效值（4-6）电流每段矩形波有效值（4-7）原边：电压正弦电流方波有效值（KT变压器变比）（4-8）图4-5整流电路波形§4.2理想整流电路2、整流元件的电压电流参数（1）硅元件电流整流器电流有效值I=0.707Id=0.707（6IM）=4.242IM。（2）硅元件