1、城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统1.2.3.u任务任务3 3 城轨车辆直流牵引传动系统城轨车辆直流牵引传动系统 城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统学习目标学习目标1掌握牵引传动控制的类型；2掌握电气制动的类型；3掌握直流传动的控制原理；4能正确分析牵引和电制动电路；5能正确分析高压回路电路；6掌握主传动控制系统中的保护方式；7了解城轨车辆使用的电力电子器件类型、工作原理和应用；8了解城轨
2、车辆整流、斩波和逆变电路工作原理和应用。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统项目内容：项目内容：主要介绍城轨交通车辆各种牵引传动系统组成及控制原理。全主要介绍城轨交通车辆各种牵引传动系统组成及控制原理。全面介绍了主传动设备面介绍了主传动设备直流牵引电动机、三相异步牵引电机和直直流牵引电动机、三相异步牵引电机和直线牵引电机的结构、工作原理及其特性。线牵引电机的结构、工作原理及其特性。详细分析了主传动系统牵引、制动、保护电路详细分析了主传动系统牵引、制动、保护电路。知识拓展：知识拓展：介绍城轨交通
3、车辆使用的主要电力电子器件的类型、工作原理介绍城轨交通车辆使用的主要电力电子器件的类型、工作原理及应用场合，分析城轨车辆整流、斩波和逆变电路的工作原理。及应用场合，分析城轨车辆整流、斩波和逆变电路的工作原理。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统电力牵引控制电力牵引控制定义：定义：在轨道交通车辆中，用电动机驱动实现车辆牵引的传动控制方式（电传在轨道交通车辆中，用电动机驱动实现车辆牵引的传动控制方式（电传动系统）。动系统）。作用作用：它是以牵引电机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力它
4、是以牵引电机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力进行调节，满足车辆牵引和制动特性的要求。进行调节，满足车辆牵引和制动特性的要求。类型：类型：直流传动系统直流传动系统：采用直流（脉流）牵引电动机。：采用直流（脉流）牵引电动机。交流传动系统交流传动系统：采用交流（同步、异步）牵引电动机采用交流（同步、异步）牵引电动机。电传动系统主电路电传动系统主电路定义：定义：一般是指一个车辆单元的牵引动力电路。一般是指一个车辆单元的牵引动力电路。组成组成：受流器、牵引箱（受流器、牵引箱（PA）、牵引电机、制动电阻箱、电抗器）、牵引电机、制动电阻箱、电抗器、电气开关等电气开关等。城城 市市 轨轨 道道
5、 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统图图2-1 主牵引逆变器外形结构主牵引逆变器外形结构城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统一直流牵引电机的原理一直流牵引电机的原理 1直流牵引电机的结构与原理直流牵引电机的结构与原理图图2-2 直流电动机结构（直流电动机结构（4极）极）城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统表表2-1
6、 2-1 串励牵引电动机的结构及部件作用串励牵引电动机的结构及部件作用部部位位主要组成部件主要组成部件主要作用主要作用名称名称部件组成部件组成使用材料使用材料定定子子主极主极主极铁心主极铁心热轧软钢板叠制热轧软钢板叠制产生磁通，建立主磁场产生磁通，建立主磁场励磁绕组励磁绕组漆包线或绝缘扁铜线漆包线或绝缘扁铜线换向极换向极换向极铁心换向极铁心热轧软钢板叠制热轧软钢板叠制改善换向改善换向换向极绕组换向极绕组绝缘扁铜线绝缘扁铜线补偿绕组补偿绕组绝缘扁铜线绝缘扁铜线改善负载特性，改善换向改善负载特性，改善换向（磁）轭部（磁）轭部铸钢或热轧软钢板叠制铸钢或热轧软钢板叠制提供磁路提供磁路转转子子电枢电枢电
7、枢铁心电枢铁心硅钢片叠成硅钢片叠成产生电磁转矩，实现机电能量转换产生电磁转矩，实现机电能量转换电枢绕组电枢绕组漆包线或绝缘扁铜线漆包线或绝缘扁铜线换向器换向器（整流子）（整流子）换向片换向片含少量银的铜合金含少量银的铜合金提供电流、整流、换向提供电流、整流、换向云母片云母片云母层压板，绝缘云母层压板，绝缘轴轴碳素钢碳素钢传递转矩传递转矩城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统直流串励牵引电机工作原理直流串励牵引电机工作原理城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项
8、目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统2 2直流牵引电机的特性分析直流牵引电机的特性分析 (1)速率特性速率特性 直流电机的速率特性表示式直流电机的速率特性表示式 CIeaRUn式中：式中：U 牵引电动机的端电压，牵引电动机的端电压，V；Ia 牵引电动机牵引电动机的负载电流即电枢电流，的负载电流即电枢电流，A；R 牵引电动机电枢回路中的电阻，牵引电动机电枢回路中的电阻，；牵引电动机的主极磁通，牵引电动机的主极磁通，Wb；Ce 牵引电动机电动势常数。牵引电动机电动势常数。（2-1）城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交
9、通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统图图2-4 电机磁化曲线电机磁化曲线主磁通主磁通由电机的磁化曲线决定由电机的磁化曲线决定 对于复励电机而言，对于复励电机而言，他励绕组磁势比例越大，速率特他励绕组磁势比例越大，速率特性越接近他励电动机，反之则接近串励电动机的特性。性越接近他励电动机，反之则接近串励电动机的特性。图图2-5 直流电动机速率特性直流电动机速率特性城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（2 2）转矩特性转矩特性直流电机的转矩特性表示式直流电机的转矩特性表示式 （2-2）MI
10、aCMMMME式中：式中：M 牵引电动机转矩，牵引电动机转矩，N；ME 电动机电磁转矩，电动机电磁转矩，N；M 电动机空载损耗引起的制动转矩，电动机空载损耗引起的制动转矩，N；一般为电机额定转矩的一般为电机额定转矩的13。CM 牵引电动机常数。牵引电动机常数。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统根据电动机的转矩特性与速率特性，可以得到电动机的机械特性根据电动机的转矩特性与速率特性，可以得到电动机的机械特性。图图2-6 直流电动机转矩特性直流电动机转矩特性图图2-7直流电动机机械特性直流电动机机
11、械特性城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统3 3直流直流牵引电机与动车牵引特性分析牵引电机与动车牵引特性分析 动车牵引力与电动机转矩、动车速度与电动机动车牵引力与电动机转矩、动车速度与电动机转速转速都是正比例关系，都是正比例关系，因而动车的牵引因而动车的牵引 特性曲特性曲线线F=（）与电动机的机械特性）与电动机的机械特性M=（n）趋势）趋势一致，一致，只是坐标比例尺不同。只是坐标比例尺不同。动车运行时，必须具有机械和电气上的稳定性。动车运行时，必须具有机械和电气上的稳定性。城城 市市 轨轨 道
12、道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（1）机械稳定性机械稳定性定义：定义：列车正常运行时，由于偶列车正常运行时，由于偶然的原因引起速度发生微量变然的原因引起速度发生微量变化后，动车本身能恢复到原有化后，动车本身能恢复到原有的稳定运行状态的稳定运行状态 dvdWdvdF0 图图2-8 牵引特性机械稳定性分牵引特性机械稳定性分析析 即即:（2-5）稳定条件稳定条件：是牵引特性曲线的斜是牵引特性曲线的斜率小于基本阻力曲线的斜率率小于基本阻力曲线的斜率。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制
13、项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（2）电气稳定性：）电气稳定性：定义：定义：动车正常运行时，由于偶然的原因引起电流发生微动车正常运行时，由于偶然的原因引起电流发生微 量变化后，电动机本身能恢复到原有的电平衡状态量变化后，电动机本身能恢复到原有的电平衡状态.直流牵引电动机的动态电压平衡方程式直流牵引电动机的动态电压平衡方程式(/)(/)DaaeaaUEIRL dIdtCnIRL dIdt(2-6)(2-6)式中：式中：UD 牵引电动机的牵引电动机的端电压端电压，V；E 牵引电动机的反电势，牵引电动机的反电势，V；L 牵引电动机的电感量，牵引电动机的电感量，H
14、。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统牵引特性电气稳定性分析牵引特性电气稳定性分析 牵引电动机稳态电压平牵引电动机稳态电压平衡方程衡方程（Ia）曲线斜率为正）曲线斜率为正值时，就具有电气稳定性值时，就具有电气稳定性。图图2-9 牵引特性电气稳定性分析牵引特性电气稳定性分析城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统图图2-10 串励、他励电动机的稳态电压平衡曲线串励、他励电动机的稳态电压平衡曲线f（I
15、a）（a）串励；）串励；（b）他励）他励城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（3 3）牵引电动机之间的负载分配）牵引电动机之间的负载分配：情况一：情况一：两台特性有差异的牵引电机装在同一动车上并联运行，轮径完全相同两台特性有差异的牵引电机装在同一动车上并联运行，轮径完全相同。结论：结论：串励电动机负载分配不均匀的程度远比他励电动机小。串励电动机负载分配不均匀的程度远比他励电动机小。图图2-11 2-11 特性有差异的牵引电动机负载特性有差异的牵引电动机负载（a）串励电动机特性曲线）串励电动机特
16、性曲线 （b）他励电动机特性曲线）他励电动机特性曲线城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统 情况二：情况二：两台电动机特性完全相同，而它们各自的动轮直径不同两台电动机特性完全相同，而它们各自的动轮直径不同 结论：结论：串励电动机负载分配不均匀程度比他励电动机小。串励电动机负载分配不均匀程度比他励电动机小。图图2-12动轮直径有差异时的牵引电动机负载分配动轮直径有差异时的牵引电动机负载分配（a）串励电动机特性曲线）串励电动机特性曲线 （b）他励电动机特性曲线）他励电动机特性曲线城城 市市 轨轨 道
17、道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（4）电压波动对牵引电动机工作的影响）电压波动对牵引电动机工作的影响 当电网电压波动时，由于他励电动机具有硬特性，其电流冲击和牵引力冲都比串当电网电压波动时，由于他励电动机具有硬特性，其电流冲击和牵引力冲都比串励电动机大得多励电动机大得多。当外加电压突变时当外加电压突变时，他励电动机他励电动机比比串励电动机所引起的电流冲击要串励电动机所引起的电流冲击要大得多大得多。结论：结论：电压波动对牵引电动机的影响，串励电机要优于他励电机。电压波动对牵引电动机的影响，串励电机要优于他励电机
18、。图图2-13电压波动时牵引电动机电流和牵引力的变化电压波动时牵引电动机电流和牵引力的变化 （a）串励电动机特性曲线）串励电动机特性曲线 （b）他励电动机特性曲线）他励电动机特性曲线城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（5 5）功率利用功率利用 由于串励电动机具有软特性，转速随着转矩的增大而自动降低，所由于串励电动机具有软特性，转速随着转矩的增大而自动降低，所以串励电动机的功率变化比他励电动机要小，接近恒功率曲线，可以合理以串励电动机的功率变化比他励电动机要小，接近恒功率曲线，可以合理地利用与
19、牵引功率有关的各种电器设备的容量。地利用与牵引功率有关的各种电器设备的容量。（a）串励）串励 （b）他励）他励图图2-14 牵引电动机牵引电动机机械特性和功率利用的关系机械特性和功率利用的关系城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（6 6）粘着重量利用粘着重量利用（a a）他励）他励 (b)(b)串励串励图图2-15 2-15 电机特性与空转的关系电机特性与空转的关系图中：图中：1-1-最大粘着力特性最大粘着力特性 2-2-滑动摩擦力特性滑动摩擦力特性 3 3、4 4、5-5-电动机机械特性电动
20、机机械特性 从粘着重量利用观点出发，他励电动机优于串励电动机。从粘着重量利用观点出发，他励电动机优于串励电动机。串励电动机的防空转能力较差。串励电动机的防空转能力较差。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统4 4直流直流串励牵引电动机的调速串励牵引电动机的调速调速常见方法：调速常见方法：调压调速调压调速改变牵引电动机的端电压改变牵引电动机的端电压UD，磁削调速磁削调速改变牵引电动机的主极磁通改变牵引电动机的主极磁通（1）调压调速：）调压调速：改变牵引电动机的联接法，例如串并联的方式。改变牵引电动
21、机的联接法，例如串并联的方式。在电动机回路串接电阻在电动机回路串接电阻。在电动机与电源之间串接斩波器在电动机与电源之间串接斩波器。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（2 2）磁削调速：磁削调速：定义：定义：通过减少流过牵引电动机的励磁电流减小牵引电动机主极磁通进通过减少流过牵引电动机的励磁电流减小牵引电动机主极磁通进行调速的方法。行调速的方法。磁场削弱系数（用磁场削弱系数（用表示）表示）定义：定义：在同一牵引电动机电枢电流下，磁场削弱后（削弱磁场）牵引电在同一牵引电动机电枢电流下，磁场削弱后
22、（削弱磁场）牵引电动机主极动机主极 磁势与磁场削弱前（满磁场）牵引电动机主极磁势之比。磁势与磁场削弱前（满磁场）牵引电动机主极磁势之比。表达式：表达式：式中：（式中：（IW）磁场削弱后主极磁势；磁场削弱后主极磁势；（IW）磁场削弱前（满磁场）主极磁势。磁场削弱前（满磁场）主极磁势。表示意义：表示意义：牵引电动机主极磁势削弱的程度。牵引电动机主极磁势削弱的程度。愈小表明磁场削弱愈深。愈小表明磁场削弱愈深。(%)()IWIWm（2-3）城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统常用磁削方法常用磁削方法结
23、论：结论：要改变磁场削弱系数，只须改变分路电阻的大小即可。要改变磁场削弱系数，只须改变分路电阻的大小即可。电阻分路法的特点：电阻分路法的特点：结构简单，磁削调节方便，附加电能损耗很小结构简单，磁削调节方便，附加电能损耗很小。RRIIIIIIIIWIWRWWRLLaLaLm11 磁场削弱系数磁场削弱系数的表达式：的表达式：（2-4）图图2-16 电阻分路法弱电阻分路法弱磁磁场原理场原理城轨车辆上普遍采用电阻分路法城轨车辆上普遍采用电阻分路法城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（二）直流传动控制系
24、统组成与控制原理（二）直流传动控制系统组成与控制原理 图图2-17 城市轨道交通车辆直流主传动结构组成城市轨道交通车辆直流主传动结构组成城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统直流传动调速控制基本形式：直流传动调速控制基本形式：变阻控制变阻控制 斩波调压控斩波调压控制制1变阻控制变阻控制 变阻控制：变阻控制：是通过调节串入电机回路的电阻，改变直是通过调节串入电机回路的电阻，改变直 流牵引电动机端电压，实现调速目的。流牵引电动机端电压，实现调速目的。调阻方法：调阻方法：凸轮调阻、斩波调阻。凸轮调阻、
25、斩波调阻。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统图图2-18 凸轮调阻控制凸轮调阻控制（1）凸轮调阻控制的原理凸轮调阻控制的原理城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（2 2）斩波调阻控制斩波调阻控制图图2-19 斩波调阻控制斩波调阻控制城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统2.2.斩波调压控制斩波
26、调压控制（电枢斩波控制电枢斩波控制）利用接在电网与牵引电动机之间的斩波器，通过控制斩波器的导通利用接在电网与牵引电动机之间的斩波器，通过控制斩波器的导通与关断时间来改变牵引电动机的端电压。与关断时间来改变牵引电动机的端电压。图图2-20 2-20 斩波调压控制斩波调压控制 结论：结论：斩波调速是一种经济的调速手段斩波调速是一种经济的调速手段。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统3 3直流传动系统的电气制动直流传动系统的电气制动原理原理：电气制动是利用电机的可逆性原理，即一台电机既电气制动是利用
27、电机的可逆性原理，即一台电机既可以作发电机也可以做电动机，只是运行条件不同。可以作发电机也可以做电动机，只是运行条件不同。分类：分类：1.1.电阻制动电阻制动（能耗制动）：电气制动时牵引电机所产（能耗制动）：电气制动时牵引电机所产生的电能，利用电阻使之转化为热能耗散掉。生的电能，利用电阻使之转化为热能耗散掉。2.2.再生制动再生制动（反馈制动）：（反馈制动）：电气制动时牵引电机所产电气制动时牵引电机所产生的电能生的电能重新反馈回电网中去加以利用。重新反馈回电网中去加以利用。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动
28、牵引传动系统系统（1）电阻制动）电阻制动（能耗制动能耗制动）直流串励牵引电动机的电阻制动，按其接线方式不同分：直流串励牵引电动机的电阻制动，按其接线方式不同分：他励式电阻制动、他励式电阻制动、串励式电阻制动串励式电阻制动（a）他励）他励 (b)串励串励图图2-21 电阻制动原理电阻制动原理 （2）再生制动）再生制动（反馈制动）（反馈制动）采用采用GTO斩波装置，可以比较方便地实现再生制动。斩波装置，可以比较方便地实现再生制动。图图2-22 再生制动原理再生制动原理城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系
29、统系统（四）直流斩波控制方式主电路实例分析（四）直流斩波控制方式主电路实例分析以某地铁车辆主电路为例分析其工作原理。以某地铁车辆主电路为例分析其工作原理。该主电路的原理接线图包括该主电路的原理接线图包括两部分两部分:主传动输入滤波电路、主传动输入滤波电路、牵引牵引/制动电路。制动电路。1主传动输入滤波电路主传动输入滤波电路（见图（见图2-232-23）组成：组成：网侧电路网侧电路滤波电路滤波电路启动限流环节启动限流环节保护电路保护电路由单臂受电弓由单臂受电弓1Q11Q1（安装在（安装在B B车上）、车上）、避雷器避雷器1F11F1、高速断路器、高速断路器1Q31Q3组成。作组成。作用是将接触网
30、电压引入车内。用是将接触网电压引入车内。由波电容由波电容1C1及固定放电电阻及固定放电电阻R1和二次和二次放电接触器放电接触器1K17与电阻与电阻1R2、电感、电感1L1组成。组成。作用是为了克服浪涌电压及网压波动，同时作用是为了克服浪涌电压及网压波动，同时将直流斩波器产生的谐波限制在主电路内将直流斩波器产生的谐波限制在主电路内。作用是限制主电路启动电流过大，作用是限制主电路启动电流过大，建立稳定的馈电电压。建立稳定的馈电电压。构成构成:由差动电流继电器由差动电流继电器1U1、1Q2/1R4固定接地固定接地装置、避雷器装置、避雷器1F1构成。构成。作用：作用：1U1和和1Q2/1R4固定接地装
31、置接在主电路固定接地装置接在主电路的输入与接地端之间，用以对主电路进行过电流的输入与接地端之间，用以对主电路进行过电流及接地保护及接地保护，F1对主电路大气过电压进行保护。对主电路大气过电压进行保护。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统图图2-23 主传动输入滤波电路主传动输入滤波电路1Q1受电弓受电弓 1Q3高速断路器高速断路器 1F1避雷器避雷器 1L1滤波电感滤波电感 1C1/R1滤波电容滤波电容 1R1启动限流电阻启动限流电阻 1R2二次放电电阻二次放电电阻 1K17二次放电接触器二次
32、放电接触器 1U1差动电流继电器差动电流继电器 1U2电压互感器电压互感器 1Q2接地端子接地端子 1F2快速熔断器快速熔断器 1V1防迂回二极管防迂回二极管 1R4接地电阻接地电阻 1Q41Q11接地装置接地装置城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统牵引电路牵引电路 地铁车辆动车调速以调压调速为主、磁削调速为辅，即地铁车辆动车调速以调压调速为主、磁削调速为辅，即采用直流斩波调压调速，通过主极磁通削磁扩展调速范围。采用直流斩波调压调速，通过主极磁通削磁扩展调速范围。牵引时四台牵引电机两串两并，电
33、流路径（向前时）为：牵引时四台牵引电机两串两并，电流路径（向前时）为：第一、二电机支路第一、二电机支路 第三、四电机支路第三、四电机支路 磁场削弱电路磁场削弱电路馈电正端馈电正端1K91K9第一牵引电机励第一牵引电机励磁绕组磁绕组1M11M1第二牵引电机励磁绕组第二牵引电机励磁绕组1M21M2电流互感器电流互感器1U31K11U31K1第一牵引第一牵引电机电机1M1A1B21M1A1B2第二牵引电机电枢绕组第二牵引电机电枢绕组1M2B2A11M2B2A1波器波器1A171A17、66馈电负端馈电负端接地装置接地装置11K21K1011K21K10平波电抗器平波电抗器1L31L3斩电枢绕组斩电枢
34、绕组Q8-1Q11Q8-1Q11车轴车轴钢钢轨回流。轨回流。馈电正端馈电正端1K91K5第三牵引电第三牵引电机电枢绕组机电枢绕组1M3A1B2第四牵引电机电第四牵引电机电枢绕组枢绕组1M4B2A11K6电流互感器电流互感器1U4第三牵引电机励磁绕组第三牵引电机励磁绕组1M3第四第四牵引电机励磁绕组牵引电机励磁绕组1M41K10平波电抗平波电抗器器1L3斩波器斩波器1A17、6馈电负端馈电负端接接地装置地装置1Q8-1Q11车轴车轴钢轨回流。钢轨回流。当速度达到当速度达到36km/h，斩波器调节达，斩波器调节达到到0.95时，闭合磁削接触器时，闭合磁削接触器1K13，磁削，磁削电阻电阻1R3-R
35、4 并入第一、二电机的励磁并入第一、二电机的励磁绕组支路；闭合磁削接触器绕组支路；闭合磁削接触器1K14，磁削，磁削电阻电阻1R3-R6并入第三、四电机的励磁并入第三、四电机的励磁绕组支路，实现磁场削弱级调速，磁场绕组支路，实现磁场削弱级调速，磁场削弱系数为削弱系数为50%。注意：电机励磁绕组。注意：电机励磁绕组上并联的电阻上并联的电阻1R3-R3、1R3-R5为固定为固定分路电阻，用以改善牵引电机的换向，分路电阻，用以改善牵引电机的换向，其固定磁削率为其固定磁削率为93%。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传
36、动牵引传动系统系统图图2-24 2-24 主传动牵引主传动牵引-制动电路制动电路1K11K14接触器接触器 1U31U4电流互感器电流互感器 1M11M4牵引电动机牵引电动机 1A2预励磁装置预励磁装置 1L3平波电抗器平波电抗器 1R3/R3、R6磁磁削电削电 1R3/R4R5固定分路电阻固定分路电阻 1R3/R7R9制动电阻制动电阻 1A1斩波器（斩波器（V1V2GTO主晶闸管，主晶闸管，V3V4制动晶闸管，制动晶闸管，V7V8制动电阻调节晶闸管，制动电阻调节晶闸管，V9串联制动二极管，串联制动二极管，V5续流二极管，续流二极管，V11短路保护晶闸管）短路保护晶闸管）2 2主传动牵引主传动
37、牵引 制动电路制动电路城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统电制动电路电制动电路 路制动时电流路径为路制动时电流路径为:负端负端接地装置接地装置V5V5受电弓受电弓其他车辆其他车辆1L31K111L31K111M3励磁励磁1M4励磁励磁1K21M2电枢电枢A1B21M1电枢电枢B2A11K1 V7 1R3-R9V3V7 1R3-R9V3、V4V4 V8 V8 1R3-R71R3-R8V9 V1/V21R3-R71R3-R8V9 V1/V21R3-R51R3-R5、R6R61U441K61M4电枢
38、电枢A1B21M3电枢电枢B2A11K51M1励磁励磁1M2励磁励磁1U3 1R3-R31R3-R3、R4R4城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统3 3主要设备：主要设备：（1 1）牵引电机）牵引电机 （2 2）斩波）斩波器器（1 1）牵引电机牵引电机：地铁车辆选用地铁车辆选用 直流串励牵引电机直流串励牵引电机 特点：特点：起动力矩大，起动力矩大，过载能力强，过载能力强，调速平滑且范围广，调速平滑且范围广，控制简单控制简单.型号型号CUCS 5668h工作制工作制持续制持续制额定功率额定功率2
39、07kW额定电压额定电压750V额定电流额定电流305A额定转速额定转速1470rmin最大转速最大转速3140rmin绝缘等级绝缘等级H级级通风量通风量自通风量自通风量0.28m3s磁场削弱系数磁场削弱系数0min：9350齿轮传动比齿轮传动比5.95：1 主要技术参数主要技术参数城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统（2 2）斩波器）斩波器 斩波器原理：斩波器原理：（图（图2-24中点划线框内部分）中点划线框内部分）地铁车辆斩波器控制方法：地铁车辆斩波器控制方法：启动牵引前期采用频率调制，设
40、定很小的脉宽启动牵引前期采用频率调制，设定很小的脉宽（即定（即定t tonon），频率从），频率从60Hz60Hz起调至起调至400Hz400Hz，之后转入脉宽，之后转入脉宽调制（即调调制（即调t tonon），对导通比），对导通比在在0.050.05 0.95 0.95之间进行之间进行控制。控制。电制动时，电制动时，V V1 1、V V2 2可关断晶闸管调节再生制动电可关断晶闸管调节再生制动电流，流，V V3 3、V V4 4电阻制动晶闸管调节电阻制动电流，电阻制动晶闸管调节电阻制动电流，V V7 7、V V8 8配配上电阻（上电阻（1R1R3 3-R-R7 7、-R-R8 8、-R-R9
41、9）构成分级电阻制动调节电路。）构成分级电阻制动调节电路。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统 两相两相一重相位差一重相位差180工作工作频率频率500HzGTO导通角导通角0.05 0.95型号型号CSG200301最大最大可控制关断电流可控制关断电流2000A最大最大截止电压截止电压4500VGTO正向正压降正向正压降(2000A,125?):3.5V最大最大不重复冲击电流不重复冲击电流(10ms)：13kA触发触发电流电流(25?)：2.5可可重复最大反向电压重复最大反向电压4500V电
42、流电流增长率增长率400As环境温度环境温度范围范围 40125?斩波器主要技术参数：斩波器主要技术参数：GTO主要技术参数：主要技术参数：城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统斩波器冷却采用内外隔离方式斩波器冷却采用内外隔离方式图图2-25 斩波器箱通风冷却示意图斩波器箱通风冷却示意图 斩波器箱内的热量一部分通过箱体表面散热，一部分通过热交换器排大气。斩波器箱内的热量一部分通过箱体表面散热，一部分通过热交换器排大气。由于箱内空气只在箱内循环，不与外部空气接触，因此能保持很高的清洁度。由于箱内空气只在箱内循环，不与外部空气接触，因此能保持很高的清洁度。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目二项目二 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统15:40:29
