电力牵引控制系统1
电力牵引控制系统1
15. 主电路设计时要考虑（）五方面的因素
参考答案：电机连接与激磁方式、电机的供电方式、整流线路、调速方式、电气制动方式16. 机车牵引特性是指（）与（）关系曲线
参考答案：
机车牵引力、机车速度
17. 要改变电机励磁绕组电流实现磁场削弱调速主要有（）、（）两种方法
参考答案：
电阻分路法、晶闸管分路法
18. 机车制动特性是指（）与（）关系曲线
参考答案：
制动力、速度
19. 机车牵引限制包括（）、（）、（）、（）
参考答案：
最大速度限制、电机的安全换向限制、粘着限制、电机最大电枢电流限制
20. 机车制动限制包括（）、（）、（）、（）、（）
参考答案：
最大速度限制、电机的安全换向限制、粘着限制、电机最大制动电流限制、最大励磁电流限制
21. 电阻制动在低速时，制动力直线下降。
为提高制动力，可采用（）、（）两种方法
参考答案：
加馈电阻制动、分级电阻制动
22. 机车主电路保护主要有（）、（）、（）和（）保护
参考答案：
短路、过载、接地、过压
23. 机车辅助电路主要分（）辅助电路和（）辅助电路两大类
参考答案：直流、交流
24. 主电路设计时要考虑那几方面的因素？
参考答案：
五个方面的考虑
①电机连接与激磁方式；
②电机的供电方式；
③整流线路；
④调速方式；
⑤电气制动方式
25. 交直型电力机车采用最是那种励磁方式?串联还是并联?
参考答案：
交直机车多采用串励励磁方式，也有机车采用复励励磁方式。
与并励电机相比，串励电机起动力矩大、恒功性能好，但是其防空转较差；
电机多采用并联方式，只有8K机车采用电机串联方式。
电机并联与串联相比有更好的防空转能力，且一个电机故障时对牵引力影响较小，但是其电器线路设备较为复杂，且因轮径差和性能差引起的负载分配不均匀较大。
26. 交直型机车的调速过程是先调压弱磁,为何要先弱磁?
参考答案：
交直机车先进行调压调节器速，到额电压时，保持电压不变，再进行弱磁调速。
机车牵引时，一方面要速度控制，同时也要牵引力。
电机的转矩为：
如果先开始弱磁，意味着在大要得到同样的牵引力，要更大的电枢电流，这是不经济的。
所以要满磁场工作，在调压到额定电压之后，电枢电流没有达到额定值前采用弱磁调速方式。
27. 什么是空转？其危害是什么?如何检测和防护?
参考答案：
定义：
是牵引时，牵引力大于粘着力，轻轨发生相对滑动的现象。
危害：
牵引急剧减小，轮轨间发生磨损。
检测:
①ΔId
②ΔV
③综合ΔV、ΔV/Δt和ΔV2/dt2
防护：
1.撒砂
2.减载
3.停车
28. 轴重转移是如何生产的?为何进行轴重补偿?
参考答案：
轴重补偿是因为机车的轻周牵引力与车钩的阻力不地同一直线上，有一个转矩，使前转向架轴重减少，后转向架轴重增加。
轴重转移可能使前转向架容易空转，后转向架粘差重量又不充分，整个机车的粘着重量利用不充分。
轴重补偿是使前转向架的牵引电流减小，后转向架牵引电流增大，整车的粘着利用更充分，能发挥机车的牵引力。
29. 牵引和制动特性分别主要有那些限制?
参考答案：
牵引特性是指牵引力与速度关系曲线;制动特性是指制动力与速度关系曲线。
牵引和制动特性都有一定的限制曲线,只有在限制曲线范围工作才是安全的。
牵引限制：
①最大速度限制－机车结构速度；
②电机的安全换向限制－ＶＩ为常数，否则环火或火花；
③粘着限制－牵引力大于最大值时空转；
④电机最大电流限制－电构电流大于额定值时发热。
制动限制：
①最在励磁电流限制-If过大，励磁绕组发热磁路饱和，
②粘着限制曲线-机车制动力大于粘着力时，导致打滑，丧失制动力。
③最大制动电流限制-电枢电流和制动电阻最大电流不能超过最大值，一般是制动电阻电流限制先起作用；
④牵引电机的安全换向限制-环火或火花；
⑤机车结构速度限制-机械强度限制
30. 空转与机械特性软硬的关系统如何?画出恒流控制、恒压控制和恒速控制机械特性，并比较其空转的难易度。
参考答案：
速度随牵引力变化较小的机械特性叫硬特性,反之是软特性。
机械特性越硬防空转能力越强，反之越弱。
由此可分析：恒流控制最软件，恒速控制最硬,恒压控制处于两都之间,因此恒流控制最容易空转，恒压控制次之，恒速控制最不容易发生空转。
31. 分析电阻制动原理，说明为何低速时采用分级电阻制动可以提高制动力？
参考答案：
电阻制动时，牵引电机由串励电动机变为它励发电机。
因此有制动电流和制动力矩。
将动能转化为电能同时产生了制动力矩。
低速时，励磁电流达到额定值，由公式可知：制动力电阻减小时，制动电流成反比增大，制动转矩也增大.
32. 交直型机车再生制动有何缺点?交直交机再生制动也有这个缺点?
参考答案：
交直型电力机车再生制动缺点有：
①功率因数低，
②谐波干扰电流大;
③容易发生再生颠覆,对触发信号的可靠性要求高;
④控制复杂
⑤对线路要求较高。
最主要的不足是功率因数低和谐波电流大，交直交电力机车采用四象限脉冲整流器供电,其功率因数接近为1,输入电流按近为正弦,谐波电流很小。
33. 机车保护主要有那几类?为何要设保护?
参考答案：
保护种类：
短路、过载、接地和过压保护。
保护理由：
主电路电气设备在短路、过载、接地和过压故障发生时，不至发生损坏或者减少损坏。
34. 辅助电路的功能是什么?
参考答案：①直流辅助电路
供车上电器控制和电子控制的直流电源。
①交流辅助电路
供车上空压机、通风机、油泵电机、空调的三相交流电源。
①客车供电辅助电路
供客车用电的DC600V直流电源。
牵引变电所原理
牵引变电所是一种用于电气牵引系统的供电设备，主要用于供应电力给铁路牵引车辆。
其工作原理如下：
1.输电系统：牵引变电所通常连接到高压输电网，通过输电线路将电能传输到牵引变电所。
2.变电系统：牵引变电所内部设有变电设备，包括变压器和开关设备。
变压器将输电线路上的高压电能转换为所需的供电电压，通常为600V或1500V。
3.供电系统：将被转换后的供电电压通过开关设备分配和控制，根据牵引车辆的需要进行调节和供应。
4.牵引系统：最后，供应的电能通过接触线或供电杆传输到铁路牵引车辆，并提供所需的电力供应，以驱动列车行驶。
牵引变电所的工作原理基于电力传输和分配的基本原理，通过变压和电力控制来满足铁路牵引系统对电能的需求。
经过转换和调节后的电能会通过供电系统传输给牵引车辆，实现列车的动力来源。
牵引变电所在实际应用中需考虑安全性、稳定性和可靠性等因素。
同时，为了提高电能的利用效率，牵引变电所还可以采用回馈制动等技术，将列车制动时产生的能量回馈至电网，提高系统的能量利用效率。
总而言之，牵引变电所通过对电能的转换、分配和控制，为铁路牵引系统提供所需的电力供应。
它是电力传输和分配在铁路牵引领域的应用之一，具有重要的作用，提供可靠的动力支持，确保列车行驶安全和顺畅。
电力系统及牵引供电系统概述
牵引网 Traction Electric Network
回流线 Return current line
牵引 供电 系统 The power supply system of electric traction
电 气 The 化 铁 Electrified 道 Railway 供 电 系 统
牵引变电所
第一章 电力系统与牵引供电系统
学完本章后请回答以下问题： 1.电力系统的组成？电力系统与牵引供电系统的关系？牵引供电 系统的组成及各部分作用？ 2.我国电气化铁路普速与高速所用的供电方式分别是？ 3.电力系统与牵引变电所的联系方式？ 4.牵引变电所向接触网的供电方式？ 5.分区所是什么，其运行方式指什么？ 6.按分区所的运行方式分类，我国现行采用的何种方式，为什么？
牵引变电所沙盘
牵引变压器模型
系统电源侧门形框进线
牵引变电所110kV侧(室外)
牵引变电所控制室(室内)
保护、计量盘(室内)
牵引变电所高压室(室内)
牵引变电所电容室(室内)
27.5kV馈线侧(室外)
馈电线 (feeder) 连接牵引 变电所和 接触网的 导线。 它将牵引 变电所 变换后的 电能送到 接触网。
(2)双线区段 双线区段的供电方式 目前都采用同相的单边供电。
分为单边分开供电和单边并联供电。
(I) (II)
(I)、(II)分别表示为上行接触网和下行接触网。 在同一供电分区内，上行和下行的接触网在分区末 端联接起来，由同一相供电。
2.双边供电 在相邻两牵引变电所之间的供电臂分界
点，必须设置分区所，实现两边供电。此
电源来自电力系统的两个地区变电所， 给铁路供电的输电线是联络这两个地区 变电所的通路。采用双路输电线。
HXD1C型电力机车网络控制系统
主要内容
一、机车网络控制系统概述
二、机车网络控制系统基础知识
三、网络控制系统的构成、部件特点
四、网络系统控制功能
五、网络维护工具
一、机车网络控制系统概述
7200kW 货运电力机车车载网络控制系统采用符合
IEC61375标准，DTECS网络控制平台为基础的微机网络控
制系统。
MVB 用于各个电子控制系统的数据交换，WTB 用于重
联牵引时主控机车与从控机车之间的数据交换。
完成机车
信息管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等
主要功能。
返回
二、机车网络控制系统基础知识
专为铁路机车(车辆)内设备互联而开发的高可靠和强实时的现场总线，其具有如下特点：
1）数据传输波特率为1.5Mbps,信号采用双向L型差分曼彻斯特编码；
2）采用8位的循环冗余校验（CRC）方式；
3）物理层支持三种传输介质（双绞线、同轴电缆、光纤），传输通道可配置为冗余或非冗余方式，并支持冗余通道自动切换；
二、机车网络控制系统基础知识
4）通过设置总线重复器，网络拓扑可为总线型、星型或混合型，每个总线段内互联的设备最多可达32个；
5）数据链路层支持三种基本的数据传输模式：过程数据、消息数据、监督数据。
牵引供电系统基本原理1-1
1 牵引供电系统的构成 2 牵引网供电方式（直供，BT, AT); 3 变压器、压互、流互原理
4 电气化铁路接地系统
5 扼流变压器工作原理
6 继电保护原理
参考书籍
1.《牵引供电系统分析》李群湛 贺建闽 2.《电气化铁道供电系统》曹建猷 3.《交流电气化铁道牵引供电系统》谭秀炳
1 牵引供电系统的构成
轨道: 在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时，轨道除仍 具有导轨功能外，还需要完成导通回流的任务。因此，电力牵引的轨道， 需要具有良好的导电性能。
回流线:是连接轨道和牵引变电所的导线。通过回流线把轨道中的 回路电流导入牵引变电所的主变压器。
电气化铁路三大技术课题
① 负序电流：
动态单相取流，产生负序电流输入电力系统； 措施：三相-两相变压器；变电所换向连接；
牵引变电所
把电力系统供应的电能变换成适合电力机车牵引要求的电能
牵引变电所: 把电力系统供应的电能变换成适合电力机车牵引要求的电 能。
馈电线: 连接牵引变电所和接触网的导线。它将牵引变电所变换后的 电能送到接触网。
接触网: 是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路轨顶保持一 定距离的输电网。通过电动车组的受电弓和接触网的滑动接触，牵引电能 就由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机使列车运行。
电力系统向牵引供电系统供电示意图
牵引变电所：核心元件为变压器 (1) 三相YNd11接线； (2)单相Ii接线； (3)单相Vv接线； (4) Scott接线。
牵引网： 由馈线、接触网、轨（地）、回流线组 成。
（1） 直接供电方式 （2） 带回流线的直接供电方式 （3） 吸流变压器(BT)供电方式 （4） 自耦变压器(AT)供电方式
《牵引供电系统》-第三章-牵引负荷计算
§3.3 牵引负荷计算
ΓJ在不同条件下取值不同。 ➢ 当采用近期运量计算时
储备系数，单线取 1.2，双线取1.15。
波动系数，取1.2
线路货物年需要输送能 力，单位万吨／年。
➢ 若需要输送能力已经接近线路输送能力时，按线路输送能 力计算；若低于输送能力的一半时，可按2倍需要输送能 力计算。此时，都不再考虑波动系数和储备系数。
的停留，此时一般不降下受电弓。
§3.2 车辆电流和能耗
几种制动方式简介
➢ 机械制动：通过司机操纵，启动车辆制动阀来实现； ➢ 电能制动：将电动机转换为他励发电机，从而将制动中的
机械能转化为电能； ➢ 电阻制动：将制动产生的电能消耗在电阻器上，变成热能
散发； ➢ 再生反馈制动：将电能反送到牵引网，供其他处于牵引状
三、列车电流计算。计算馈线电流前，需先计算列车。
1、列车平均电流I
列车通过供电分区的 总能耗，kVA.h
车辆自用电。 近似时可忽略
网压，取25kV
列车通过供电分区的总运行时分，min
2、列车带电平均电流Ig
列车通过供电分区的总的给电运行时分，min
§3.3 牵引负荷计算
3、列车有效电流 定义：列车电流在供电区间运行全部时间内的均方根值。 公式：
§3.1 牵引供电负荷简介
二、电动车辆的基本特性
1、速度特性：车辆运行速度v与牵引电机电枢电流i 的关系。 v =f(ia)
2、牵引力特性：车辆牵引力Fk 与电动机电枢电流i 的关系。 Fk=f(ia)
说明：
特性均是将牵引电机特性归算到轮周特性而获得的， 即速度特性曲线和牵引力特性曲线与牵引电动机的转速特性曲线、转
§3.4 牵引变压器容量计算
电力机车控1
电力机车控制》自测试题（一）一、选择题1、我国电力机车供电的电流制式为。
a：单相低频b：三相四线制c：单相工频2、电力机车每一轮对由单独的牵引电动机驱动，这种传动方式称为。
a：组合传动b：个别传动c：转向架独立传动3、我国研制的第一台SS1型电力机车是在（）年生产出来的。
a：1978 b：1967 c：19614、我国接触网的额定电压为（）KV。
a：29 b：19 c：255、机车牵引力与牵引电机电枢电流之间的关系是（）。
a：速度特性b：牵引力特性c：牵引特性6、机车轮周牵引力与机车速度之间的关系是（）a：速度特性b：牵引特性c：牵引力特性7、交直型机车整流装置的特性是指整流输出电压与（）的关系。
a：b：c：8、机车总效率特性是指机车总效率与机车（）的关系。
a：电流b：速度c：功率9、目前，我国韶山系电力机车属于（）机车。
a：直直型b：交直型c：交直交型10、动车组按动力分布可分为（）和动力集中式两种。
a：动力分散式b：机车c：架悬式11、改变三相异步牵引电动机转向的方法为（）。
a：改变每相输入电压的方向b：改变每相输入电流的方向c：改变输入三相电源的相序二、填空题1、电力机车按供电电流制—传动形式可分为4类，即直-直、交-直、交-直-交、（）。
2、电力机车的牵引时所需要的能量不是由机车本身产生，而是由接触网供给，这种机车称为（）。
3、单相工频供电是指供电频率为（）HZ。
4、我国接触网提供的是单相工频交流电，额定电压为（）。
5、我国的SS1型电力机车是（）年首台出厂。
196、电力牵引的特点是、、、。
7、电力牵引的优越性表现在、、、、、等六个方面。
、能源利用合理、劳动条件好、加强了行车安全8、按机车动轴数电力机车可分为、、等电力机车。
49、交直型整流器机车采用电动机作为牵引电动机。
直10、机车牵引特性指机车运行速度与机车的关系。
11、电力机车的基本特性包括机车的特性、特性和牵引特性。
12、交直交机车（或动车组）采用电动机作为牵引电动机。
电力牵引传动系统(1)
第三节 电力牵引交-直流传动 1、可控整流电路的一般结构
可控整流电路是一种应用广泛的电能变换电路，它主要 依据晶闸管等可控器件的两种特性： （1）单相导电性：使电路输出不再具有交变的性质； （2）可控性：使电路的输出功率可依从给定信号变化。
交流 电源 整流 主电路
滤波器
负载
控制 电路
25
第三节 电力牵引交-直流传动 2、单相桥式全控整流电路
13
第二节 电力牵引供电系统 （一）牵引供电系统的组成
14
第二节 电力牵引供电系统 （一）牵引供电系统的组成
当前世界各国电力牵引使用的主要制式有直流制、低频 单相交流制和工频单相交流制。 工频单向交流制由于采用了工业频率，无须专用设备， 因而系统结构可以大为简化；又由于采用交流电，电压水平 可以大幅度提高，从而可以减小导线面积，减少电压损失， 使接触网结构简化，供电距离延长，减少变电所的数量，节 省投资，因此这种制式具有更大的发展前景。 我国干线电气化区段采用的是工频单相 25千伏的制式。
22
第三节 电力牵引交-直流传动 四、辅助电路
除机车主电路以外，机车辅助电路是保证机车正常运行 不可缺少的部分： 主电路中的各种大功率电器设备的通风冷却和各种气动 机械装置的压缩机风源，都要用三相异步电动机来驱动。 为了将车上的单相电源转换成三相，在机车辅助电路内 设有旋转式的异步劈相机或静止式三相逆变装置。
28
第三节 电力牵引交-直流传动 （2）基本电量计算
（a）整流输出电压的平均值计算
Ud = 1 1 + cos α 2U 2 sin ωtdωt = 0.9U 2 2
π
∫α
π
当a=0 °，晶闸管全导通，此时输出电压为最大值Ud0为： Ud0＝0．9U2 当a=180°时， Ud0＝0 ，故移相范围为0°～180°。
HXD3型电力机车TCMS系统功能介绍
HXD3型电力机车TCMS系统功能介绍摘要：HXD3型电力机车是大功率交流传动电力机车，在铁路货运中担当着重要的牵引任务。
HXD3型作为交流传动的电力机车，在电气控制方面，需要通过变压和变频的方式来调节三相异步牵引电动机的转速，从而调节机车速度。
TCMS系统（微机控制监视系统）是整个机车的控制核心，其主要任务是根据司机指令完成对主变流器及异步电动机的实时控制、辅助变流器的实时控制、牵引/制动特性控制、传动系统的时序逻辑控制，显示机车运行状态，具备完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能。
本文将简单介绍TCMS系统在机车上的主要功能。
关键词：HXD3 TCMS系统功能机车控制监视系统（简称TCMS）简单讲就是一台“电脑”，由一个主机和两个显示器构成。
主机连接着司机控制器等“下达命令”的设备和主变流器等“接收命令”的设备，TCMS会根据接收到的信号进行判断、分析和计算，然后发出相应的指令对机车主要设备进行控制。
两个显示器分别安装在机车两端的司机室里，用来显示机车的运行状态和故障信息等，当机车发生某些故障时，司机也可在触摸屏上进行相关的隔离操作。
另外TCMS系统还具有完整的故障保护和一定程度的故障自处理的功能。
概括来说，TCMS系统的功能主要有三个方面：控制功能、显示功能和故障保护及处理功能。
一、控制功能1、对主变流器及异步电动机的实时控制接触网提供的是25KV的单相50HZ交流电，经过降压之后仍然为单相交流电，而机车牵引电动机采用的是三相异步电动机，需要三相交流电源，所以主变流器一方面把单相交流电变换为三相交流电，另一方面通过调节输出电源的电压和频率来控制牵引电动机的转速，从而控制机车速度。
此时的控制流程为：司机操作指令—TCMS—主变流器—牵引电动机，比如司机要控制机车牵引运行：将司机控制器主手柄推至牵引区某一级位，TCMS系统接收到主手柄位置信号，会根据牵引和制动特性进行分析、计算，得出牵引电动机所需牵引力，TCMS系统与主变流器不断地进行数据传递，使其输出相应的电压和频率，从而控制牵引电动机的转速。
铁路智能牵引供电系统工程设计和施工质量控制标准(1)
1）合并单元应采用D1/T860.92规定的数据格式通过光纤以太网接口向保护、测控、计量、录波、PMU等智能二次设备输出采样值；报文中采样值通道排列顺序应与SCD文件中配置相同。
2）数字量输入式合并单元检查相应设备试验报告，其采样值幅值和相位误差应满足《智能变电站继电保护检验规范》Q/GDW1809相关要求。
3）模拟量输入式合并单元在现场用测试仪加量检查，电压幅值误差不超过±2.5%或0.0IUn,电流幅值误差不超过±2.5%或0.021n,相位角度误差不超过4）合并单元级联输入的数字采样值有效性正确。
5）检查合并单元的装置日志，能够记录数字采样值失步、无效、检修等事件。
6）用网络记录分析装置连续记录10分钟，合并单元发送的采样值报文无丢帧。
7）检验合并单元电压切换及并列功能完整正确。
检验数量：施工单位全部检验、监理单位全部见证检验。
检验方法：观察、试验检查。
6广域保护测控系统D广域保护测控系统就地、站域、广域层次化继电保护模式符合设计要求，能够快速反应。
2）广域保护测控系统具有供电臂保护、母线保护、快速后备保护、重组自愈功能。
3）根据故障位置及供电设备状态等信息判别快速切换运行方式，自动切除故障区域，匹配保护定值区。
检验数量：施工单位全部检验、监理单位全部见证检验。
检验方法：观察、试验检查。
5.3智能供电调度系统5.3.1智能供电调度系统除智能系统特殊要求外，应符合《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》TB10758及《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》TB10421的有关规定。
5.3.2智能供电调度系统验收还应进行下列功能测试：1调度端五遥、故障报告、录波和定值信息与所内数据同步。
2牵引变电所主接图和调度端配置图同步，供电调度系统能够生成及维护静态配置信息。
3SCADA系统能够向调度运行管理系统传送遥信、遥测和故障报告数据。
4作业计划管理（智能识别）、接触网停电作业计划实施流程（智能卡控）、所亭设备停电作业计划实施流程（智能卡控），满足供电调度业务全流程管理及智能化要求。
动车组控制系统维护与检修任务1-2
12
任务二 动车组控制系统的构成
三、动车组牵引与制动的控制过程
牵引指令 由司机操作司机主控制器发出，主要包括： 方向指令：前进/后进，控制牵引电机的转动方 向； 牵引工况指令：牵引电机工作于电动机工况； 牵引级位指令：1-10级位，对应不同功率等级 的牵引特性； 恒速指令：控制列车恒速运行。
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动车组控制系统维护与 检修
1
思考题 请解释以下代号： ACOCR1, 2 APUBMN ARｆ ARfK ATCBR B运非R BatK1, 2 CIBM1～3
2
任务二 动车组控制系统构成
一、电力牵引控制技术特点
电力牵引控制系统是以牵引电动机为研究对 象，由于牵引功率等级要求较高，因此一般 牵引电机的电压等级和电流等级很大，无法 直接进行控制，所以目前基本都采用电力电 子变流装置来实现对牵引电机的控制。电力 控制系统组成图
5
任务二 动车组控制系统的构成
一、电力牵引控制技术特点
在电力牵引系统中，牵引电动机通过变流装 置进行供电，变流装置实际上是整个系统的 电能变换电路。电力牵引控制系统经历了三 个阶段的发展历史。早期的电力牵引控制系 统为继电器控制系统，主要借助继电器和接 触器等开关电器实现机车的启动、停车及调 速。随着电力电子技术的发展，出现了以集 成电路特别是运算放大器组成的模拟控制系 统。
14
任务二 动车组控制系统的构成
车辆信息终端装置的相关链接及指令的传递 整个列车的牵引与制动是通过每个车辆单元来 实现的，以1辆动车为例。由司机室发出牵引 指令（方向、牵引工况、牵引 级位）通过中 央装置传送至列车级网络，车辆终端装置接收 来自列车网络的指令，然后传递给本车的牵引 变流器的计算机控制器，实现对牵引变流器、 牵引电机的控制。