第四章动车组牵引传动系统
CRH2C型动车组牵引传动系统
主妥压务1 四象辰E半冋电压1 珏 1第一节动车组牵引传动方式CRH2C 型动车组采用交流传动系统，动车组由受电弓从接触网获得AC25kV/50Hz 电源，通过牵引变压器、牵引变流器向牵引电机提供电压频率均可调节的三相交流电源（如图4-1所示）。
受电弓牵引变淪器oO图4-1牵引传动系统简图一、牵引工况：受电弓将接触网AC25kV 单相工频交流电，经过相关的高压电气设备传输给牵引变压器，牵引变压器降压输出1500V 单相交流电供给牵引变流器， 脉冲整流器将单相交流电变换成直流电，经中间直流电路将 DC2600~3000V 的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压/频率可调的三相交流电源（电压：0~2300V ;频率：0〜220Hz ）驱动牵引电机，牵引电机的转矩和转速通过齿轮变速箱传递给轮对驱动列车运行（如图4-2所示）。
第四章牵引传动系统卒引电机逆賁器逆变器X4羣引电机辜弓I 变压器覺总弓牵引主婪牵引电机牽引系统芙菜链网恻变洼控制»图4-2牵引工况传动简图二、再生制动：一方面，通过控制牵引逆变器使牵引电机处于发电状态，牵引逆变器工作于 整流状态，牵引电机发出的三相交流电被整定为直流电并对中间直流环节进行充电， 使中间直流环节电压上升；另一方面，脉冲整流器工作于逆变状态，中间直流回路直流电源被逆变为单相交流电，该交流电通过真空断路器、受电弓等高压设备反馈给接触网，从而实现能量再生（如图4-3所示）。
图4-3再生制动工况传动简图三、牵引电机采用三相鼠笼式牵引电机，其轴端设置速度传感器，实时检测电机转速（转子频率），对牵引和制动进行实时控制。
M1车和M2车传动系统独立控制，某动车故障时，故障动车将被隔离，无故障动车可以继续为列车提供动力； 当某个基本单元故障时，可通过VCE 切除故障单元，而不会影响其它单元工作。
图4-4为牵引系统主电路原理图。
再 生珂刘殳.■山壮7器电机测些沆挖制»。
动车组牵引传动系统的
动车组牵引传动系统设计摘要本文简述了我国动车组牵引传动系统的特点及发展现状，阐述了动车传动系统的设计思路，并讲解了动车组牵引传动系统分析仿真模型理论知识。
论述了动车组牵引传动系统设计中包括传动系统功率的分析，牵引功率、黏着牵引力、启动加速度、平均加速度、列车运行最高速度等进行列车牵引特性的设计。
通过动车组牵引传动系统的设计过程分析得到了设计过程中的规律讨论了在设计过程中遇到的问题，总结了设计时应注意的问题。
关键词：牵引传动系统、分析仿真模型，牵引功率，黏着牵引力，启动加速度第一章 CRH3型动车组的牵引传动系统的简介1.1 CRH3型动车组的牵引传动系统的简介CRH3型动车组为8辆编组的动力分散交流传动电动车组，4动4拖，其中相邻的两辆动车为一个基本动力单元，每个动力单元具有独立的牵引传动系统，如图l所示，主要由1台主变压器、2台牵引变流器和8台牵引电机等组成。
牵引变压器原边额定电压为单相交流25 kV／50 Hz，副边为l 550 V／50 Hz。
牵引变流器输入侧为四象限脉冲整流器(4QC)，2个4QC并联为一个共同的DC连接供电，中间电容区部分存储能量，输出平滑的直流电压。
输出端为一个PWM逆变器，将DC连接电压转换成牵引系统所要求的变压变频i相电源驱动4个并联的异步牵引电机。
本研究采用DTC系统来控制逆变和电机驱动部分，并对整个牵引传动系统进行建模研究。
1.2 CRH3型动车组的牵引传动系统的特点CRH3型动车组在不同的速度时刻根据牵引／制动曲线输出所需的牵引力，使动车组顺利完成牵引或制动过程。
牵引工况时，牵引力和速度的数学关系为：再生制动时，制动力和速度的数学关系为：1.3.我国机车电传动技术的发展与现状1 交-直传动技术的发展1958年底，我国试制出第1台干线电力机车，即6Y1型电力机车。
6Y1型电力机车是以前苏联H60型干线交直流传动电力机车为样板，按照中国铁路规范进行研制的。
由于当时大功率电力电子器件尚未成熟，可用的整流器件是引燃管。
浅析动车组牵引传动系统
浅析动车组牵引传动系统摘要：随着近年来我国科学技术的不断发展与进步，我国的轨道交通行业也进一步取得了新的长足发展。
特别是近年来的高铁动车组，通过不断的改造和技术创新，无论是从车体结构的基本稳定和现代化程度，还是系统的优化和完善程度，都已经达到了一个很高的现代化水平，最重要的一点就是高铁动车组的可靠性和时速控制取得了新的技术突破。
列车牵引传动系统的可靠性是能够保证高铁动车组高速平稳正常运转的重要技术前提，是高铁动车组最重要的系统之一。
基于此，本文以中国复兴号高速动车组为例，首先详细的介绍了列车牵引传动系统中控制电路基本的工作原理；随后再仔细的分析一下列车牵引传动系统。
因此，本文仅供其他技术相关的人士就此进行的交流与操作参考。
关键词：动车组；牵引传动系统；复兴号引言：为了有效保证复兴号高速动车组能够稳定、高速、安全的运行，必须要充分采用先进成熟的高速牵引传动系统和合理的高速牵引传动的传动方式和策略。
但是由于目前我国对高性能的牵引传动系统的研发和生产能力相对比较不足，许多产品以及关键的零部件仍然必需从国外直接进口，重要的技术仍然要依赖国外的技术支持。
因此，有必要设计和开发一系列具有完全的自主知识产权的新型高性能高速复兴号动车组。
本文以新型复兴号动车组为实际实例，简单的向大家介绍一下高速牵引传动系统及其基本的工作原理。
一、牵引传动系统中电路基本工作原理复兴号电力动车组的牵引交流传动系统主要由牵引变压器、四象限电源脉冲整流器、中间直流电控制环节、牵引逆变器和异步变频电动机等部分组成。
系统的能量回馈电流如图1所示。
在列车牵引时，受电弓通过接触网AC25kV交流电流输送至牵引变压器，经降压后输出单相交流1500V，作为牵引变流器的电源输入。
牵引变流器利用其脉冲整流器把单相交流电整流成直流电，然后用中间直流电控制环节的电作为驱动牵引逆变器的单相输入，逆变器单相输出的电压在0至2300V后，0至220Hz变频整流器控制三相交流异步电动机的供电；在再生制动的条件下，电动机通常处于发电机再生制动状态。
《动车组技术简介》ppt课件
M：Motor动车 K：Kitchen带酒吧车 P：Pantograph受电弓
动车组以固定编组运营，不能解编。 往返不需调头。
动车组分类
按牵引动力分： 电动车组 内燃动车组 磁悬浮动车组
按动力配置方式分： 动力集中型 动力分散型
按转向架衔接方式分： 独立式 铰接式
动车组9大关键技术
①大 功 率 牵 引 传 动 系 统 是 实 现 高 速 的 原 动 力 ， VVVF交流传动系统是理想选择；
第3章 动车组牵引与传动技术
一、牵引供电系统的组成
牵引 供电 系统
牵引变电所
牵引网
馈电线 接触网 轨道回路 回流线
二、电传动方式
25000V 牵引变压器
整流器
滤波电抗器
励磁绕组 直流 电机
交－直传动机车主电路
变速箱
25000V
牵引变压器
整流器 1085kW 逆变器
异步电机
交－直－交传动机车主电路
• 承载 • 牵引：对于动车，转向架上还装有牵引电
机和减速机构，以驱动车辆运转。 • 缓冲：在转向架上设有弹簧减振安装 • 制动
转向架的组成
• 轮对 • 轴箱 • 一系悬挂 • 构架 • 二系悬挂 • 驱动安装 • 根底制动安装
动车组车体
一、动车组车体构造的要求
车体的轻量化设计：铝合金、不锈钢 良好的空气动力学性能：流线型车头 严厉的车辆气密性要求：密封胶条、气密性风挡 其他：防火等
•内端墙拉门安装
内端墙拉门为电动式自动门，由天花板内置的光线开关的探 测信号，来控制内端墙拉门的自动开闭。
•外端墙拉门〔防火门〕
外端墙拉门为装在通道上的防火用不锈钢拉门，在八辆编组 的2～8号车通道口的车端部，设有1处防火门。并且，为 了在全开、全关时可以坚持其形状良好，设置了压紧安装。
CRH5动车组牵引传动系统
5
8-压缩空气绝缘管； 9-压力开关；10-快速降弓阀；11-控制阀 （自动降弓）；12-气囊驱动；13-碳滑板；14-受电弓电磁阀；15-车顶
图4-7 受电弓自动降落装置
受电弓阀板上应当包括所有用于控制受电弓运动的装置以及 ADD 压力开关系统。阀板的
预防性检修的最大时间间隔应与滑动触点的规定的更换时间间隔一致，阀板必须安装在车
图4-3 第一动力牵引系统电路示意图
2
图4-4 第二动力牵引系统电路示意图
每个动力单元的牵引设备都由下列设备组成： 1.一个高压单元，具有受电设备、保护装置和主变压器，安装在 TTP 和 TTPB 车上。 2.一个主变压器，采用强制油冷却，安装在 TTP 和 TTPB 车上。 3.第一牵引动力单元具有 3 个牵引/辅助变流器，第二牵引动力单元具有 2 个牵引/辅助 变流器，每台牵引/辅助变流器驱动 2 台牵引电机。牵引/辅助变流器获得可调节的直流电压， 并驱动异步牵引电机的牵引和再生制动。在过电分相时由于再生制动短时停止工作，过渡的 制动电阻器投入使用。每辆动车配置 2 台异步牵引电动机，底架悬挂，单台电机设计持续功 率可达到 550kW，并且车轮的直径差（在相同车轴上）接近 3mm 时也能够提供 500kW 的负载。 4.一个牵引控制单元，能够完成如下的功能： (1)控制设备发送的牵引/制动命令； (2)控制中间直流线电压和受电弓输入端的功率因数； (3)控制电机牵引/制动转矩； (4)电力设备的保护； (5)对控制器本身的自诊断和功率部件的控制。
（ADD），如图 4-7 所示，当受电弓在遇到故障或 滑板过度磨损的情况下能够自动降落。为了避免 1-压缩空气滤清器；2-节流阀（升弓）；
火花的形成，在此过程中必须提供一个电气触点 3-减压阀；4-压力表；5-节流阀（降弓）；
CRH5动车组牵引传动系统
1000A
输入压缩空气
4 到 10bar
静态接触力（阀板上可调）
50–120N
动态接触力调整
风动翼片
4
升弓机构
气囊驱动
80N 接触压力下标称工作气压
3.3–3.8bar
弓头自由度垂向位移
60mm
2.受电弓升降弓系统受电弓的升起功能是由气动系统实现的，压缩空气系统推动受电弓
靠在接触网上，当切断压缩空气的作用时，受电弓在自身重力的作用下降落。为控制受电弓
3
臂间，这种结构使滑板在机车运行方向上移动灵活，而且能够缓冲各方向上的冲击，达到保 护滑板的目的。
对于不同型号和不同速度等级的机车，受电弓的空气动力可以通过安装弓头翼片来进行 调节（如果选装）。自动降弓装置可以监测到滑板的使用情况，如果滑板磨耗到限或受冲击 断裂后，受电弓会迅速自动降下，防止弓网事故进一步扩大。
台电机是由一个独立的牵引逆变器驱动的，在同一车辆内轮对间轮径差最大为 15mm 的情况 下，无需减小负载。每节动车装有两台牵引电机。 正常情况下，两个牵引系统均工作，当一个牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，继 续运行。
（二）图 4-3 为第一牵引单元原理示意图，4-4 为第二牵引单元原理示意图，第二牵引 单元与第一牵引单元及其相似，唯一的区别是仅配备一个辅助变流器（在正常运行条件下， 对于整列车来说仅需要两个辅助变流器，第三个仅作备用，随时替换出现故障的辅助变流 器）。
图4-2 牵引传动系统设备布置示意图
（一）每个动力单元带有一个主变压器和受电弓。在正常运行中，每列车只启用 1 个受
1
电弓。每个牵引动力单元的牵引设备都由下列设备组成: 1.一个高压单元，带受电弓和保护装置； 2.一个主变压器； 3.两套或三套 IGBT 水冷技术的主牵引套件； 4.四台或六台异步牵引电机，底架悬挂，最大设计负载 550kW（轮缘处功率）。由于每
动车组牵引传动系统检修技术PPT第四组
变压器检测—化学检测
• 通过变压器油中气体的色谱分析， 发现变压器内部的某些潜伏性故障， 它利用半导体微传感器为基本元件 进行在线监测
电机的检修
常见的电磁及机械故障
定子铁芯的故障
（1）定子铁芯短路 （2）定子铁芯松动
电机绕组故障
（1）绝缘故障现象 （2）电机绕组故障 绕组绝缘破损 匝间短路 绝缘电阻降低
油浸变压器的基本结构
油 浸 式 电 力 变 压 器
器身 油箱 冷却装置 保护装置
铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关 油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放 油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌
散热器和冷却器
储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气 道）、吸湿器(呼吸器)、温度计、净油器、气 体继电器（瓦斯继电器） 高压套管、低压套管
Full Of Water
• • • • 水 水 水 水
受电弓
• • • • • • • • • • • 1.底架组成 2. 阻尼器 3.升弓装置 4.下臂组装 5.弓装配 6.下导杆 7.上臂组成 8.上导杆 9.弓头 10.碳滑板 11.绝缘子
44 10 9 8 7 4 5 3
6
2
日本500系采用的翼形弓头T型受电 弓
CRH5045A动车组6车受电弓停车时照片
入库后车顶检查照片
受电弓动态检测系统
• 动车组在运行中，受电弓的运行状态在 不断变化。 • 由于外部因素或受电弓本身质量会造成 受电弓变形，从而造成弓网故障，轻则 刮坏受电弓，重则造成接触网停电或刮 断接触网。因此，需要对受电弓工作状 态进行动态检测。
大修周期
检修周期及项目
小修周期 1.一般每年1次； 2.安装在2～3级污秽地区的变压器，其小修周期应在现场规程中予 以规定。 3.附属装置的检修周期 3.1 保护装置和测温装置的校验，应根据有关规程的规定进行。 3.2 变压器油泵(以下简称油泵)的解体检修：2级泵1～2年进行一次， 4级泵2～3年进行一次。 3.3变压器风扇(以下简称风扇)的解体检修，1～2年进行一次。 3.4净油器中吸附剂的更换，应根据油质化验结果而定；吸湿器中的 吸附剂视失效程度随时更换。 3.5自动装置及控制回路的检验，一般每年进行一次。 3.6水冷却器的检修，1～2年进行一次。 3.7套管的检修随本体进行，套管的更换应根据试验结果确定。
CRH动车组驱动装置的动力传递与传动系统
CRH动车组驱动装置的动力传递与传动系统中国铁路高速（CRH）动车组作为中国高铁的重要组成部分，在高速铁路交通中扮演着举足轻重的角色。
其中，动车组的驱动装置的动力传递和传动系统是保证车辆正常运行和高速行驶的核心部件之一。
本文将深入探讨CRH动车组驱动装置的动力传递与传动系统，从技术原理、结构组成、工作流程和发展趋势等方面进行详细介绍。
一、技术原理CRH动车组驱动装置采用电力传动技术，其基本原理是通过电机将电能转换为机械能，从而驱动车辆前进。
电机是驱动装置的核心，一般采用三相异步电动机或同步电动机。
电机通过减速器将转速转换为扭矩，然后通过传动装置传递给车轮，使车辆正常行驶。
整个系统由电机、减速器、传动装置和车轮等部件组成，实现了驱动装置的动力传递功能。
二、结构组成CRH动车组驱动装置的结构组成主要包括电机、减速器、传动装置和车轮等部件。
电机通常安装在车辆底部，通过电缆与车辆控制系统连接。
减速器位于电机和传动装置之间，主要作用是将电机输出的高速低扭矩转换为低速高扭矩。
传动装置将减速器输出的扭矩传递给车轮，实现车辆的行驶和牵引功能。
车轮是整个系统的最终输出部件，直接与铁轨接触，传递动力并保证车辆正常行驶。
三、工作流程CRH动车组驱动装置的工作流程可以分为启动、加速、恒速和制动减速四个阶段。
首先，电机接收车辆控制系统的指令，开始转动；随着电机转速的增加，减速器将高速低扭矩转换为低速高扭矩，推动传动装置工作；传动装置将扭矩传递给车轮，车辆开始加速；当车辆达到设定速度后，电机保持恒速输出，传动装置传递稳定扭矩以保持车辆恒速行驶；最后，当减速制动指令下达时，电机减速输出，传动装置减小传递扭矩，车辆减速制动并停车。
四、发展趋势随着科技水平的不断提高和CRH动车组的技术革新，驱动装置的动力传递与传动系统也在不断发展。
未来，随着新能源技术的应用和高速列车的需求，动车组驱动装置可能会向更高效、更智能、更节能的方向发展。
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牵引传动系统的能量传递与转换过程示意图
主变压器 高压侧变流器 牵引逆变器 牵引逆变器
列车控制与管理系统TCMS
CRH1是以MITRAC通用计算机为核心的列车控制与管 理系统TCMS（Train Control and Management System）。 MITRAC计算机系统以摩托罗拉68k微处理器为基础，该系 统的机械和电气设计均适应温度范围是-40ºC～+70ºC，并承 受强烈震动冲击的牵引环境。MITRAC及其前身TRACS从 1985年就已经运营服务，并随着新电子产品（如微处理器、 存贮器等）的更新而不断换代，该系统目前在世界各地的几 种不同车上都有使用。
CRH 2 编组结构图
1、CRH2动车组牵引系统的组成
牵引电路系统以M 1 车、M 2 车的2 辆为1 个单元为基 础。电源由接触网通过受电弓从单相交流25kV、50Hz的接 触网电压来获得， 通过VCB与牵引变压器的1 次侧绕组连 接。牵引电路开闭由VCB来实施。牵引变压器2次绕组侧设 有2个线圈， 1次侧的电压为25kV时，2次侧绕组电压则为 1500 V 。
TBU1单元的牵引电路框图
二、CRH2动车组牵引传动系统
CRH2(四方/川崎动车组)
该动车组由南车四方机车车辆股份有限公司与国外合 作 伙 伴 川 崎 重 工 提 供 。 四 方 动 车 组 是 以 日 本 新 干 线 E2 － 1000型动车组为原型车经改变设计而成的。
动车组采用8辆编组，4动4拖，由两个动力单元组成。 每个动力单元由2个动车和 2个拖车（T-M –M-T）组成。
牵引电路的基本单元装置由1台牵引变压器— 2 台主 变流装置（C/I）—8台牵引电机构成。由1台主变流装置控 制4台牵引电机，在牵引时向牵引电机提供电力、在制动时 进行电力再生控制。此外， 还具有保护功能。
牵引系统的组成：
牵引主电路：
由4号车或者6号车的受电弓受电，通过车顶上的特高 压导线，经由VCB后被送到2号车或者6号车的主变压器。 车顶上安装有保护接地装置（EGS），运行中，需要紧急 让变电所区间内的所有车辆停车时，让其动作，使架线接 地短路。EGS的操作必须按照铁道部的规定执行。
牵引主电路：
CRH2牵引传动系统基本组成
高压电器设备 高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。主要包括： 受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。 DSA250 型 受 电 弓 —— 该 受 电 弓 为 单 臂 型 结 构 ， 额 定 电 压 / 电 流 为 25kV/1000A，接触压力70±5N,弓头宽度约1950mm，具有自动降弓功能， 适应接触网高度为5300～6500mm，列车运行速度250km/h。 CB201C-G3 型 主 断 路 器 —— 主 断 路 器 为 真 空 型 ， 额 定 开 断 容 量 为 100MVA ， 额 定 电 流 AC200A ， 额 定 断 路 电 流 3400A ， 额 定 开 断 时 间 小 于 0.06s，采用电磁控制空气操作。 LA204 或 LA205 型 避 雷 器 —— 额 定 电 压 为 AC42kV ， 动 作 电 压 为 AC57kV以下，限制电压为107kV。 TH-2型高压电流互感器——变流比为200/5A，用于检测牵引变压器原 边电流值。 SH2052C型接地保护开关——额定瞬时电流为6000A（15周），电磁控 制空气操作，具有安全连锁。
TBU3——M3（中间动车3）-Tb（带吧台拖车） CRH1的8 辆车中包括5 辆动车( Mc1、M1、Mc2、M2、M3) 和3 辆拖车( Tp1、Tp2、Tb)，动车组有两个受电弓，分别 位于Tp1和Tp2车上，正常工作时只有一个受电弓升起。
牵引传动系统主电路构成
Mc1
Tp1
M1
M3
Tb
M2
Tp2
可以说牵引主回路是列车运行的驱干，TCMS系统是列车 运行的灵魂。
牵引传动系统主电路构成
CRH1的牵引传动系统以列车基本单元（TBU）为基本单 位，具体组成如下：
TBU1——Mc1（驾驶动车1）-Tp1（带弓拖车1）-M1（中 间动车1）；
TBU2——Mc2（驾驶动车2）-Tp2（带弓拖车2）-M1（中 间动车2）；
SA LC
LF CT
ET
MC 2F
AC 3T IC
BC
BA
MT LC
LF CT
ET
MC
TM
MC 2F
AC 3T
IC
BC BA
CRH1的主电路框架
牵引传动系统主电路构成
动车组有三个相对独立的主牵引系统均并行工作，当一个 牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，列车继续运行。
五个动车有五个变流器箱，分别位于每个动车的底架上。 网侧变流器LCM（Line Converter Module，将高压整流成为直 流环节电压）和电机变流器MCM（Motor Convertor Module, 将直流环节电压逆变成为频率可变电压可变的三相交流电供给 牵引电机）都装在变流器箱中；一个电机变流器给两台牵引电 机并联供电；一个变流器箱的网侧变流器除了向两个电机逆变 器供电外，还向一个辅助逆变器和一个蓄电池充电器馈电。
牵引传动及计算机控制系统示意图
智 能 显 示
计
司
算
机
机
操
系Байду номын сангаас
作
统
主变压器 高压侧变流器 牵引逆变器 牵引逆变器
TCMS接受司机的指令信息，经过转换与运算以后发给主 回路电器系统执行实施能量转换过程，控制列车运行；TCMS 还检测列车运行的实际状态信息，对该状态信息进行处理和 判断，一方面显示给司机、乘务人员和维护人员了解列车的 运行情况，另一方面对出现的异常情况进行报警和应急处理。
CRH1列车基本单元
Mc1
Tp1
M1
M3
Tb
M2
Tp2
Mc2
TBU1
TBU3
TBU2
牵引传动系统的能量传递与转换
CRH1的受电弓从接触网接受25KV 50Hz高压交流电能， 经过安装在车底架上的主变压器降成900V 50Hz交流电， 降 压后的交流电经网侧变流器转换成1650V DC直流电能，该 直流电再由牵引逆变器转换成可变频率可变电压的三相交流 电送给牵引电机，将电能转换成牵引列车的机械能。
Mc2
Mc1
Tp1 PT
M1
M3
CT LB
SA VT
ES
LB
Tb
M2
VT
LB
ES
Tp2
LB VT
PT CT
LB
ES
Mc2 SA
TM MC
MC
AC 3T IC
LC 2F
LF
BC BA
SA
MT LC
MC
TM
TM MC
SA LC
MC 2F
MC 2F
AC 3T
AC 3T
IC IC CT
ET
BC
BC
BA
BA
MT TM MC
动车组 第四章
牵引 传 动 系 统
C、CRH动车组牵引传动系统
一、CRH1动车组牵引传动系统
CRH1 动车组
该动车组由青岛四方一庞巴迪一鲍尔铁路运输 设备有限公司（BSP）提供，国外合作伙伴是庞巴 迪运输瑞典AB（BT）。BSP动车组是以庞巴迪公 司为瑞典国家铁路和地方铁路开发的“Regina”动 车组为原型车经改变设计而成的。