牵引网阻抗计算51页PPT
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第4章 牵引网阻抗分析
(4-3)
X X内 0.145lg
可以证得：
(4-4)
X 0.145lg
Dg R
X内 0.145lg
Dg R
(4-5)
4-1-2 牵引网电抗
这样，计算导线的电抗X就不需计算X内，对计算带来了很大的方便。 此时的Rε就称为导线的等值半径。 导线的等值半径与导线的导磁系数有关，等于导线的实际半径乘以导 线的当量系数，即：
式中：d为两个导线-地回路之间的距离。
(4-7)
4-1-3 导线-地回路的自阻抗和互阻抗 4-1-3 导线-地回路的自阻抗和互阻抗 f=50Hz时，导线- 地回路的自阻抗 Z自和两个导线 - 地回路的互阻抗 Z 互 的计算公式分别为：
Dg 4 Z自 r j 4.6 lg j 10 R 2 Dg / km r 0.05 j 0.145lg R
4-1-2 牵引网电抗 目前对于牵引网阻抗计算的等效电路如图4-1所示。
4-1-2 牵引网电抗 当电力机车位于供电臂某一位置时，为简化计算，在符合原来的实际 情况下，将并联的轨道回路与大地回路分成两个等值电路。 一条是由牵引变电所、接触网、电力机车、大地回路、牵引变电所构 成的回路，如图4-2(a)所示，为有源回路；另一条是轨道、大地回路，如 图4-2(b)所示，为无源回路。
第4章 牵引网阻抗
第4章 牵引网阻抗
3-1 牵引网电阻与阻抗 3-2 单线牵引网阻抗
3-3 复线牵引网阻抗
4-1 牵引网电阻与阻抗
4-1 牵引网电阻与阻抗
4-1-1 牵引网电阻
4-1-2 牵引网电抗
4-1-3 导线-回路的自阻抗和互阻抗
4-1-1 牵引网电阻 4-1-1 牵引网电阻 牵引网的电阻主要包括接触网的电阻、钢轨的电阻以及大地回路的电 阻。
10-牵引网阻抗
牵引网阻抗与牵引网结构、选用导线的型号和钢
轨的类型、数量，所采用的牵引网供电方式，大
地导电率以及采用的防干扰措施有关。 单线区段：主要与接触悬挂的类型，加强导
线的数量与位置有关，在设置吸-回装置的区段
还与回流线的数量与位置有关。 复线区段：除与以上因素有关外，还与双轨 轨距有关，目前我国一般为5m。
Z0 Z D 1 整理： I J n I J ( A B ) A B Z0 Z0 Z D
得：Z 0 A B(2 Z D Z 0 ) (1 n) I J Z 0 Z D
2.在机车处，x=l
1 I2 K IJ ( Ae l Be l ) Z0 U 2 Ae l Be l IJ I2 I2 U 2 I2 Z0
问题变成为Z1 、Z2、 Z12如何求？即所谓导线-地回 路阻抗如何求得
5.4 牵引网导线参数
构成接触网的各种导电线中既有圆形导线（如承力 R0 — 导线半径(mm)；ρ0 — 材料电阻率(Ω.m) 索），也有不规则导线（如钢轨和接触线），导线的 μ — 相对导磁率； f — 频率(Hz)； 参数在牵引网阻抗计算中需要用到导线电阻和导线当 k — 多股绞线 1.59 量半径。 单线 1 一、导线电阻(指交流电阻) 非铁磁质导线(铜、铝) 铁磁质导线(铁、钢轨等)
1 I K I J ( A e x B e x ) Z0 U A e x B e x
1 l l 整理：Z 0 I J K I J ( Ae Be ) Ae l Be l Z0
常用钢轨参数 1、当量半径
牵引网阻抗计算—确定牵引网阻抗基础数据(高铁牵引供电系统)
1-供电线 2-接触悬挂
3-钢轨 4-回流线 5-吸上线 6-大地
什么是牵引网
牵引网
认识牵引网
①-供电线 牵引变电所与供电线
认识牵引网
①-供电线 与接触网平行架设的供电线
认识牵引网
接触线 回流线 钢轨
②-接触网与钢轨 区间接触网与钢轨
承力索
回流线
认识牵引网
回流线 钢轨
②-接触网与钢轨 站场接触网与钢轨
牵引网阻抗的表达式：Z= r+jωL
2
计算半径与等效半径有何不同？
3
计算半径R：是指线索截面的实际半径。
等效半径Rξ：是计算导线电抗时的半径，与导线的 导磁系数有关，等于计算半径乘以导线的当量系数α。
Rξ =α R
表5 导线当量系数α
导线种类 铜、铝接触线 铜、铝绞线 钢轨、钢索 钢芯铝绞线
当量系数
2-牵引网阻抗计算模型
两个导线-地回路互感
M=(4.6lg
Dg
-j
) 104
d2
（H/km） (1)
式中 d-两个导线-地回路之间的距离，cm。
2-牵引网阻抗计算模型 两个导线-地回路互阻抗
M (4.6 lg Dg j ) 10 4 (H / km)
d2
【两个导线地回路互阻抗Z互】
z互
j(4.6 lg
②是轨道→大地回路，是一个 无源闭合回路
2-牵引网阻抗计算模型
问题1：如何计算导 线-地回路自阻抗？
2-牵引网阻抗计算模型
导线-地回路自感
将大地回路用一条等效地回线来替代。 导线与大地回路的电感L为：
L (4.6lg Dg j )104 (H / km)
Rr 2 Dg-接触网与地回路等值导线之间 的距离，这个距离可近似看作地回 路等值导线的深度。
列车牵引计算PPT课件
ωq”=max(5g，（3+0.4iq)g)
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4 列车制动力
（1）列车制动方法分类 ①从动能转移方式上分
a. 定义 制动就是把列车动能转移到别处。因而可用转移
动能的方法。 b. 动能转移为可用能 电力机车的再生制动属于此类； c. 动能转移为非可用能 液力内燃机车的液力制动属此类。 电力机车的电阻制动即属此类。
制动设备产生的第5页/共99页（司机可控） B；
2 机车牵引力
1）牵引力的三种形式
最大 指示牵引力
居中 轮周牵引力
发动机产生的牵引力 机车动轮轮轴
车钩牵引力
最小
拖挂货物的车钩
第6页/共99页
2）机车牵引力的形成
机车牵引力是由机车动 力装置传给机车动轮以 旋转力矩，通过动轮与 钢轨的相互作用而产生， 力的作用方向与列车的 运动方向相同，力的大 小由司机根据需要控制。
第9页/共99页
高速铁路动车组计算粘着系数
• 我国目前投入使用的CRH系列动车组是在引进国外先进技术的基础上发展起来的。 国外高速列车动车组的计算粘着系数的试验公式为：
第10页/共99页
② 粘着牵引力限制
粘着牵引力为能力值，即轮周牵引力所能达到的最大值。 因此，轮周牵引力不能大于机车所能产生的粘着牵引力， 称为粘着牵引力限制。 轮周牵引力达到粘着牵引力值后，机车动轮会打滑，造成 轮轨擦伤与磨耗。
第7页/共99页
3）限制条件 ① 粘着牵引力
F 1000 P g j (N)
机车自重
其中，μj为粘着系数 机车牵引力是依靠钢轨对车轮的反作用力形成的，这个作
用力依靠轮轨之间的摩擦系数产生。
此处的摩擦系数称为粘着系数。
粘着牵引力体现为能力值，即轮周牵引力所能达到的最大值。
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4 列车制动力
（1）列车制动方法分类 ①从动能转移方式上分
a. 定义 制动就是把列车动能转移到别处。因而可用转移
动能的方法。 b. 动能转移为可用能 电力机车的再生制动属于此类； c. 动能转移为非可用能 液力内燃机车的液力制动属此类。 电力机车的电阻制动即属此类。
制动设备产生的第5页/共99页（司机可控） B；
2 机车牵引力
1）牵引力的三种形式
最大 指示牵引力
居中 轮周牵引力
发动机产生的牵引力 机车动轮轮轴
车钩牵引力
最小
拖挂货物的车钩
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2）机车牵引力的形成
机车牵引力是由机车动 力装置传给机车动轮以 旋转力矩，通过动轮与 钢轨的相互作用而产生， 力的作用方向与列车的 运动方向相同，力的大 小由司机根据需要控制。
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高速铁路动车组计算粘着系数
• 我国目前投入使用的CRH系列动车组是在引进国外先进技术的基础上发展起来的。 国外高速列车动车组的计算粘着系数的试验公式为：
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② 粘着牵引力限制
粘着牵引力为能力值，即轮周牵引力所能达到的最大值。 因此，轮周牵引力不能大于机车所能产生的粘着牵引力， 称为粘着牵引力限制。 轮周牵引力达到粘着牵引力值后，机车动轮会打滑，造成 轮轨擦伤与磨耗。
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3）限制条件 ① 粘着牵引力
F 1000 P g j (N)
机车自重
其中，μj为粘着系数 机车牵引力是依靠钢轨对车轮的反作用力形成的，这个作
用力依靠轮轨之间的摩擦系数产生。
此处的摩擦系数称为粘着系数。
粘着牵引力体现为能力值，即轮周牵引力所能达到的最大值。
牵引网阻抗计算—计算单线牵引网等值阻抗(高铁牵引供电系统)
单链形悬挂布置示意图
接触网-地回路与轨道-地回路互阻抗Zωr
计算实例
已知：Dg=932×103mm dr=1435mm 导高H=6200mm ， 承力索与导线 间平均距离dcm=1033mm
dcr
62002
1435 2
2
6241(mm)
dmr =
(6200 1033)2
1435 2
2
dmr =
(6200 1033)2
1435 2
2
7268(mm)
• (4)地回路的等值深度Dg
Dg
0.2085 0.2085 932103(mm)
f 109 50104 109
项目三 牵引网阻抗计算
03 计算单线牵引网等值阻抗 案例1-2：计算接触网-地回路阻抗
案例：计算牵引网单位等值阻抗
6.25
4.74
0.20
415
1057
7.00
5.31
0.158
485
钢芯 LGJ-95 铝绞
铝 94.23
钢
铝
钢
17.81 28×2.07 7×1.8
401
6.84
6.50
0.315
335
线 LGJ-120 116.34 21.99 28×2.30 7×2.00 495
7.60
7.22
0.255
380
(0.05 j0.429) / km
案例1-2：计算接触网-地回路等值阻抗
计算接触网-地回路的等值阻抗Zω
• 用代数法计算
Z =Zcm Zc
Zcm Zm Zcm
Zm 2Zcm
Zc Zcm Zm Zcm
0.05 j0.429 (0.228 j0.767 0.05 j0.429)(0.25 j0.768 0.05 j0.429) 0.228 j0.767 0.25 j0.768 2 (0.05 j0.429)
牵引计算-二运行阻力 ppt课件
通常，线路坡道的坡度以坡段终点对起点的高度差与 两点间水平距离的比值千分率计算，以i‰表示，规定取 至二位小数。 则坡度的千分数为：
i=(BC/AC)·1000=1000tan 利用相似三角形原理可求得坡道附加单位阻力
wi=1000sin
ppt课件
34
由于铁路线路坡段得角很小。所以可以认为 sin≈tan
• 列车运行阻力，按组成方式，可分为机车运行
阻力和车辆运行阻力。 • W＝W′+ W″
• 列车运行阻力，按产生的原因，可分为基本阻
力和附加阻力。 • 基本阻力：机车、车辆， W0′，W0″， W0 • 附加阻力：列车， Wi ， Wr ， Ws
ppt课件
2
列车运行阻力分类
• 列车运行阻力，按作用范围，可分为总
因此 wi=1000sin≈1000tan＝i
即机车、车辆的坡道附加单位 阻力wi，在数值上等于该坡道 的坡度千分数i。 注：
①坡度千分数即为单位坡道阻力 ②坡道阻力分正负。上坡为正； 下坡为负 例如：i=6,则 wi=6N/KN；i=-6, 则wi=-6N/KN.
ppt课件
35
二、曲线附加阻力
ppt课件
16
基本阻力的组成(续)
• 4)冲击和振动阻力 • 5)空气阻力
• 空气阻力由列车速度、列车外形和截面 积等因素决定。
Wa = CxΩρv2/2
Cx —空气阻力系数； Ω—列车最大截面积；
ρ—空气密度；
v —列车的相对速度。
ppt课件
17
Cx = 1
Cx = 1/4~1/5
Cx = 1/20
——列车侧面气动摩擦系数
d ——列车动力直径； l ——列车长度。
i=(BC/AC)·1000=1000tan 利用相似三角形原理可求得坡道附加单位阻力
wi=1000sin
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34
由于铁路线路坡段得角很小。所以可以认为 sin≈tan
• 列车运行阻力，按组成方式，可分为机车运行
阻力和车辆运行阻力。 • W＝W′+ W″
• 列车运行阻力，按产生的原因，可分为基本阻
力和附加阻力。 • 基本阻力：机车、车辆， W0′，W0″， W0 • 附加阻力：列车， Wi ， Wr ， Ws
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2
列车运行阻力分类
• 列车运行阻力，按作用范围，可分为总
因此 wi=1000sin≈1000tan＝i
即机车、车辆的坡道附加单位 阻力wi，在数值上等于该坡道 的坡度千分数i。 注：
①坡度千分数即为单位坡道阻力 ②坡道阻力分正负。上坡为正； 下坡为负 例如：i=6,则 wi=6N/KN；i=-6, 则wi=-6N/KN.
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35
二、曲线附加阻力
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16
基本阻力的组成(续)
• 4)冲击和振动阻力 • 5)空气阻力
• 空气阻力由列车速度、列车外形和截面 积等因素决定。
Wa = CxΩρv2/2
Cx —空气阻力系数； Ω—列车最大截面积；
ρ—空气密度；
v —列车的相对速度。
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Cx = 1
Cx = 1/4~1/5
Cx = 1/20
——列车侧面气动摩擦系数
d ——列车动力直径； l ——列车长度。
09 单线牵引网阻抗(二)与复线牵引网阻抗计算
Dg RC
932 10 3 0.184 0.05 j 0.145 lg 8.574 0.234 j 0.73(/km)
rc—接触线的有效电阻(Ω/km) Rξc—接触线的等效半径(mm)
2008-10-8
不找借口
成就优秀的你
3
3-2 接触网-地回路 承力索－地回路的单位自阻抗 Zm
z w z cm
z c z cm z m z cm
z c z m 2 z cm
0.05 j 0.428 .
0.234 j 0.73 0.05 j 0.428 1.98 j 0.871 0.05 j 0.428 0.234 j 0.73 1.98 j 0.871 2 0.05 j 0.428
(4-21)
4-2-1 互阻抗Zωr计算公式
dcr—接触线与钢轨中心距离(mm) H—接触线到钢轨的平均高度(mm) dmr—承力索与钢轨的中心距离(mm)
其中接触网等值导线和等值轨道间的距离dwr：
d wr
d 2 d 2 r H 2 r H d cm 2 4 2 2
4-1-2 实例计算 两条钢 轨并联
zr
z r自 z r互 2
Dg rr ＝ 0.05 j 0.145 lg / km 2 Rr d r (4-14)
Dg rr zr 0.05 j 0.145 lg 2 Rr d r 0.18 930 10 3 0.05 j 0.145 lg 2 5.54 1435 0.14 j 0.583 / km
1、两线路分开供电
(1) 只一条线有负荷
(2) 两条线均有负荷 2、两线路完全并联 3、两线路末端并联
牵引网阻抗
3、有加强导线的单链形悬挂
特点：在繁忙的电力牵引区段内， 特别是直流牵引供电系统中，接触 线和承力索的总截面积往往不能满 足输电要求，加强线用来弥补悬挂 截面的不足，并可降低接触网电压 损失和电能损失。
三、双线牵引网阻抗
双线区段牵引网同样有简单悬挂、单 链形悬挂、有加强导线的单链形悬挂 等类型。在结构和等值阻抗上，其特 点为： 1.上、下行牵引网在供电分区末端并 联供电或分开供电 2.所有平行钢轨并联 3.复线牵引网等效为“三个导线—地 回路” 上行牵引网—地回路 (1)——有源网络 下行牵引网—地回路 (2)——有源网络 钢轨网—地回路 (3)——无源网络
1、末端并联的供电方式
是指上下行线路接触网在供电臂末端并联的供电方式。
2、全并联供电方式
3、两线路分开供电方式
是指上下行线路接触网在供电臂内无并联点。
谢谢
0.281K f r p
f r ( km)
R0---导线半径(mm)； p---导线周长(cm)； f---电流频率 ρ---材料电阻率，Ω m µ r---材料相对磁导系数
K---多股绞合线修正系数，绞合线K=1.59，非绞合线K=1
0.316 K r R0 0.447 K r R0
等效半径
确定一个小于R的半径 Req ，使半径为 Req的等效导线， 到R这部分的感抗等于半径为R 的内感抗。
Req
Req
Carson理论 1926年，J.R.Carson发表以大地为回路的架 空导线阻抗计算的论文“Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return ” （带地回线的架空导线中的波浪传播）， 从此就成为电流流经大地情况下输电线及 各种导线——地回路阻抗计算的基础。