直流牵引传动系统
电力机车和电动车组传动方式的分类及特点
电力机车和电动车组传动方式的分类及特点电力机车和电动车组的传动方式按照供电电源的性质及所采用的牵引电动机的不同，理论上可以分为直-直流传动、交-直流传动、交-直-交流传动、交-交流传动和直-交流传动等。
1.直-直流传动方式直-直流传动方式就是使用直流电源供电、直流牵引电动机驱动的传动方式，结构示意图如图1。
受电器从接触网或者第三轨上获取电能，通过直流电压调节装置对直流电压进行调节，从而达到调节直流(脉流)牵引电动机转速和转矩的目的。
图 1 直-直流传动方式示意图调压装置可以是：（1）电阻器：特点是简单、可靠。
维修方便，对使用和维护工人技术要求低。
但是电阻调速是有级的，调速过程中电阻器有能耗，能量损失大，调速性能差，在大功率场合长期调速运行，不仅损失的能量很大，还可能引起地铁隧道或周围环境温度升高。
（2）斩波器：用大功率电力电子器件构成，特点是效率高，调速性能好。
直-直流传动方式的主要特点是调速简单方便，但是直流供电电压低限制了其应用场合，并且直流牵引电动机体积大、维护工作量大、经济性能指标差。
早期的工矿电机车、城市有轨电车、无轨电车和地铁动车大多采用直-直流传动方式。
此外直流电流的回流会对线路周围的金属结构产生电蚀。
2. 交-直流传动方式交-直流传动方式就是使用交流电源供电、直流牵引电动机驱动的传动方式，结构示意图如图2。
受电器从接触网获取交流电能，通过整流调压装置对输出直流电压进行调节，从而达到调节直流牵引电动机转速和转矩的目的。
图2 交-直流传动方式示意图交-直流传动方式是我国电力机车长期使用的一种电力机车传动方式，国产韶山（SS）系列和进口的6K、8K电力机车等均采用这一传动方式，这些机车的主要差别在于调压整流方式和控制方式的不同。
这种传动方式的主要特点是接触网采用单相交流供电，可以大大提高电网的供电能力，减少牵引变电所的数量。
从技术上看，其缺点主要是因为采用直流牵引电动机所引起的。
3. 交-直-交流传动交-直-交流传动方式就是使用交流电源供电，中间经过降压整流变成直流，然后再将直流逆变成为频率和电压幅值可调的交流电，驱动交流牵引电动机的传动方式。
牵引系统--第2讲
逆变单元由IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅 双极型晶体管模块组成，能够实现将输入的直流电逆变为交流 电并变压变频输出，从而控制交流感应电机的转速，实现列车 速度在很宽泛的范围内平稳调节。
主回路系统构成
主回路系统构成
在列牵车引顶逆部变安器装分受别电给弓两，台用转于向将架电上流的从四电台网牵引引入电列机车供。电， 在压电源受和流转电置电操由换流到弓作受和最轨的过电作终道旁电弓为通形边压引高过成安，入速接电装保到断地流避护高路碳回雷主压器刷路器电隔前，。，系离的经主统开隔由要。关离车用，接体于隔地、防离。转止开向雷关架击用轴过于端电车接间地电装
• 牵引控制单元
对牵引电机进行矢量控制； 将车辆控制单元通过总线传输的给定值和控制指令转换成VVVF逆变器用的控制信号 对VVVF逆变器和牵引电机进行保护； 对电制动进行调整保护，以及逆变器脉冲模式的产生。
主回路的功能概述及构成
• 定义：是牵引电机工作回路，通过指令对牵引电机进行控制； 为了保证直流供电电压的品质，采用
三相桥式逆变电路： 牵引时：工作在逆变状态，将直流电逆变成三相交流电输出。 电制动时：工作在整流状态，将交流电整流成直流电输出
放电电路：主回路在非工作状态时操作主回路设备。
检测电路：用来检测牵引主回路工作时各状态量，起监控和保护 主回路的作用。
城市轨道交通车辆牵引传动系统
主回路工况
• 牵引电机可以工作在牵引工况或制动工况； • 两个工作状态由主逆变器来管理。 • 牵引时：主逆变器工作在逆变状态，将直流逆变为交流；
直流滤波电路：与滤波电容构成滤波器，对逆变器的直 流侧双向滤波。 抑制电网侧发生的过电压，减少其对逆变器的影响。 抑制逆变器因换流引起的尖峰过电压。 抑制逆变器产生的谐波电流对电网的影响。 限制逆变器的故障电流。
直流牵引电机的工作原理及故障处理
直流牵引电机是电动车辆中常用的动力装置，其工作原理和故障处理如下：
工作原理：
1. 电磁感应：直流牵引电机通过电流在磁场中产生电磁力来实现转动。
当电流通过电枢线圈时，在磁场中产生电磁力矩，使电机转动。
2. 换向系统：为了实现电机的正常运转，需要一套换向系统，通常采用电刷与电枢之间的接触和分离来实现电流的换向，使电机能持续旋转。
3. 控制系统：通过对电机的电流、电压进行调节，可以实现对电机转速、转矩等参数的控制。
故障处理：
1. 电刷磨损：电刷是电机中易损件，长时间磨损会导致电刷接触不良或断裂。
解决方法是定期更换电刷或修整电刷端面。
2. 电枢绕组断路：电枢绕组断路会导致电机失去动力。
处理方法包括检查电枢绕组，修复绝缘层或更换损坏的绕组。
3. 电刷与电枢接触不良：这可能导致电机运行不稳定、发热过高。
解决方法是清洁电刷及其座槽，确保电刷与电枢之间的良好接触。
4. 电机过载：长时间超负荷运行会导致电机损坏。
通过限制负载或增加散热措施来避免电机过载。
5. 电机绝缘老*：导致电机绝缘性能下降，可能出现漏电等问题。
解决方法是定期进行绝缘测试，发现问题及时更换绝缘材料或绕组。
6. 电机轴承故障：电机轴承损坏会导致振动、噪音增大。
解决方法是更换损坏的轴承。
7. 控制系统故障：包括电流过大、电压不稳等问题，建议检查电机控制器及相关电气元件，进行故障排除。
在处理以上故障时，需要根据具体情况进行仔细检查和维护，确保直流牵引电机的正常运行，从而保证电动车辆的安全和可靠性。
机车电传动系统第三章——直流牵引电动机的特性
用K表示，电机的总损耗ΣP= KˊI2+K，将其代
入上则
UI K / I 2 K UI
根据此式画成曲线，即为电机的效率特性。
机械特性
电磁转矩和电枢电流有比例关系，机械特性具有 与转速特性相似的形状
电力拖动机组稳定运行条件 电动机和被它拖动的生产机械组成电力拖动机 组。生产机械的负载特性有的为与转速无关的恒转 速特性，有的为与转速成正比的负载特性，有的为 与转速的平方成正比的负载特性。电动机带动生产 机械，以某一稳定速度运行时，电动机的电磁转矩 必须等于生产机械的阻转矩。 在电动机的机械特性与负载特性的交点上，若 则机组能稳定运行。
转速特性
根据电动机的电势平衡方程式可得转速公式：
从上式可以看出，在 和 均为常数 时，影响电动机转速的因素有两个： （1）是电枢回路的电阻压降 ； （2）是磁通变化 。各种电动机的转 速特性如图：
转矩特性
直流电动机的电磁转矩公式为：
各种电动机的转矩特性如图：
并励电动机，磁通不随电枢电流变
化，转矩与电枢电流成正比，转矩曲
第二节 直流牵引电动机的特性
直流牵引电动机的特性有工作特性和机械特性。 当牵引电动机的电压为恒定时，电动机的转速 、 转矩 和效率 与电枢电流的关系曲线称为直流牵引电 机的工作特性即：速率特性 转矩特性 效率特性 电动机的机械特性是指电动机转速和电磁转矩之 间的关系。 励磁方式不同的电动机具有不同的特性。 他励和并励相同，因此只需分析并励、串励、复励三 种电动机特性。
第三节 直流牵引电动机的特性 分析
串励和并励电动机特性的比较
1.自调节性能 如右图所示,串励牵引电动机的牵引力 和速度能按照机车的运行条件自动进行 调节，自调节性能好。
CRH动车组驱动装置原理解析
CRH动车组驱动装置原理解析CRH动车组是中国铁路高速动车组列车的简称，以其高速、高效、高品质的特点而闻名。
其中，动车组的驱动装置起着至关重要的作用，直接影响列车的运行性能和安全性。
本文将对CRH动车组驱动装置的原理进行解析，以便更好地理解这一关键部件。
一、直流传动系统CRH动车组采用的是直流传动系统，其中包括电机、牵引变流器、车辆控制器等部件。
电机是驱动装置的核心，通过传递电能将机械能转化为动力，推动列车前进。
牵引变流器则负责控制电流大小和方向，实现对电机的精确控制。
车辆控制器则起着协调各个部件工作的作用，确保整个系统的稳定运行。
二、牵引力分配系统在CRH动车组中，牵引力分配系统负责控制不同车厢的动力输出，以确保列车在运行过程中保持平稳和协调。
该系统通过检测车辆的速度、加速度和牵引力需求等参数，动态调整每个车厢的输出功率，使整列车辆的牵引力分配更加均衡和高效。
三、制动系统除了驱动装置外，CRH动车组的制动系统也是至关重要的部件。
制动系统可以通过对电机的反向控制和制动器的作用，实现列车的减速和停车。
通过与驱动装置的协调工作，制动系统能够确保列车在运行过程中的安全性和稳定性。
四、能量回收系统为提高列车的能效和节能表现，CRH动车组采用了能量回收系统。
该系统可以在制动和减速过程中将部分动能转化为电能存储，再次供给电动机使用，实现能量的循环利用。
通过这种方式，不仅可以降低列车的能耗，还可以减少对环境的影响。
总结：CRH动车组驱动装置采用先进的直流传动系统，配合牵引力分配、制动和能量回收等系统，实现列车的高效运行。
这些系统的密切配合和协调作用，确保了CRH动车组在高速运行过程中的安全性、稳定性和节能性能。
希望通过本文的解析，读者能更加深入地了解CRH动车组的驱动装置原理，为相关领域的学习和研究提供参考。
直流牵引电动机
3.2.5均压线
• 均压线连接换向片的等电位点。用 来平衡由磁路不平衡而在电枢绕组 内部引起的环流。均压线分为甲种 均压线和乙种均压线。有全额均压、 1/2均压，1/4均压，均压线截面积一 般为电枢导体截面积的20%-30%。
3.1.4补偿绕组
• 补偿绕组设置在主极极靴部分的补 偿槽内，与换向极线圈及电枢绕组 串联，用来消除电枢反应对主极气 隙磁通畸变的影响，使换向器片间 电压分布均匀，从而减少发生环火 的可能性。作用是改善换向防止环 火。但ZD106E、ZD109B、ZD106电 机未设补偿绕组 。
3.1.5端盖和油封结构
直流牵引电动机
中国北车集团永济电机厂
目录
• 1.概述 • 2.牵引电动机的工作特点 • 3.直流电机的基本结构 • 4、电机故障分析 、 • 5、维护保养 • 6.电机的运输与存放
1.概述
• 各种电力传动车辆上所用的牵引发电 机、牵引电动机、辅助电机一起统称 为牵引电机。牵引电动机是驱动内燃 机车、电力机车、电动车辆、地铁车 辆、城市电车及公路车辆运行的主电 机。它的运行性能直接影响机车车辆 的牵引性能及经济技术指标，是电传 动机车上的关键设备。
3、 直流电机的基本结构
•
• 直流电机由定子和转子两大部分构成。定 子的作用是产生磁场，提供磁路和作为机 械支撑。转子（电枢）是产生感应电势和 电磁力矩实现能量转化的主要部件。
• 3.1.定子：包括机座、主磁极、换向极、 补偿绕组、端盖及轴承等部件组成。
• 3.1.1机座
• 机座分为圆形机座和方形机座；圆形机座 又分为铸钢机座和叠片机座；抱轴室悬挂 的机座上带有油箱、油箱集油器；机座主 要功能为导磁和机械支撑。
• 前、后端盖将电机两端封闭，并通 过轴承支撑转子。端盖上开有出风 口，轴承两侧为迷宫式油封。轴承 室的加油量一般为占轴承室总容量 的1/3~1/2，由于有负压作用使电机 漏油，一般端盖设有通大气孔 。
地铁列车电传动系统分析
地铁列车电传动系统分析摘要：文章通过对我国现阶段主型地铁车辆电传动系统构成及其功能的分析。
清晰的介绍了该系统各器件的作用及相互之间的关系。
为地铁车辆运用与检修提供了有益的参考。
关键词：地铁车辆电传动；主电路；系统工作原理一、轨道车辆电力牵引发展简介电力牵引是一种以电能为动力牵引车辆前进的牵引方式。
轨道车辆通过受流器从架空接触网或第三轨（输电轨）接收电能，通过车载的变流装置给安装在转向架上的牵引电机供电，牵引电机将电能转变成机械能，机械能通过齿轮传给轮对，驱动轮对在轨道上运动带动车辆前进。
轨道交通电力牵引传动系统分为：1、直流电力牵引传动系统（1）直流—直流（2）交流—直流2、交流电力牵引传动系统（1）直流—交流（2）交流—直流—交流早期的电力牵引的轨道车辆采用直流电动机（如北京地铁一号线）。
直流电动机存在体积大、结构复杂、工作可靠性差、制造成本高、维修麻烦的缺点。
随着交流电机控制理论和大功率电力电子元器件制造技术的发展，采用交流电机牵引的交流传动技术迅速崛起，使轨道车辆电力牵引技术上了一个新台阶。
交流—直流—交流供电系统运用于干线铁路。
我国城市内的地铁、轻轨网络多采用直流牵引制式，城市轨道交通采用直流供电制式是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。
另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。
基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间。
我国国家标准也规定为750 V和1500V。
以北京和天津为代表的北方地区采用DC 750V供电电压制式，允许电压波动范围为DC 500V～DC 900V，第三轨受流；以上海和广州为代表的南方地区采用DC 1500V供电电压制式，允许电压波动范围为DC 1000V～DC 1800V，架空接触网受电弓受流。
列车电力传动与控制第1章交-直流传动技术
动、交-直流传动两个阶段。直-直流传动机车因技术原因已 被淘汰，交-直流传动机车/动车组技术成熟、性能可靠，保 有量很大，仍在许多国家、地区作为主型机车继续服役。 对于直流传动电力机车/EMU，没有经过直-直流传动阶 段，只经历了交-直流传动阶段。由于采用整流调压电路结构、 形式不同，先后经历了调压开关与二极管组合的有级调压、
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3
110KV/50Hz
发电厂
升压站
地区变电所
牵引变电所
25kV/50Hz
A
25kV/50Hz 分相绝缘节
B
回流线 钢轨
图1–1 电力牵引系统组成
弓等高压电器，将接触网上 25kV/50Hz 单相交流电导入机车 内牵引变压器一次绕组，电流流过一次侧绕组，经车体接地装
臵与钢轨、回流线联结，与牵引变电所形成高压供电回路。同
本章主要介绍电力机车、EMU的直流传动系统，围绕基 本组成、牵引与制动等主要方面，进行系统分析。
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1.1 电力牵引传动系统的组成
电力牵引系统是由牵引供电部分和牵引动力装臵两大部分
组成，包括从牵引变电所到列车受电弓在内的供电部分和牵引
动力装臵的传动系统。牵引动力装臵主要指电力机车、电动车 组（EMU）。电力牵引系统组成如图1-1所示。一般习惯上以
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电力传动与控制
入交流传动时代，新造机车/动车组全部采用交流传动系统,
其交流传动机车、动车组的应用已很成熟。我国目前在线运
用的机车绝大多数属于交-直流传动机车。交流传动机车、 动车组在我国还处于起步发展阶段。我国曾研发了个别车型 的交流传动机车，但由于受关键技术、成本等因素制约，只 在机车型谱里占了一个位臵，没有形成批量。当前正在引进 的和谐系列机车、动车组均采用交流传动系统，这将确定了 我国牵引动力的发展方向，必然是走交流传动之路。 直流电力传动技术(机车)的发展概略为：
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直流牵引传动系统
直流牵引传动系统由接触网侧高压电路和直流电机调速电路组成，包括受流器、断路器、接触器、直流牵引电机、齿轮箱、轮对、接地回流装置等。
（1）直流牵引传动系统的类型。
直流牵引传动系统按电机调速的原理不同可分为变阻控制和斩波调压控制。
变阻控制通过调节串入电机回路的电阻，改变直流牵引电机的端电压而达到调速目的，有凸轮调阻控制和斩波调阻控制两种类型。
斩波调压控制是通过控制接在电网与牵引电机之间的斩波器的导通与关断来改变牵引电机的端电压而达到调速目的的。
斩波调压控制装置代替了启、制动电阻，在启动过程中减少了电能的消耗，在再生制动过程中回收一部分电能的消耗，并在再生制动的过程中回收一部分电能，与凸轮变阻车相比可节约电能20%～30%，并且启、制动过程完全是无级平滑调节的，提高了平稳性。
（2）直流牵引电机的特点及类型。
直流牵引电机具有以下特点：良好的牵引和制动性能，调速方便；防空转性能较差，等功率条件下，直流牵引电机的体积和重量较大，换向困难，电位条件恶化，易产生环火和复杂的维护，特别是在高电压大功率时，换向困难，电位条件更加恶化，使电机的工作可靠性降低。
直流牵引电机按其工作目的的不同可分为直流电动机和直流发电机。
①直流电动机。
②直流发电机。
直流发电机的结构分为可旋转部分和静止部分。
可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，定子和转子之间存在气隙。
定子的作用：在电磁方面产生磁场和构成磁路，在机械方面作为整个电机的支撑。
定子由磁极、机座、换向极、电刷装置、端盖、轴承等组成。
转子又称电枢，是电机的转动部分，是用
来产生感应电动势和电磁转矩，从而实现机电能量转换的关键部分。
它包括电枢铁芯、换向器、电机转轴、电枢绕组、轴承、风扇等。