(完整版)演讲：城市轨道交通车辆牵引与供电系统
城市轨道交通供电与牵引系统
控制方法既可采用较为简单的转差频率控制，亦可采用高 级的动态控制方法，如矢量控制、直接转矩控制等。
但车辆用直线电机的控制还必须考虑当电机气隙变化时的 频率问题和反应板材料变化的相应控制。
6.2.1 概述
1. 城市轨道供电系统的构成
外部电源
城
市
轨
主变电所
道
交
牵引供电系统
通
供
动力照明供电系
电
统
系
统
电力监控系统
牵引变电所 牵引网系统
降压变电所 动力照明
牵引供电系统
电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电 动列车经钢轨、回流线流回牵引变电所。牵引负荷为一级负荷 ，规定有两路独立的电源双边供电，当任何一路电源发生故障 中断供电时，另一路应能保证一级负荷的全部用电。
ห้องสมุดไป่ตู้
1 轴承 2 前端盖 3 转轴 4 接线盒 5 吊环 6 定子铁心 7 转子 8 定子绕组 9 机座 10 后端盖 11 风罩 12 风扇
定子 铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 A ----X 三相绕组 B ----Y C---- Z
机座：铸钢或铸铁
鼠笼转子
转子 铁心：由外周有槽的
硅钢片叠成。
(1) 鼠笼式转子
6.1.3 交流电力牵引系统
1. 交流牵引系统特点及发展概况 2. 三相异步电机 3. 交流电机调速系统 4. 交流传动的脉宽调制技术
1. 交流牵引系统特点及发展概况
直流电力传动优点：具有良好的调速性能
直流电力传动缺点：防空转性能较差；换向器与电 刷，因而带来了较大的体积与重量，容易产生环火 以及繁杂的维护问题
城市轨道交通牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统简介城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通运行的重要组成局部，负责向轨道交通车辆提供电力供给。
它不仅直接影响着轨道交通的运营效率和电力消耗情况，还与乘客的乘坐舒适度和平安性息息相关。
本文将介绍城市轨道交通牵引供电系统的根本原理、组成结构以及未来开展趋势。
根本原理城市轨道交通牵引供电系统的根本原理是将电源通过接触网供给给轨道交通车辆。
具体来说，电源会通过接触网上的触网集电装置传送给牵引系统。
牵引系统由主变压器、牵引变流器和牵引电动机组成，负责将电能转换为机械能，驱动轨道交通车辆运行。
组成结构城市轨道交通牵引供电系统由多个组成局部构成，包括接触网、辅助设备和车辆终端设备。
接触网接触网是城市轨道交通牵引供电系统的核心局部，通常安装在轨道上方。
它由导线、吊杆、挂装件等组成，用于提供电力给牵引系统。
接触网一般采用带电架空式供电，即以高架的方式悬挂在轨道上方，通过接触网上的触网集电装置与车辆终端设备连接。
辅助设备城市轨道交通牵引供电系统还包括一系列辅助设备，用于确保供电系统的正常运行。
辅助设备主要包括配电变压器、开关设备、保护和监控装置等。
配电变压器用于将高压电源转换为适合牵引系统使用的低压电源；开关设备用于控制电能的分配和传输；保护和监控装置那么用于监测供电系统的运行状态，及时处理故障和异常情况。
车辆终端设备车辆终端设备是城市轨道交通车辆上的设备，用于接收来自接触网的电能，并将其转换为机械能，驱动车辆行驶。
未来开展趋势随着城市轨道交通的不断开展，牵引供电系统也在不断创新和改良。
以下是一些未来开展趋势：高效能源利用未来的城市轨道交通牵引供电系统将更加注重能源的高效利用。
通过采用先进的能量回收技术，如再生制动系统、能量储存装置等，将能源回收再利用，减少能源的浪费。
无线供电技术无线供电技术有望成为未来城市轨道交通牵引供电系统的重要开展方向。
通过利用无线传输技术，可以不再依赖接触网，实现轨道交通车辆的无线供电，提高供电系统的稳定性和可靠性。
城市轨道交通供电系统
分散供电方式
混合式供电
• 将前两种供电方式结合起来;一般以集中式 供电为主，个别地段引入城市电网电源作 为集中式供电的补充，使供电系统更加完 善和可靠 这种方式称为混合式供电。地铁 一线和环线 建设中的武汉轨道交通工程、 青岛地铁南北线工程等即为混合式供电方 案。
混合供电方式
五 供电系统——中压网络
中压网络属性
• 中压网络有两大属性：一是电压等级;二是 构成形式
• 中压网络不是供电系统中独立的子系 统，但是它却是供电系统设计的核心内容 。它的设计牵扯到外部电源方案 主变电所 的位置及数量、牵引变电所及降压变电所 的位置与数量、牵引变电所与降压变电所 的主接线等。
应用
• 国内既有城市轨道交通的中压网络电压等级采用 了35kV若采用国外设备则是33kV或10kV 地铁 天 津地铁、长春轨道交通环线一期工程、大连快速 轨道交通3号线的中压网络为10kV；地铁1、2号 线的牵引网络采用了33kV;动力照明网络采用了 10kV；地铁明珠线的牵引网络采用了35kV，动力 照明网络采用了10kV；地铁1、2号线采用了 33kV的牵引动力照明混合网络；南京地铁南北线 一期工程、地铁采用了35kV的牵引动力照明混合 网络；武汉轨道交通一期工程、重庆轨道交通较 新线工程采用了10kV的牵引动力照明混合网络。
• 2经常处在动态运行状态中
• 和一般的电力线路只在两点间固定传输电能的作 用不同;在接触网下沿线有许多电动车组告诉运动 取流 电动车组受电弓（或受流器）以对接触网一 定的压力和速度与接触网接触摩擦运行，通过接 触网的电流很大。运行中不可避免地会产生受电 弓离线而引起电弧，再加上在露天区段还要承受 风 雾、雨、雪及大气污染的作用，使接触网昼夜 不停的处在振动、摩擦、电弧、污染、伸缩的动 态运行之中。这些因素对接触网各种线索、零件 都产生恶劣影响，使其发生故障的可能性较一般 电力线路的概率要大得多。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市化进程的加速和人口规模的增长，城市交通成为一个日益严峻的问题。
城市轨道交通系统由于其快速、高效、环保等特点，成为了解决城市交通问题的重要手段。
而城市轨道交通系统的供电系统则是其保证运行的重要支撑。
本文将从城市轨道交通供电系统的基本构成、运行原理以及相关电力技术等方面进行分析和探讨。
一、城市轨道交通供电系统的基本构成城市轨道交通供电系统主要由电源、接触网、牵引变流器和牵引系统组成。
1. 电源：城市轨道交通系统的电源通常是由电力公司供电，也有一些是采用独立的供电设备。
电源通过电缆或开关设备输送至轨道交通系统。
2. 接触网：接触网是城市轨道交通系统的供电装置，它由接触线、接触网支撑系统和连接导线等部分组成。
接触线是通过导电导线挂接在轨道上方，并由支撑系统支撑在空中，通过接触网与列车的集电装置接触，将电能传输给列车。
3. 牵引变流器：牵引变流器是城市轨道交通系统的电力变换设备，主要用于将电网供电的交流电转换为适合列车牵引电动机使用的直流电。
4. 牵引系统：牵引系统是城市轨道交通车辆的动力装置，主要包括牵引电动机、传动装置和控制系统等部分。
牵引系统能够将电能转换为机械能，驱动列车行驶。
城市轨道交通供电系统的运行原理是通过电源将电能传送至轨道交通的接触网上，列车通过集电装置与接触网相接触，完成对电能的获取，再通过牵引系统将电能转换为机械能，驱动列车行驶。
城市轨道交通供电系统的运行过程中，存在着诸多技术难题。
其中包括供电的稳定性、传输损耗的问题、牵引系统的效率等。
针对这些问题，需要采用相应的电力技术来解决。
1. 变频调速技术：城市轨道交通列车通常采用交流牵引电动机，而电网供电是交流电。
为了提高列车的牵引性能和运行效率，需要采用变频调速技术，将电网供电的交流电通过牵引变流器转换成适合牵引电动机使用的直流电，并通过调节频率和电压来实现对列车的精确控制。
2. 节能降耗技术：城市轨道交通供电系统的节能降耗技术包括采用高效的牵引电动机、减小输电损耗、优化牵引系统等，通过技术手段降低能耗，提高系统的整体效率。
城市轨道交通牵引供电系统分析
城市轨道交通牵引供电系统分析摘要：近年来，轨道交通的运输规模不断增加，给人们的出行带来更加便捷体验的同时，也引起了很多人的担忧。
因为交通运输规模的增加必然会导致车辆流动量的增加，这也给城市轨道交通牵引供电系统带来了全新的挑战。
这需要不断引进新的技术，不断消化吸收，努力进行创新和再创新，同时对轨道交通建设的标准与质量的认识也不断提高，所以对于其关键技术进行研究是有必要的。
关键词：城市；轨道交通；牵引供电系统1地铁车辆供电系统构成为了保证地铁的顺利运营，我们必须做好地铁供电系统的运行工作。
其关键作用是为地铁及其电气设备供电。
在地铁供电系统中，关键可分为高压电源供电和地铁内部结构供电。
高压电源可以立即应用于市政工程的用电。
在供电的情况下，一般采用混合供电方式、分散供电方式和集中供电方式。
地铁内部结构的供电分为照明供电和牵引供电。
牵引供电的目的是将高压交流电源转换为地铁运营所需的直流稳压电源。
然后根据同轴电缆将其发送到地铁-轨道交通接触网，地铁在用电过程中会立即从轨道交通接触网获得必要的用电。
在地铁照明灯具供电系统中，不仅需要给照明灯具供电，还需要给离心泵和离心风机供电。
该供电系统主要由电源线及其降压配电设备组成。
2牵引供电系统的关键技术2.1 双向变流装置双向变流装置通常由交流开关柜、变压器柜、双向变流器柜、直流开关柜和负极柜组成，整体接线方案与现有二极管整流机组的相一致。
其交流侧通过35kV开关柜被接于牵引变电所内的35 kV母线段；直流侧正极通过1500V直流开关柜被接于牵引变电所内的直流母线段正极，负极仍保留直流控制柜内的隔离开关，且被接于牵引变电所内的直流母线段负极。
传统二极管整流机组牵引供电方式中直流侧短路保护主要依赖直流进线柜和直流馈线柜的保护设施。
直流进线柜保护包含大电流脱扣保护和逆流保护；直流馈线柜保护包含大电流脱扣保护、ΔI保护、di/dt保护、过电流保护和双边联跳保护，各种保护相互配合，从而实现牵引网近、中、远端短路的全范围保护。
城市轨道交通供电系统城市轨道交通概论
城市轨道交通供电系统城市轨道交通概论城市轨道交通供电系统是指为城市轨道交通（如地铁、轻轨等）提供电力的系统。
它是城市轨道交通运营的重要组成部分，直接关系到城市轨道交通的安全、稳定和高效运行。
城市轨道交通供电系统主要包括供电系统结构、供电方式、供电设备和供电管理等几个方面。
首先，城市轨道交通供电系统的结构主要分为集中式供电和分布式供电两种形式。
集中式供电是指将电力从电网供应给城市轨道交通线路，通过变电所进行电能转换和配电。
分布式供电是指将电力直接供应给城市轨道交通线路，不通过变电所进行中间转换。
其次，城市轨道交通供电系统的供电方式主要有直流供电和交流供电两种形式。
直流供电是将电力以直流形式供应给城市轨道交通线路，其中常见的有三轨供电和四轨供电两种形式。
交流供电是将电力以交流形式供应给城市轨道交通线路，其中常见的有接触网供电和无接触网供电两种形式。
再次，城市轨道交通供电系统的供电设备包括变电所、牵引变压器、接触网或四轨导线和车辆供电设备等。
变电所是供电系统的核心设备，负责将电力从电网转换成适合轨道交通运营的电能。
牵引变压器则将变电所输出的电能转换成适合轨道交通车辆牵引的电能。
接触网或四轨导线是将电能从供电系统传输到运行线路上的设备，通过接触网或四轨导线与车辆上的集电装置接触，实现车辆的供电。
车辆供电设备则是车辆上的设备，负责将来自接触网或四轨导线的电能传输到车辆的牵引装置。
最后，城市轨道交通供电系统的供电管理是保障系统正常运行的重要环节。
供电管理包括供电调度、供电维护、供电检修和故障处理等多个方面。
供电调度负责根据运行情况合理调配供电能力，确保供电系统能满足轨道交通的需求。
供电维护负责对供电设备进行定期维护，确保设备的正常运行和使用寿命。
供电检修则是对供电设备进行故障排除和修复，及时处理供电系统的故障。
故障处理则是在供电系统故障发生时，采取相应措施，保障城市轨道交通的正常运行。
综上所述，城市轨道交通供电系统是为城市轨道交通提供电力的系统，它的结构、方式、设备和管理等方面都对轨道交通的运行质量和效率有着重要影响。
城市轨道交通供电与牵引系统
城市轨道交通供电与牵引系统简介城市轨道交通供电与牵引系统是城市轨道交通运营的核心局部，为城市轨道交通车辆提供稳定可靠的电力供给，并通过牵引系统将电力转化为动力，驱动车辆运行。
本文将对城市轨道交通供电与牵引系统的关键组成局部进行详细介绍。
供电系统城市轨道交通的供电系统主要由供电设备、接触网和供电馈线组成。
供电设备供电设备是城市轨道交通供电系统的核心局部，它主要包括变电站、配电装置和电力传输线路等。
变电站负责将输入的电能进行变压、变流等处理，输出适合城市轨道交通使用的高电压电能。
配电装置用于将变电站输出的电能分配到不同的供电馈线上。
电力传输线路那么将电能从变电站输送到供电馈线。
接触网接触网是城市轨道交通供电系统的另一个重要组成局部，它负责将电能从供电设备传输到行车区域。
接触网通常采用悬挂在轨道上方的导线或导轨，通过接触网与车辆上的供电装置接触，将电能传输给车辆。
供电馈线供电馈线是连接接触网和供电设备的局部，它通过分布在轨道两侧或中央的电缆将电能传输给接触网。
供电馈线主要负责将变电站输出的高电压电能传输到接触网，以供行车区域的车辆使用。
城市轨道交通的牵引系统是将电能转化为动力，驱动车辆运行的关键局部，它主要包括牵引变流器、牵引电机和传动装置等。
牵引变流器牵引变流器是将供电系统提供的直流电转化为交流电，并根据车辆的运行需求控制输出功率和频率的设备。
牵引变流器通常由多个晶闸管或功率模块组成，通过调整晶闸管的导通和封锁，实现对电流和电压的控制，从而实现对车辆的驱动力和制动力的控制。
牵引电机牵引电机是城市轨道交通车辆中的动力装置，它根据牵引变流器输出的交流电能，将电能转化为机械能，驱动车辆运行。
常用的牵引电机包括直流电机和交流电机，其中交流电机又包括异步电机和同时电机等。
传动装置是将牵引电机输出的动力传递给车轮的局部，它主要通过减速器和传动轴等组件实现。
传动装置的设计对车辆的运行稳定性、效率和能耗等方面有着重要影响。
演讲城市轨道交通车辆牵引与供电系统课件
05
城市轨道交通车辆牵引与供 电系统的未来发展
技术创新与升级
高效能电机与控制技术
研发更高效、更可靠的电机和控制技术，提高车辆牵引系统的能 效和稳定性。
先进材料应用
利用新型材料如碳纤维、钛合金等，减轻车辆重量，提高运行速度 和降低能耗。
再生制动技术
优化再生制动系统，提高能量回收率，减少对电网的冲击。
系统工作原理
工作原理
当列车需要启动时，受电弓与接触网接触，直流电流通过接触网传输至牵引电动 机，牵引电动机旋转产生动力，推动列车前进。同时，列车内部设备所需的电力 由牵引供电设备提供。
特点
城市轨道交通车辆牵引与供电系统具有高效、安全、节能等特点，能够满足城市 交通快速、准点的要求。
02
城市轨道交通车辆牵引系统
牵引控制系统主要包括控制电路、控制逻辑电路和执行电路等部分，通过接收指令 信号来控制牵引电机的运行状态。
牵引控制系统的性能直接影响车辆的运行安全和稳定性，因此需要具备高可靠性、 高精度和高响应速度的特点。
牵引供电系统
牵引供电系统是为城市轨道交 通车辆提供电能的系统，主要 包括变电所、接触网和回流线 等部分。
功能
为列车提供牵引力，使其能够顺 利启动、加速、减速和停止；为 列车内部设备及乘客提供电力支 持，如照明、空调、通信等。
系统组成与结构
系统组成
牵引供电设备、接触网、受电弓、牵引电动机等。
系统结构
牵引供电设备通常采用直流供电方式，接触网为架空接触线，受电弓与接触网 配合工作，牵引电动机安装在列车底部，通过传动装置将动力传递至轮轴。
开关柜
电缆
电缆是城市轨道交通供电系统中的重 要传输介质，要求具备耐压、耐流、 低阻等特点，以保证电力传输的质量 和稳定性。
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直流电动机
直流电动机由定子转子两部分构成。
极掌
极心
N ···
励磁绕组
···
S
S
机座
转子
N
直流电动机的磁极和磁路
直流电动机各部分的作用
➢定子的作用是用来产生磁场，提供磁路和作
前方高能
直线电动机的构成及工作原理
图 5.33 轨道牵引设计方案之一 图 5.34 轨道牵引设计方案之二
事件管理
器（EV）
驱动
牵引逆
直线
SVPWM信
电路
变器
电动
号
机
MVBC01
USB接口
512KBRAM 512KBFLASH
TMS320F2 812内核
A/D电流检 测
故障检测 控制电路
E²PROM
气隙：定子和转子之间
必须有一个气隙
交流电动机的特点
交流电动机没有转向器，构造简单，运行可靠，效 率较高，维护很少，价格低廉；转子坚固，定子绕 组沿圆周均匀分布，电动机体积小，能够获得较大 的单位质量功率；其机械特性较硬，具有较好的防 空转性能，使黏着利用提高；且微电子技术的发展 使异步电动机的调压变频调速得以顺利实现。
从接触网受取电流，通过车顶母线传送 到车辆内部。
• 类型： 气动弓和电动弓
母线：用高导电率的铜、铝质材料制成， 用以传输电能，具有汇集和分配电力能
力的产品。
图1-6 单臂受电弓的结构组成
受电弓的结构组成
• 基础框架1：
通过绝缘子3固定安装在车顶； 作为框架4、轴承、下部导杆等支承和安装。
• 框架4：
集电靴
集电靴部件的主要作用
集电靴的设置要求
1.集电靴的设置要使机车在通过三轨电区时不发生瞬 间断电现象，即两电气连通的集电靴间的最小距离 要大于三轨断电区的长度。
2.由于三轨在道岔和车站站台换边布置，因此要求车 辆的两侧都要设置集电靴。
牵引电动机
牵引电动机是城市轨道交通车辆得以实现牵引机 点及电制动的动力机械。牵引电动机悬挂在车辆转 向架或车轴上，并借助传动装置驱动车辆前进。
组合式凸轮开
关调阻和无触
点斩波调阻。
R0
CH
图 5.11 有有触触点点式开开关关调阻调原阻理图 图 5.1斩2 斩波波调调阻阻原理图
斩波调压
U RL
U
t on T
U
Ton
T
直图 5流.13斩直流波斩电波电路路原原理理
uR L
U
URL
0
Ton Toff
t
T
直流斩波电压波形
图 5.1Байду номын сангаас 直流斩波电压波形
直线电机的工作原理
设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并 且展平，这就形成了一台直线型的感应图步进电机。
电力牵引系统工作原理及能量传递 过程
27.5KV单相 接触网
车上 受电弓
交流
牵引 变压器
牵引 整流器
直流
牵引电机
电能
转向架
机械能
机车车辆
城市轨道交通车辆电气传动及控制 方式
牵引电动机
旋转电动机
线性电动机
直流电动机
交流电动机
凸轮变阻
斩波调阻
变阻控制
斩波调压控制
变压变频控制
受流设备
（一）受流器的形式
1.受电弓形式 直流1500V供电采用架空线接触网式，车辆采用受电弓受
流
2.集电靴形式 集电靴是安装在车辆转向架上，为列车从刚性供电进行
动态取流，满足列车电力需求的一套动态受流设备。
受电弓
1.受电弓结构
• 安装位置：
车体几何中心点最近的车顶上部。
• 工作方式：
当受电弓升起时，弓与网接触滑行，
交流电动机
1 轴承 2 前端盖 3 转轴 4 接线盒 5 吊环 6 定子铁心 7 转子 8 定子绕组 9 机座 10 后端盖 11 风罩 12 风扇
封闭式三相笼型异步电动机结构
定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。
A ----X 三相绕组 B ----Y
C---- Z
机座：铸钢或铸铁
鼠笼转子
转子
铁心：由外周有槽的 硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体； 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也 分为三相，并且接成 星形。
包括下部支杆5、下部导杆6、上部支杆7和上 部导杆8；
采用高强度冷拔无缝管制作。
• 高度止挡2：
安装在下部导杆侧下方的基础框架上； 用以限制受电弓的最大升弓高度。
• 弓头：
是弓与网相接触的部分； 由集流头9、接触带10、转轴、端角11和弹簧 盒组成。
• 升降弓装置12：
由传动风缸、拉伸弹簧及气路电磁阀组成。
直流牵引电动机的调速有两种基本形式：变阻控制 和斩波调压控制
1.变阻控制：通过调节串入电动机回路以改变直流牵 引电动机端电压来达到调速目的
2.斩波调压控制：通过接在电网与牵引电动机之间斩 波器的导通与关断来改变牵引电动机端电压，实现 调速
变阻控制
调节电阻的方法
又可分为两类，
即采用有触点
为电机的机械支撑
➢转子部分是用来产生感应电势和电磁转矩从
而实现机电能量转换的主要部件
➢转子通过轴承与定子保持相对位置，使两者
之间有一个空气隙
拓展
直流电动机工作原理：
N
＋ A
换向片
B —
友情提示：本知识点涉及高 中物理知识个，感兴趣的同 学可以上网搜索更加详细的 直流电动机系统知识
直流电动机的调速方式
I/O 控制 电路
直线电机的结构
直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并 将电机的圆周展开成直线而形成的。其中电机内部的定子相 当于现在直线步进电机的初级，而其转子则相当于其直线步 进电机的次级，每当其初级进行通入电流之后，则就会在其 直线电机的初次级之间的气隙当中产生行波式磁场，在行波 式的磁场与次级永磁体的相互作用之下产生了电机驱动力， 从而实现了其运动部件的直线运动能力。
项目5：城市轨道交通车辆牵引 与供电系统
丁太生--编辑
城市轨道交通车辆牵引传动系统的
构成
导入；
齿轮传动箱
接触网（第三轨） 受流器 变流装置 牵引电机 齿轮传动箱 轮对 列车运行
牵引电机
车轴 车轮 图 5.1 牵引传动装置
牵引传动装置
介绍
城市轨道交通车辆牵引与供电系统是城市轨道交 通系统的重要组成部分，其电力牵引系统是以城市 电网的电力为动力源，将电能转为机械能，牵引列 车运行的一种城市轨道交通牵引动力形式。城市轨 道交通车辆供电系统是由电力系统经高压输电网、 主变电所降压、配电网络和牵引变电所降压等环节， 向城市轨道交通列车输送电力的全部供电系统。