交直流传动系统工作原理
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。
直流系统
第二节 直流系统的运行 直流系统的运行规定
7：双回路供电的负荷或负荷侧有联络刀闸的负荷，不论其电源侧是否在同一 母线之间，当负荷环网回路必须倒换时，则应先将母线联络运行后，方可 进行不停电倒换，或者采用先停后送的方式进行倒换。严禁将两组直流母 线用负荷开关环网，倒换完毕后还必须在断开开关处挂“解列点”标志牌。 8：为防止两组蓄电池并列运行，直流负荷母线间设置了机械闭锁， 未经许可，任何人不得解除其闭锁装置。
• 机组110V直流系统供控制、信号、测量、继电保护及自动装置等设备的可 靠电源。
• 500 kV升压站110V直流系统的负载主要为：线路、开关和母线等的保护电 源，开关和闸刀的控制、信号电源，近控箱电源，以及通信和有关自动装置 的电源。
第一节 设备概述及原理 对直流电源的基本要求
• 对直流电源的基本要求是保证供电的高度可靠性；
如何查找直流接地?查找直流接地时注意那些事项?直流接 地发生正极或负极接地时,对运行有什么危害?
1：查找直流接地应根据运行方式/操作情况/气候影响判断可 能发生接地的地方； 2：采取拉路寻找/分段处理的方法.应先寻找信号和照明部分 ,后寻找室内部分；在切断各专用直流回路时,时间不得超 过3秒,且不论回路是否接地均应合上。 3：发现某一专用直流回路有接地时,应及时找出接地点,并尽 快将其消除.
查找直流接地时应注意: (1)发生直流接地时,禁止在二次回路上工作.
(2)查找和处理必须由两人进行;
直流系统发生正极或负极接地时,对运行有什么危害：
1：直流系统发生正极接地时,有可能造成保护误动,因为电磁机构的跳闸 线圈通常都接于电源负极一端；
2：倘若回路再发生接地或绝缘不良就会引起保护误动作。
3：直流系统负极接地时,如果回路中再有一点接地时,就可能使跳闸或合 闸回路短路,造成保护装置和断路器拒动,烧坏继电器,造成熔断器熔断 .
直流系统相关知识点总结
直流系统相关知识点总结一、直流系统简介直流系统是一种电气系统，其电流是单一方向流动的。
直流系统广泛应用于各种领域，包括能源输送、电动车辆、工业控制和电子设备等。
直流系统具有稳定性高、响应速度快、功率损耗低等特点，因此在一些特定的应用场景下具有独特的优势。
二、直流系统的组成部分1. 直流发电机：直流发电机是将机械能转换为电能的装置，其工作原理是通过转子在磁场中旋转产生感应电动势。
直流发电机广泛应用于发电厂、风力发电站和水力发电站等场合。
2. 直流电动机：直流电动机是将电能转换为机械能的装置，其工作原理是通过电流在磁场中受力产生转矩驱动负载旋转。
直流电动机因其速度和转矩调节范围广泛，被广泛应用于工业控制和电动车辆等领域。
3. 直流变流器：直流变流器是将交流电转换为直流电的装置，其工作原理是通过半导体器件将交流电转换为直流电。
直流变流器在电力传输和电力变换领域具有重要作用。
4. 直流稳压器：直流稳压器是用于稳定直流电压的装置，其工作原理是通过电子元件对电压进行控制。
直流稳压器在电子设备和工业控制系统中有着重要的应用。
5. 直流电力输送系统：直流电力输送系统是将电能从发电站输送到负荷端的系统，其工作原理是通过直流电缆进行输送。
直流电力输送系统因其输送效率高和占地面积小等优势，在远距离输送和跨国输送方面具有重要作用。
三、直流系统的特性1. 稳定性高：直流系统具有较好的稳定性，可以保持较为稳定的电压和电流输出。
2. 响应速度快：直流系统的响应速度快，能够快速调节输出电压或电流。
3. 功率损耗小：直流系统的功率损耗较小，能够提高能源利用效率。
4. 调节范围广：直流系统的调节范围广，能够满足不同负荷的需求。
5. 适用范围广：直流系统适用于各种负载类型和应用场景，具有很大的灵活性。
四、直流系统的应用领域1. 电力系统：直流系统在电力系统中主要应用于电力输送、电动传动和电能质量调节等方面。
2. 交通运输：直流系统在电动车辆和高铁等交通运输领域具有重要应用。
交流传动控制系统
7.4 电磁转差离合器调速系统
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7.4.1调速系统的组成及原理
1、调速系统的组成
由三部分组成：如图7-22所示 1）笼型异步电动机 2）电磁转差离合器 3）可控硅整流电源
7.4 电磁转差离合器调速系统
33
7.4.1调速系统的组成及原理
2、转差离合器的结构原理
1）转差离合器的结构组成
（1）主动部分，由铁磁材料制成的圆筒， 称为电枢。由笼型转子异步电动机带动，以 恒速n1旋转。
7.3交流异步电机的变频调速系统
20
7.3.2 变频器的结构类型及原理
1、变频器的基本类型
间接变频——将工频交流整流器直流逆变器可控频率的交流，又称为交－直－交变频。
直接变频——将工频交流一次变换为可控频率交流，没有中间直流环节，即所谓的交－交变 频。
7.3交流异步电机的变频调速系统
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7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器
2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 1）按中间直流电路分类 采用电抗器作为无功功率缓冲环节，称为电流型变频器；
特点：直流侧电流恒定，极性可变，能实现回馈制动。
7.3交流异步电机的变频调速系统
24
7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （1）用可控整流器调压、逆变器调频的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
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7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （2）用斩波器调压的交—直—交变频器
7.3交流异步电机的变频调速系统
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7.3.2 变频器的结构类型及原理 2、变频器的基本结构 交－直－交变频器 2）按电压频率控制方式分类 （3）用PWM逆变器同时调压调频的交—直—交变频器
直流发电机的工作原理与结构
直流发电机的工作原理及结构电机的可逆运行原理两个定理与两个定则1、电磁感应定理在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为： e = B·l·v符号物理量单位B 磁场的磁感应强度Wb/m2v 导体运动速度米/秒l 导体有效长度me 感应电势V电势的方向用右手定则2.电磁力定律载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直(见下图)，作用在导体上的电磁力大小为：f = B·l·i符号物理量单位i 导体中的电流Al 导体有效长度mf 电磁力N力的方向用左手定则（一）直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型2.发电机工作原理a、直流电势产生用电动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边a b 和c d 分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势因为电刷A 通过换向片所引出的电动势始终是切割N 极磁力线的线圈边中的电动势。
所以电刷A 始终有正极性，同样道理，电刷 B 始终有负极性。
所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉动电动势b、结论线圈的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A B 端的电动势却是直流电动势。
直流发电机[浏览次数：约145次]•直流发电机是一种把机械能转换为直流电输出的电机，流电动机具有良好的起动性能和调速性能，因此广泛应用于要求调速平滑，调速围广等对调速要求较高的电气传动系统中，如电力机车、无轨电车、轧钢机起重设备等。
目录•直流发电机的结构•直流发电机的部件功能•直流发电机的工作原理•直流发电机的额定值直流发电机的结构•直流电机的结构可分为静止和转动两部分，静止部分称为定子，旋转部分称为转子（也称电枢）。
图1 与图2分别为直流电机的纵剖面示意图和横剖面示意图。
交直交变频的工作原理
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作
8.1.1
间接交流变流电路原理
整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路 通过对整流电路的PWM控制使输入电流为正弦波， 并使输入功率因数为1。
整流 Ld 逆变
VT1
VT3
Hale Waihona Puke VT5M 3 Ca 电源 b c
U V 负载 W
VT4
PENEC
2
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作
引言
组合变流电路：是将AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC 四大类基本变流电路中的某几种基本的变流电路组合起 来，以实现一定的新功能。 间接交流变流电路：先将交流整流为直流，再逆变为交 流，是先整流后逆变的组合。
PENEC
14
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作
8.1.2
3．矢量控制
交直交变频器
异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 传统设计方法无法达到理想的动态性能。 矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态模型，将 定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩分量，参照直流调 速系统的控制方法，分别独立地对两个电流分量进行控制，类 似直流调速系统中的双闭环控制方式。 控制系统较为复杂，但可获得与直流电机调速相当的控制性能。
给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电 压、频率。绝对值变换器输出ugt的绝对值uabs，电压频 率控制环节根据uabs及ugt的极性得出电压及频率的指令 信号，经PWM生成环节形成控制逆变器的PWM信号， 再经驱动电路控制变频器中IGBT的通断，使变频器输 出所需频率、相序和大小的交流电压，从而控制交流电 机的转速和转向。
石油钻机交直流传动概述
第1章石油钻机交直流传动概述当前，国产石油钻机按驱动方式大体分为：机械驱动钻机、直流调速电驱动钻机、交流变频电驱动钻机。
1.1机械驱动钻机早期的国产石油钻机主要是机械驱动钻机，传动形式为柴油机—万向轴—液力变矩器—万向轴—通风式离合器—皮带并车装置，通过链条传动绞车，通过万向轴传动钻井泵。
驱动转盘的动力由绞车高速端链轮输出，传动路线为下角传动箱—万向轴—上直角箱—转盘传动装置—万向轴—转盘。
绞车主刹车采用带式刹车或液压盘式刹车，辅助刹车采用电磁涡流刹车，转盘传动装置设计为两档，采用手动换档。
机械驱动的钻机特点：控制系统以气、液控制为主，电控系统简单，钻机价格较电驱动钻机低。
其缺点也很明显，工作人员劳动强度大，风险大，效率低。
1.2直流电驱动钻机1.2.1直流调速系统概述直流电机具有良好的起、制动性能，而且直流调速系统发展较早，无论在理论上还是实践上都比较成熟，所以在大部分调速领域还在使用。
直流电机的物理模型较为简单，通过控制电机的电流就可以十分方便的控制电机的转矩，增加速度传感器以后可以满足高精度、高动态性能、宽调速范围等高性能调速的要求。
这样在很长一段时间内，直流调速系统得到广泛的应用。
直流调速系统分为模拟直流调速系统和全数字直流调速系1.2.2模拟直流调速系统模拟直流调速系统是直流控制系统发展历史初、中期的产品。
当时由于工艺水平不高，元件集成化程度不高，系统只能由很多分立元器件通过焊接或导线连接组成。
这些分立元器件包括电阻、电容、电位器、二极管、三极管、运算放大器、与门、或门、与非门等等，再由这些分立元件组成不同的控制单元（如速度调节、电流调节、触发控制、运算逻辑、电压反馈、电流反馈等等），这些控制单元再进行合理匹配和运用后组成符合不同要求的模拟直流调速系统。
集成化水平相对较高的模拟直流调速系统是将各控制单元集成为更大一级的标准控制板，不同的控制板再组成不同的控制系统，也有直流调速系统采用若干标准控制单元板组成，不同的标准控制单元板组成不同功能的模拟控制系统。
直流电机的工作原理及特性
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的
发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或 原动机的驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时， 原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转矩T及空载损耗 转矩T0相平衡。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此， 电动机的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损 耗转矩T0相平衡。
KeN
K
e
K
t
2 N
把n
UN KeN
Ra KeKtN2
T
与n
UN Ke N
Ra Rad KeKtN2
T对比
空载速度不变； 随着电阻的增加，转速降落增加；
特性变软
Rad
If
U
Ia M E
Uf
Ra
Ф
n n0
Rad1< Rad1
0
Rad=0 Rad1 Rad2
T
2. 改变电枢电压U时的人为特性 N , Rad 0
式中: U ——外加电枢电压（V）；
E ——感应电势（V）；
Ia ——电枢电流（A）； Ra ——电枢回路内阻（Ω）
∵ E Ke n、 T Kt Ia ∴ U Ke n IaRa
即：
n
U Ke
Ra Ke
Ia
……转速特性
n
U Ke
Ra KeKt2
T
……机械特性
n
现将国产直流电动机系列简介如下: 一.Z型系列 Z为直流电机的汉语拼音第一个字母。这种系列是通风保护式 的。适用于调速范围不大的机械拖动，少灰尘，少腐蚀及温度 低的场所。 二.Z2型系列 它是Z型系列的改进型,也上保护式。调速范围可达3比1，即可 超过额定转速的一倍。 三.ZO型系列 这种电机是封闭式的，用于多灰尘但无腐蚀性气体的场所。 四.ZD型系列 主要用于需要广泛调速，具有较大的过载能力的场所。如大型 机床、卷扬机、起重设备。 五.ZQD型系列 它是直流牵引电动机，用于牵引车辆。
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交直流传动系统是一种将电能转换为机械能并进行传动的系统。
它使用交流或直流电源通过电动机将电能转化为机械能，以驱动负载进行工作。
下面介绍交流传动系统和直流传动系统的工作原理：
1. 交流传动系统的工作原理：
- 交流电源供应：交流传动系统使用交流电源，通常是交流电网或发电机产生的交流电。
交流电的电压和频率可以根据实际需求进行调整。
- 电动机：交流传动系统中使用的常见电动机是交流异步电机（Induction Motor），它是一种通过电磁感应的原理工作的电动机。
交流电源提供的交流电经过电动机的定子线圈，产生旋转磁场。
定子线圈中的旋转磁场感应到电动机的转子线圈，从而产生转矩和转速。
- 变频器控制：为了实现电动机的调速和控制，交流传动系统通常使用变频器（Inverter）来改变交流电的频率和电压。
变频器将输入的交流电源信号转换为可调的频率和电压输出信号，以控制电动机的转速和转矩。
2. 直流传动系统的工作原理：
- 直流电源供应：直流传动系统使用直流电源供应，如电池、整流器等。
直流电压和电流可以根据需要进行调整。
- 电动机：直流传动系统中常见的电动机是直流电机（DC Motor），它是一种通过电流方向改变的原理工作的电动机。
直流电源提供的直流电流流经电动机的定子线圈和旋转子线圈，根据电流的方向变化，定子与旋转子之间产生电磁力，从而产生转矩和转速。
直流电机通常具有较好的调速性能和反向运转能力。
- 电控系统：直流传动系统使用电控系统来实现对电动机的调速和控制。
电控系统通常包括电流控制器、速度控制器和位置控制器。
通过调整控制系统中的参数，可以实现对电动机的精确控制。
无论是交流传动系统还是直流传动系统，它们的工作原理都是将电能转换为机械能并驱动负载工作。
具体使用哪种传动系统，需根据应用要求、功率需求以及可行性等综合考虑。