M
0
nmin
nmax
柴油机特性曲线及功率曲线
直接驱动的机车牵引特性曲线
说明，柴油机的扭矩特性即代表机车的牵引特性， 显然，不符合理想牵引特性的要求。 1) 柴油机功率得不到充分利用 ； 2) 柴油机的转速变化范围很窄，过载 能力较差，故机车的运行速度范围 n （V） 和负载变化受到限制； 3) 柴油机不能带负荷启动，故不能使 列车启动和低速运行； 4) 柴油机曲轴只能单方向旋转 ，故 不能改变机车的运行方向。
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对电传动装置的基本要求 1) 当机车运行在满功率工况时，电力传动装置应该使机车在 尽可能大的速度范围内保持柴油机额定功率不变，以充分 利用柴油机的功率；当机车仅需部分功率运行时，传动装 置应使柴油机按其经济特性恒功率运行。 2) 电力传动装置应保证柴油机在无负载情况下启动。 3) 机车启动时，传动装置应保持有足够大的牵引力，使机车 启动加速快，且保证机车启动过程平稳而无冲击。 4) 电力传动装置应该具有较高的效率。 5) 电力传动装置必须工作可靠，重量轻，体积小，维修方便。
内燃机车电力传动
（一）
第一节 内燃机车电传动装置的功用
内燃机车的原动机是柴油机。从柴油机到机车
轮对之间需要一套速比可变、满足机车牵引特性
要求的中间环节——传动装置。
由一套电气设备组成的这个中间环节，称为
电力传动装置。
柴油机
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电力传动装置
轮对
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内燃机车理想牵引特性
基本要求：机车在运行时能充分利用其动力装置的额定功率
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第二节 内燃机车电传动的分类
柴油机
牵引 发电机
（直流/交流）
变流 装置
牵引 电动机
（直流/交流）
轮对
按照牵引发电机和牵引电动机电机所用的电 流制进行分类，电力传动装置可分为三大类： 1 直流电力传动（直-直传动） 2 交－直流电力传动 3 交流电力传动（交-直-交传动，交-交传动）
0 Vmin Vmax V
最高速度Vmax受机车构造速度的限制 。
机车理想牵引特性曲线及柴油机功率曲线
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柴油机能直接驱动机车吗?
柴油机的扭矩特性和功率特性
N M
若柴油机直接驱动，则
V 60Dn 103
（F）
F
Ne N
2 M D
式中：D—机车动轮直径（ m）；n—柴油机转速（r /min）； M—柴油机扭矩（ kN· m）； —传动比； —传动效率。
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M M
M M
M M
柴油机
G
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交－直流电力传动
传动方式是采用交流牵引发电机，通过大功率硅整流器将交流电 变为直流电，然后供给数台直流牵引电动机。 交流发电机无换向器，克服了制 造大功率直流牵引发电机换向时 所出现的困难，并且结构简单、 运用可靠、省铜、重量轻、维护 简便； 保留了直流牵引电动机 调速性能 的特点； 我国70年代初开始生产，主要机 型有东风4型系列、东风5型系列、 东风7型系列、东风8型系列、东 风10型系列、东风11型及进口的 ND4型、ND5型等机车。
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（1）交—直—交流电力传动
具有中间直流环节的间接变频的交流电力传动，称为交—直—交 流电力传动。 柴油机驱动交流牵引发电机，所发出的三相交流电经硅整流器Z整 流为直流电，再经过一个或数个逆变器N将直流电转变为频率可调 的交流电 ； 中间直流环节使逆变器输出的三相交流电的频率与牵引发电机发出 的三相交流电的频率没有任何关系；在机车起动和调速的整个工作 范围内，逆变器输出的三相交流电的频率都能平滑地调节。
BP
柴油机
G～
~ ~
M～
M～
M～
M～
M～
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M～
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Z N
柴油机
G～
＝
~
M～
M～
M～
M～
M～
M～
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（2）交—交流电力传动
没有中间直流环节的直接变频的交流电力传动，称为交—交流 电力传动。 由交流牵引发电机发出的三相交流电经一个或数个变频装置 BP后，直接变为频率可调的三相交流电； 交—交流变频装置输出的频率要低于输入频率，一般最高输出 电源频率只能达到输入电源频率的三分之一，因而要求交流牵 引发电机具有较高的频率。因此交—交流传动比较适合于原动 机转速较高的设备（如燃气轮机）。
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直流电力传动
传动方式是采用直流牵引发电机和直流牵引电动机，又 称直—直流电传动。 特点：调速方法比较简便，直流串 励电动机的转速特性较软，适合于机 车牵引； 我国60年代初开始生产，主要机型有 东风型、东风2型、东风3型以及进口 的ND1型、ND2型等机车； 弊端：直流牵引发电机的功率受到换 向条件和机车限界尺寸以及机车轴重 的限制，使单机组直流电力传动内燃 机车的功率几乎限制在2200ｋＷ以下。
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柴油机
G～
M
M
M
M
M
M
随着重载和高速列车的发展、机 车功率的提高，直流牵引电动机 的弊端已经显现。
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交流电力传动
传动方式采用交流牵引发电机和交流牵引电动机，因两者都 是交流电机，故称为交流电力传动。 直流串励牵引电动机虽然具有良好的调速性能，但在结构上有换 向器，不仅重量和尺寸大、费铜，而且故障率高，维护保养不便， 限制了其在大功率、高速度机车上的应用 ； 交流电动机无换向器，具有结构简单、体积小、运行可靠等优点， 不但可以提高单节机车的功率，而且由于其具有硬特性使机车具 备良好的防止动轮空转打滑的性能； 交流异步电动机的转速主要决定于它的供电电源的频率，而在一 定功率下柴油机的转速不变，牵引发电机的频率也不变，因此交 流电力传动的关键是在交流牵引发电机和交流牵引电动机之间设 置一个功率大、调频宽的变频装置，以满足交流牵引电动机的调 速要求 。
N e
FV =常数 3.6
式中：Ne——柴油机功率（kW）； F——机车牵引力（kN）；
F Fmax N N
V——机车速度（km/h）； ——传动装置效率（暂假设不变）。
F· V＝常数，即要求机车的牵引力F与 机车的速度V成反比的变化关系；
最大牵引力Fmax受机车动轮与钢轨之间
粘着牵引力的限制；