2. 直流牵引调速系统
直流电机的基本调速方法 直流牵引电动机调速的基本形式
城市轨道交通系统概论
直流牵引调速系统-基本调速方法：
U Id R n CE
这里，CE是常数 Id是由负载决定的 方法：调节电枢供电电压U 改变励磁磁通Φ 改变电枢回路电阻R。
城市轨道交通系统概论
直流牵引调速系统-基本形式（调节端电压）
（1）变阻控制
调节电阻的方 法又可分为两 类，即采用有 触点组合式凸 轮开关调阻和 无触点斩波调 阻。
R0
CH
图 5.12 斩波调阻原理图
有触点开关调阻 图 5.11 有触点式开关调阻原理图
斩波调阻
城市轨道交通系统概论
直流牵引调速系统-基本形式（调压法）
（2）斩波调压
U RL
t on U U T
特点比较： （1）定频调宽控制：频率固定，易于设计消除 高次谐波的滤波器 （2）定宽调频控制：控制方便，易发生共振及 干扰通信信号 （3）调频调宽混合控制：常用在需要大幅度改 变输入电压，同样带来滤波器设计困难等问题
城市轨道交通系统概论
直流牵引调速系统-基本形式（调节主极磁通）
M M
M M
图 5.15 串励电动机磁场削弱法 图 5.15 串励电动机磁场削弱法 （ a）短路匝数法 （ b）分路电流法 （ a）短路匝数法 （ b）分路电流法
牵引力 制动力
0
A
牵引
B
C
D
E 制动
F
G
距离
城市轨道交通系统概论
6.1.2 直流电力牵引系统
1. 直流电动机
2. 直流牵引调速系统 3. 牵引电动机的电气制动 4. 牵引主回路及其控制
城市轨道交通系统概论
1. 直流电动机
直流电动机由定子转子两部分构成。
极心 极掌 S N· · · · · · S N 机座 励磁绕组
牵引 整流器 直流
牵引电机
电能
转向架
机械能
机车车辆
城市轨道交通系统概论
齿轮传动箱
接触网（第三轨） 受流器 变流装置 牵引电机
牵引电机
齿轮传动箱
轮对
车轮
车轴
列车运行
图 5.1 牵引传动装置
牵引传动装置
城市轨道交通系统概论
2. 轨道交通电力牵引系统主要类型
根据供电电压制式可分为：
直流：600，750，1500，3000V (标称值) 交流：6250，15000，25000V(标称值)
（a） （a）
（b） （b）
城市轨道交通系统概论
3. 电动机的电气制动
电阻制动
他励式电阻制动 串励式电阻制动
再生制动
城市轨道交通系统概论
电动机的电气制动（电阻制动）
n
பைடு நூலகம்Ud
E
M
Id IL RZ
Id
E
n M
+
IL
R
电机牵引工况
( a)
( b)
-
他励电阻制动工况 5.16 直流电机的电阻制动接线原理图
城市轨道交通系统概论
第六章 城市轨道交通供电与牵引系统
要点:
1. 城市轨道交通电力牵引系统； 2. 城市轨道交通供电系统； 3. 城市轨道交通牵引供电行业标准； 4. 城市轨道交通牵引供电产业发展概况。
城市轨道交通系统概论
第六章 城市轨道交通供电与牵引系统
课程基础:
1. 工厂供电原理； 2. 电机与电力拖动； 3. 电力拖动自动控制系统； 4. 电力电子技术。
uR L
直流斩波电路原理 图 5.13 直流斩波电路原理
U
Ton T
UR L
0
Ton
Toff
t
T
直流斩波电压波形 图 5.14 直流斩波电压波形
城市轨道交通系统概论
（1）定频调宽控制（脉宽调制）：
保持斩波周期T 不变，改变斩波器导通时间， 从而改变负载平均电压。
ton1 ton2
U T T
ULD
根据牵引电机可分为：
直流电力牵引系统 交流电力牵引系统
城市轨道交通系统概论
直流传动框图
~ ~ ~
交流传动框图
城市轨道交通系统概论
3. 轨道交通车辆的结构与特性
有轨电车
电动车组
特种电动车
独轨电动车 轻轨车
磁浮列车
城市轨道交通系统概论
4. 电动车组牵引特性
速度与牵引力 牵引加速区 自然 恒力矩 恒功 特性 速度 惰行区 制动减速区 自然 特性 恒功 恒力矩
（a）电动机牵引工况 （b）他励式电阻制动 （c）串励式电
城市轨道交通系统概论
电动机的电气制动（再生制动）
US
D
iZ
LP
+ M
id
Ud
图 5.17 再生制动原理图
城市轨道交通系统概论
4. 牵引主回路及其控制
主电路 机车电路
辅助电路 控制电路
城市轨道交通系统概论
主电路 功能：牵引和制动时，完成能量传递和转换； 特点：大功率、高电压、大电流； 主要包括：牵引变压器、整流器、牵引电机
转子
直流电动机的磁极和磁路
城市轨道交通系统概论
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
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
之间有一个空气隙
转子通过轴承与定子保持相对位置，使两者
城市轨道交通系统概论
直流电动机工作原理：
N
A
换向片
城市轨道交通系统概论
6.1 城市轨道交通电力牵引系统 6.1.1 概述
6.1.2 直流电力牵引系统
6.1.3 交流电力牵引系统
6.1.4 城市轨道车辆用直流感应电机
城市轨道交通系统概论
6.1.1 概述
1. 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
城市轨道交通系统概论
第六章 城市轨道交通供电与牵引系统
推荐相关教材:
1.徐安. 城市轨道交通电力牵引[M].北京:中国铁 道出版社,2000. 2.郑瞳炽,张明锐. 城市轨道交通牵引供电系统 [M].北京:中国铁道出版社,2000. 3.于松伟,杨兴山,韩连祥,等.城市轨道交通供电系 统设计原理与应用[M].成都:西南交通大学出版 社,2008.
＋
B —
城市轨道交通系统概论
直流电动机分类：
根据励磁绕组与电枢绕组的联接方式主要分为他励 、并励、串励和复励四种。
城市轨道交通系统概论
直流电动机机械特性：
电动机是用来拖动车辆运行的，而车辆运行对电动 机提出的主要要求是转速和转矩。
n
n
O
T
0
T
他励电动机机械特性
串励电动机机械特性
城市轨道交通系统概论
城市轨道交通系统概论
（2）定频调宽控制（频率调制） 保持斩波周期T 不变，改变斩波器导通时间， 从而改变负载平均电压。
ton1 ton1
U T1 T2
ULD
城市轨道交通系统概论
（3）调频调宽混合控制：
不但改变斩波器的工作频率，而且改变斩波器 的导通时间。
ton1 ton2
U T1 T2
ULD
城市轨道交通系统概论