列车电力传动与控制

1、列车电力传动与控制（皿）.何谓特性控制？解答：特性控制是将恒电流控制和准恒速控制相结合， 使机车牵引特性具有恒流起动和准恒速运行的双重性 能。特性控制技术源于引进的8K型电力机车经国产 化以后广泛用于我国SS系列电力机车控制系统。.试述电力机车转速、电流闭环控制系统的组成及 控制原理。解答：组成：速度控制器、电流调节器、触发器、 可控交流器、牵引电动机、电流检测、转速检测。给定nJng +An速度 控制 器k3i + Aze触发器LJi广电流检测J电流 调节可控变流器/牵引 电动 机电流i （内环）.控制原理：它是基于“检测偏差和纠正偏差”模式。电流控制为内环，转速控制为外环。闭环控制系统主要由给定单元、检测单元、比较环节、调节控制 器、可控变流器和被控对象等几部分组成。给定单元 是提供司机控制命令的给定信号，检测单元输出是与 被调节对象的实际值成正比例关系的检测信号，比较 环节将司控制器给定信号与检测到的被调量信号进行 比较，得到一个偏差信号，作为调节控制器的输入信 号，由调节控制器产生对晶闸管整流器的控制信号控 制晶闸管的导通角，进而控制整流器的输出电压，即 牵引电动机的输出电压，

2、最终实现对被调量的控制。试述影响电力机车牵引特性的主要因素及牵引特性的工作范围。解答：如下图所示: F A21曲线1-黏着条件限制曲线2牵引电机最大电流I限制a max曲线3牵引电机最大电压丿限制a max.a maxa max2 I35牵引特性的工作范围曲线8机车构造速度限制g曲线6-U-卩.a maxmin曲线7-U-卩.a maxmin曲线4整流器输出最大电压仃max限制曲线5牵引电机最大功率P限制a max简述国产主型相控电力机车的基（共同）特征o 8峯：第一代至第三代产品均为交-直传动方式，仅以调压调速方式来区分，第三代车型采用多段桥晶闸管 相控无级调压技术，采用闭环控制调压系统，保有量 较大，目前仍然为干线牵引主型电力机车。而第四代 电力机车产品的基本特征是以电传动方式来确定的， 交-直-交流传动是第四代产品标志，采用VVVF变频 调速方式。分析主型相控电力机车在三级磁削工况下的主电路。解答：货运机车并联电阻有级磁削：货运相控电力机车采用三级电阻磁削电路。以 SS3B 型电力机车磁削为例分析其主电路。为了降低牵引电 动机主极绕组中的电流交变分量，改善其换向性能， 在主极绕组

3、的两端并联一组阻值为0.4212Q的固定分 流电阻16CXR对主极磁场进行磁削，磁削系数为 0.95，将主极中电流的交变分量限定在25%以内，保 证牵引电动机可靠换向。当三段半控整流桥可控元件 全导通或输出电压达到牵引电动机最高工作电压时方 可进行磁削。此时整流器输出母线1、3号线之间的电 压维持不变，牵引电动机电枢回路的连续保持不变，濮 只在串励绕组C1-C2 （阻值0.015592Q, 20C）两端逐 级并入磁削电阻，2组电阻可产生三级磁削：I级磁削电阻1161CXR,阻值为0.063Q,通过 卓 / I电空接触器1161CC闭合并入主极绕组磁削系数为0.7 oU级磁削电阻1262CXR,阻值为0.027Q,通过 1262CC电空接触器闭合并入主极绕组，磁削系数为 0.54 o皿级磁削是通过1161CC和1262CC电空接触 器闭合同时并入，使磁削电阻1161CXR与1262CXR 并联总阻值为0.0189Q (0063/00271=00189)磁削系 数为0.45 o分析主型相控电力机车加馈制动电路。解答：以 SS3B型电力机车为例，其采用限流准恒速特 性控制的加馈电阻制动。电阻

4、制动时，牵引电动机需 由串励方式改为他励发电机方式运行，并将6台牵引 电机的励磁绕组串联起来，由励磁电源提供他励电流。励磁电源由主变压器绕组和半控整流桥提供；通过控 制VT17、VT18晶闸管导通角，实现对励磁电流的平滑调节调节范围0650A。在制动回路中，各电机电枢 绕组分别与对应的制动电阻1ZR6ZR串联后，将各 转向架中3台电机并联再与半控整流桥大桥构成各自 独立的制动电路，将列车的惯性能量转化为电能通过 制动电阻把电能再转化为热能并排向大气，达到减速 或限速之目的。制动时要求发电机状态与电动机状态的电枢电流方向应一致，则要求在电阻制动工况下主 极绕组的电流与牵引时相反。（v46km/h）励磁电流已达到最大650A （限制值）， 制动力达到最大值。此后随着机车速度的降低，发电 机的感应电势降低，制动电流及制动力也将减小，已 无法维持在最大制动力下制动。为了在低速区能获得 最大制动力，改善低速区制动能力不足的问题，开始 转入加馈电阻制动。依靠主变压器和半控整流桥（大 桥）相控调压，对制动电路实施电流加馈，使半控整 流桥输出加馈电压与发电机输出电势保持反向同步变 化，即发电机电势减小

5、多少，加馈电源电压升高多少， 以维持制动电流恒定（制动力恒定），实现加馈电阻制动。当半控整流桥晶闸管与完全开放时，机车速度达到19km/h时，加馈制动功率达到最大值，加馈制 动结束。在19km/h以下，制动电流不再保持恒定， 制动力先按照最大励磁电流限制线下降，直到速度为0时仍保持加馈制动电流50A。分析主型相控电力机车接地保护电路的设置、特点 及工作过程。解答：.对于按转向架独立供电的电力机车，接地保护装 置按转向架来设置，只对该转向架上所属的电气接地故障进 行保护。保护装置一般采用有源保护系统，可对变压器二次 侧主电路的所有接地故障进行全范围保护。S3B型电力机车 主电路接地保护采用两套保护接地系统。在制动工况同时可 对制动回路与励磁回路进行保护。.工作过程：除网侧电路以外，主电路中任何一点接 地时，接地电位与110V电压叠加使得接地接触器动作，因 为有源是一个110V固定电位，即使在“零电位”接地时 仍能保证接地继电器动作，实现全区域性保护，接地继电器 动作后立即使主断路器分闸，与接触网断开。接地继电器采 用双线圈结构，分动作线圈和恢复线圈。动作线圈接在主电 路上，当主电路发生接

6、地时，接地电流流过继电器线圈，使 其得电吸合并触动显示信号机构脱扣，起到信号记忆作用； 恢复线圈装在信号机构中，由控制电路供电，操作恢复线圈得电动作，可消除信号记忆，使信号机构复原(复位)。.分析主型相控电力机车辅助电路保护系统组成及 工作过程。解答：.主型相控电力机车辅助电路的保护系统主要由过 电压、过电流、接地、零电压和单机过载保护等部分组成。(2).工作过程：i过电压保护：辅助系统发生的过电压是由系统内电器的开闭操作引起的，属于内部过电压,保护方 法与主电路内部过电压保护相同，通过在辅助绕组两端并接R-C吸收电路即可。ii 过电流保护：辅助电路的过电流主要是由于设备过载、电路短路引起的，一般采用电流继电器监控电流的变化。 当电流达到电流继电器的整定范围时，电流继电器动作，直 接使主断路器跳闸，全车停电对辅助系统进行保护。谊接地保护：辅助电路在运行中与主电路一样，也会出 现接地故障，需要进行保护。接地保护原理、电路均与主电 路接地保护相似，仍采用有源接地保护系统。设置接地继电 器，作为监测与执行元件。iv零电压保护：零电压保护对接触网失电进行保护防止供电失压后再送电时可能出现的事故

7、。零电压保护只对失鬃 电时间超过Is的失电现象进行保护，对失电时间小于Is或 受电弓高速滑行中出现的短暂离线失电，系统不予保护。一作电源，作为门连锁装置的交流侧保护。V.辅机单机过载保护：当某一设备发生过载，相应的 过载保护装置动作，切断该设备电路中接触器线圈回路，使 接触器断开此设备停止运行。若接触器发生故障，如触点粘 连、铁芯卡滞等无法断开时，辅助设备继续发生过流，再经 过5s延时保护装置接通主断路器分闸线圈，迫使主断路器跳 闸作二次保护。分析主型相控客运电力机车磁削电路。解答：客运电力机车为了保证运行平稳，一般采用无 级磁削连续平滑地调节磁场。通过控制并联在主极绕 组上的一组晶闸管的导通角，就可以连续平滑地调节 流过晶闸管的电流，对主极电流进行分流，使其磁通 平滑的改变，达到对牵引电动机主极磁场的连续平滑 控制，实现无极调速。以SS9G型电力机车为例分 析无级磁削调速电路，在一台转向架中，3台牵引电 动机处于并联工作状态由一套不等分三段半控桥式整 流器供电，即架控供电方式。磁削电路由晶闸管VT7VT12及二极管VD5VD6组成，二极管VD5、VD6起隔离作用，将磁削电流与主极绕组电流隔离。癡 磁削时，磁削电路与整流器串联、同步工作，保证磁 削电流的畅通与流向，为此每一台电动机的磁削电路 需有2个晶闸管在交流电源正、负半波时，分别负责雌其电流的流向与整流器一致。当整流器三段半控桥完 全导通或输出电压达到规定值时，为了进一步提高电 力机车恒功率运行速度，开始进行磁场削弱。在变压 器二次侧电压的正半波，给晶闸管VT8、VT10、VT12 施加触发脉冲，控制其导通角，改变磁削系数，在变 压器二次侧电压的负半波，给晶闸管VT7、VT9、VT11 施加触发脉冲，控制其导通角，改变磁削系数。通过 不断改变晶闸管的导通角，就可连续调节励磁电流的 大小，对励磁绕组实施磁场削弱，直至最小磁削系数 为止达到磁削调速的目的。

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