单元5-城市轨道交通牵引供电系统-1电力牵引系统

城市轨道交通概论机电工程学院：董雅宏单元5城市轨道交通牵引与供电系统5.1城市轨道交通供电系统5.2城市轨道交通电力牵引系统一、概述二、车辆电气系统三、牵引电机1.电力牵引系统工作原理2.电力牵引系统的形式车上受电弓牵引变压器牵引整流器转向架牵引电机机车车辆25KV50HZ单相接触网交流直流机械能电能①直流电气牵引系统采用直流牵引电机，牵引控制方式从凸轮变阻调速发展到斩波调速变速，控制较为简单方便。缺点为浪费电能，在地下隧道中会导致隧道升温，易产生事故。目前这种传动控制方式趋于淘汰。~~~直流传动框图交流传动框图直流：600，750，1500，3000V(标称值)②交流电气牵引系统交流电气牵引系统采用异步电动机和直线电机两种。异步电动机控制方式采用微机控制的交流调频调压（VVVF）技术。其优点是：运行可靠、过载能力强、黏着性能好，结构简单、重量轻、几乎无需保养和维修。目前城市轨道交通车辆大都采用这种传动控制方式。直线电机将传统的旋转电机的定子和转子展开成直线状，将传统电动机旋转运动方式变为直线运动方式。能达到降低噪声、减轻重量，爬坡能力强，安全过急弯的能力强，建设成本低。交流：6250，15000，25000V(标称值)1.主电路2.控制电路3.辅助电路电气系统功能：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、牵引电机图5.18直流传动系统主回路结构框图1受电弓2主断路器（牵引断路器）3电压检测环节4接地开关5负载接触器6滤波电抗器7滤波电容器8凸轮调速变阻器9牵引电动机10信号发生器11控制电子装置12司机控制器①受流器②高速断路器（高速开关）③牵引电机④变流设备⑤制动电阻牵引逆变器制动电阻箱接触网（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图5.1牵引传动装置车轴车轮牵引电机齿轮传动箱牵引传动装置控制电路（有两类）（1）电器控制功能：完成电路和气路的开关及逻辑互锁；特点：电动或气动的逻辑开关．包括：继电器、电控阀、气动开关等。近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制单元（LCU)完成。（2）电子控制功能：配合主辅助电路完成机车的控制；特点：弱电控制、控制复杂；包括：给定积分器、特性控制、防空转／防滑、移相控制、功率放大、脉冲变压器等控制单元。1.列车控制系统的组成列车控制系统由列车控制及子控制系统组成。列车控制系统主要由中央控制单元、列车通信网络、远程输入/输出终端机驾驶员室显示器等微机控制单元组成。子控制系统则主要由各个微机控制单元和硬件控制电路组成。2.列车控制系统的作用①牵引控制回路②辅助控制回路③空调控制④车门控制⑤广播和乘客信息系统⑥车钩监控⑦列车照明监控⑧列车自动控制（ATC)辅助电路（有两类）（1）交流辅助电路功能：给主电路的通风、冷却辅助电机等；特点：三相380V交流供电,功率较小；包括：单／三相变换器、通风电机、压缩电机等（2）直流辅助电路功能：给电器控制、电子控制及照明、空调设备供电；特点：直流110V供电，有蓄电池作后备电源；包括：DC110V交直流变换电源、蓄电池、车灯、空调等。此外，用于客车牵引的机车上有DC600V直流电源供客车车厢内空调、采暖、照明及旅客信息服务系统供电。辅助供电系统由逆变器、蓄电池及相应部件组成，为除牵引系统以外的所有用电系统供电。它的工作状态正常与否直接影响整列车的功能，特别是当数量车发生辅助系统故障时将引起列车运营能力的下降，导致整个运行线路的中断。辅助供电系统主要有辅助逆变器、蓄电池、中压（380V三相交流电）总线、低压（110V直流电）总线、所有控制器、断路器、继电器、接触器等组成。逆变器蓄电池组1、牵引电机类型2、直流牵引电机3、交流牵引电机4、牵引电机类型（1）牵引电动机类型•直流牵引电动机•交流牵引电动机•直线牵引电动机（2）发展趋向为了解决直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。图2—3直流电动机的工作原理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。dEUIRnC（1）变阻控制（2）斩波调压交流牵引电机的定子交流牵引电机的转子交流牵引电机的轴承交流牵引电机的传感器交流牵引电机的接线盒交流牵引电机的通风结构定子由机座、线圈、引接线、槽楔等组成转子由铁心、导条、端环、转轴、支架、风扇（自通风电机）等组成。带绝缘层整体保持架加强型圆柱滚子滚子接线盒用于交流电传动的变频器实际上是变压(VariableVoltage，简称VV)、变频(VariableFrequency，简称VF)器，即所谓VVVF装置。（1）直线电机的原理（2）广州地铁直线牵引电机车辆直线电机为线性异步感应电动机的简称，其工作原理与一般的旋转式感应电动机相类似。直线电机结构相当于将旋转电机切割展开成直线状。城市轨道交通用的直线电机(LIM)定子（初级线圈）设置在车辆上的直线电机里、转子（次级线圈）设置在轨道上的感应板内。直线电机城市轨道车辆基本原理：利用车轮起支承导向作用，这与传统轮轨系统相似。但在牵引方面却采用了短定子列车驱动直线异步电机（LIM）驱动，定子（初级线圈）设置在车辆上，转子（次级线圈）设置在感应轨上，工作原理与HSST系统基本相同。车辆平稳运行时，定子与感应轨之间的间隙一般保持在10mm左右。直线牵引电动机车辆