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第二章牵引系统
出版说明
第二章 牵引系统
在城市轨道交通车辆中 ,用电动机驱动实现车辆牵引的传动控制方式 ,称为电力牵引控
制 (电传动系统 )。它以牵引电机作为控制对象 ,通过控制系统对电机的旋转方向、输出转矩
及转速的控制 ,来选择列车运行方向并调节列车运行速度 ,使其满足列车牵引性能要求。牵
引系统根据使用的牵引电机类型分为直流传动牵引系统和交流传动牵引系统。目前 ,在城市
轨道交通车辆上普遍使用交流传动牵引系统。
本章重点讲解交流传动牵引系统 ,直流传动牵引系统不作讲解。本章主要介绍牵引系统
的主要部件、牵引系统的组成以及牵引系统的基本工作原理等 内容。
第一节 牵引系统概述
牵引系统是城市轨道交通车辆的核心部件 ,是列车动力的来源 。它根据需要为列车提
供牵引力和制动力 ,完成列车牵引和制动。牵引系统在“牵引”模式下 ,把接触网提供的
电能转换成牵引电机使用的电能供给牵引电机 ,牵引电机作为电动机工作 ,将电能转换成
机械能 ,来实现列车的牵引功能 ;在“制动”模式下 ,牵引电机充当发电机 ,机械制动能
量转换成电能 ,重新反馈给接触 网 ,供给其 他列车 使用或者通过制动电阻消耗掉 ,实现列
车的制动功能。
一、牵引系统的分类
根据牵引系统不同的特点 ,牵引系统可以从以下几个方面进行分类。
(1 )根据城市轨道交通车辆使用 的牵引电机的类型 ,城市轨道交通车辆牵引系统有直流
传动牵引系统和交流传动牵引系统之分。这两种传动方式各有优缺点 。随着大功率逆变技术
和自动控制技术的不断发展 ,交流电机能够通过变压变频技术来获得直流电机的优点 。 目前
城市轨道交通车辆以交流传动方式为主。
(2 )根据供电控制方式 ,牵引系统有 1C4M 和 1C2M 两种形式。1C4M 牵引系统的一台牵
引逆变器向同一动车上的四台牵引电机供电 ;1C2M 牵引系统的一台逆变器向同一转向架上的
1
城市轨道交通 车辆控制
两台牵引电机供电。有些地铁列车牵引逆变器分成两个相同的模块 ,每个模块给一个转向架上
的两台牵引电机供电 ,牵引逆变器采用此种供电模式的牵引系统也称为 1C4M 牵引系统。
(3 )根据控制单元控制原理的不同 ,牵引系统可以分为直接转矩控制型和矢量控制型两种。
二、牵引系统的功能
牵引系统主要有两种工况:牵引工况和电制动工况 ,
分别完成牵引、再生制动及电阻制动的功能。牵引系统完
成的主要功能如图 2- 1 所示。
(1 )牵引工况:牵引系统为列车提供牵引动力 ,它将
接触 网提供的直流 电转换成三相交流电供给牵引电机 ,再
由牵引电机将电能转换成机械能驱动列车运行。
图 2- 1 牵引系统的主要功能
(2 )电制动工况:电制动工况可分为再生制动工况和
电阻制动工况。
① 再生制动工况:牵引系统进行再生制动时将列车动能转换为电能反馈到电网供其他
列 车使用。
② 电阻制动工况:制动能量不能向电网回馈时 ,电制动产生的电能将会消耗在制动电阻
上 ,列车动能转换为热能散逸在大气中。
电制动和空气制动共同配合完成列车的制动功能。
三、牵引系统的主要设备
牵引系统主要由受流装置、避雷器、高速断路器、牵引逆变器、牵引控制单元、PWM
编码器、牵引电机、制动电阻、接地回流装置等组成。
① 受流装置 。
受流装置主要有受电弓和集电靴 ,它是列车将电网电源平稳地引入车辆电源 ,为列车的
牵引设备和辅助设备提供电能的重要电器。
② 避雷器 。
避雷器也称浪涌吸收器 ,主要用来防止来自城市轨道交通车辆外部和内部过电压对车辆
电气设备的破坏。
③ 高速断路器 。
高速断路器简称 H
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