《牵引传动技术》PPT课件.ppt

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1、第第3章章 牵引与传动技术牵引与传动技术 列车牵引传动概述列车牵引传动概述受电弓受电弓高压箱高压箱牵引变压器牵引变压器牵引变流器牵引变流器 牵引电机牵引电机辅助供电系统辅助供电系统列车所需的牵引功率牵引力的产生与限制列车牵引传动方式与供电系统机车主电路及控制CRH2动车组牵引传动系统组成3.1 列车牵引传动概述列车牵引传动概述根据列车的总重量、最高运行速度和该速度下的列车运行阻力来计算：其中：N列车所需牵引功率 KW Q列车的总重量 t w列车的单位阻力 N/t Vmax列车的最高运行速度 km/h K裕量系数一、列车所需的牵引功率运行阻力由基本阻力和各种附加阻力组成。基本阻力空气阻力机械阻力

2、附加阻力坡道附加阻力隧道空气附加阻力曲线附加阻力理理论论与与试试验验表表明明，列列车车运运行行的的单单位位基基本阻力可以由下列公式表示：本阻力可以由下列公式表示：A+Bv+Cv2 （N/t）式中式中 v列车运行速度列车运行速度 km/h A、B、C阻力系数阻力系数例如：对于CRH2动车组，单位阻力8.63+0.07295v+0.00122v2最高运行速度v=250km/h所以，103.12 N/t编组定员重量408.5t，K取1.5，则：功率 N4390KWCRH2动车组的实际总功率是4800KW减小运行阻力的主要方法改善列车的空气动力学性能，减小空气阻力。降低列车重量（轻量化）。动车组的轻量

3、化1.轻量化的意义：减小列车运行阻力节能减小制动能量减小振动和噪声2.轻量化的措施：以铝代钢：采用铝合金车体、轴箱、齿轮箱采用交流电动机采用无摇枕转向架车轮小型化车轴空心化采用再生制动取代电阻制动二、牵引力的产生与限制牵引力是动车驱动装置产生的是列车向前运动的力，其大小牵引力是动车驱动装置产生的是列车向前运动的力，其大小可由司机控制。可由司机控制。牵引力的形成建立在轮轨黏着的基础上。牵引力的形成建立在轮轨黏着的基础上。动轴获得的扭矩为：动轴获得的扭矩为：M-(FR)=JF钢轨作用于车轮的反作用力，钢轨作用于车轮的反作用力，是使车辆平移的外力。是使车辆平移的外力。R车轮半径车轮半径J轮对的转动惯

4、量轮对的转动惯量轮对的角加速度轮对的角加速度列车匀速运动时，轮周牵引力为：列车匀速运动时，轮周牵引力为：FnF 式中，式中，n为列车动轴总数为列车动轴总数F受轮轨间最大静摩擦力的限制，不能无限制受轮轨间最大静摩擦力的限制，不能无限制地增大，否则会产生地增大，否则会产生空转空转。FmaxmaxPmax轮轨间最大物理黏着系数。一般干燥轨道上轮轨间最大物理黏着系数。一般干燥轨道上为为0.30.5 P动车重量动车重量日本新干线动车组计算黏着系数公式为：日本新干线动车组计算黏着系数公式为：13.6/(85+v)三、列车牵引动力的形式与供电系统1、牵引动力的形式电力牵引 内燃机牵引电力牵引的优点：功率大、

5、轴重小、环境污染小 缺点：初期投资大内燃机牵引的优点：投资少、见效快、经济性 能较好缺点：牵引功率较小，环境污染大2、牵引动力的配置动力集中动力分散3.牵引供电方式供电导线类型：接触网第三轨（接触轨）供电电流类型：直流供电交流供电 铁路电力牵引的电流、电压制与通常的电力牵引电流电压制相同。国际电力牵引设备委员会建议采用下列数值：直流：600，750，1500，3000V 交流：6250，15000，25000V，工频单相供电电流、电压制式供电电流、电压制式4、牵引供电系统的组成牵引牵引供电供电系统系统牵引变电所牵引变电所牵引网牵引网接触网接触网回流线回流线轨道回路轨道回路馈电线馈电线牵引供电回

6、路是由牵引变电所馈电线接触网电力机车钢轨回流联接（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流。通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。四、机车主电路及控制机车电路包括：1）主电路功能：牵引和制动时，完成能量传递和转换；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；特点：大功率、高电压、大电流；主要有：牵引变压器、变流器、牵引电机主要有：牵引变压器、变流器、牵引电机2）辅助电路3）控制电路主电路

7、设计主要考虑的内容牵引电机类型：直流、交流牵引电机类型：直流、交流电机连接方式：并联、串联电机连接方式：并联、串联直流电机的激磁方式：串励、并励、复励直流电机的激磁方式：串励、并励、复励电机的供电方式：车供、轴供、架供电机的供电方式：车供、轴供、架供调速方式与变流线路；调速方式与变流线路；电气制动方式。电气制动方式。1.牵引电动机类型1）采用直流牵引电动机：直流电传动特点是调速方便，直流串励电机具有适合于牵引需要的“牛马”特性直直交直2）采用交流牵引电动机：交流电传动特点是单位体积重量的功率大、可靠性好、易维护等交直交交交直交变速箱异步电机逆变器整流器牵引变压器1085kW25000V变速箱直

8、流电机整流器牵引变压器25000V滤波电抗器励磁绕组交直传动机车主电路交直传动机车主电路交流传动机车主电路交流传动机车主电路机车的牵引力F与速度v之间的关系曲线F=f(v)称为机车的牵引特性。牵引电动机的电机转矩M与转速n之间的关系曲线M=f(n)称为电机的机械特性。由于F与M之间、v与n之间都只差一个比例系数，所以，只要适当改变电机机械特性坐标的比例尺，就可以用M=f(n)作为机车的牵引特性。2.机车的牵引特性与电机的机械特性机车的牵引特性与电机的机械特性机车运行时的要求：机车运行时的要求：必必须须具具有有机机械械稳稳定定性性和和电电气稳定性。气稳定性。能方便地调节速度能方便地调节速度牵牵引

9、引电电动动机机之之间间的的负负载载分分配要均匀，配要均匀，接接触触网网电电压压波波动动对对牵牵引引电电动机的工作影响小，动机的工作影响小，启动时应保持转矩不变，运行时应保持功率不变。粘着重量利用好。粘着重量利用好。W0f(v)：列车运行时的基本阻力曲线；F1f1(v)和F2f2(v)：两条不同斜率的动车牵引特性曲线。机车的机械稳定性：机车由于偶然原因引起速度变化时，恢复到原有状态的能力。稳定条件：牵引特性曲线的斜率小于基本阻力曲线的斜率串串励励：起起动动力力矩矩大大、恒恒功功性性能能好好，有有“牛牛马马”特特性性，并并联联时时负负载载分分配配较较易易均均衡衡，但但特特性性较较软软，防防空空转转

10、能能力力差；差；并并励励（它它励励）：特特性性较较硬硬，防防空空转转性性能能好好，但但是是其其它它性能（起动和恒功）较差；性能（起动和恒功）较差；复复励励：部部分分绕绕组组与与电电枢枢串串联联，部部分分绕绕组组为为它它激激。兼兼有有串串激激和和并并激激的的优优点点，但但电机结构和控制复杂。电机结构和控制复杂。直流电机的励磁方式与机械特性实际情况：实际情况：机机车车多多用用串串励励电电机机；SS7SS7采采用用了了复复励励电电机机；斩斩波波地地铁铁机机车车中中，有有采采用用它它励励电电机机的的，但但其激磁电流控制是按电枢电流规律控制的。其激磁电流控制是按电枢电流规律控制的。交流电机（异步）的机械

11、特性交流电机（异步）的机械特性 交流电动机具有不稳定工作区，其特性硬，不适应机车牵引。必须通过变流电路调整其特性曲线。交流电动机防止空转能力较强，粘着利用好。3、电机联接方式、电机联接方式串联：主电路开关电器少、简化主电：主电路开关电器少、简化主电路结构，电机负荷分配均匀，但防空路结构，电机负荷分配均匀，但防空转性能差；转性能差；并联：防空转性能好，整车粘着利用：防空转性能好，整车粘着利用充分，但主电路结构复杂充分，但主电路结构复杂；普遍采用电机并联方式普遍采用电机并联方式4.牵引电机的供电方式集中供电（车控）：整机车牵引电机由一套变流器供电。集中供电（车控）：整机车牵引电机由一套变流器供电。

12、特特点点：变变压压器器结结构构简简单单，集集中中冷冷却却简简化化了了通通风风设设备备，但但一一台台电电机故障时，影响整车工作；机故障时，影响整车工作；独独立立供供电电（轴轴控控）：每每一一个个牵牵引引电电机机由由一一套套独独立立的的变变流流器器供电。供电。特特点点：机机车车的的粘粘着着利利用用好好，一一台台电电机机故故障障时时不不影影响响其其它它电电机机的的运行。但变压器、整流器及控制复杂运行。但变压器、整流器及控制复杂部部分分集集中中（架架控控）：同同一一转转向向架架上上的的电电机机由由一一套套变变流流器器供供电。电。特特点点：简简化化了了电电路路和和变变化化器器结结构构，粘粘着着利利用用较

13、较为为充充分分，同同时时实实现一定的冗余。现一定的冗余。实实际际应应用用：SS1SS1、SS3SS3机机车车采采用用集集中中供供电电；其其它它部部分分机机车车有有部部分分集集中中供供电电，其其中中6K6K机机车车上上有有一一个个转转向向架架上上两两台台电电机机分分别由两套不同的整流器供电；没有交直型车采用独立供电。别由两套不同的整流器供电；没有交直型车采用独立供电。5、电传动控制系统电传动控制系统电传动控制系统分类直流传动交流传动1)直流传动Ud电动机的端电压Id电动机的负载电流R电动机的总电阻Ce由电动机结构决定的电势常数电动机的主极磁通直流电机的转速公式：调速方法：调节电机端电压、调节主磁

14、通调速方法：调节电机端电压、调节主磁通调节端电压：调节端电压：改变牵引电动机的串、并联方式改变牵引电动机的串、并联方式牵引电动机与可调电阻串联牵引电动机与可调电阻串联改变牵引变压器的输出电压：改变绕组匝数改变牵引变压器的输出电压：改变绕组匝数改变牵引发电机的转速和励磁电流（电传动内燃改变牵引发电机的转速和励磁电流（电传动内燃机车）机车）凸轮变阻控制、斩波调阻控制、斩波器调压凸轮变阻控制、斩波调阻控制、斩波器调压 （直流调压，地铁车）（直流调压，地铁车）相控调压（可控整流，电力机车）相控调压（可控整流，电力机车）调节主极磁通在主极绕组两端并联分路电阻，从而减小励磁电流和磁通。2)交流传动 对于交

15、流异步电动机，其转速为：对于交流异步电动机，其转速为：式中 S转差率；P磁极对数f频率。从转速公式中可看出：改变磁极对数P、转差率S和调节频率f都可以调速。变极调速是有级调速。改变转差率s的调速方法如定子调压调速，电磁调速等都是耗能型调速方法。因此只有变频调速是最为理想的调速方法。变频调速是通过把固定频率的交流电由变频器变换为可调电压、可调频率的交流电，向交流电动机供电。当交流电动机由变频电源供电时，必须满足机车启动和运行时牵引性能的要求，即启动时应保持转矩不变，运行时应保持功率不变。因此在调节频率的同时还需要调节电压。启动要求转矩不变，则需要保持U/f恒定运行要求功率不变，若采用变压变频调速

16、，则需要保持U2/f恒定因此，用于交流电传动的变频器实际上是变压(Variable Voltage，简称VV)、变频(Variable Frequency，简称VF)器，即所谓VVVF装置。VVVF控制技术可分为两种。早期为脉冲幅值调制方式，简称PAM。采用普通晶闸管，变压和变频在两个独立的变换器中实现，相互的配合在动态过程中就会显得不协调，给系统的运行带来一系列影响。随着快速自关断半导体元件GTO、IGBT等的发展，使变压与变频集中在逆变器中一起来完成成为可能，这种控制技术就称为脉冲宽度调制方式，简称PWM方式。SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的、目前使用较广泛的PW

17、M法。采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础，通过控制逆变电路中开关器件的通断,输出脉冲宽度按正弦规律变化，与正弦波等效的PWM波形（即SPWM波形）实际中，通常把所希望的波形作为调制信号，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。若采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，通过两者的交点控制开关元件的通断，所 得 到 的 就 是SPWM波形。通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。3)交流传动控制策略交-直一交传动控制系统主要由网侧变流器控制和电机侧逆变器控制两部分组成。(1

18、)网侧变流器控制 单相交流供电制的电气化铁路，在采用电压型异步电机传动系统时，一般均需增加电网侧变流器。该变流器的基本功能主要包括：将单相交流电转变为稳定的直流电压，保证牵引逆变器正常工作；网侧功率因数尽可能接近于1，且电网电流接近正弦形，以降低对电网的影响和对外界的干扰；可迅速、平滑、无接点地实现牵引与再生制动转换，即能量的双向流动控制。电流型变流器和电压型变流器 根据变流系统中直流环节性质的不同可将变流系统分为两种类型：在直流环节接有大电感，相当于电流源的称为电流型变流系统；在直流环节接有大电容，相当于电压源的称为电压型变流系统。电流型变流器电路比较简单，对电力半导体器件要求不高，控制也相

19、对较为容易，且造价相应便宜，因此，在交流传动初期，电流型变流器主要用于动车牵引。但电流型变流器控制性能不如电压型变流器，对电机设计又有特殊要求，因此，随着电力半导体器件的发展，电压型变流器越来越显示出其优越性。目前，电压型变流器在高速列车牵引领域占据主导地位，法国的欧洲之星、德国的ICE、日本新干线90年代以来制造的各种型号的高速动车，均采用电压型异步电机传动系统。20世纪70年代中期，德国教授Depenbrock等人提出了四象限变流器方案，很好地满足了电网侧变流器的要求，很快在电力机车、动车上得到普遍采用。二象限变流器只能工作在整流桥输入电压u和电流i的两个象限(+u,+i；-u,-i)。四

20、象限变流器可以工作在输入电压u和电流i的四个象限(+u，+i；-u，-i；+u，-i；-u，+i)。四象变流器(脉冲整流器)的主电路结构类似于一个单相逆变电路，通过对其输入电压的幅值与相位控制，达到稳定输出电压，功率因数接近于1的要求；通过PWM调制技术，使电网电流接近正弦形。在具体实现上，四象限变流器的相构件与逆变器的完全相同，这就更有利于运用和维修。二象限和四象限变流器铁道牵引三相交流传动系统的控制对象是三相交流异步牵引电机，而其牵引力、制动力的发挥又是通过轮轨之间的黏着关系，这就决定了铁道牵引控制技术的特殊性。与一般工业领域变频调速相类似，异步电机控制技术可分为两部分，一是可调频调压的三

21、相交流电的生成，二是异步电机的调节。到目前为止，由直流电压生成可调频调压的三相交流电的基本方法是PMW脉宽调制法，(2)电机逆变器控制两电平和三电平逆变器两电平三相逆变器允许输出电压波形只能在两个电平间切换（+Vdc/2，-Vdc/2）。相比之下，三电平逆变器允许输出电压波形在三个电平（+Vdc/2，0，-Vdc/2）间切换。两电平电路线路简单，控制容易，重量、体积小，运行可靠性高，易于维护。在直流环节电压小于1800V的情况下，一般采用两电平电路，当超过1800V后，多采用三电平电路。三电平电路除了可提高电压水平外，还能带来减少谐波、降低噪声、提高效率等优点。多电平逆变技术是基于一个相当简单

22、的概念：多个IGBT模块串联起来，使得额定电压远远高于单个IGBT的反向阻断电压。(4)逆变器的能量反馈与再生制动在一定条件下，逆变器也能把负载的机械能通过发电机，变为电能再反馈给电网。如图所示的交直一交系统，逆变器的直流电能由图左侧的相控整流桥供给，电流如实线所示。当机械转矩变负，即外力驱动电机运转，电机进入发电机状态时，逆变器应反馈能量。这时逆变器中与晶闸管反并联的续流二极管D1D6起三相桥式整流器的作用，在中间直流环节电压极性不变的情况下，逆变器输出的反向电流进入直流环节（电流方向如虚线所示），并通过图右侧的有源逆变器，把电能反馈到电网。(5)交流异步电机控制技术直流电机的电磁转矩控制可

23、以分别对电枢电流和励磁电流进行独立控制，它们之间没有耦合，所以直流电机具有良好的调速性能。异步牵引电机则不同，可控制的量只有定子电流(因为只有一个供电回路)，而定子电流的变化不但影响输出转矩，而且也使气隙磁链发生变化，也就是说异步电机的转矩控制和磁通控制之间存在着很强的耦合，因此，异步电机的控制技术是使交流传动系统的调速性能达到直流传动系统水平的关键。目前已成熟地应用于交流异步牵引电机的控制方法有三种：即转差特性控制、矢量变换控制和自接力矩控制。异步牵引电机的矢量变换控制方法模仿直流电机调速，将直流电机换向器的功能通过控制的方法来实现，从而达到对磁通和转矩的分别控制。由于矢量控制是对电压、电流

24、以及它们所产生的磁势、磁链的瞬时值进行控制，因此，使异步牵引电机获得了可与直流电机相媲美的动、静态性能。4)电力半导体器件 大功率交一直-交传动系统性能的提高与电力半导体器件的发展密切相关。应用于铁道牵引的电力半导体器件大致经历了晶闸管、GTO、IGBT三个发展阶段。晶闸管不是自关断器件，在需要强迫关断的电路中需要增加换流回路，不但增加了重量、体积、费用，而且影响变流器效率及可靠性。门极可关断晶闸管GTO元件的出现，有力地推动了铁道牵引变流技术的发展，它大大简化了牵引变流器的主电路结构示，确定了电压型变流系统的优势地位。但对门极驱动装置的要求很高。另外，GTO元件在高电压下导通，大电流下关断，

25、电流、电压变化率及应力很大，需要设置性能良好的吸收电路，这就增加了开关损耗，并对冷却系统提出了更高的要求。绝缘门极双极型晶体管IGBT元件兼有功率MOSFET高输入阻抗特性(电压控制型)及双极型器件优良的通态特性，同时开关频率也远高于GTO元件，是一种比较理想的适用于铁道牵引变流器的器件。冷却技术电力半导体器件的特性由两方面确定：一是电工性能；二是热工性能。冷却技术就是要满足电力半导体器件的热工性能要求，保证器件安全、可靠工作。目前，重要的冷却措施主要包括风冷、沸腾冷却、油浸式冷却和热管冷却几种。风冷散热方式结构简单、成本低、维护方便，主要用于电流额定值为50500 A的器件；沸腾冷却指电力半

26、导体器件浸放在沸腾液（如R113）中，冷却器中上半部为沸腾气体，德国ICE高速动车采用这一冷却方式；油浸式冷却指半导体器件浸泡在冷却油中，冷却油循环，将热量带到油一空气热交换器中散掉，Adtranz公司的大多数干线机车、动车均采用这种冷却方式；热管冷却是一种高效冷却方式，尤其是采用水作为冷却介质的热管，且具有不污染环境的优点。日本新干线高速动车牵引变流器均采用热管冷却方式。六、CRH2动车组牵引传动系统组成CRH2动车组主主牵牵引引系系统统主主要要由由受受电电弓弓、牵牵引引变变压压器器、牵牵引引变变流流器器及及牵牵引引电电机机组成。组成。受受电电弓弓通通过过电电网网接接入入25kV25kV的的

27、高高压压交交流流电电，输输送送给给牵牵引引变变压压器器，降降压压成成1500V1500V的的交交流流电电。降降压压后后的的交交流流电电再再输输入入牵牵引引变变流流器器，变变成成电电压压和和频频率率均均可可控控制制的的三三相相交交流流电电，输输送送给给牵牵引引电电机机，通通过过电电机机的的转转动动而而牵牵引整个列车。引整个列车。lCRH2动动车车组组有有两两个个相相对对独独立立的的主主牵牵引引动动力力单单元元。正正常常情情况况下，两个牵引单元均工作。下，两个牵引单元均工作。l1个个主主牵牵引引动动力力单单元元由由1台台牵牵引引变变压压器器、2台台牵牵引引变变流流器器、8台牵引电机构成。台牵引电机

28、构成。l1台台牵牵引引变变流流器器驱驱动动4台台牵牵引引电电机机。四四台台牵牵引引电电机机并并联联使使用用。四四台台牵牵引引电电机机特特性性差差异异控控制制在在5以以内内，以以便便电电流流负负荷荷分分配均匀。配均匀。l列列车车正正常常时时升升单单弓弓运运行行，另另一一个个受受电电弓弓备备用用。供供电电设设备备布布置置在在4、6号号车车车车顶顶，电电传传动动设设备备布布置置在在2、6、3、7号号车车的的车底。车底。2号车与号车与6号车之间用号车之间用25KV特高压电缆贯通连接。特高压电缆贯通连接。M2(2)M1(3)T2(4)T1k(5)M2(6)M1s(7)MTrC/IC/IAPUCT1EGS

29、EGSVCBMTrC/IC/IAPUCT1VCB主回路设备的布置及接线CRH2动车组牵引系统设备布置表动车组牵引系统设备布置表3.2 受电弓受电弓一、概述一、概述受电弓是一种铰接式的机械构件，它通过绝缘子安装于动车组车顶。受电弓的集电头升起后与接触网导线接触，从接触网上集取电流，并将其通过车顶母线传送到车内供使用。受电弓滑板和接触导线压力恒定，不能太大也不能太小；受电弓运动部分的质量尽量减轻，以减小惯性力，以保证可靠的电接触；受电弓滑板的材料、形状、尺寸应适应高度的要求，以保证耐磨性和接触状态；受电弓在升降弓时，初始动作迅速，终了动作缓慢，以确保在降弓时快速断弧。受电弓应当满足以下要求：接触网

30、受电弓系统弓线间的接触压力压力过小造成受电弓离线，出现电弧，使弓、线烧伤；压力变大，接触导线过分升高，使受电弓滑板和接触导线的磨损加剧；接触导线的波动和噪声高速运行时，受电弓的向上推力将使接触导线的位置急速变化，导线的高度变化以横波的形式前后传播，接触导线的波动会产生强烈的噪声问题 离线问题当接触导线的波动速度赶不上高速列车的速度时，就会产生离线现象。离线会造成极大的危害：供电时断时续，弓线间出现电弧放电，加速弓线的磨损等。二、CRH2动车组受电弓CRH2动车组采用DSA250型受电弓，一个基本牵引单元1个，全列共2个，安装在4号车和6号车车顶。正常运行时，只使用1个受电弓。CRH1、CRH5

31、动车组也是采用DSA250型受电弓。DSA250受电弓总成1-底架 2-阻尼器 3-升弓装置 4-下臂 5-弓装配 6-下导杆 7-上臂 8-上导杆 9-弓头 10-滑板升升弓弓装装置置安安装装在在底底架架上上，通通过过钢钢丝丝绳绳作作用用于于下下臂臂。下下臂臂、上上臂臂和和弓弓头头由由较较轻轻的的铝铝合合金金材材料料结结构构设而成。设而成。滑滑板板安安装装在在型型弓弓头头支支架架上上，弓弓头头支支架架垂垂悬悬在在个个拉拉簧簧下下方方，两两个个扭扭簧簧安安装装在在弓弓头头和和上上臂臂间间，这这种种结结构构使使滑滑板板在在机机车车运运行行方方向向上上移移动动灵灵活活，而而且且能够缓冲各方向上的冲

32、击，达到保护滑板的目的。能够缓冲各方向上的冲击，达到保护滑板的目的。装有升弓装置的底架1-弓装配 2-升弓装置 3-钢丝绳 4-销轴 5-主通气管 6-线导向技术参数1.名称：单臂受电弓。名称：单臂受电弓。2.型号：型号：DSA250。3.设计速度：设计速度：250km/h。4.额定电压额定电压/电流：电流：25KV/1100A。5.标称接触压力：标称接触压力：70N（可调整）。（可调整）。6.空气动力调整：通过弓头翼片调节（根据需要选装）。空气动力调整：通过弓头翼片调节（根据需要选装）。7.升弓驱动方式：气囊装置。升弓驱动方式：气囊装置。8.输入空气压力：输入空气压力：0.41Mpa。9.静

33、态接触压力为静态接触压力为70N时的标称工作压力：约时的标称工作压力：约0.35 Mpa。10.弓头垂向移动量：弓头垂向移动量：60mm。11.精密调压阀耗气量：输入压力精密调压阀耗气量：输入压力1MPa时不大于时不大于11.5L/min。12.重量：约重量：约115kg(不包含绝缘子不包含绝缘子)。材料材料1滑板：整体碳滑板（铝托架滑板：整体碳滑板（铝托架/碳条）。碳条）。2弓头：钛合金。弓头：钛合金。3上臂上臂/下臂：高强度铝合金。下臂：高强度铝合金。4下导杆：不锈钢。下导杆：不锈钢。5底架：低合金高强度结构钢。底架：低合金高强度结构钢。工作原理 受电弓气动原理图1-空气过滤器2-单向节流

34、阀（升弓）3-精密调压阀 调压范围为0.010.8MPa4-压力表5-单向节流阀（降弓）6-安全阀 12-升弓装置 14-电控阀 15-绝缘管 16-气囊驱动式受电弓阀板 17-车顶界面压压缩缩空空气气通通过过电电控控阀阀经经过过滤滤器器进进入入精精密密调调压压阀阀，精精密密调调压压阀阀（件件3）用用于于调调节节受受电电弓弓接接触触压压力力，输输出出压压力力恒恒定定的的压压缩缩空空气气，其其精精度度偏偏差差为为0.002Mpa。因因为为气气压压每每变变化化0.01Mpa会会使使接触压力变化接触压力变化10N。注注：单单向向节节流流阀阀（件件2）用用于于调调节节升升弓弓时时间间，单向节流阀（件单

35、向节流阀（件5）用于调节降弓时间。）用于调节降弓时间。3.3 高压箱高压箱25KV电电网网高高压压首首先先由由受受电电弓弓引引入入CRH2动动车车组组，然然后后接接入入到到高高压压机机器器箱箱，并并旁旁路路连连接接了了保保护护接接地地开开关关EGS。从从高高压压机机器器箱箱出出来来的的高高压电直接连接到牵引变压器的原边绕组。压电直接连接到牵引变压器的原边绕组。高高压压机机器器箱箱内内有有避避雷雷器器、真真空空断断路路器器VCB、接接地地端端子子。并并设设置置了了高高压压联联锁锁回回路路，在在受受电电弓弓没没有有降降下下或或EGS没没有有闭闭合合的的情情况况下下，高高压压机机器器箱不能打开。箱不

36、能打开。一、真空断路器一、真空断路器 主主断断路路器器连连接接于于受受电电弓弓及及主主变变压压器器原原边边绕绕组组之之间间，它它是是动动车车组组电电源源的的总总开开关关和和总总保保护护。当主断路器闭合时，动车组从外部获得电源。当主断路器闭合时，动车组从外部获得电源。真真空空断断路路器器是是指指断断路路器器的的灭灭弧弧介介质质和和灭灭弧弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空。后触头间隙的绝缘介质都是高真空。在以下情况下应断开主电路断路器：在以下情况下应断开主电路断路器：准备降下受电弓时；准备降下受电弓时；过分相区时；过分相区时；如如果果出出现现安安全全功功能能激激活活自自动动断断路路的的情情况况，则则

37、必必须须找找出出故故障障所所在在并并加加以以排排除除，并并且且在在司司机机室室中中将将系系统复位后，才能闭合断路器。统复位后，才能闭合断路器。在以下情况下主电路断路器会自动闭合：在以下情况下主电路断路器会自动闭合：受受电电弓弓升升起起后后；(受受电电弓弓上上升升且且网网侧侧电电压压在在限限值值内内时时)已通过分相区；已通过分相区；(网侧电压在限值内时网侧电压在限值内时)找到并排除引起断路器断开的故障后。找到并排除引起断路器断开的故障后。CRH2动车组真空断路器技术参数型式：型式：CB201型。型。额定电压：额定电压：AC30kV，瞬间最大电压，瞬间最大电压AC31kV）额定电流：额定电流：AC

38、200A。额定频率：额定频率：50Hz。额定开断容量：额定开断容量：100MVA。断路时间：断路时间：3周以下（周以下（50Hz）。）。额定闭合电流：额定闭合电流：10000A。额定瞬间电流：额定瞬间电流：4000A（2s）。）。额定断路电流：额定断路电流：3400A。无负荷闭合时间：无负荷闭合时间：0.15s以下。以下。额定开断时间：额定开断时间：0.06s以下。以下。额定断路时间：额定断路时间：0.08s以下。以下。操作方法：电磁控制空气操作操作方法：电磁控制空气操作额定操作电压：额定操作电压：DC100+10-30 V额定操作压力：额定操作压力：7.84105Pa（8kgf/cm2）二、

39、避雷器二、避雷器 避避雷雷器器在在电电动动车车组组上上用用作作电电气气设设备备的的过过电电压压保保护护，限限制制由由于于大大气气内内雷雷电电感感应应或或由由接接触触网网上上传传来来供供电电系系统统上上因因跳跳闸闸、短短路路、接接地地等等原原因因所所产产生生的的冲冲击击过过电电压压侵侵入入动动车车组，以避免电气设备绝缘的损坏。组，以避免电气设备绝缘的损坏。避雷器工作原理避雷器工作原理CRH2动车组避雷器技术参数动车组避雷器技术参数额定电压：额定电压：AC42kV（RMS）。）。动作电压：动作电压：AC57kV以下（以下（V1mA，DC）。）。限制电压：限制电压：AC107kV以下。以下。三、保护

40、接地开关三、保护接地开关受电弓和保护接地开关安装在同一车辆上。保护接地开关通过把特高压电源接地，来防止对车体施加特高电压。当由于主断路器VCB的原因引起不能阻断主电路的事故电流时，或在接触网电压异常时，通过强制性地操作保护接地开关（EGS），把接触网接地、把接地电流流向接触网，让变电所的隔离开关跳闸，能使接触网处于无电压的状态。此外,在对高压设备箱内部进行检查时，为确保维修人员的安全，通过保护接地开关和高压设备箱间的联动的锁定装置，预先把受电弓接地，即使万一受电弓上升，也能防止触电事故的发生。接地装置安装在M1、M2车的驱动轴齿轮装置的非车轮一侧。接地装置把牵引变压器的回流线电流直接流到车轴，

41、以防止因回流线电流流到转向架轴承而引起的轴承损伤。牵引变压器接地线被连接到M2车与各驱动轴相对应的中转端子板上，此外，M1车经由M1车与M2车之间的连接器，连接到与各驱动轴对应的中转端子板，从那里连接到各轴的接地刷上。型号：型号：SH2052C。方式：电磁空气式。方式：电磁空气式。额定电压：额定电压：30kV，单相。，单相。额定频率：额定频率：50Hz。额定瞬时电流：额定瞬时电流：6000A（15周）。周）。额定操作空气压力：额定操作空气压力：785kPa（8kgf/cm2）。）。额定操作电压：额定操作电压：DC100+10-30 V。额定联锁接点：额定联锁接点：3a-3b。结构：为耐寒耐雪结

42、构，设防冻电热器（结构：为耐寒耐雪结构，设防冻电热器（AC100V 100W）。）。保护接地开关技术参数保护接地开关技术参数3.4 牵引变压器牵引变压器主变压器的容量必须考虑到整个系统所需要的功率和热损耗。逆变器控制异步电机的传动系统对变流器的运行稳定性有较大影响。为此，一般要求主变压器：二次侧各绕组有很高的阻抗，以抑制二次电流纹波及网侧谐波电流；二次侧各绕组的电抗值相等；二次侧各绕组之间必须去耦，如采取磁去耦结构，以抑制二次电流波形产生紊乱；直流偏磁时二次侧励磁电抗减少量尽量小。针对上述要求，可采取以下措施：一次、二次绕组之间设置带气隙的铁芯，增大漏磁以提高电抗，同时可抑制直流偏磁时二次绕组

43、电抗的减小；一次绕组并联，二次绕组对称布置在其两侧，相邻的二次绕组之间设置分列式铁芯以免二者相互干扰，这样，各二次绕组之间就是一种去耦结构，而且还可以使各二次绕组之间电抗相等。CRH2动车组动车组在在2号和号和6号号车车下各下各设设有一个有一个牵牵引引变压变压器，器，牵牵引引变压变压器通器通过过螺栓螺栓悬悬挂于挂于车车体下。体下。牵引变压器长-2570mm 宽-2300mm 高-835mm CRH2动车组牵引变压器额定性能参数值表动车组牵引变压器额定性能参数值表输输出出：在在网网压压变变化化范范围围内内，牵牵引引变变压压器器输输出出电电压压、电电流流及及功功率满足列车牵引和再生制动要求。率满足

44、列车牵引和再生制动要求。强强度度：具具有有足足够够强强度度，保保证证在在高高速速运运行行时时碎碎石石碰碰撞撞不不至至于于破破损。损。冷却：采用强迫油循环风冷方式，冷却油采用难燃性硅油。冷却：采用强迫油循环风冷方式，冷却油采用难燃性硅油。规规格格：牵牵引引绕绕组组为为两两个个独独立立线线圈圈，每每1线线圈圈均均连连接接到到1台台牵牵引引变流器上。变流器上。线圈结构：牵引绕组线圈结构：牵引绕组2组、辅助绕组组、辅助绕组1组。组。效率：效率：95以上（额定载荷条件）。以上（额定载荷条件）。绝缘等级绝缘等级（一）原边绕组高压侧（一）原边绕组高压侧u 感感应应耐耐电电压压：120Hz时时42kV10分分

45、钟钟（240Hz时时5分分、166.7Hz时时7.2分也可）。分也可）。u 脉脉冲冲耐耐电电压压：全全波波150kV（波波形形：波波前前长长1.2s，波波尾尾长长 50s）；截断波）；截断波170kV（波形：在波前长（波形：在波前长1.2s处截断）。处截断）。（二）原边绕组接地侧：工频耐压（二）原边绕组接地侧：工频耐压 2.5kV。（三）牵引绕组侧：工频耐压（三）牵引绕组侧：工频耐压 5.4kV。（四）辅助绕组侧：工频耐压（四）辅助绕组侧：工频耐压 2.9kV。（五）绝缘种类：特（五）绝缘种类：特A级。级。3.5 牵引变流器牵引变流器CRH2动动车车组组设设有有四四个个牵牵引引变变流流器器，分

46、分别别在在2号号、3号号、6号号和和7号号车车下下。两两个个牵牵引引变变流流器器为为一一组组，由由一一个个牵牵引引变变压压器器提提供供电电源源。牵牵引引变变流流器器用用螺螺栓栓悬悬挂挂于于车车下。下。一、结构一、结构CRH2动动车车组组牵牵引引变变流流器器采采用用免免维维修修模模块块结结构。模块具有互换性。构。模块具有互换性。牵牵引引变变流流器器功功率率单单元元集集中中布布置置，包包括括脉脉冲冲整流器功率单元整流器功率单元2台、逆变功率单元台、逆变功率单元3台。台。功率半导体采用功率半导体采用IGBT，3300V、1200A。牵牵引引变变流流器器配配置置有有两两排排气气口口的的电电动动轴轴流流

47、式式通风机，向功率单元冷凝器送风。通风机，向功率单元冷凝器送风。单相电压单相电压3点式点式PWM脉冲整流器。脉冲整流器。牵牵引引变变压压器器牵牵引引绕绕组组输输出出的的AC1500V、50Hz输输入入脉脉冲冲整整流流器器。采采用用IGBT元元件件，实实现现输输出出直直流流电电压压2600V3000V定定压压控控制制、牵牵引引变变压压器器原原边边电电压压电电流流功率因数的控制。功率因数的控制。再再生生制制动动时时接接收收滤滤波波电电容容器器输输出出的的直直流流3000V电电压，向牵引变压器供应压，向牵引变压器供应AC1500V、50Hz。主电路的输入通过交流接触器实施。主电路的输入通过交流接触器

48、实施。1.脉冲整流器脉冲整流器3相相电电压压3点点式式PWM逆逆变变器器。输输入入滤滤波波电电容容器器电电压压，依依据据无无接接点点控控制制装装置置（IGBT元元件件）控控制制信信号号，输输出出变变频频变变压压的的三三相相交交流流电电，对对4台台并并联联的的电电机进行速度、扭矩控制。机进行速度、扭矩控制。再再生生制制动动时时牵牵引引电电机机发发出出三三相相交交流流电电，向向滤滤波波电容器输出直流电压。电容器输出直流电压。牵牵引引电电机机控控制制采采用用矢矢量量控控制制方方式式，独独立立控控制制扭扭矩矩电电流流和和励励磁磁电电流流，以以使使扭扭矩矩控控制制高高精精度度化化、反反应高速化，提高电流

49、控制性能。应高速化，提高电流控制性能。2.逆变器逆变器二、性能参数二、性能参数 输入：输入：1285kVA (单相交流单相交流1500V，857A，50Hz)。中间直流电路：中间直流电路：1296kW(直流直流3000V，432A)。输出：输出：1475kVA(三相交流三相交流2300V，424A，0220Hz)效率：效率：96以上以上 功率因数：功率因数：97%以上以上 开关频率开关频率：脉冲整流器：脉冲整流器1250Hz 逆变器逆变器5001000Hz。冷冷却却方方式式：液液体体沸沸腾腾冷冷却却机机械械通通风风方方式式，冷冷媒媒为为氟氟化化碳碳(FX3250)。1.脉冲整流器控制功能脉冲整

50、流器控制功能l主电路控制方式：主电路控制方式：3点式点式PWM方式。方式。l脉冲整流器输出频率：脉冲整流器输出频率：50Hz。l直直流流电电压压：DC2600VDC3000V(按按速速度度范范围围变变化化可调可调)。l载波频率：载波频率：1250Hz。l功率因数：功率因数：97%以上。以上。l控控制制功功能能：（1）发发生生直直流流电电压压模模式式；（2）电电源源相相位同步控制；（位同步控制；（3）PWM控制。控制。2.逆变器控制功能逆变器控制功能l主电路控制方式：主电路控制方式：3点式点式PWM方式。方式。l电机控制方式：矢量控制计算的电流瞬间值控制。电机控制方式：矢量控制计算的电流瞬间值控