交流传动系统分析及故障排除.doc
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1、课题名称:交流传动系统分析及故障排除专 业 系 轨 道 交 通 系 班 级 2010宁波地铁 学生姓名 谢炜 指导老师 完成日期 目录摘要1 绪论1.1 西方国家交流传动机车的发展历史1.2 中国交流传动机车的发展1.3 交流传动机车的优势2. HXD3型交流传动电力机车概述2.1 HXD3型电力机车技术特征2.2 HXD3型电力机车技术参数2.3 HXD3型电力机车电路系统3. HXD3型机车各主要部件功能和原理分析3.1 主变压器3.1.1 用 途3.1.2 特点3.1.3 主要技术参数3.1.4 结构4. 故障排除5 结论6. 心得体会7. 参考文献摘要交流传动系统分析是选自于电力机车的
2、实际运用的课题,其课题范围很广,涉及:内燃机车交流传动、电力机车交流电传动、和城轨车辆的交流电传动。此课题要求学生自选一种车型并利用所学专业知识和现场学习所得,对电力机车交流传动系统进行了解和分析。通过对本课题的设计,要求学生能整体分析电力机车的发展状况,对HXD3的主电路,辅助电路及主要部件的分析。通过对此课题的学习和设计,使学生能更好的理解交流传动系统和电力机车的基本,掌握电力机车实际运用中的基本专业技能。培养学生运用所学的基础知识和专业知识的能力,提高学生利用所学基本理论和自身具备的技能来综合分析解本专业相应问题的能力,使学生树立正确的设计思想,完成必须具备的基本能的培养和训练。Abst
3、ractAnalysis of AC drive system is selected from the group consisting of electric locomotive application subject, the subject scope is very broad, involving: Diesel Locomotive AC drive electric locomotive, AC drive, and city rail vehicle AC drive. This task requires students to choose a model and us
4、ing the professional knowledge and on-site learning, on electric locomotive AC drive systems to understand and analysis. Based on the design of this issue, asking the students to the overall analysis of electric locomotive development condition, the HXD3 main circuit, auxiliary circuit and main comp
5、onent analysis.The subject of study and design, so that students can better understand the AC drive system and electric locomotive basic, grasp the electric locomotive the actual use of the basic professional skills. Students learn to use the basic knowledge and professional knowledge and ability, i
6、mprove the students use to learn basic theory and their skills to a comprehensive analysis of the professional solution of corresponding problem ability, enable students to establish a correct design ideas, complete the necessary basic training.绪 论1.1西方国家交流传动机车的发展历史1971年德国Herschel公司和BBC公司首先开发出DE2500
7、型交流传动内燃机车,功率为1840kW,从此开始了现代交流机车的时代。自1970年起,交流传动机车的产量逐年增加。以DE2500型机车为先驱的交流传动机车可视为第一代交流传动机车。受当时技术发展的限制,主电路开关元件采用的是关断速度较快的普通晶闸管,控制电路有的还没有采用微机。1989年ABB公司开发出采用GTO晶闸管逆变器的第二代交流传动的DE1024型内燃机车(1987年世界上出现第一台应用GTO元件的交流机车3200kW的Re4/4型机车,应用GTO元件的交流机车称为第二代交流传动机车);1996年11月,德国Adtranz公司和美国GE公司合作开发出第一台“蓝虎”系列交流传动内燃机车,
8、功率范围从1640kW到3280kW,货运机车最高速度为120km/h,客运机车最高速度为200km/h和240km/h。从80年代中期开始,美国GM公司便与德国西门子公司合作,共同开发新一代交流传动大功率内燃机车。1993年美国伯灵顿北方圣菲铁路(BNSF)一次就向GM公司订购350台4000英制马力的SD70MAC型交流传动内燃机车。这种新型交流传动内燃机车显示出了良好的技术经济性能,又适应了美国各大铁路公司机车老化而将更新换代的需要。对GM公司大批交流传动内燃机车的订货,刺激并推动了GE公司加速开发自己的大功率交流传动内燃机车。至目前,GM和GE公司的大功率交流传动内燃机车的订货总数估计
9、已超过3000台。1.2中国交流传动机车的发展我国交流传动技术的研究始于70年代初,可以说起步不晚,但国际上80年代初交流传动机车就已经进入商用化,技术日趋成熟。因此铁道部主管领导曾指出,我国发展交流传动不要跟在别人后面先KK,后GTO,再IGBT一步一步地走老路绕弯子,应跨过GTO阶段,直接发展IGBT技术,缩短我国与国际上当今先进技术的差距。 到90年代我国由株洲电力机车研究所和铁道部科学研究院共同研制的,功率达1000kW的电力牵引交流传动系统获得成功。在此基础上,由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所于1996年共同研制的4轴4000kW,我国第一台交流传动电力机车(原形车)诞生。以AC
10、4000命名的交流传动机车的研制,标志着我国电力机车进入交流传动时代。 世纪之交的2000年是我国交流传动电力机车取得卓越成果的一年。这一年可供商用的大功率交流传动电力机车研制成功,标志着我国交流传动电力机车的工程化进入新的阶段。2000年我国首批投入商业运营的国内单轴功率最大、技术最先进、达到国际先进水平的交流传动高速客运电力机车“熊猫号”和高速动车组动力车“蓝箭号”的诞生,标志着我国铁路机车进入现代高科技领域。 1999年9月我国首台交流传动内燃机车“捷力型”调车内燃机车研制成功;2000年6月由大连机车车辆厂和西门子公司合作研制生产的DF4DAC型交流传动内燃机车落成,该机车为客货运两用
11、,它的研制成功标志着我国大功率内燃机车跨入了将全面实现交流化的新时代。机车设计轴重为233%,计算整备重量为1383%t,机车的最大速度为14.5km/h,持续速度为19.9km/h,起动牵引力为444N,轮周功率为2460kW,轮周制动功率为2850kW。1.3 交流传动机车的优势交流传动系统的优势交流传动机车所以成为现代机车发展的方向,正是由其所具有的特点和优点所决定的。和传统的直流传动相比,交流传动系统的优越之处表现在功率因数、粘着、维修、效率、重量尺寸、动力性能、制动性能等诸多方面。粘着性能好a) 异步电动机有很硬的机械特性,所以当某电机发生空转时,随着转速的升高,转矩很快降低,具有很
12、强的恢复粘着的能力。串激电动机则不然,转矩变化一点,转速就有很大的变化。b) 异步电动机的工作点可以很方便地进行平滑调节。根据检测有关粘着控制的信号,准确、迅速地改变逆变器输出的电压和频率,寻求最佳工作点,使驱动系统既不发生空转,又能充分发挥最大的牵引力。 功率大,牵引力大 a) 这个概念是指在其它条件大致相同的前提下,在机车结构所提供的空间条件下,可以装更大功率的异步电动机。b) 如加拿大改造的CP4744号机车,在给定的设计空间条件下,直流电动机的功率大约被限制在600700kW/轴。装用BBC6FRA40B异步牵引电动机,其功率可达1500kW/轴以上。可靠性高,维修简便 a) 交流异步
13、电动机无换向器、无电刷装置;除轴承外无磨擦部件,密封性好,防潮、防尘性能好;全部电气部件所用绝缘材料均为H级或F级,绝缘性能好,耐热性能好。b) 控制装置是模块结构,故障率也很低,驱动系统的全部运行过程和控制过程均由无触点电子元件完成,所以不存在传统系统中经常发生的触点磨损、粘连、接触不良、机械卡滞等问题。效率高,利用率高、使用灵活性强 a) 交流传动系统的总效率约为0.90,而交直流传动系统的总效率约为0.86。E120交流传动机车在长期应用对比中发现,客运作业时可节能36%,货运作业时可节能810%。由可靠性、耐久性和易于维修的结合,使交流传动机车的利用率显著提高。与直流传动机车相比,BB
14、C交流传动机车的利用率提高了10%。b) 交流传动机车有很强的使用灵活性,它既可满足货运的大的起动牵引力的要求,又可满足客运高速度的要求。动力性能好、制动性能好 a) 异步电动机结构紧凑、重量轻,同时采用特殊的悬挂装置,簧下重量小,有较高的曲线通过能力,对轨面的冲击力小。b) 可在广阔的速度范围内实行电制动,甚至可以制动到零,制动功率大。c) 一部分电制动的能量可用于其它辅助设备。功率因素高、节能a) 交-直-交电力机车采用四象限控制器作为机车电源侧的变流器,可以在广泛的负荷范围内保持功率因素接近 1,电流的波形接近于正弦波,而且在再生制动时也是如此。b) 这样不仅降低了电网损耗而且在再生制动
15、时可将高质量电能反馈给电网,消除了电网对信号和通信系统的干扰。HXD3型交流传动电力机车概述2 HXD3型交流传动电力机车概述a) HXD3型交流传动电力机车是由大连机车车辆b) 有限公司与日本东芝公司联合研发的新型c) 大功率6轴货运机车,主要用于铁路干线牵d) 引重载列车和快捷货物列车,具有功率e) 大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、效f) 率高、能源消耗低等特点,可满足我国铁g) 路重载、快捷货物运输的需要。2.1 HXD3型电力机车技术特征1. 电传动系统采用下悬安装方式的多绕组变压器,IGBT水冷变流机组,1250kW异步牵引电动机。机车具有起动(持续)牵引力大、恒功率速度范围宽、粘
16、着性能好、功率因数高等特点;2. 辅助电气系统采用2组辅助变流器,分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源。对辅助机组进行分类供电,系统冗余性强,一组辅助变流器发生故障后可以由另一组辅助变流器采用CVCF方式对一台压缩机及其它辅助机组供电;3. 采用微机网络控制系统,实现了机车特性控制、逻辑控制、自诊断功能和机车的网络重联功能,并具有信息储存和转储功能;HXD3型电力机车技术特征4. 总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路,电气系统与空气系统分布布局。采用了规范化司机室的设计理念;5. 采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构,有利于提高机车车体的强度和刚度;6. 转向架二系支承采用高圆螺旋弹
17、簧,牵引电机采用滚动抱轴承半悬挂结构,采用轮盘制动、整体轴箱及低位牵等技术;7. 采用独立通风冷却技术;8. 采用了克诺尔集成化的空气制动系统,在司机室具有制动系统显示、故障查询和故障存储功能2.2 HXD3型电力机车技术参数l 轨距 1435mml 轴式 CoCol 机车重量 138t(23轴重)150t(25轴重)l 轴重 (23+2)tl 电流制 单相交流25kv/50Hzl 满功率运行网压 22.5kv31kvl 电传动方式 交-直-交传动、轴控l 机车额定功率(持续制) 7200kwl 机车效率 0.85l 功率因素 0.98l 等效干扰电流 2Al 启动牵引力 520KN(23t轴
18、重)570KN(25t轴重)l 持续牵引力(半磨耗) 370KN(23t轴重)400KN(25t轴重)l 持续速度 73km/h(23t轴重)65 km/h(25t轴重)l 最高运营速度 120 km/hl 恒功率速度范围 70120 km/h(23t轴重)65120 km/h(25t轴重)l 电制动方式 再生制动l 电制动功率(轮周) 7200kw(70120 km/h) (23t轴重) 7200kw70120 km/h) (25t轴重)l 最大电制动力 370KN(1570km/h)(23t轴重)400KN(1565km/h)(25t轴重) 轮盘制动+储能制动l 紧急制动距离 800m(2
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