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电力牵引传动系统(2)_图文

时间:2015-07-13

现代轨道车辆牵引传动与控制

第二篇 电力牵引传动系统

第二章 高速动车组牵引 传动系统简介
胡汉春 西南交通大学机械工程学院

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 按照“全面引进技术,联合设计生产,打造中国品牌”的原 则引进国外先进、成熟、经济、适用、可靠的时速200公里的 设计、制造技术,满足我国铁路客运专线和既有线提速旅客运 输要求,实现我国铁路动车组制造业的现代化。 时速 200 公里动车组项目——铁道部组织有关铁路局通过 招标采购,2004年10月先后与长春轨道客车股份有限公司、四 方·庞巴迪·鲍尔铁路运输设备有限公司(BSP)和南车四方机车 车辆股份有限公司签订了60列、20列和60列,共计140列动车 组的采购合同。
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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

三种动车组均为200km/h速度级的动力分散交 流传动动车组,适应中国铁路既有线上运营,并在 中国铁路既有线指定区段及新建的客运专线上以 200km/h速度级正常运行。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

2005年11月铁道部又组织完成了与唐山机车车 辆工厂签订的60列时速300公里动车组的采购项目合 同,成功引进了西门子的高速动车组先进技术。 四方股份在2004年引进技术的基础上,也进行 了动车组向时速300公里的提升。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 四 方股 份 川崎重工 E2-1000

庞巴迪 Regina

引进
阿尔斯通 SM3

B S P
长客股份 唐山工厂

中国品牌

消化 吸收

西门子 Velaro-E
5

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

项目 阶段 制造企业

型号

整车进口

散件组装

国内制造

四方股份/ 川崎重工 BSP/ 庞巴迪 长客股份/ 阿尔斯通 唐山工厂/ 西门子

CRH2 CRH1 CRH5 CRH3

3列 0 3列 3列

6列 0 6列 0

51列 20列 51列 57列

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

1.动车组技术特点
机车牵引的旅客列车 ? ? ? ? 高速 高效 经济 灵活 动车组旅客列车

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

2.动车集中和动力分散动车组
动力分散动车组优点:
? 牵引功率大 ? 轴重小 ? 启动加速性能好 ? 可靠性高 ? 列车利用率高 ? 编组灵活

动力集中

动力分散

动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。
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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 国外典型的高速动车组

法国 AGV

日本 E2-1000

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

日本 700系

国外典型的高速动车组

法国

TGV

德国 ICE

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 高速动车组是当今世界高新技术的集成,应用了轮轨关系、 交流传动、制动控制、列车运行控制、信息工程、空气动力学 工程、人体工程、环保工程、可靠性与安全性技术等多个专业 领域的研究成果,是高速铁路的标志性装备。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

? 我国幅员辽阔,南北气候差异大
? 东西部经济发展水平不均衡 ? 路网规模大,长途与短途需求各异

综合考虑上述因素,确定了两个速度级的动车组: 时速200~250公里:CRH1、CRH2、CRH5 时速300~350公里:CRH2-300、CRH3

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

CRH1型动车组主要用于 城际间的中短途运输

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

CRH2型动车组主要配属在北京以南地区

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

CRH5型动车组主要配属在北方地区

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH3型动车组主要配属在时速300公里城际铁路和客运专线

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

引进动车组的九大关键技术
列车网络控制系统 铝合金、不锈钢车体 动车组系统集成

牵引控制系统

制动系统 牵引变流器 牵引变压器 牵引电机 转向架
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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

一、中国铁路高速 1型动车组——CRH1 (BSP-庞巴迪)

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

一.CRH1 动车组( BSP-庞巴迪)
该动车组由青岛四方一庞巴迪一鲍尔铁路运输 设备有限公司(BSP)提供,数量级20列,国外合 作伙伴是庞巴迪运输瑞典AB(BT)。 CRH1动车组是以庞巴迪公司为瑞典国家铁路 和地方铁路开发的Regina动车组为原型车经改变设 计而成的。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

1.CRH1动车组主要结构及性能 (1)CRH1动车组总体组成 动车组采用8辆编组,5动3拖(5M3T),由 两个2动1拖单元和一个1动1拖单元组成。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH1 编组结构图

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH1 定员、平面布置图
2辆一等车和6辆二等车(含1辆酒吧、二等合造车) 。 全列车定员670人,定员布置如下表:

序号 定员

1 72

2 102

3 102

4 102

5 16

6 102

7 102

8 72

驾驶动车平面布置图

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中间车平面布置图

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(2)CRH1牵引传动系统
动车组中有2动1拖和1动1拖两种基本动力单元。每个基 本动力单元的牵引传动系统主要有: 1套网测高压电气设备;1台牵引变压器;l或2台牵引变 流器、4或8台三相交流异步牵引电动机。 全列车共计2个受电弓、3个牵引变压器、5个牵引变流器、 20台牵引电动机,列车正常时升单弓运行,另一个受电弓备 用。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(3)网侧高压电气设备
受电弓 —— 一个动力单元 1 个,全列共计 2 个。单臂型, 具有自动降弓功能。 主断路器 —— 一个基本动力单元 1 个,全列共计 3 个,主 断路器为真空型,有较高的断路能力并有内部过流保护。主 断路器开关采用压缩空气控制。 避雷器 —— 由一个基本动力单元 1 个,全列共计 3 个。避 雷器为无气隙氧化锌(ZnO)避雷器,壳体由硅橡胶制成。 高压电流互感器 —— 一个基本动力单元 1 个,全列共计 3 个。安装在高压电缆组件上,用于测量接触网电流以进行监 控及各种控制。
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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(3)网侧高压电气设备
高压电压互感器——一个基本动力单元1个,全列共计3 个。安装在车顶上,壳体由树脂制成,用于对接触网电压和 频率进行监控及各种控制。 接地保护开关——一个基本动力单元1个,全列共计3个。 与主断路器组合在一起,安装在车顶,为便于安全维护,接 地开关装有联锁保护。 网测谐波滤波器——一个基本动力单元1个,全列共计3 个。谐振电抗器设在牵引变压器内,用于减少一定频次的谐 波含量,改善网测谐波分布。
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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

2.CRH1动车组牵引传动系统

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

Mc1、M1、M3动车牵引变流器电路

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

Mc2、M2动车牵引变流器电路

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

二、中国铁路高速 2型动车组——CRH2 (四方股份-川崎重工)

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

二、CRH2动车组(四方-川崎) 该动车组由南车四方机车车辆股份有限公司与 国外合作伙伴川崎重工提供,数量60列。 CRH2 动车组是以日本新干线 E2-1000 型动车 组为原型车经改变设计而成的。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

1.CRH2动车组主要结构及性能 (1)动车组总体组成
动车组采用 8 辆编组, 4 动 4 拖,由两个动力单元组成。 每个动力单元由2个动车和 2个拖车(T-M –M-T)组成。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH2 编组结构图

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH2 定员、平面布置图
1辆一等车和7辆二等车(含1辆酒吧、二等合造车)。 全列车定员610人,定员布置如下表:

序号 定员

1 55

2 100

3 85

4 100

5 55

6 100

7 51

8 64

驾驶动车平面布置图

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中间车平面布置图

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(2)牵引传动系统
动车组以2动2拖为一个基本动力单元。一个基本动力 单元的牵引传动系统主要有: 1套网测高压电气设备、1台牵引变压器、2台牵引变流 器、8台三相交流异步牵引电动机。 全列车共计2个受电弓、2个牵引变压器、4个牵引变流 器、 16 台牵引电动机,列车正常时升单弓运行,另一个受 电弓备用。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(3)网测高压电气设备
受电弓 ——DSA250 型,一个基本动力单元 1 个,全列共 计 2 个。单臂型,额定电流 1000A ,接触压力为 70±5N ,弓 头宽度 1950mm ,具有自动降弓功能,适应接触网高度为 5300~6500mm,列车运营速度为200km/h。 主断路器 ——CB201C -G3型,一个基本动力单元 1个, 全列共计 2 个。主断路器为真空型( VCB ),额定开断容量 为 100MVA ,额定电流为 200A ,额定断路电流为 3400A,额 定开断时间小于0.065,电磁控制空气操作。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(3)网测高压电气设备
避雷器——LA204或LA205型,一个基本动力单元 1个, 全列共计 2个。额定电压为 42kV(RMS),动作电压为57kV 以下,限制电压为 107 kV。由氧化锌(ZnO)为主体的金属 氧化物构成,是非线性高电阻的无间隙避雷器。 高压电流互感器 —— 一个基本动力单元 1 个,全列共计 2 个。变流比为 200/5A,用于检测牵引变压器原边电流值。 接地保护开关 ——SH2052C型,一个基本动力单元1个, 全列共计 2个。额定瞬时电流为 6000A(15周),电磁控制空 气操作,具有安全联锁。
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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

2.CRH2牵引传动系统
牵引传动系统以M 1 车、M 2 车的2 辆为1 个单元为基础。 电源由接触网通过受电弓从单相交流25kV、50Hz的接触网电 压来获得, 通过VCB(主断路器)与牵引变压器的1 次侧绕 组连接。牵引变压器2次绕组侧设有2个绕组,1次侧的电压为 25kV时,2次侧绕组电压则为1500 V 。 1个基本单元由1台牵引变压器、2台牵引变流装置、8台 牵引电机构成。由1台主变流装置控制4台牵引电机,在牵引 时向牵引电机提供电力、在制动时进行电力再生控制。此 外,还具有保护功能。
37

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

动力单元牵引传动系统的组成
接触网 受电弓 真空断路器 牵引变流器 牵引变流器 牵引变压器
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异步牵引电机 异步牵引电机

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

动力单元牵引传动系统的组成:

牵引变流器
逆变器 牵引电机 滤波电容器 脉冲整流器

牵引变流器
脉冲整流器 滤波电容器 逆变器 牵引电机

牵引变压器

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

牵引变流器的功率模块组成

40

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

动力单元牵引传动系统的组成:

41

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

CRH2牵引传动系统的组成
CRH2动车组由2个动力单元组成。 2个动力单元编组 后,只允许升起单弓,即由4号车或者6号车的受电弓进行的 受电,通过车顶上的特高压电缆,经由VCB后被送到2号车 或者6号车的牵引变压器。 车顶上安装有保护接地装置(EGS)。当动车组进行维 护检修时,应先降弓,断开VCB,并将EGS闭合,才能对电 气装置进行检修,确保检修人员安全。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

CRH2牵引传动系统的组成

M M
x4

M M
x4 x4

x4

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

三、中国铁路高速 5型动车组——CRH5 (长客股份-阿尔斯通)

44

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

三、CRH5动车组(长客/阿尔斯通) 该动车组由长春轨道客车股份有限公司与国外 合作伙伴阿尔斯通公司提供,数量60列。 长客动车组是以阿尔斯通公司为芬兰国铁 VR 提供的SM3动车组为原型车经改变设计而成的。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

1.动车组主要结构及性能 (1)动车组总体组成
动车组采用 8 辆编组, 5 动 3 拖,由两个动力单元组成。 其中,一个动力单元由3个动车和1个拖车(M-M-T-M)组 成;另一个动力单元由2个动车和2个拖车(T-T-M-M)组 成。

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH5 编组结构图

47

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH5 定员、平面布置图
1辆一等车和7辆二等车(含1辆酒吧、二等合造车)。 全列车定员622人,定员布置如下表:

序号 定员

1 60

2 93

3 93

4 93

5 93

6 42

7 74

8 74

驾驶动车平面布置图

48

中间车平面布置图

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(2)牵引传动系统
动车组内包括两个基本动力单元, 3 动 1 拖动力单元和 2 动2拖动力单元。基本动力单元的牵引传动系统主要有: 1套网侧高压电气设备、1台牵引变压器、3/2台牵引变 流器、6/4台三相交流异步牵引电动机。 全列车共计 2 个受电弓,动车组正常时升单弓运行,另 一个受电弓备用。

49

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(3)网侧高压电气设备
受电弓——DSA250型,每个基本动力单元1个,全列共 计2个。单臂型,额定电流1000A,接触压力80±10N,弓头 宽度 1950mm,具有自动降弓功能适应接触网高度为5300~ 6500mm。 主断路器 —— 一个基本动力单元 1 个,并另设一个以便 对两个受电弓进行隔离,全列共计 3 个。主断路器为真空 型,额定开断容量为 440MVA ,额定电流为 1000A,额定断 路电流为 16000A,额定开断时间小于0.025~0.06s,电

磁控制空气动作。
50

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

(3)网侧高压电气设备
避雷器——一个基本动力单元l个,全列共计2个。额定电 压为31kV,限制电压为107 kV。 高压电流互感器——一个基本动力单元1个,全列共计2个。 额定电流800A,用于检测牵引变压器原边电流值。 高压电压互感器——一个基本动力单元1个,全列共计2个。 安装在车顶上,用于对网电压和频率进行监控及各种控制。 接地保护开关 —— 一个基本动力单元 1 个,全列共计 2 个。 与主断路器组合在一起,安装在车顶,为便于安全维护,接 地开关装有联锁保护。
51

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

第一单元牵引传动系统

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第二章 高速动车组牵引传动系统概述

第二单元牵引传动系统

53

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

牵引功率模块组成:

PMCF-电压型四象限脉冲整流器功率模块。 Traction Inverter-两个牵引逆变器功率模块。 Braking Chopper-制动斩波功率模块组合在逆变器功率模块中。 Auxiliary Converter-辅助功率模块。
54

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

四象限脉冲整流器电路

55

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

牵引逆变器电路

56

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

辅助变流器电路

57

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

四、中国铁路高速 3型动车组——CRH3 (唐山机车车辆厂-西门子)

58

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 原型车 Velaro-E 西门子 ? 设计时速350公里,运营时速350公里; ? 代表西门子最先进的动车组技术; ? 可满足中国铁路高速客运需要。

59

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

3 型动车组 CRH3

头 车 客 室
60

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

3 型动车组 CRH3

头 车 客 室
61

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

3 型动车组 CRH3

一 等 车
62

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

3 型动车组 CRH3

二 等 车
63

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

3 型动车组 CRH3 主要参数
1678.5

z总

长:

约200 25.70

m
3890 1260

z头 车 长 度: z车 体 宽 度: z车 体 高 度: z适应站台高度:

m

z中 间 车 长 度: 24.825 m 3.265 m 3.89 1.25 m m

64

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 3 型动车组 CRH3
头车

编组结构图
变压器车 中间车 一等车

酒吧车

中间车

变压器车

头车

变压器 牵引变流器

辅助变流 双辅助变流器 制动电阻

充电器 电池

拖车轴 牵引轴

65

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 3 型动车组 CRH3 定员、平面布置图
1辆一等车和7辆二等车(含1辆酒吧车) 。 全列车定员601人,定员布置如下表:

序号 定员

1 73

2 87

3 87

4 50

5 57

6 87

7 87

8 73

驾驶动车平面布置图

66

中间车平面布置图

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 3 型动车组 CRH3 车内设备

驾 驶 室
67

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 3 型动车组 CRH3 车内设备

控 制 间

68

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 3 型动车组 CRH3 车内设备

酒 吧
69

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 3 型动车组 CRH3 车内设备

卫生间盥洗盆
70

车内桌椅

行 李 架

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 动车组主要技术参数
车型 项目
编组型式 动力配置 车种 定员(人) 运营速度(km/h) 试验速度(km/h) 牵引功率(kW) 车体型式 转向架 轴重(t) 受流电压制式 牵引电机功率(kW) 制动方式 辅助供电制式 3相AC380V 50Hz, DC110V 265 ≤16 670 200 250 5300 不锈钢车体 2×(2M+1T)+(1M+1T)

CRH1

CRH2
4M+4T/6M+2T 610 200/300 250/330 4800/7200

CRH3
4M+4T 601 300 330 8800 大型中空型材铝合金车体

CRH5
(3M+1T)+(2M+2T) 622 200 250 5500

8辆编组,可两编组连挂运行 一等车、二等车、酒吧座车合造车

H型无摇枕、转臂式定位、空气弹簧 ≤14 AC25kV-50Hz 300 DC100V、单相 AC100V AC220V、 AC400V 562 550 直通式电空制动+再生制动 3相AC440V 60Hz, DC110V 3相AC380V 50Hz,DC24V ≤17 ≤17(动)/16 (拖)

列车控制网络系统 71

车载分布式计算机网络系统

第二章 高速动车组牵引传动系统概述 CRH

72

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

四种动车组在平直道的加速性能表
速 度 km/h 50 100 150 200 250 300
73

加速时间 CRH1 s
23 55 108 194 343

加速距离 CRH1 m
156 855 2722 6939

CRH2 s
37/28 80/58 134/92 219/140 374/215 346

CRH3 CRH5 s
28 58 92 145 195 376

CRH2 m
263/194 1166/825 3044/2015 7220/4400

CRH3 m
193 816 2029 4638 9145 21265

CRH5 m
175 827 2725 7259 19455

s
25 56 109 201 393

16367 17052/9126 19233

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

四种动车组对原型车所作的调整: ? 编组和动力配置进行调整; ? 外形进行优化; ? 受电弓统一采用DSA型系列受电弓; ? 采用适应中国钢轨的车轮踏面和轮对内侧距; ? 旅客界面进行调整; ? 四种动车组均可满足1250mm站台高度,其中 CRH1、CRH5动车组可适应500mm~1250mm站台 高度。
74

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

技术平台的评价: ? BSP、四方股份和长客股份技术平台均可满足时 速200公里的要求; ? 唐山工厂技术平台可满足时速300公里的要求; ? 四方股份技术平台可直接提升,满足时速300公 里及以上高速动车组开发要求; ? BSP和长客股份技术平台可满足时速250公里速度 提升的要求。
75

第二章 高速动车组牵引传动系统概述

谢 谢!

76


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交流牵引电动机; 交直交方式 交流供电整流逆变器交流牵引电动机; 电力牵引系统归为二大类,一类是采用直流牵 引电动机的牵引系统我们称为直流传动系统; 另...

第1篇2电力牵引设计基础._图文.ppt

第1篇2电力牵引设计基础. - 第1篇 电力牵引基础 第2章 电力牵引设计基础 ? 牵引计算基础 牵引供电简介 交流传动系统简介 牵引传动系统匹配与容量选定 ? ? ? ...

城市轨道交通车辆 第06章 电力牵引传动系统一_图文.ppt

第六章 电力牵引传动系统 (一) 1 1 概述 2 3 牵引供电方式 直流牵引传

《电力牵引传动与控制》_图文.ppt

电力牵引交-直传动与控制主要内容: ? 直流牵引电动机 ? 交流牵引发电机 ? 内燃机车恒功调速系统 ? 传动装置参数 ? 电力机车传动与控制系统 ? 黏着控制...

《电力牵引传动与控制》-2015-08-26(40学时)_图文.ppt

图 1-3 柴油机功率和扭矩特性 ---柴油机通过机械直接传动不能适应 机车起动、过载、恒功等要求 9 第一章 电力牵引传动与控制系统概述 系统分类按电流制式...

电力牵引供电系统模板_图文.ppt

电力牵引供电系统模板 - 电力牵引供电系统 ---城市轨道交通 交通工程教研室 知识回顾 城市轨道交通系统的组成 线路(车站和区间) ? 车辆 ? 牵引供电系统 ?...

电力牵引传动控制系统_图文.ppt

电力牵引传动控制系统 西南交通大学 冯晓云 2005 10月 2005年10月

电力牵引传动系统.doc

一般在客货运输特别繁忙的主要铁干线,线路坡道陡、隧道多又长的山区铁 路干线,大运量的集中运煤专线,适宜采用电力牵引。 2. 电力机车的传动方式电力牵引传动系统...