城市轨道交通电力牵引复习
城市轨道交通电力牵引
复习
Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
城市轨道交通电力牵引复习资料第一章牵引理论基础
1、目前，绝大多数城市轨道交通车辆属于钢轮钢轨式，运行的任何一种工况，都依赖于车轮和钢轨的相互作用力。在钢轮钢轨式城市轨道交通车辆中，牵引动力由牵引电动机通过传动机构，传递给动车的动力轮对(动轮)，由车轮和钢轨的相互作用，产生使车辆运动的反作用力。
2、空转：因驱动转矩过大，破坏粘着关系，使轮轨间出现相对滑动的现象，称为“空转”。
3、粘着：由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相对静止的现象称为“粘着”。
4、蠕滑：在动轮正压力的作用下，轮轨接触处产生弹性变形，形成椭圆形的接触面。从微观上看，两接触面是粗糙不平的。由于切向力的作用，动轮在钢轨上滚动时，车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹性变形，接触面间出现微量滑动，即“蠕滑”。
5、蠕滑速度：由于蠕滑的存在，牵引时动轮的波动圆周速度将比其前进速度高，速度差称为蠕滑速度，用蠕滑率表示。σ=ωR i?v
，式中v—动轮的前进速度；ω—动轮的转
v
动角速度。
6、论述：粘着系数与改善粘着的方法。（P5）
（一）影响粘着系数的重要因素：①动轮踏面与钢轨表面状态；②线路质量；③车辆运行速度和状态；④动车有关部件的状态。
（二）改善粘着的方法：①修正轮轨表面接触条件，改善轮轨表面不清洁状态；②试法改善轨道车辆的悬挂系统，以减轻轮对减载带来的不利影响。常用的措施：撒沙、清洗轨道、打磨钢轨，改进匝瓦材料如用增粘匝瓦，改善车辆悬挂减少轴重转移。
7、制动方法分为三类：①摩擦制动：包括闸瓦制动和盘式制动；②电气制动：包括电阻制动和再生制动；③电磁制动：包括磁轨制动和涡流制动。
8、电磁制动的最大优点是所产生的制动力不受轮轨间的粘着条件限制。
9、摩擦制动和电气制动都是通过轮轨粘着产生制动力的。
10、当动轮对的牵引力大于最大粘着力时，轮对就发生空转。
11、轨道交通车辆在设计时，充分考虑了轮轨之间的粘着利用，但是没有粘着控制系统的轨道车辆动车只能靠其自然特性运行，难以运用到粘着极限。
12、粘着控制分类：按控制类型分类，目前国内常见的粘着控制系统主要是校正型和蠕滑率控制型两大类。
13、集中控制：这种控制方式是一个粘着控制系统控制整辆动车。
14、分散控制：这种控制方式也是单轴控制，即每一动轴单独控制。
15、城市轨道交通车辆的运行阻力包括基本阻力和附加阻力。
16、城市轨道交通车辆的单位重量附加阻力主要取决于线路条件，例如坡道阻力、弯道阻力、隧道空气阻力。
17、城市轨道交通车辆各项牵引参数中，起动加速度的选择至关重要，因为它对轴功率和旅行速度都有着直接的影响。目前世界各国的城市轨道交通车辆起动加速度为~s-2。适当地选择起动加速度，可以使城市轨道交通车辆以较小的轴功率得到符合需要的旅行速度。
18、对于各种不同的站距，起动加速度大于后，对缩短开行时间的作用都将越来越弱。取不同的最高运行速度进行设计计算，也可以看到起动加速度大于后，对缩短开行时间的作用减弱这一现象。
19、城市轨道交通车辆各项牵引参数中，起动加速度的选择对轴功率和旅行速度都有着直接的形响。起动加速度大于后，再用增加起动加速度的方法来缩短运行时间，其效果将越来越差，而轴功率却仍然成倍数增长。必须适当选择起动加速度，以保证在得到规定旅行速度的同时，避兔不必要地增加轴功率，从而降低车辆和其他设施造价。
第二章牵引电动机与运行
1、牵引电动机是城市轨道交通车辆得以实现牵引及电制动的动力机
械。
2、直流电动机的特性与励磁方式有关，直流电机的励磁方式有：串
励、他励、复励。
3、一般来说，串励电动机有软特性，他励电动机有硬特性。
4、加复励电动机，速率特性介于他励和串励电动机之间，其硬度由他励绕组磁势占总磁势的比例而定，他励绕组磁势比例越大，速率特性越接近他励电动机，反之则接近串励电动机的特性。
5、由空载损耗引起的制动转矩△M一般为电动机额定转矩的1%~3%左右。
6、调节直流串励牵引电动机转速的方法：改变牵引电动机的端电压；改变牵引电动机的主极磁通。
7、改变牵引电动机的端电压的方法：①改变牵引电动机的联接法；例如串并联的方式。由于联接
的方式有限，所以可调的电压等级也有限，同时使电动机的连接复杂；②在电动机回路中接电阻，通过凸轮成斩波方法调节电阻值实现调压，这种应用已久的方法要消耗电能，不经济；③在电动机与电源之间串接斩波器，调节斩波器的导通比来改变电动机的端电压。
8、判断：机械稳定性是指列车正常运行时，由于偶然的原因引起速度发生微量的变化后，动车本身能恢复到原有的稳定运行状态。可以用列车速度获得增量△v时，引起的反馈是负反馈还是正反馈来判断是否稳定。
9、除差复励外的各种励磁方式下，直流牵引电动机的特性曲线都具有负斜率，均满足稳定性条件，在列车牵引时具有机械稳定性。
10、牵引电动机的电气稳定性是动车正常运行时，由于偶然的原因引起电流发生微量变化后，电动机本身能恢复到原有的电平衡状态。
11、牵引电动机的曲线斜率为正值时，就具有电气稳定性。串励电动机在任何负载情况下，，斜率处处为正值，具有电气稳定性。
12、串励电动机负载分配不均匀程度比他励电动机小。
13、从粘着重量利用观点出发，他励电动机优于串励电动机。除粘着重量利用外其他性能，都是串励电动机优于他励电动机。
14、变阻控制是通过调节串入电机回路的电阻来改变直流牵引电动机端电压来达到调速目的，主要有凸轮控制和斩波调阻控制两种方式。
15、电阻制动分为：他励式电阻制动和串励式电阻制动。
16、直流牵引电动机只有优良的牵引利制动性能、调节端电压和励磁，就可以方便地进行调皮。但是直流牵引电动机酌换向器结构尚存在一系列缺点：电机换向困难和电位条件恶化、结构复杂、工作可靠性较差、制造成本高和维修麻烦。
17、异步电动机采用VVVF控制。
18、转矩裕量：异步电机的最大电磁转矩取决于电机漏抗，最大电磁转矩与实际输出转矩的差值称为转矩裕量。
19、增大异步电机的最大电磁转矩的方法有两种：增大磁通（磁负荷型）和增大转子电流（电负荷型）。
20、牵引工况时，轮径大的负载偏大，轮径小的负载偏小；制动工况相反：轮径大的负载偏小，轮径小的负载偏大。
21、对于由一台逆变器供给多台异步电机并联运行的城市轨道交通车辆，在检测空转时．应选取并联电机中转速最低的作为基准信号；而检测滑行时，应选取其中转速最高的作为基难信号。为了提高防止空转和滑行系统的灵敏度，通常还检测电机转速的变化率作为空转和滑行发生的信号。
22、直线电机无旋转部件，呈扁平形，可降低车辆高度，从而缩小地铁隧洞直径，降低工程成本。直线电机运行不受粘着限制，可得到较高的加速度和减速度；噪音饺小，这都是适合城市轨道交通车辆应用的突出优点。
23、直线异步电动机的分类：按结构分类：平板形单边式、平板形双边式、圆筒形；按电源分类：三相电源、二相电源；按动体分类：短初级方式、短次级方式。
24、将直线异步电动机的推力-速度特性与旋转异步电动机的特性相比较，则滑差率s
。旋转异步电动机的转矩最大值发生处转差率较低，而直线异步电动机的为：s=v s?v
v s
最大推力在高滑差率处即s=1。可见，直线异步电动机的起动推力大，高速区域的推力小，比较符合动车的驱动要求。
25、一般旋转异步电动机的极距/气隙比为10左右，而直线异步电动机为20左右；因而LIM的效率和功率因数都较低。
26、边缘效应的分类：静态纵向边缘效应、动态纵向边缘效应和横向边缘效应。
27、直线牵引电动机应用于城市轨道交通车辆时，初级可以设置在车上、也可以设置在地面，分别称为车载初级式和地面初级式。
第三章电力电子器件的原理与应用
1、由于二只晶体管的电流放大倍数α1+α2仅稍大于1，且α1比α2小得多，且α1比α2小得多，因此集电极电流I C1占总阳极电流的比例较小，只要设法抽走这部分电流，即可使GTO关断。
2、GTO的开通特性：元件从断态到通态的过程中，电流、电压及功耗随时间变化的规律为元件的开通特性。当GTO阳极加上正电压，并给门极注入一定触发电流时，阳极电流大于擎住电流后GTO完全导通。开通时间由延迟时间和上升时间组成。
3、简答（P66）：对大功率电力电子元件正向特性的要求是通态电流大，通态电压低，因此在通态下就必须使元件具有足够多的载流子存贮量，这就给元件的关断带来了特殊困难。GTO门控电路的基本要求就是从门极排出P基中过剩的载流子，这就是说必须在门极加上足够大的反向电压，使P2基区中过剩的空穴通过门极流出，与此同时电子通过P2基区与N2发射极间的J3结从阴极排出。随着电子和空穴的排出，在P2基区和J3结的地方形成逐渐向中心区扩大的耗尽层，其结果是从N2发射极没有电子向P2区注入，在P2基区及N2基区中的过剩载流子一直复合到消灭为止，如J3结能维持反偏状态，GTO就被关断。由此可见，关断GTO的前提是门控电路要有足够大的关断电流，以便从门极排出足够大的门极关断电荷，同时其关断功率又不能超过允许值。
4、IGBT是以MOSFET为驱动元件、GTR为主导元件的达林顿电路结构器件，相当于一个由场效应管MOSFET驱动的厚基区GTR。
5、IGBT的控制原理与MOSFET基本相同，IGBT的开通和关断受栅极控制，N沟道型IGBT的栅极上加正偏置并且数值上大于开启电压时，IGBT内的MOSFET的漏极与源极之间因此感应产生一条N型导电沟道，使MOSFET开通，从而使IGBT导通。反
之，如在N沟道型IGBT上加反偏置，它内部的MOSFET漏源极间不能感生导电沟道，IGBT就截止。
6、IGBT伏安特性分：截止区即正向阻断区、放大区即线性区、饱和区和击穿区。
7、IGBT的开通时间有开通延迟时间、电流上升时间和电压下降时间三者组成，开通时间约为（~）us。
8、IGBT的关断时间由关断延迟时间、电压上升时间和电流下降时间三者组成，约为
1us。
9、擎住效应：IGBT结构内部存在一只NPN型寄生晶体管，当漏极电流大于规定的临界值IDM时，该寄生晶体管因有过高的正偏置被触发导通，使PNP管也饱和导通，结果IGBT的栅极失去控制作用，这就是所谓擎住效应。
10、静态擎住效应：IGBT发生擎住效应后，漏极电流增大，造成过高的功耗，最后导致器件损坏。为此元件制造厂规定了漏极电流的最大值I DM，以及与此相应的栅源电压最大值，这种漏极电流超过I DM引起的擎住效应称为静态擎住效应。
?过大，则元件内部的11、动态擎住效应：在IGBT关断的过程中，若元件上的dV DS dt
结电容电流也会很大，从而引起上述寄生晶闸管的开通，使IGBT栅极失控，形成动态擎住效应。
12、针对IGBT等功率模块主要损坏原因，IPM采用如下修改措施：（1）桥臂短路：短路电流保护、过载电流保护；（2）温度异常：温度保护；（3）驱动条件不具备或不正常、静电破坏：优化设计的专用驱动IC；（4）控制电压或基极电流不足：欠电压保护；（5）基极振荡、栅极电压破坏、控制回路连线引入干扰：驱动回路集成于模块中无外线连线（6）RBSOA：改进功率芯片；（7）高频开关功率损耗：绝缘基极采用热传导率高的材料-高效的热管散热。
13、IPM有四种电路形式：有单管封装(H型)：双管封装(D型)，构成逆变器的一个桥臂；六合一封装，构成三相逆变器(C型)；七合一封装，构成三相逆变器和动态制动R 型。
14、电力电子器件必须限制最高结温才能正常工作，通常整流管结温不超过150度，GTO不超过125度，GTR不超过150度，功率MOSFET不超过150度。所以必须采取冷却措施。
15、散热途径有热传导、热辐射和热对流三种方式。电力电子器件通过电流时产生的热量使管芯发热、结温升高。管芯发热后一般通过热传导方式向周围环境散热。
16、散热器的常用冷却方式分为四种：自冷、风冲、液冷和沸腾冷却。
第四章斩波电路与逆变电路
1、斩波电路是把恒定直流电压变换成为负载所需的直流电压的变流电路。它通过周期性地快速通、断，把恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，改变这一脉冲列的脉冲宽度或频率就可调节输出电压的平均值。斩波电路还可以用来调节电阻的大小和磁场的强弱。
2、斩波电流的控制方式：（1）时间比控制方式：（a）定频调宽控制（脉冲宽度调制），（b）定宽调频控制（脉冲频率调制），（c）调频调宽混合控制；（2）瞬时值控制和平均值控制：（a）瞬时值控制，（b）平均值控制。
3、无论降压斩波电路或升压斩波电路，它们的功率流向都是从电源到负载，因此负载的平均电压ULD和电流IA都是正的，均位于ULD-IA直角坐标系的第一象限，故又称为第一象限斩波电路。
4、通过适当调节导通比便可把负载电机的电压升到大于电源电压Ut，从而把负载电机产生的能量反馈到电源中去。此时功率流向是从电机到电源中去。此时功率流向是从电
机到电源，直流电动机工作于再生制动工况，电压ULD跟电动机状态运行时的极性一致为正，但电枢电流iA改变了流向而负，电机工作于第二象限，故也称为第二象限斩波电路。
5、当斩波器工作在再生状态时，能够稳定工作的条件是发电机电压对电流的导数应小于外界电压对电流的导数。
6、为了斩波电路实现稳定的再生制动，需进行电流的闭环控制。
7、性能良好的逆变电路包括三部分：第一部分是电力电路及缓冲电路，第二部分是控制电路，第三部分是电力电子器件的门控电路。
8、脉宽调制的调压方法是把逆变电路的输出电压斩波称为脉冲，通过改变脉冲的宽度、数量或者分布规则，以改变输出电压的数值和频率。
9、在城市轨道交通车辆中，逆变电路的负载大多是感应电动机，要求可以调压、调频，而且输出时正弦波形。
10、自然采样与规则采样：作为控制逆变器中各开关元件通断的依据，上述一系列脉冲波形的宽度可以用自然采样与规则采样两种方法求得。用硬件电路产生所期望的可以调频和调幅的正弦波信号和幅值不变的三角波信号，利用通讯技术中的调制概念，以正弦波作调制波，对它进行调制的等腰三角波称为载波；将它们进行比较，由两者的交点确定逆变电路开关切换点的方法称为自然采用。用计算求出系列脉冲波形宽度的方法称为规则采样。
11、（判断）电压定额的决定方法：元件的电压定额由中间直流环节可能出现的最大值
流电压的峰值U dmax决定，故有，式中U dmax是直流中间环节在正常情况下空载时所能达到的最大峰值电压，而不是中间环节的直流平均电压。
12、电力电子器件的缓冲电路又称吸收电路，是一种重要的保护电路，不仅用于半控型器件的保护，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等）的应用技术中，起着更重要的作用。
13、GTO等全控型自关断器件运行中都必须配用开通和关断缓冲电路，但其作用于晶闸管的缓冲电路有所不同，电路结构也有差别。主要原因是全控型器件的工作频率要比晶闸管高得多，因此开通与关断损耗是影响这种开关器件正常运行的重要因素。
14、GTO的开通缓冲电路用来限制导通时的di/dt，以免发生元件内的过热点，而且在GTO逆变器中还起着抑制故障时贯穿短路电流的峰值及其di/dt的作用。GTO的关断缓冲电路不仅为限制GTO关断时重加电压的dv/dt及过电压，而且对降低GTO的关断损耗，使GTO发挥应有的关断能力，充分发挥它的负荷能力起重要作用。
15、IGBT的缓冲电路功能更侧重于开关过程中过电压的吸收与抑制。
16、综上所述，缓冲电路对于工作频率高的自关断器件，通过限压、限流、抑制di/dt、dv/dt，把开关损耗从器件内部转移到缓冲电路中去，然后再消耗到缓冲电路的电阻上，或者由缓冲电路设法再反馈到电源中去，后一种是反馈型缓冲电路。
第五章控制与故障检测
1、城市轨道交通车辆主传动可分为直流传动和交流传动两种。
2、车辆直流牵引电动机的调速有两种基本形式：变阻控制和斩波调压控制。车辆交流牵引电动机变频调速则多采用转差频率控制或磁场定向式矢量控制，近年来也开始采取直接力矩控制。
3、变阻控制主要有凸轮变阻控制和斩波调阻控制两种方式。
4、变阻控制属于能耗型，不能实现再生制动，相当部分的电能消耗在电阻上。
5、导通比控制分为脉冲宽度控制（定频调宽）、频率控制（定宽调频）及脉宽和频率综合控制三种方式。第一种方式易于设计滤波器消除高次谐波；第二种方式控制简单但滤波较难；第三种方式通常只用于要求在很大范围内调节的负载。目前多数采用定频调宽的控制方式。
6、论述：直接转矩控制系统和矢量控制系统的比较。(a)两者都采用转矩和磁链分别控制，符合异步电机数学模型所需要的控制要求；(b)性能上，矢量控制系统偏重于转矩与转子磁链的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器，实行连续控制，调速范围可达1:100以上，但因按磁通定向，受电机转子参数影响，降低了鲁棒性；(c)直接转矩控制系统直接进行转矩Band-Band控制，简化了控制器的结构；控制定子磁链而不是磁通，不受转子参数影响，但会产生转矩脉动，降低调速性能，适用于风机、水泵以及牵引传动等调速范围要求不高的场合。
7、城市轨道交通车辆均采用了电制动为主，空气制动为辅的空电联合制动。电动车组主要有三种不同的制动工况，即电阻制动、再生制动和空气制动。车辆的电气制动首选再生制动。
8、一般采用在电制动使车辆速度低于8-10km/h时，通过控制系统自动切除电制动，代之以空气制动，直至列车停止在预定位置。
9、故障诊断系统有部件诊断、车辆诊断及列车诊断三个方面。
第六章车辆电器设备
1、一般谁来，受电弓的静抬升力采用如下的限界值：在正常工作高度的范围内，即距受电弓降落位置时的滑板表面400-1900mm的高度，将受电弓滑板平稳地上升和下降，用测力计测量静抬高压力，静抬升力之差不应超过。最大的抬高不应该超过2100mm。
2、城市轨道交通车辆上采用的蓄电池有酸性的，也有碱性的。
论述题：影响粘着系数的主要因素与改善粘着的方法。
（一）影响粘着系数的重要因素：
①动轮踏面与钢轨表面状态；干燥清洁的动轮踏面与钢轨表面粘着系数高，冰、霜、雪等天气的冷凝作用或小雨使轨面轻微潮湿时轨面粘着系数低。大雨冲刷、雨后生成薄锈使粘着系数增大；油垢使粘着系数减少。在钢轨上撒砂则能较大地提高粘着系数。
②线路质量；钢轨愈软或道碴的下沉量愈大，粘着系数愈小；钢轨不平或直线地段两侧钢轨顶不在同一水平，动轮所处位置的轨面状态不同，都会使粘着系数减小。
③车辆运行速度和状态；车辆运行速度增高，加剧了动轮对钢轨的纵向和横向滑动及车辆振动，使粘着系数减小。特别是轮轨表面被水污染情况下，粘着系数随速度增加而急剧下降。车辆运行中由各种因素导致轴重转移，也影响着粘着系数。如车辆过弯道时，造成车辆车轮一侧增载，另一侧减载，造成粘着系数大幅降低，曲线半径愈小，粘着系数降低愈多。牵引与制动工况对粘着系数也有影响，牵引时的粘着系数比制动时要大一些。
④动车有关部件的状态。(1)各动轴上牵引电动机的特性不完全相同，在同一运动速度下产生牵引力大的轮对将首先发生空转。(2)各个动轮的直径不同，直径小的动轮发出的牵引力大，容易首先发生空转。(3)各个动轮的动负荷不同，运行中动负荷轻的动轮将首先空转。空转必然导致动车的粘着系数减少。
（二）改善粘着的方法：
①修正轮轨表面接触条件，改善轮轨表面不清洁状态；
②设法改善轨道车辆的悬挂系统，以减轻轮对减载带来的不利影响。
通常采用的措施：从车辆往钢轨上撒干沙，用机械或化学等方法清洗轨道、打磨钢轨，改进闸瓦材料如用增粘闸瓦，改善车辆悬挂减少轴重转移。
简答题：
1、调节直流串励牵引电动机转速的方法。
答：调节直流串励牵引电动机转速的方法：改变牵引电动机的端电压；改变牵引电动机的主极磁通。
其中改变牵引电动机的端电压的方法：
①改变牵引电动机的联接法，例如串并联的方式。由于联接的方式有限，所以可调的电压等级也有限，同时使电动机的连接复杂；
②在电动机回路中接电阻，通过凸轮成斩波方法调节电阻值实现调压。这种应用已久的方法要消耗电能，不经济；
③在电动机与电源之间串接斩波器，调节斩波器的导通比来改变电动机的端电压。
其中改变牵引电动机的主极磁通的方法：普遍采用主极绕组上并联分路电阻，使电流的一部分流经分路电阻，从而减少励磁电流、磁势和磁通。
2、IGBT的工作原理。
答： IGBT是以MOSFET为驱动元件、GTR为主导元件的达林顿电路结构器件，相当于一个由场效应管MOSFET驱动的厚基区GTR。IGBT的控制原理与MOSFET基本相同，IGBT的开通和关断受栅极控制，N沟道型IGBT的栅极上加正偏置并且数值上大于开启电压时，IGBT内的MOSFET的漏极与源极之间因此感应产生一条N型导电沟道，使MOSFET开通，从而使IGBT导通。反之，如在N沟道型IGBT上加反偏置，它内部的MOSFET漏源极间不能感生导电沟道，IGBT就截止。
名词解释：
（二选一）
1、蠕滑：在动轮正压力的作用下，轮轨接触处产生弹性变形，形成椭圆形的接触面。从微观上看，两接触面是粗糙不平的。由于切向力的作用，动轮在钢轨上滚动时，车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹性变形，接触面间出现微量滑动，即“蠕滑”。
2、空转：因驱动转矩过大，破坏粘着关系，使轮轨间出现相对滑动的现象，称为“空转”。
（三选一）
1、静态纵向边缘效应：铁心和绕组的不连续，使得各相的互感不相等，即使电源是对称的三相交流电压，由于三相绕组在空间位置不对称，在各相绕组中也将产生不对称电流，利用对称分量法将得到顺序、逆序和零序电流。因而在气隙中出现脉振磁场和反向行波磁场，运行过程中将产生阻力和增大附加损耗。这种效应当初、次级相对静止时也存在，因而称为静态纵向边缘效应，纵向即磁场移动的方向。
2、动态纵向边缘效应：直线电机的初、次级相对运动时，次级导体板在行波磁场方向上的涡流分布是不对称的。这使得初级进入端的磁场削弱，离开端的磁场加强。这种当初、砍级相对运动时的磁场和涡流分布的畸变称为动态纵向边缘效应。运动速度越高，动态纵向边缘效应越显着，使行波磁场方向上的推力分布不均匀，起减小推力的作用。
3、横向边缘效应：城市轨道交通车辆应用的直线电机，大多是次级导体板的宽度小于初级铁心的宽度，因而在横向的边缘区域磁场削弱，造成空载气隙磁场横向分布的不均匀，这是第一类横向边缘效应。次级导体板对电流分布及气隙磁场密度沿横向分布的影响，称为第二类横向边缘效应。
（三选一）
1、擎住效应：IGBT结构内部存在一只NPN型寄生晶体管，当漏极电流大于规定的临界值I DM时，该寄生晶体管因有过高的正偏置被触发导通，使PNP管也饱和导通，结果IGBT的栅极失去控制作用，这就是所谓擎住效应。
2、静态擎住效应：IGBT发生擎住效应后，漏极电流增大，造成过高的功耗，最后导致器件损坏。为此元件制造厂规定了漏极电流的最大值I DM，以及与此相应的栅源电压最大值，这种漏极电流超过I DM引起的擎住效应称为静态擎住效应。
3、动态擎住效应：在IGBT关断的过程中，若元件上的(dV DS)dt过大，则元件内部的结电容电流也会很大，从而引起上述寄生晶闸管的开通，使IGBT栅极失控，形成动态擎住效应。
（一选一）
1、斩波电路是把恒定直流电压变换成为负载所需的直流电压的变流电路。它通过周期性地快速通、断，把恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，改变这一脉冲列的脉冲宽度或频率就可调节输出电压的平均值。斩波电路还可以用来调节电阻的大小和磁场的强弱。
填空题：
1、目前，绝大多数城市轨道交通车辆属于钢轮钢轨式，运行的任何一种工况，都依赖于车轮和钢轨的相互作用力。
2、制动方法分为三类：①摩擦制动：包括闸瓦制动和盘式制动；②电气制动：包括电阻制动和再生制动；③电磁制动：包括磁轨制动和涡流制动。
3、粘着控制按控制类型分类主要是校正型和蠕滑率控制型两大类。
4、城市轨道交通车辆的运行阻力包括基本阻力和附加阻力。
5、城市轨道交通车辆的单位重量附加阻力主要取决于线路条件，例如坡道阻力、弯道阻力、隧道空气阻力。
6、直流电动机的特性与励磁方式有关，直流电机的励磁方式有：串励、他励、复励。
7、异步电机的最大电磁转矩取决于电机漏抗，最大电磁转矩与实际输出转矩的差值称为转矩裕量。
8、增大异步电机的最大电磁转矩的方法有两种：增大磁通和增大转子电流。
9、直线异步电动机的分类：按结构分类：平板形单边式、平板形双边式、圆筒形；按电源分类：三相电源、二相电源；按动体分类：短初级方式、短次级方式。
10、直线牵引电动机应用于城市轨道交通车辆时，初级可以设置在车上也可以设置在地面，分别称为车载初级式和地面初级式。
11、GTO的开通特性：元件从断态到通态的过程中，电流、电压及功耗随时间变化的规律为元件的开通特性。当GTO阳极加上正电压，并给门极注入一定触发电流时，阳极电流大于擎住电流后GTO完全导通。开通时间由延迟时间和上升时间组成。
12、GTO的关断特性：GTO的关断过程中的阳极电压、阳极电流和功耗与时间的关系是GTO的关断特性。
13、IGBT的开通时间有开通延迟时间、电流上升时间和电压下降时间三者组成，开通时间约为（~）us。
14、贮存时间的含义是从门极关断电流达到其峰值电流的10%的时刻起，到阳极电流下降到90%时的时刻为止的间隔。
15、IGBT的关断时间由关断延迟时间、电压上升时间和电流下降时间三者组成，约为1us。
16、IPM有四种电路形式：有单管封装(H型)；双管封装(D型)，构成逆变器的一个桥臂；六合一封装，构成三相逆变器(C型)；七合一封装，构成三相逆变器和动态制动R 型。
17、散热器的常用冷却方式分为四种：自冷、风冲、液冷和沸腾冷却。
18、车辆直流牵引电动机的调速有两种基本形式：变阻控制和斩波调压控制。车辆交流牵引电动机变频调速则多采用转差频率控制或磁场定向式矢量控制，近年来也开始采取直接力矩控制。
19、变阻控制主要有凸轮变阻控制和斩波调阻控制两种方式。
20、电阻制动分为：他励式电阻制动和串励式电阻制动。
21、变阻控制属于能耗型，不能实现再生制动，相当部分的电能消耗在电阻上。
导通比控制分为脉冲宽度控制（定频调宽）、频率控制（定宽调频）及脉宽和频率综合控制三种方式。第一种方式易于设计滤波器消除高次谐波；第二种方式控制简单但滤波较难；第三种方式通常只用于要求在很大范围内调节的负载。目前多数采用定频调宽的控制方式。
22、斩波电流的控制方式：（1）时间比控制方式：(a)定频调宽控制（脉冲宽度调制），(b)定宽调频控制（脉冲频率调制），(c)调频调宽混合控制；（2）瞬时值控制和平均值控制：(a)瞬时值控制，(b)平均值控制。
23、无论降压斩波电路或升压斩波电路，它们的功率流向都是从电源到负载，因此负载的平均电压ULD和电流IA都是正的，均位于ULD-IA直角坐标系的第一象限，故又称为第一象限斩波电路。
24、通过适当调节导通比便可把负载电机的电压升到大于电源电压Ut，从而把负载电机产生的能量反馈到电源中去。此时功率流向是从电机到电源中去。此时功率流向是从电
城市轨道交通牵引供电系统复习资料
城市轨道交通牵引供电系统复习资料 第一章电力牵引供电系统概述 1、电力牵引的制式概念： 供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电压制式，包括直流/交流制、电压等级、交流电频率、交流制中单相/三相等问题。 2、电力牵引系统性能要求： ①启动加速性能：启动力矩大，加速平稳； ②动力设备容量利用充分：轻载时，运行速度高；重载时，运行速度可以低一些。功率容量 P=FV近似于常数； ③调速性能：速度调节容易实现，能量损耗小。 满足上述条件：直流串激（串励）电动机。 3、直流串励电动机优缺点： 通过串联电阻调速，原理简单，调速范围宽，供电系统电压损失和能量消耗较大，而且需要换向。 4、城市轨道交通牵引制式：直流供电制式。 城市轨道机车功率不大，供电半径小，城市之间运营供电电压不能太高，以确保安全。我国国标规定采用750V 和1500V直流供电两种制式，不推荐600V。 5、城市轨道交通电力牵引供电系统组成：发电厂（站）、升压变压器、电力网（110-220KV）、主降压变电站（110~220KV→10~35KV）、直流牵引变电所（10~35KV→1500、750V）、馈电线、接触网、走行轨道、回流线。 6、组成统一的电力供电系统的优点： ①充分利用动力资源；②减少燃料运输；③提高供电可靠性；④提高发电效率。 7、环形供电接线：由两个或两个以上主降压变电站和所有的牵引变电所用输电线联成一个环行。 8、环形供电接线的优缺点：环行供电是很可靠的供电线路，因为在这种情况下，一路输电线和一个主降压变电站同时停止工作时，只要其母线仍保持通电，就不致中断任何一个牵引变电所的正常
供电。但其投资较大。 9、双边供电接线：由两个主降压变电站向沿线牵引变电所供电，通往牵引变电所的输电线都经过其母线联接，为了增加供电的可靠性．用双路输电线供电，而每路按输送功率计算。这种接线可靠性稍低于环行供电。当引入线数目较多时，开关设备多，投资增加。 10、电网向牵引变电所供电形式：环形供电接线、双边供电接线、单边供电接线、辐射形供电接线。 11、最简单单相半波整流： 12、单相半波整流原理：13、单相全波整流原理： 14、三相半波整流原理：
轨道交通牵引供电系统综述
轨道交通牵引供电系统综述 在各行各业不断发展的今天，轨道交通扮演了非常重要的角色，可以说轨道交通已经成为了现如今生活生产中必不可少的一项组成内容。在轨道交通系统中，牵引系统是重要的组成内容，所以也是轨道交通研究人员重点关注的内容。为了进一步保证轨道交通系统的安全性和可靠性，本文将就轨道交通牵引供电系统展开论述。 标签：轨道交通；牵引供电；供电系统 1 牵引变压器 1.1 普通铁路牵引变压器 普通铁路牵引变电所内的牵引变压器设置了两台，一旦其中一台出现故障那么另一台将启动保证正常供电。原变压电压等级主要是以110kv为主，电气化铁路牵引变电器多选择V/v接线的方式，有时在交大外部电源容量时会采用单相接线形式变压器。 1.2 高速铁路牵引变压器 我国的高速铁路通常采用的是V/x接线牵引变压器。这种牵引变压器方式的构成主要是两台单相变压器，变压器分别和接触网和负馈线连接，中间抽头和钢轨连接。 2 牵引供电系统 2.1 牵引变电站 2.1.1 牵引变电站位置确定 牵引变电站与车站内的降压变电站一起组成牵引降压混合变电站，然而并不是每个车站都是牵引降压混合变电站。它的设置取决于牵引系统网络结构、牵引网电压等级、牵引网电压损失、供电质量，并涉及到杂散电流防护、线路能耗、土建造价及运营维护等因素。 2.1.2 牵引变电站设备 牵引变电站的主要设备是27.5kV开关柜、整流变、整流器、直流1500V正负母排、直流高速开关。27.5kV开关柜应选用SF6绝缘全封闭组合电器，以减少占地面积。27.5kV开关柜进线还配有避雷器，防止雷电波入侵。整流器组由24个整流二极管与24个保护二极管组成，每个牵引变电站有两套整流器组，每套整流器为6相12脉波整流，单独运行时输出的为12脉波的脉动电流，两套并
城市轨道交通牵引供电系统
1牵引供电系统：从主降压变电站（当它不属于电力部门时）及其以后部分统称“牵引供电系统” 2杂散电流：绝大多数电力牵引轨道交通线路是以走行轨为其回路的，由于钢轨大地之间不是绝缘的，因此回流电流必有部分经大地回牵引所，这部分电流因土壤的导电性质，地下管道位置不同，可以分布很广，故称杂散电流。 3.GIS：六氟化硫全封闭组合电器，它是在六氟化硫断路器的基础上把各种控制保护电器全部封装的组合电器设备。 4远动控制：又称遥控即在远离变电所（执行端）的电气设备进行控制。 5距离控制:即在主控制室内对变电所的一次设备集中进行控制监测，开关位置信号-中央信号以及继电保护装置等都配置在主控制室的屏台上，便于监视和管理运行。 6安装接线图：为二次设备的制造安装或调试检修而专门绘制的安装图 7二次原理图：也称归总式原理图，用来表示二次设备中的监视仪表，控制与信号，保护和自动装置等的工作原理图。 一．简述断路器的主要功能？答：断路器又叫高压开关，断路器不仅可以切断和闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且，当系统发生故障时，它与保护装置相配合，可以迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。 二．简述地铁动力照明结构及功能？答： 三．简述直流牵引所的保护？答： 四．接触网设计过程中应满足什么要求？答：1.接触网 悬挂应弹性均匀高度一致， 在高速行车和恶习的气象 条件下，能保证正常取。2. 接触网结构应力求简单，并 保证在施工和运营检修方 面具有充分的可靠性和灵 活性。3.接触网寿命应尽量 长，具有足够的耐磨性和抗 腐蚀能力。4.接触网的建设 应注意节约有色金属及其 他贵重材料，以降低成本。 五．简述地面架空接触网组 成及功能？答：架空式接触 网由接触悬挂，支撑装置， 支柱与基础设施几大部分 组成。接触悬挂是将电能传 导给电动车组的供电设备。 支持装置用来支持悬挂，并 将悬挂的负荷传递给支柱 和固定装置。支柱与基础用 以承受接触悬挂和支撑装 置所传递的负荷（包括自身 重量），并将接触线悬挂固 定在一定高度。 六．简述地下迷流防护措 施？答：在电力牵引方面： 提高供电电压，减小牵引所 距离，采用双边供电，减小 钢轨电阻，增加回流线减少 回流电阻，增加到道泄漏电 阻，定期检测。在埋设金属 管方面:尽量远离，在金属表 面或接头处采用绝缘，采用 防电蚀电缆线路，在电缆上 包铜线套钢管，在地下管道 涂沥青包油毡，设排流装 置。 七．牵引变电所计算需要的 参数有那些？答：1.馈电线 及牵引变电所的平均电流， 有效电流，最大电流；2.电 动车辆或机车在供电区段 内运行时的平均电压损失 及最大电压损失；3.接触网 中平均功率损失等 八．高压控制电路构成及作 用？答：主要由控制元件， 中间放大元件与继电器以 及操作机构等几部分组成。 1控制元件：运行人员用来 发出开关跳，合闸操作命令 的操作按钮。2 中间放大元 件与继电器：将控制元件的 操作命令转化成高压开关 的电磁操作机构所需要的 大电流。3操作机构;直接对 高压开关进行分，合闸操 作。 九．电气主接线的要求是？ 答：可靠性:保证在各种运行 方式下，牵引负荷以及其他 动力的供电连续性。灵活 性：在系统故障或变电所设 备故障和检修时，能适应调 度的要求，灵活便捷迅速地 改变运行方式，且故障影响 的范围最小。安全性：保证 在进行一切操作切换时，工 作人员和设备的安全以及 能在安全条件下进行维护 检修工作。经济性应使主接 线投资与运行费用达到经 济合理。 十．简述断路器控制回路的 要求？答;1高压开关的合 跳闸回路是按短路通过大 电流脉冲来设计的。操作或 自动合跳闸完成后，应迅速 自动断开跳合闸回路以免 烧损线圈。2控制回路应能 在控制室由控制开关控制 进行手动跳合闸，又能在自 动装置和继电保护作用下 自动合闸或跳闸，同时能由 远方调度中心发送控制命 令进行跳合闸。3应具有高 压开关位置状态的信号，事 故跳闸与自动合闸的闪光 信号。4.具有防止断路器多 次合跳闸的“防跳”装置。 5.采用液压和气压操作的机 构，跳合闸操作回路中应分 别设有液压和气压闭锁，在 低于规定标准压力情况下， 闭锁操作回路。断路器和隔 离开关配合使用时，应有防 误操作的闭锁措施。6.对跳 合闸回路及其电源的完好 性，应能进行监视。
牵引供电系统简介
牵引供电系统简介 一、系统功能 牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路:AC110 kV或AC2２０kV，城市轨道交通:中心变电所AC22０ｋＶ或AC１1０kＶ→AC35kV环网)引入牵引供电系统的牵引变电所,通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路:AＣ２5kV或AC2×２5kV，城市轨道交通：DＣ75０V、DＣ150０Ｖ或DＣ3000V）,向电力机车提供连续电能。 电力牵引负荷为一级负荷,引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用,能够实现自动切换。 交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1．１和图１.2所示。 图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统 图1.２城市轨道交通牵引供电系统
二、牵引网供电方式 1.交流电气化铁路 交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种:直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式)、BＴ供电方式和AT供电方式。 （1）直接供电方式 直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图２.1)和带回流线的直接供电方式(图２.2)两种。 图2.1 不带回流线的直接供电方式 图2．2 带回流线的直接供电方式 不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地(设接地极或通过火花间隙)，或者通过架空地线实现集中接地(架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。 带回流线的直接供电方式,机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所(约7０%），其余通过回流线流回牵引变电所(约３0%)。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线(铝芯或铜芯电缆，常用VLV－70和2xVＬＶ－１５0)与信号扼流圈中性点连接(吸上线间距3～4kｍ)。
牵引供电系统简介.
牵引供电系统简介 （丁为民） 一、系统功能 牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路： AC110 kV或AC220kV ，城市轨道交通：中心变电所AC220kV 或AC110kV →AC35 kV 环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV 或AC2×25kV ，城市轨道交通：DC750V 、DC1500V 或DC3000V ），向电力机车提供连续电能。 电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。 交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。 图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统
图1.2 城市轨道交通牵引供电系统 二、牵引网供电方式 1. 交流电气化铁路 交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT 供电方式和AT 供电方式。 （1）直接供电方式 直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图2.1 和带回流线的直接供电方式(图2.2 两种。 图2.1 不带回流线的直接供电方式
图2.2 带回流线的直接供电方式 不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。 带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km ）。 （2） BT 供电方式 BT （Boost Transformer）供电方式又称吸流变压器供电方式，也是在我国早期电气化铁路中有采用，其主要目的是为了提高牵引网防干扰能力，但随着通讯线路电缆化和光缆化，防干扰矛盾越来越不突出，其生命力也已大大降低，该种供电
城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算
第38卷第8期电力系统保护与控制Vol.38 No.8 2010年4月16日Power System Protection and Control Apr.16, 2010 城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算 刘 炜，李群湛，陈民武 (西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031) 摘要：针对城轨牵引供电计算现状，即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代，简化了交直流系统的内在联系，在一定程度上影响计算的精度，探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法，并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解，利用10节点直流牵引供电系统进行了验证。提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中。 关键词: 城市轨道；牵引供电计算；仿真分析 Study of unified AC / DC power flow in DC traction power supply system LIU Wei, LI Qun-zhan, CHEN Min-wu (School of Electric Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China) Abstract：Traditional power flow for DC traction power supply system usually carries out at DC traction side or executes separately at AC/DC sides, which simplifies the internal relationship and reduces the calculation precision. Through analyzing the model of parallel-connected 12 pulse uncontrolled rectifier, a unified AC/DC power flow for DC traction power system based on improved Newton-Raphson method and Gauss-Seidel method is discussed and applied in 10-node hybrid traction power supply system for practical verification. The unified AC/DC power flow algorithm has been successfully applied in simulation system of DC traction power supply system. Key words：urban railway; traction power calculation; simulation analysis 中图分类号： U231.92; TP391 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2010)08-0128-06 0 引言 牵引供电计算在城轨供电系统的设计工作中占有极其重要的地位，是进行供电系统设计必须的一项工作，它关系到供电系统构成、牵引供电方式、变电所设置等多项系统设计的关键因素。 国内外众多学者对城轨牵引供电计算进行了深入的研究。Tylavsky对6脉波整流机组建立功率电压方程，采用牛顿-拉夫逊法求解牵引供电系统交直流混合潮流[1]。Yii-Shen Tzeng指出直流牵引供电系统中R/X较大，忽略换相电阻会导致潮流计算误差，其建立的6脉波整流机组模型中详细考虑了换相电阻和精确的基波电流，并提出一种城市轨道交直流统一的潮流计算方法[2]。蔡炎等建立了考虑复杂地网模型的多支路直流牵引供电网络模型，并采用节点电压法进行数值求解[3]。C.S.Chen，Y.S Tzeng分析了12脉波整流机组带平衡电抗器和不带平衡电抗器，各工作模式下的基波、谐波数学模型[4-5]。王晓东基于CAD技术、电路网络理论提出了一种城轨牵引供电系统仿真方法，这种研究方法成功应用在上海地铁1号线、2号线、东方明珠线的牵引供电系统研究中[6]。于松伟、史凤丽建立了牵引网动态模型，采用回路法求解牵引供电系统，并开发了城市轨道交通牵引供电仿真软件URTPS[7]。刘海东将列车牵引计算和供电计算结合，建立了实时计算牵引变电所负荷过程的供电仿真系统[8]。刘学军提出了城轨牵引供电计算的RS模型及其算法[9]。 目前比较成熟的直流牵引供电系统仿真分析软件有Carnegie-Mellon大学的EMM [10]；ELBAS针对城轨牵引供电系统仿真的SINANET [11]，该系统国内设计院均有引进。国内的一些设计院和科研所也自行研发了仿真分析设计软件。 城轨牵引供电计算一般将交流侧等效至直流侧进行或者交、直流侧分开迭代。实际上城轨供电系统是一混合系统，交直流互相耦合，相互影响。本文在12脉波整流机组模型的基础上，提出城市轨道
城市轨道交通电力牵引复习
城市轨道交通电力牵引 复习 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
城市轨道交通电力牵引复习资料第一章牵引理论基础 1、目前，绝大多数城市轨道交通车辆属于钢轮钢轨式，运行的任何一种工况，都依赖于车轮和钢轨的相互作用力。在钢轮钢轨式城市轨道交通车辆中，牵引动力由牵引电动机通过传动机构，传递给动车的动力轮对(动轮)，由车轮和钢轨的相互作用，产生使车辆运动的反作用力。 2、空转：因驱动转矩过大，破坏粘着关系，使轮轨间出现相对滑动的现象，称为“空转”。 3、粘着：由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相对静止的现象称为“粘着”。 4、蠕滑：在动轮正压力的作用下，轮轨接触处产生弹性变形，形成椭圆形的接触面。从微观上看，两接触面是粗糙不平的。由于切向力的作用，动轮在钢轨上滚动时，车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹性变形，接触面间出现微量滑动，即“蠕滑”。 5、蠕滑速度：由于蠕滑的存在，牵引时动轮的波动圆周速度将比其前进速度高，速度差称为蠕滑速度，用蠕滑率表示。σ=ωR i?v ，式中v—动轮的前进速度；ω—动轮的转 v 动角速度。 6、论述：粘着系数与改善粘着的方法。（P5） （一）影响粘着系数的重要因素：①动轮踏面与钢轨表面状态；②线路质量；③车辆运行速度和状态；④动车有关部件的状态。 （二）改善粘着的方法：①修正轮轨表面接触条件，改善轮轨表面不清洁状态；②试法改善轨道车辆的悬挂系统，以减轻轮对减载带来的不利影响。常用的措施：撒沙、清洗轨道、打磨钢轨，改进匝瓦材料如用增粘匝瓦，改善车辆悬挂减少轴重转移。
城市轨道交通 供电系统讲义
第二章城市轨道交通供电系统描述 ●第一节供电系统的组成与功能 ●地铁供电系统是为地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为地铁电动列车提供牵引用 电，而且还为地铁运营服务的其它设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。 ●地铁供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照 明供电系统、电力监控系统。其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。 幻灯片26 ●地铁系统是一个重要的用电负荷。按规定应为一级负荷，即应由两路电源供电，当任 何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证地铁重要负荷的全部用电需要。在地铁供电系统中牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷根据它们的实际情况可分为一级、二级或三级负荷。地铁外部电源供电方案，可根据实际情况不同分为集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。 幻灯片27 第二节变电所的分类 ●地铁供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、 降压变电所及牵引降压混合变电所。 ●主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源，经其 降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所。 ●降压变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电。 ● 幻灯片28 ●牵引变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能，经过降压和整流变成电动列车牵引所 需要的直流电。 ●主变电所：专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。 ●牵引变电所：为列车提供适应的电源。 ●降压变电所（配电变电所）：为车站、隧道动力照明负荷提供电源。 幻灯片29 第四节供电系统主要运行方式 ● 1 10kV系统运行方式 ● 1.1 正常运行方式 ●变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供 电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。 1.2 其它运行方式 1.2.1 故障或检修运行方式 开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。 非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电
城市轨道交通牵引供电实训系统资料
1系统概述 (3) 2系统设计 (7) 2.1系统设计效果图 (7) 2.2系统功能模块组成 (8) 2.2.1变电所硬件设备实物 (8) 2.2.2网络化交互式实训系统 (8) 2.2.3教员监控与管理系统 (8) 2.2.4供电调度实训系统的通信接口和接口协议 (9) 2.3系统设计思路 (9) 2.3.1实物设备与虚拟变电所相结合 (9) 2.3.2采用情景化专家引导实训模式 (10) 2.3.3数字化三维场景与主电气图仿真 (10) 2.3.4构建全真虚拟变电所 (11) 2.3.5接口 (15) 2.4一次系统整体设计 (15) 2.5二次系统工作条件模拟方案 (17) 2.6实物设备与仿真设备之间的联动 (18) 2.6.1电信号模拟数字化微处理工控机 (18) 2.6.2终端控制逻辑服务器 (18) 2.6.3仿真主变中主变差动、综合测控、主变本体、主变后备
18 2.6.4实物开关柜中智能模块 (19) 2.6.5控制台服务器系统 (19) 2.6.6自动化电力调度系统 (19) 2.6.7电气故障模拟及诊断系统 (20) 3教学培训实现 (24) 3.1变电所综合自动化 (24) 3.1.1系统总述 (24) 3.1.2系统结构 (26) 3.1.3系统功能 (26) 3.1.4系统控制、监视、测量范围 (29) 3.1.5电力调度中心主站系统 (30) 3.1.6SCADA系统复示终端 (32) 3.2网络化交互式演练系统设计方案 (38) 3.2.1网络化交互式演练系统 (38) 3.2.2系统概况 (40) 3.2.3系统实训功能 (40) 3.3教员监控与管理系统 (43)
城市-轨道交通跨座式独轨车轨道交通电力牵引系统
城市-轨道交通跨座式独轨车轨道交通电力牵引系统
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跨座式单轨车轨道交 通电力牵引系统 报告名称：跨座式单轨车轨道交通电力牵引系统 学生团队：101110129 黄彬 101110130 高伟 101110131 王耀 101110132 董其炜 101110133 陈豪 101110134 孙启原 101110135 张厉智 101110136 俞家凯指导老师：师蔚 所在学院：城市轨道交通学院 完成时间： 2013年10月9日
1．概述 城市单轨交通系统属于车轮运行模式，但与传统的钢轮钢轨、双轨线路有很大的区别，它占有的空间比传统的双轨线路要小。就技术上的定义 而言，跨座式独轨交通系统是指以单一轨道来支承车厢 并提供导向作用而运行的轨道交通系统。 1952年，瑞典人格伦以其构想发展出新型的跨座 式轨道系统，并以1:2.5的比例在德国科隆市附近的 Fuhligen 进行模型试验，轨道梁系由钢筋混凝土制成。 据记录所载，在1.9KM 长的试验轨道上，车厢可达到 130KM/H 的运行速度。1957年，格伦再次在原地建造了 一条1.8KM 长的实体轨道，测试结果与模型试验相近。 这种形式的独轨系统就以格伦的全名缩写命名为ALWEG 型独轨系统。ALWEG 型独轨系统很快成为世界独轨的风 尚，它在发展成型后到20世纪70年代的10多年间， 虽然进展较快，但似乎仅限于游乐园或展览会场区内的 游客运输，尚未进入城市轨道交通系统的领域。到了80 年代后期，欧洲的独轨交通开始进入城市轨道交通体系。 我国第一条单轨交通于2000 年在重庆开始修建。东起重庆市区商业中心校场口，西至大渡口区钢铁基地新山村，沿途设置17座车站。根据重庆市山城丘陵的地理特点，选择噪声低、爬坡能力强、转弯半径小的跨座式单轨交通系统，在我国尚属首次。由此我们可以看到跨座式单轨交通有其自身的优缺点。它的优势：（1）占地面积小、空间利用率高。跨座式单轨交通轨道梁一般利用城市道路中央隔离带设置结构墩柱，圆墩柱直径约为1M-1.5M ，区间双线轨道结构宽度一般为5M 。而普通城轨交通区间高架结构宽度为8—9M ，墩柱直径约为2M ，因此跨座式单轨交通具有占地面积少，空间利用率高的优势。（2）建设周期短，由于跨座式单轨交通轨道梁一般采用标准轨道梁， 可在工厂预制、现场拼装，且牵引电网刚性布置 在轨道侧壁，比普通架空接触网以及第三轨受电 施工方便，因此施工周期可大大缩短。（3）舒适 度高，噪声小，爬坡能力强，转弯半径小。由于 跨座式单轨车转向架采用充气橡胶轮胎作为走 行轮，且转向架与车体间的悬挂装置为空气弹 簧，因此车体震动小，乘坐舒适性高，跟普通城 轨交通相比，具有噪声小，爬坡能力强，转弯半 径小等优势。线路最大坡度可达到6%，最小曲率 半径为100M 。但是跨座式单轨交通不足在于：（1） 能耗较大，由于采用橡胶车轮造成车辆所受阻力 较钢轮大，因此，单轨交通的能耗比普通城轨交 通大。（2）道岔结构复杂，由于道岔结构复杂， 搬动时较普通城轨交通道岔费时，因此，限制了 列车运行时间间隔不能低于2.5分钟。 图1：重庆地铁3号线 图2：跨座式单轨轨道梁和车辆断面
城市轨道交通直流牵引系统框架保护
城市轨道交通直流牵引系统框架保护 框架保护是直流供电系统中特有的保护类型，接触轨为正极，走行轨为负极。电流除了从走行轨返回，还可以从大地返回，这样的杂散电流很大，所以，直流供电系统设计为不接地系统。但是设备外壳是接地的，如果发生正极接地，正极通过设备外壳对负极间的短路电流突然增大，钢轨与车身外壳是相连为负极的，旅客上下车将有严重的生命危险。 摘要：本文分析地铁直流框架保护的重要性及原理，简述地铁直流框架绝缘安装的方法。 关键词：核心期刊投稿,城市轨道交通,框架保护,绝缘安装 1 直流牵引系统为什么要设置框架保护和绝缘安装 框架保护实时检测对地绝缘的直流供电设备正极与接地的柜体之间的绝缘状况，在断路情况下，作用于直流断路器跳闸。直流牵引系统正或负一极接地没有什么危害，但是两级都接地后对直流设备影响很大，可能烧坏直流用电设备或使直流用电设备不能正常工作，因此必须进行绝缘安装。 2 直流牵引系统框架保护原理 2.1 框架保护分为电压框架保护和电流框架保护两种 (1)电压框架保护采集信号的对象是负极与设备外壳(地)之间的电位差，在车站装设有轨电位限位装置(短路器)，如果负极对地电压升高，即走行轨对地的电压升高，轨电位限位装置直接将钢轨接地，以保证人生安全，但是，如果电压达到整定的值，轨电位限位装置还没有将刚轨
接地，电压框架保护动作，所以，电压型的框架保护相当于轨电位限位装置的后备保护。 (2)电流框架保护采集信号的对象是设备的外壳对地的泄露电流，包括整流器柜，负极柜和直流开关柜。其主要目的是保护人生的安全。 (3)运行过程中，通过判断检测到的故障电流和电压，实现保护跳闸切除故障。一般来说，牵引变电所的直流开关柜、负极柜与整流器柜绝缘安装;并采用连接电缆将直流设备的外壳保护接地连接成一个整体，通过负极柜的电流元件与牵引变电所接地网单点相连。 3 直流牵引系统框架保护可靠性提高 在轨道交通运营几年后，会发生框架保护误动作的现象。目前框架保护采用低阻框架保护装置，直流牵引供电系统如果在直流设备内发生正极对壳体的泄露，短路电流会经过壳体、地、轨-地泄露电阻或排流二极管、轨道电位限制装置流回负极母线，这种泄露故障最初一般的短路电流都不大，但如果不及时清除，事故会逐渐发展扩大，短路电流可能由最初的几十安培上升到几万安培。因此为保护直流设备设置专门保护装置，以在泄露初期就及时快速将故障清除，同时也带来了框架保护的高灵敏性，一旦该装置内受潮或粉尘侵入，本所内整流机组高压侧断路器及所有直流断路器跳闸，并联跳同一供电区的相邻牵引变电所直流断路器，并闭锁本所、相邻牵引变电所直流断路器。 4 直流牵引系统设备绝缘安装 由于地铁牵引供电采用直流电源，当牵引电源正、负极不采取绝缘措施与大地接触后，电流流入埋地金属，再从埋地金属体流出，进入大
城轨道交通供电系统研究与设计
科研训练结题报告 城市轨道交通供电系统研究与设计 指导教师：张俊芳 学生姓名：尹兆京梁华斌宁玉可
学号： 1010190456 10101904 一．背景介绍我国城市轨道交通事业正面临着前大力发展城市轨道交通已 成共识。目前，所未有的良好发展环境和难得的发展机遇。初步统计，21世纪，我国城市轨道交通建设将进入快速发展的阶段据。进入已实现运营线路总长度近国内目前已有十几座城市正在建造快速轨道交通工程，。另外还有相当数量的大中城市，正在着手不同类型轨道交通建设的前期筹400 备工作，预计在未来中 国城市发展中，轨道交通的建设速度将会不断加快。二、相关知识简介、城市轨道交通供电系统1由电力系统经高压输电网、主变）（ 电所降压、配电网络和牵引变电所降压、换流（转换为直流电）等环节，向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统。即对沿线牵引变电所输送电力的城市轨道交通供电系统通常包括两大部分，向动车组换流后，高可靠性专用外部供电系统；以及从直流牵引变电所经降压、电的直流牵引供电系统。其大致的示意图如下： 城市电 主变电高压供电系 牵引变电牵引供电系 接触馈 回流轨 图2-1 地铁供电系统 从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分通常被称为牵引供电系统的“外部（或一次）供电系统”。 “牵引及其以后部分统称为（当它不属于电力部门时）从主降压变电站 供电系统”。它应该包括：主降压变电站、直流牵引变电所、馈电线、接触网、
走行轨及回流线等。直流牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线是将牵引变电所的直流电送到接触网上。接触网是沿列车走行轨架设的特殊供电线路，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电力。走行轨道构成牵引供电回路的一部分。回流线将轨道回流引向牵引变电所。 2、供电制式主要包含电流制、电压等级和馈电方式，世界各国城市轨道交通 均采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通车辆功率相对城际列车是很小的，其供电距离较短，对供电电压要求不高。其电压在6001500V之间，我国规定采用750V和1500V两种。牵引网馈电方式分为架空接触网和接触轨两种基本类型。一般750V采用第三轨馈电方式，1500V采用架空接触网馈电方式。采用哪种供电制式必须根据城市具体条件与要求，综合分析论证，经测算采用750V与1500V 供电方式单位工程成本接近，从经济上、运营维护的合理性以及备件的通用性等多方面考虑，选用1500V更有利一些。选择合理的供电制式要依据以下原则：1.要与客流量相适应。城市轨道交通设计的基础为预期乘坐旅客流量。根据预测客流量选择合适的电动客车类型，一般大运量的城市轨道交通系统，多采用1500V电压，架空接触网馈电；中小运量的城市轨道交通系统多采用750V和接触轨馈电方式。比如上海、广州和大连采用1500V接触网馈电；长春轻轨采用750V接触网馈电。 2.供电要求安全可靠。城市轨道交通是城市公共交通系统中的脊梁，一旦发生故障，造成列车停运，就会影响市民生活，引起城市交通混乱。安全可靠是选择供电制式的重要条件之一。 3.牵引网使用寿命长，减少维修工作量，降低轨道交通运营成本。 4.根据城市人文景观、地理环境需要选择合适的牵引网。 5.便于安装和事故抢修。选用的牵引网应便于施工安装以及正常运营后的日常维修维护，一旦发生故障，尽快恢复运营。 3、接触网是城市轨道交通系统中不可或缺的组成部分，占有非常重要的位置， 是传递能量的桥梁。接触网分为柔性接触网和刚性接触网，柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四部分组成，刚性接触网是通过改革研制的新产品，相对柔性接触网来说具有整体结构简单、无需下锚装置、线叉及锚段关节安装调试方便等优点。柔性接触网暴露于空气，长期面临着外界温度应力变化，处于经常被受电弓抬升摩擦的工作环境中，其电可靠性、安全性及供电质量对城市轨道交通起着相当重要的作用。柔性接触网分类大多以接触悬挂的类型来区分，在一条线路上，为了满足供电和机械方面的要求，把接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这就是接触网的锚段。根据每个锚段结构的不同分为简单接触悬挂和链型接触悬挂。简单悬挂的优点是结构简单、支柱高度低、投资小、施工检修方便；缺点是导线的张力、驰度随温度变化较大，导线弹性不均匀，不利于机车高速受流。单链形悬挂按下锚方式分为未补偿简单链形悬挂、半补偿链形悬挂、全补偿链形悬挂。未补偿简单链形悬挂即下锚处不设补偿装置，又称为硬锚，其接触线、承力索张力驰度随温度变化大，我国很少采用；半补偿链形悬挂即接触线补偿下锚，承力索未设补偿装置；全补偿链形悬挂即接触线承力索都设有张力补偿装置。接触线、承力索张力恒定、弹性较均匀、受流质量较．好。适合高速行车需要，是我国铁路及城轨交通接触悬挂的主要形式。按悬挂链数分分为单链型、双链型及多链型接触悬挂。单链型接触悬挂按其有无弹性吊弦
浅谈城市轨道交通牵引供电系
浅谈城市轨道交通牵引供电系从城市轨道交通的发展历史来看，众所周知，世界上轨道交通很早就作为公共交通在城市中出现，只不过由于建设成本比较高和各种历史因素的影响，仅在发达国家或地区建成少数的运营线路。但是，随着科学技术的发展和为了改善日益拥挤的城市交通状况，许多国家或地区已经建成运营线路或是正在修建或是正在考虑或策划修建轨道交通项目。先从我们国家说起，北京、上海、天津、广州、深圳、东莞和佛山等地已有地铁线路在运营，但远远不能较为普遍地满足实际的需要。就拿广州来说，每逢上下班、节日或是其它的活动和会议，地铁都会非常拥挤，要去一个地方还要等下一趟或几趟，更不要说你要及时到达一个地方，所以为了满足市民实际出行的需要，扩建、多建城市轨道交通线路在大的、繁荣的、发达的城市是非常必要的。 我国发展大运量轨道交通的历史并不是很长，但也并不是很短，也就是40到50年的历史，即北京是最早发展地铁的，是４０年以前就开始地铁建设。但是，目前由于我国城市轨道交通的应用技术和基本理论都还处于开始阶段，项目实施的大多数情况是要引进技术和设备，国产利较低，故工程造价比较昂贵。因而提高我国城市轨道交通行业的技术力量，发挥自主建设能力，加快建设速度，降低建设成本，壮大技术队伍力量，普及基础理论知识和提高技术水平就成为当务之急。 其中电力牵引系统是城市轨道交通的重要组成部分，而且必不可少的，少了供电牵引系统，一切与轨道交通有关的项目都会成为无本之木。即如果没有电力牵引系统的可靠供电，就不可能有城市轨道交通的正常运行。更何况城市轨道交通大多数是修建在地下，极少数是修建在地面，所以，试想一下，当地下突然停电或是断电时，人们会有什么样的反应！没电一分钟、两分钟、半个小时、一天还是更长的时间，地下之中人们会有怎样的反应可想而知。所以城市轨道交通牵引供电系统是轨道交通重要的一环、核心的一部分。我就从我学过有关城市轨道交通牵引供电系统的知识谈谈下面几个方面： 电力牵引的制式是指供电系统向电电动车辆或电力机车供电所采用的电流和电压制式。就现实中常用的几种供电方式有：低频单相交流制的交流供电方式、工频单相交流制的交流供电方式、三相交流制的交流供电方式等。由于城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径也不大，并且直流制比交流制的电压损失小又没有电流压降，所以世界各国城市轨道交通几乎毫不例外地采用直流供电制式，供电的电压一般在５５０Ｖ到１５００Ｖ之间。目前来说，国际电工委员会拟定的电压标准为：６００Ｖ、７５０Ｖ和１５００Ｖ三种。而我国的国家标准有７５０Ｖ和１５００Ｖ这两种。我国北京地铁就采用７５０Ｖ的直流供电电压，而上海、广州等地则采用１５００Ｖ的直流供电电压。 牵引变电所供电的接线有：环形供电接线、双边供电接线、单边供电接线、辐射形供电接线等。当然，每一种供电接线都有它的优缺点，例如：环形供电很可靠，但投资较大；而单边供电投资少，但是可靠性较差。所以为了降低建设成本和提高供电的可靠性，各种供电接线要配合使用。 变电所的电气设备按所属的性质可分为两大类：一次高压电路中所有的电气设备，即为一次设备；二次控制、信号和测量电路中的所有电气设备即为二次设备。一次设备按其一次电路中的功用又可分为变换设备、控制设备、保护设备、补偿设备和成套设备等类型。变压器是变电所最主要的设备之一其作用是将交流电源的电压进行升高或降低。最主要的几个高压开关设备有：高压短路器、隔离开关、熔断器、负荷开关、直流开关。断路器不仅可以切断与闭合高压电器的定载电流和负载电流，而且当系统发生故障时，它与保护装置、自动装置相配合，可以迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保护系统的安全运