CRH2型200km动车组牵引传动系统的研究.docx

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1、课程窗十课程名称：牵引电机课程设计设计题目：CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的探讨学号：20170145姓名：朱培樟指导老师：李宗防西南交通高校峨眉校区2017年4月30日摘要随着经济发展和社会进步，高速铁路越来越受到世界发达国家及新兴工业国家的重视，成为解决客运交通拥堵的一种选择，从而推动了CRH2型200kmh动车组探讨、应用和进步。本文在分析国内高速铁路及动车组发呈现状并结合电力电子、高电压技术、电机学、继电爱护和轨道交通牵引供变电技术的相关学问,完成对CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的探讨。本文分为三部分：(1)CRII2型200kmh动车组牵引传动系统的框图及其组成(

2、2)对CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的高压电器、牵引变压器、牵引电机的技术参数及技术特点进行分析。(3)对CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的集成性及牢郭性进行分析。关键词：CRH2型动车组、高压电器、牵引变压器、牵引电机、集成性、牢靠性书目第一章结论41.1我国CRH2型200kmh动车组的发呈现状41.2CRH2型200kmh动车组基本组成5其次章CRH2动车组牵引传动系统组成62.1 CRH2动车组牵引传动系统的框图及其组成原理62.2 CRH2牵引传动系统主电路7第三章CRH2高压电器、牵引变压器、牵引电机的技术参数及技术特点83.1 高压电器的技术参数及技术特点8技术

3、参数83.2 牵引变压器的技术参数及技术特点103. 2.1技术参数104. 2.2技术特点113.3牵引电机的技术参数及技术特点11技术参数11技术特点12第四章CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的集成性及牢匏性分析13-4.1CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的集成性分析134. 2CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的牢靠性分析14动车组平安牢竟性14动车组部分牢靠性模型及分析15第五章总结17第一章绪论1.1我国CRH2型200k三h动车组的发呈现状CRH2型200kmh动车组由四方机车车辆股份有限公司为主机厂牵头为中国铁道部生产的时速200公里动力分散型电力动车组（动

4、力分敬是及动力集中相对应的两种动车组的动力布置方式，动力集中方式指整个动车组的动力只集中在头尾两节机车如中华之星或一节机车上如蓝箭动车组采纳推挽是的牵引方式，前拉后推：动力分散方式是指将动车组的动力布置在动车组的全部或若干节车辆上，这样做的好处在于动车组的黏着性能好，起动、制动速度快，牢靠性好-某节车故障只损失小部分动力，缺点是动力装置总重量较重，检修维护量大、噪音较大），是以日本新干线E2-1000番为原形车，引进日本川崎市工、三菱电机、立公司（口立公司和北车永济厂生产10列车的牵引变流器）等公司的技术生产的。息限制装置(MON)和协助电源装置(APU和ARF)的大部分生产，其中时代集团制造

5、中心负责CI和MON的生产。两列8辆的编组也可以通过市联的形式组成16辆的大编组合并运行。该动车组的编组配制如下图：象林口313由XE3后UuWWW-WUTCuUTI7W-WVTWTOCJJT：vM:动+C：司机0K:K./CSltS：号+如图所示，该动车组的动力分布在2、3、6、7号四节车上，两端1、8号车为不带动力的限制拖车，并配备行协助电源装置APU,受电弓在4、6号车上，各车之间有高压母线连接。第二章CRH2动车组牵引传动系统组成脉冲帙流器中食环间淹节CR1I2型2O0kmh动车组牵引传动系统组成原理图CRH2动车组牵引传动系统主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器

6、、牵引逆变器和牵引电机组成。CRH2动车组采纳沟通传动系统，主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电机、齿轮传动系统等组成。动车组受电弓从接触网获得AC25000V50Hz电源，为了满意动车组牵引特性的要求，牵引电机须要电压频率均可调整的三相沟通电源。受电弓将接触网的AC25kV单相工频沟通电输送给牵引变压器，经变压器降压输出1500V单相沟通电供应脉冲整流器，脉冲整流器将单相沟通变换成直流电经中间直流电路将DC26003000V的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压02300V,频率0220HZ可控的三相沟通电供应异步牵引电动机。2.2C

7、RH2牵引传动系统主电路受电弓从接触网25kV、50HZ单相沟通电网受电，通过主断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组。主电路开闭由VCB限制。牵引变压器牵引绕组设两组，原边绕组电压为25kV时，牵引绕组电压为1500V。牵引变流器在Ml、M2车上，由一台四象限脉冲整流弱和逆变器及中间直流回路构成，运行时除实施牵引电动机电力供应和制动时的再生制动外，还具备相应的爱护功能。主电路简图如图下：PANM2车VCB牵引交流JB豪，忠斌也CRH2牵引传动系统主电路荷图第三章CRH2高压电器、牵引变压器、牵引电机的技术参培攵4热微滋电W母t-Jitax氽引心逋Nl数及技术特点3.1 高压电器的技术参数及技术

8、特点高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地爱护开关等。技术参数CRH2动车组采纳DSA250型受电弓。该受电弓为单臂型结构，额定电压/电流为25kV100OA,接触压力705N,弓头宽度约195Omm,具有H动降弓功能，适应接触网高度为53006500mm,列车运行速度250kmhoCRH2动车组采纳CB201C-G3型主断路器。主断路器为真空型,额定开断容量为100MVA,额定电流AC200A,额定断路电流3400A,额定开断时间小于006s,采纳电磁限制空气操作。真空断路器主要技术参数:额定电压AC30kV(瞬间最大电压AC3

9、1kV)额定电流AC200A额定频率50Hz100MVA10000A4000A(2s)340OA0.06s额定开断容量额定闭合电流额定瞬间电流额定断路电流额定开断时间CRH2动车组采纳1.A204或1.A205型避雷器。由氧化锌(ZnO)为主的金属氧化物组成,是小线性高电阻体的无间隙避宙器。避雷器主要技术参数：额定电压为AC42kV(RMS)动作电压为C57kV以下(VlmA,DC)限制电压为107kVCRH2动车组采纳TH-2型高压电流互感器。变流比为200/5A,用于检测牵引变压器原边电流值。CRH2动车组采纳SH2052C型接地爱护开关。额定瞬时电流为6000A(15周)，电磁限制空气操

10、作，具有平安连锁。3.2 牵引变压器的技术参数及技术特点该变压器采纳单相、壳式、无压密封方式，一个基本动力单元配置1台，全列共计2台。ATM9型牵引变压器，一个基本动力单元1个，全列共计2个。采纳壳式结构、车体下吊挂、油循环强迫风冷方式。具有1个原边绕组(25kV,3060kVA)2个牵引绕组(1500V,21285kV),一个协助绕组(400V,490kV)o3.2.1技术参数主要技术参数如下：(1)通用规格环境温度-25至+40eC 原边电压标称接触网电压25kV电压变动范围17.5-31kV性能单相、壳式、无压密封方式油循环风冷方式(KDAF) 绝缘类别：特殊A类绝缘(运用聚酰胺绝缘纸)

11、绝缘油：硅油协助设备电源规格电动鼓风机三相,50Hz,400V,风速115mmin电动油泵三相、50Hz、400V、油速7001.mir7m油柱(3)外形尺寸及质量外型尺寸为(1.XWXH)2570X2300X835mm(4)总重291Okg(包括电动鼓风机)。3.2.2技术特点原边绕组采纳两组并联结构的绕组，增加了每相牵引绕组的容量：牵引绕组为两个独立线圈，确保牵引绕组的高电抗、弱耦合性，使牵引变流器稳定运行。3.3牵引电机的技术参数及技术特点CRH2动车组采纳三相沟通鼠笼式异步电机，具有良好的牵引性能，可以实现宽范围的平滑调速，另外调整调频特性能使机车起动时发出较大的起动转矩。技术参数型号

12、MT205方式三相鼠笼异步电机极数4极相数3相额定值输出功率30OkW电压2000V电流106A频率140HZ转差率1.4%转速4140rmin效率94.0%功率因数87.0%绝缘类别等级200温度上升极限200K（定子绕组；电阻法）冷却方式强制风冷方式（20m3min）动力传送方式平行齿轮弯曲轴万向接头方式最高运用转速6120rmin最高试验转速7040rmin轴承润滑月旨unimaxRNO.244OKg质量额定参数说明：由于干线动车组载荷变更范围小，仅为整车自重的10%,所以电机额定点的考核一般是在动车组最苛刻条件下电机的稳定运行点。技术特点异步电机结构简洁，牢靠性高，无换向引起的电气损耗

13、和机械损耗，无环火引起的故障，牵引主电路系统省去很多有触点电器，运行牢靠性进一步提高；耐振动，耐风雪、多尘、潮湿等恶劣环境；过我实力强（仅受定子绕组热时间常数的影响）：转速高，功率/重量比高，有利于电机悬挂：转矩一速度特性较陡，可抑制空转，提高粘者利用率，在几台电机并联时，不会发生单台电机空转现象。异步电机采纳按转子磁场定向的矢量限制策略，把定子电流分解成转子磁场定向坐标系下的励磁电流重量和转矩电流重量，实现了定子电流的完全解耦，限制方式简洁，使整个牵引传动系统具有良好动态性能和限制精度。CRH2采纳的牵引电机除具有传统异步电机的优点外，还有以下特点：电机整体机械强度很高，高速运行时能承受很大

14、的轮轨冲击力：采纳耐电晕、低介质损耗的绝殊系统以适应变频电源供电；为了防止电机轴承的电蚀，电机前后端采纳绝缘轴承；电机转子导条采纳低电阻、温度系数高的铜合金材料，保证传动系统的限制精度；为门底轻电机自重，电机采纳轻质高强度材料;采纳经过验证的轴承和轴承润滑结构，从而削减电机的维护，保证电机轴承更牢靠工作；在输出肯定功率的状况下，为削减体积,采纳强迫通风和优化的通风结构，充分散热，以降低电机的温升,提高材料的利用率；电机的非传动轴端安装了2个速度传感器,用以给传动限制系统供应速度信号，便于逆变器限制和制动限制。第四章CRH2型200kmh动车组牵引传动系统的集成性及牢靠性分析4.1 CRH2型2

15、00kmh动车组牵引传动系统的集成性分析高速列车是高速铁路系统中最重要的设备，是直观反映铁路现代化的载体。高速列车设计制造是一个困难的系统化工程，必需具有一套完整的技术管理规程、基础理论指导、相关规范标准予以支撑。高速列车系统一般包含9大关键技术。9大关键技术包括:整车系统集成、轻量化车体、转向架、牵引变压器、牵引电机、牵引变流器、牵用限制系统、制动系统、列车网络通信。国内外车辆生产厂家都是通过关键技术和关键部件的系统集成，来实现整车设计方案规划和确定生产目标。列车牵引电传动系统是列车运行的动力保证，由受电弓接受电网电能经过断路器到主变压器.经主变流系统到牵引电机实现电网能量到轮对机械能量的转

16、换。牵引电传动系统涵盖了几个子系统多项关键技术的内容，包括受流技术、变流技术、牵引限制技术、电机传动技术和监控检测技术。4.2 CRH2型200k三h动车组牵引传动系统的牢靠性分析动车组平安牢靠性高速列车服役期间，因某些参数变更会引起牢靠性变更或动力学性恶化。确定牢靠服役目标值，可为设计公差设置和修理许用范围设置供应依据。高速列车服役期间牢嵬性能受开行方案和开行原则的影响，要保证高速列车运营既能体现铁路管理及运营水平的先进性，乂要满意不同运量客运需求，提高资源利用率，降低维护成本。这就须要在运行当中依靠不同的运量需求，设计不同的开行方案。牵引传动系统平安牢靠是保证高速列车牢靠行驶，平安运转的重

17、点内容。包含商速列车的行车平安、车内外人员平安和配套设备的平安。列车高速运行，给列车带来常见的冲击.车轴、紧固件、制动闸片等关键零部件。简洁导致结构及材料疲惫，须要紧密关注及监测。列车牵引功率增大会引起受电弓电流增大，引起接触网电气和机械磨损增加。由于高速列车多编组、多到发还有长达区段运行，会遇到不同的人流变更及天气变更.这些因素也是平安牢竟优化的范围。牵引传动平安牢靠体现在高速列车的综合修理上。以列车平安牢能为中心，依据列车运行状况、故障规律及故障后果，合理确定有效的修理方式、修理类型、修理周期和修理级别，以最少的修理资源消耗确保高速列车运行平安。高速列车F安牢靠性优化必需考虑紧急制动。CR

18、H2型高速列车基础制动装置优化了制动参数，削减制动盘面的热负荷：优化了轮装制动盘的通风辅板结构和连接螺栓强度，以满意更高热应力要求。动车组部分牢靠性模型及分析铁路动车组运用修理规程3规定,CRH2型动车组的最高运行速度为200km/h;当动车组牵引系统发生故障致使去除20%25%牵引力时,仍可保持200km/h速度运行;去除40%50S牵引力时,可限速160km/h运行；当动车组制动系统故障致使去除25%制动力时,可限速160km/h运行。可见,CRH2型动车组在牵引、制动功能上都具有肯定冗余性。动车组牢麓性是指在规定运用条件下和规定时间内动车组达到预定功能的实力。旅客运输是动车组的基本功能，

19、平安正点是铁路运输的追求目标，非正常停车不仅可能造成动车组晚点，而且会打乱正常的运输秩序,带来经济损失和平安隐患。因此,把动车组非正常停车故障作为牢靠性考核指标，并依据该指标对CRH2型动车组进行牢靠性建模和安排。干脆导致动车组非正常停车的故障可能发生在车体走行系统、牵用传动系统、空气制动系统、高压电器系统、协助供电系统、网络限制系统。上述各系统对于保证动车组正常运行缺一不行，图各系统串联模型。CR1I2动车组整车车旅性分析牵引传动系统由变压变流分系统和牵引传动分系统串联组成。变压变流分系统由2套变压变流子系统并联组成,每套变压变流子系统由1台变压器和2台并联的变流器串联构成。牵引传动分系统由

20、16台牵引电机及其齿轮传动装置构成，由于牵引电机及其齿轮传动装置可能发生轴承固死、电机扫膛等严峻故障，任何台装置发生上述故障都必需停车处理,因此，16台牵引电机及其齿轮传动装置在功能上属串联关系。牵引传动系统的混联模型牢书性框图高压电器是指主电路中的电器设备,主要包括受电弓、高压电缆及其连接器、真空断路器、避雷器、爱护接地开关、高压隔离开关等4OCRH2型动车组分别在4、6号车顶设置了2套受电弓；在2、6号车底架下设置了装有真空断路器、避雷器等设备的高压设备箱：在车顶设置了高压电缆及其连接器,用于高压电的输送。下图为高压电器系统牢靠性框图。高压电洪系统牢靠性框图第五章总结本课程设计既是对我在西南交通高校学习成果的总结，也是展示。老师仔细细致，严谨治学的看法，令我深深仰慕，使我在以后的道路中养成良好的习惯；在西南交通高校的生活即将结束，在此特殊向李宗防老师致谢，祝老师身体健康、工作顺当！