直流电力牵引系统实验.docVIP

实验一 直流电力牵引系统实验 实验目的 了解熟悉直流电力牵引系统的构成及各部分作用； 重点掌握三段桥的工作原理； 了解直流牵引系统牵引和制动原理； 了解交直流传动系统对电网的谐波和无功污染。 实验内容 直流电力牵引系统牵引和制动原理实验； 测试三段桥各段桥的电压； 测试直流电力牵引系统工作时电网的谐波和无功功率。 实验线路及原理 整个实验系统组成框图如图1-1 图1-1 三相380V交流电进入配电柜后，由柜中变压器将其变为交直传动柜和交直交柜所需的单相交流电，控制台发出相应控制指令到交直传动柜，由其将交流电整流成直流电，再去驱动电动机组，系统所需的交流辅助电源由交直交柜提供，直流辅助电源由配电柜提供。 以上几部分连接原理图如图1-2：  图1-2 QS101-输入空气开关 TM101-交直传动变压器 QA101,QA102-牵引绕组空气开关 QA103-电机励磁绕组空气开关 TC301-同步变压器 U301,U302-直流变流器模块 M501-直流电机 R305-磁场削弱电阻 PWM-蓄电池充电模块 MF301-辅助风机 R306-制动电阻 KZ301,KZ302-散热器过热保护器 TV301-直流输出电压传感器 TV302-励磁直流电压传感器 TA301-直流输出电流传感器 TA302-直流励磁电流传感器 R301,R302,R303-空载电阻 KM301-电机电枢接触器 KM302,KM303-位置转换 开关 KM305-励磁输出接触器 KM306-电阻制动接触器 KM307-转向转换开关 PV301,PV302,PV303-显示仪表  直流电力牵引系统各主要部件工作原理和作用： 交直传动变压器TM101：将380伏三相工频交流电电源降压成三段单相电，其次边绕组分别为a1-b1-x1，a2-x2，a3-x3，其中a1-b1-x1电压为154V，a2-x2电压为77V，这两段电压为单相三段经济桥提供交流电，a3-x3电压为77V，这一段为电机励磁提供交流电。 直流变流器模块U301，U302：其内部电路是由晶闸管和二极管组成的三段半控整流桥，它将两段单相交流电按照一定顺序整流成220V直流电。 控制机箱DCU1：它接收来至控制台的远控信号或本柜的本控信号，发出相应的指令，控制不同的接触吸合，使电机处于指定工况(牵引/制动)，发出晶闸管触发脉冲，使直流变流器模块输出一定电压，控制电机按照设定的转速旋转。 控制接触器：通过不同接触器的吸合，使电机处于指定的工况(牵引/制动)。 电动机组M501：直流电力牵引系统最综控制对象。电机型号Z4-112/4-2,额定电压：DC220V，额定电流：77.2A，额定功率：15KW，额定转速：3000r/min，最高转速：4000r/min。 磁场削磁电阻：当三段整流桥输出最高电压后，若还要提高电机转速，只有通过削弱电机励磁实现。通过并联一个100欧的电阻在电机励磁绕组两端，分流电机励磁电流，达到削磁目的。相对有级磁场削磁模块还有无级磁场削磁模块。 柜前显示仪表及指示灯：显示当前系统工作的交流、直流电压，电流，以及工作及故障指示。 直流辅助系统：包括PWM(A220V/DC24V)控制电源和DC24V蓄电池两部分，PWM控制电源为系统的控制系统供电，并为蓄电池充电。 辅助风机系统M301，M302：为直流变流器模块通风，它的电源来至系统的逆变器。 直流电力牵引系统牵引工况工作原理 本实验系统有两种控制方式： 一是通过设置在控制台上的控制开关来实施控制。此时的控制是在网络通讯的传输下进行的，可以分为单独的交直传动控制、单独的交直交传动控制和交直传动同交直交传动联合控制。由控制选择开关进行控制方式选择。 二是通过设置在交直传动柜和交直交传动柜面板上的开关实施单独的交直传动控制和交直交传动控制。此时网络不投入工作。由设在交直传动柜和交直交传动柜面板上控制方式选择开关进行控制方式选择。 直流电力牵引控制环节由控制钥匙开关、方向转换开关、工况选择开关、启动按钮，力矩电位器、输入电压1、输入电压2、输出电压、励磁电压、控制电压、以及工作指示、向后指示、向前指示、制动指示、牵引指示、故障指示等状态显示灯组成。 选择交直传动柜本地/远程开关为远程。 在控制台上合上钥匙开关，辅助启动开关，选择电机工况为牵引，方向向前，控制台控制单元CCU通过MODBUS把这些信号传输给交直控制单元DCU1，DCU1发出相关控制命令。交直传动控制单元DCU1反馈给CCU相关信息，通过状态显示灯来显示。电压表通过端子排与交直传动主电路连接，显示相关电压，以上控制按钮到位后，工作指示