第三节  传动方式与传动装置 常见传动的种类： 离合器+机械变速装置 液力变扭器 电力传动+牵引电机  高速列车的牵引传动绝大部分采用电力牵引传动方式，即使个别采用内燃牵引的高速列车也采用电传动方式。因此可以说，高速列车的牵引传动毫无例外地一律采用电传动方式。  电传动方式 电传动方式就是将外部输入的能源(如电力动力车)或本身产生的能源(如内燃动力车)通过一整套电能变换和传递装置，将电能转换为机械能，驱动功轮轮对以牵引列车。这种电能变换和传递装置称为电传动装置。 电传动方式的分类 按照电传动装置所采用的牵引电动机的类型，电传动方式可分为两大类：   (1)以直流(或脉流)牵引电动机为动力的直流电传动方式；  (2)以交流牵引电动机为动力的交流电传动方式。 交流电传动方式又根据采用的同步或异步牵引电动机的不同分为交流同步电传动方式和交流异步电传动方式。 早期投入运用的高速列车大部分采用直流电传动方式。但随着大功率可控硅变流技术的发展，使三相交流传功技术得到了实际应用，从而相继出现了交流同步传动方式、交流异步传动方式，这是科技进步的必然趋势。  1．直流电传动 直流电传动依其牵引供电系统的不同分为直—直电传动和交—直电传动。      直—直电传动是指由直流供电系统供电、直流牵引电动机为动力的传动方式  直—直电传动动力车的原理图 动力车通过受电弓从接触网获得直流电源(电源电压大多为1500伏或3000伏)，电能直接供给直流牵引电动机，转变为机械能后通过一整套齿轮传动装置驱动动力车的动轮。  法国最早开行的巴黎一波尔多间的高速列车(最高速度为200公里／小时)的动力车就是由1500伏直流供电系统受电，采用的直—直传动方式。  直—直电传动的特点 直—直电传动的设备简单、技术可靠，因此在铁路电气化早期发展阶段占有主导地位。 但随着列车速度和重量的提高，要求牵引功率有更大的增长，而直—直电传动由于本身一系列的不足，如接触网电压受直流牵引电动机电压的限制而不能大幅度提高、接触网使用的有色金属较多、牵引变电所数量多等，故而直—直电传动不可能得到进一步的发展。  目前个别国家的高速列车动力车采用直—直电传动方式，是不得已沿用既有电气化铁路直流供电系统的结果。从50年代开始新建的电气化铁路则大都采用单相工频交流供电系统，其传动方式转为交—直电传动。  交—直电传动 交—直电传动是指由单相交流供电系统供电(供电频率可为工频或低频)、脉流牵引电动机为动力的传动方式。  交—直电传动动力车的原理图 动力车通过受电弓从接触网获取单相交流电源(电源电压为25干伏、频率50赫兹，个别北欧国家采用15千伏。162/3赫)，经电源变压器降压后再由整流装置将交流电变换为直流电，再经平波电抗器向脉流牵引电动机供电，实现电能向机械能的变换。  目前世界上一些国家的高速列车，如日本的0系列、100系列、法国的TGV-PSK、英国的IC225、意大科的ETR 450等高速列车均采用这种交—直电传动方式。   法国TGV—PSE高速列车动力 现以法国TGV—P3E高速列车动力车的传动为例。该列车由前后2节动力车和中间8节拖车组成，动力车采用双流制的电传动方式，即能在两种不同的电流制式下工作的一种电传动方式。动力车(采用的直流牵引电动机)既能在直流供电制下、又能在交流供电制下工作。这是法国为了解决直流供电与交流供电区段衔接而采用的一种方式(有的欧洲国家为了实现国际联运还采用三流制、四流制的电传动方式)。  法国TGV—PSE高速列车原理图 TGV—PSE高速列车在旧线上运行时，由电压为1.5千伏的直流电网供电，最高速度不超过200公里／小时，在单相交流25千伏、50赫兹供电条件下运行时，动力车能发挥它的全部功率，最高速度可达260公里／小时。每台动力车设有三个电气柜，分别向同一转向架上安装的两台直流串激牵引电动机供电。  电力牵引从直流制转为交流制是铁路电气化的—大技术进步，因为单相工频交流制具有一系列的优点：  （1）可以大大提高动力车的牵引功率，为高速运行提供最根本的前提条件；  (2)可以实现高压输电，减少变电站的数量，从而降低电气化的初期投资；  (3)大大减少有色金属用量(约可减少60％左右)；  (4)可以降低能耗约l／3，从而减少运营支出；  (5)可以避免直流电腐蚀地下设施。  2，交流电传动  交流电传动是以交流牵引电动机为动力的一种电传动方式。 交流牵引电动机包括：单相整流子牵引电动机、三相同步牵引电动机、三相异步牵引电动机。 它们之中，无换向器的交流牵引电动机，与直流牵引电动机相比具有功率大、转速高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、运用可靠、维修方便等优点。  在相当长的—段时间内，采用这类交流牵引电动机为动力的传动方式终因调速不便和效率较低而未被应用。  直到70年代，由于电子技术的飞速发展，特别是晶闸管技术和大功率逆变技术的逐步成熟，使得在大功率条件下交流电的变频得以顺利实现，从而可以使交流牵引电动机的转速和转矩能够得到快速、平稳、精确的控制。 在这一前提下，目前世界各国在选用高速列车的电传动方式时，竞相研究和开发三相交流电传动技术，纷纷采用以三相交流同步牵引电动机和三相交流异步牵引电动机为动力的电传动方式。  交流传动形式 (1)交—直—交电传动 (2)交—交电传动 (1) 交—直—交电传动 这种电传动方式的持点是在交流电源和交流输出之间有一直流环节。  交—直—交电传动动力车原理图 动力车通过受电弓从接触网获得单相交流电源，经牵引变压器降压后由整流装置变换为直流电源，然后经中间环节——LC滤波和储能装置，送入逆变器，再经逆变器将交流电变换为振幅和频率可调的三相交流电，供给三相交流异步(或同步)牵引电动机。  德国ICE高速列车 德国ICE高速列车就是采用交—直—交三相异步电传动方式。ICE高速列车由前后2节动力车和中间14节附挂车组成。每节动力车有两台二轴转向架，共装有4台三相交流异步牵引电动机。每台异步牵引电动机的持续功率为1200千瓦．前后两节动力车的总功率为9600干瓦。 受电弓由接触网获取单相交流电源(电源电压为15干伏、频率为16  2／3赫兹)，主开关和输电线滤波器装在主变压器原边线圈上。牵引电流变频器将l 6  2／3赫芝的单相交流电转换为所需的电压及频率可变的三相交流电，用于驱动异步牵引电动机。 电流变频器由—个四象限控制器和逆变器组成，这两个部分内中间环节直流链耦电路相连接。四象限控制器分别与主变压器的4个次级线圈相连接，电动机端的逆变器也分成4个功能块，每2块构成—个三相汇流排，向一台转向架的两台异步牵引电动机供电。  三相交流牵引电动的优点 采用变压、变频三相交流传动是电传动技术的一项突破，因为三相交流牵引电动机具有一系列的优点，主要是：  ①功率大，转速高。由于交流牵引电动机不存在换向器，因而电动机的最高转速不受换向器表面速度和换向性能的限制，只受齿轮传动的限制，牵引电动机的转速可达4000转／分，可在相同的转矩下有较大的功率，电动机的持续功率可提高到1400一2000千瓦，完全能够满足高速列车的牵引要求。  ②有较好的粘着性能。三相交流牵引电动机的机械特性硬，轮轨间的粘着利用和防空转性能好。  ③运行可靠，结构简单，坚固耐用。尤其是三相异步牵引电动机的鼠笼式转子，抗潮湿、耐冲击，起动时还可承受数倍的过载能力。 
第五章 高速铁路机车和车辆技术（1）.ppt