第二章電力牽引原理

1、第二章第二章 電力機(jī)車牽引原理電力機(jī)車牽引原理 2.1 2.1 電力機(jī)車基本工況電力機(jī)車基本工況 2.2 2.2 電力機(jī)車的牽引力與制動(dòng)力電力機(jī)車的牽引力與制動(dòng)力 2.3 2.3 電力機(jī)車牽引特性要求電力機(jī)車牽引特性要求 電力機(jī)車將接觸網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為牽引力驅(qū)動(dòng)機(jī)車及列車電力機(jī)車將接觸網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為牽引力驅(qū)動(dòng)機(jī)車及列車運(yùn)行。運(yùn)行。電力機(jī)車基本工況電力機(jī)車基本工況：牽引牽引、惰行惰行、制動(dòng)制動(dòng)。（三工況使機(jī)車牽引列車（三工況使機(jī)車牽引列車正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)。正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)。） 一、牽引工況一、牽引工況1、牽引工況、牽引工況 牽引電動(dòng)機(jī)牽引電動(dòng)機(jī)通電通電將將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能電

2、能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)車及列車機(jī)車及列車運(yùn)行。運(yùn)行。2、列車受外力、列車受外力 牽引力牽引力F、阻力阻力W。3 3、運(yùn)動(dòng)方程式、運(yùn)動(dòng)方程式 （1-11-1）式中，式中， M M為列車的歸算質(zhì)量，為列車的歸算質(zhì)量，V V是列車的運(yùn)行速度。是列車的運(yùn)行速度。注注：、若、若F FW W，則，則dV/dtdV/dt0 0，列車作，列車作加速加速運(yùn)行（運(yùn)行（起動(dòng)起動(dòng)時(shí)）；時(shí)）； 、若、若F FW W，則，則dV/dtdV/dt0 0，列車作，列車作減速減速運(yùn)行（運(yùn)行（上坡上坡時(shí)）；時(shí)）； 、若、若F=WF=W，則，則dV/dt=0dV/dt=0，列車作，列車作勻速勻速運(yùn)行運(yùn)行或或是是停止停止?fàn)顟B(tài)。狀

3、態(tài)。二、惰行工況二、惰行工況1 1、惰行工況、惰行工況 指牽引電動(dòng)機(jī)指牽引電動(dòng)機(jī)不通電不通電，機(jī)車及列車靠，機(jī)車及列車靠慣性運(yùn)行慣性運(yùn)行。 dtdVMWF2 2、列車受外力、列車受外力 僅僅只只阻力阻力W W。3 3、運(yùn)動(dòng)方程式、運(yùn)動(dòng)方程式 （1-21-2） 注注：、若、若W W0 0，dV/dtdV/dt0 0，惰行減速惰行減速，W W阻止列車運(yùn)行。阻止列車運(yùn)行。（通（通常情況）常情況） 、若、若W W0 0，dV/dtdV/dt0 0，惰行加速惰行加速，W W加速列車運(yùn)行。加速列車運(yùn)行。（下（下大坡道惰行）大坡道惰行） 、若、若W=0W=0，dV/dt=0dV/dt=0，列車作，列車作勻速

4、勻速。（下坡道惰行）（下坡道惰行） （后兩者實(shí)質(zhì)是列車下坡道上有下滑分力）（后兩者實(shí)質(zhì)是列車下坡道上有下滑分力） dtdVMW 三、制動(dòng)工況三、制動(dòng)工況1 1、制動(dòng)工況、制動(dòng)工況 指給機(jī)車或列車指給機(jī)車或列車加制動(dòng)力加制動(dòng)力，使其作，使其作減速減速運(yùn)行。運(yùn)行。2 2、列車受外力、列車受外力 阻力阻力W W、制動(dòng)力制動(dòng)力B B（制動(dòng)狀態(tài)）。（制動(dòng)狀態(tài)）。3 3、運(yùn)動(dòng)方程式、運(yùn)動(dòng)方程式 （1-31-3） 注注：、若、若W WB B0 0，dV/dtdV/dt0 0，減速減速運(yùn)行運(yùn)行。（通常情況）。（通常情況） 、若、若W WB B0 0，dV/dtdV/dt0 0，加速加速運(yùn)行。（下大坡道）運(yùn)行。

5、（下大坡道） 、若、若W WB=0B=0，dV/dt=0dV/dt=0，勻速勻速運(yùn)行。（下坡道）運(yùn)行。（下坡道） （后兩者是列車下坡道上有下滑分力。但（后兩者是列車下坡道上有下滑分力。但第第種情況是不允許的種情況是不允許的，因?yàn)?，因?yàn)橄缕碌澜o列車制動(dòng)力后仍向下加速將造成非常危險(xiǎn)的事故。）下坡道給列車制動(dòng)力后仍向下加速將造成非常危險(xiǎn)的事故。）dtdVMBW牽引基礎(chǔ)牽引基礎(chǔ)v 軌道交通工具都依賴車輪和鋼軌之間的相互作用從而使車輛軌道交通工具都依賴車輪和鋼軌之間的相互作用從而使車輛運(yùn)行的。因此，運(yùn)行的。因此，車輪和鋼軌之間的相互作用車輪和鋼軌之間的相互作用的理論是軌道交的理論是軌道交通牽引的基本理論

6、，也是區(qū)別于其他種類運(yùn)輸方式的基本特通牽引的基本理論，也是區(qū)別于其他種類運(yùn)輸方式的基本特點(diǎn)。點(diǎn)。v 牽引基礎(chǔ)的牽引基礎(chǔ)的主要內(nèi)容主要內(nèi)容是電力機(jī)車的牽引特性、調(diào)速和制動(dòng)原是電力機(jī)車的牽引特性、調(diào)速和制動(dòng)原理、牽引運(yùn)行的特點(diǎn)、牽引的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牽引計(jì)算及所有對(duì)理、牽引運(yùn)行的特點(diǎn)、牽引的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牽引計(jì)算及所有對(duì)牽引特性有影響的應(yīng)用技術(shù)。牽引特性有影響的應(yīng)用技術(shù)。 電力機(jī)車的牽引與制動(dòng)實(shí)現(xiàn)列車的運(yùn)行，而牽引必有牽電力機(jī)車的牽引與制動(dòng)實(shí)現(xiàn)列車的運(yùn)行，而牽引必有牽引力，制動(dòng)必有制動(dòng)力。引力，制動(dòng)必有制動(dòng)力。一、牽引力一、牽引力1、牽引力、牽引力 使列車使列車前進(jìn)前進(jìn)的的外力外力：鋼軌對(duì)機(jī)車動(dòng)輪的作用力、

7、列車下：鋼軌對(duì)機(jī)車動(dòng)輪的作用力、列車下坡的重力分力（司機(jī)不可控）。坡的重力分力（司機(jī)不可控）。牽引力牽引力：鋼軌對(duì)機(jī)車動(dòng)輪的作用力（機(jī)車輪周牽引力），方向：鋼軌對(duì)機(jī)車動(dòng)輪的作用力（機(jī)車輪周牽引力），方向與運(yùn)動(dòng)方向相同。與運(yùn)動(dòng)方向相同。 2、原因分析、原因分析 一方面，牽引電動(dòng)機(jī)通電一方面，牽引電動(dòng)機(jī)通電轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩機(jī)車動(dòng)輪機(jī)車動(dòng)輪力偶力偶（輪中心（輪中心與輪緣之間）；另一方面，機(jī)車及動(dòng)輪正壓力與輪緣之間）；另一方面，機(jī)車及動(dòng)輪正壓力輪軌緊壓輪軌緊壓“粘著粘著”。 齒輪齒輪 根據(jù)物理學(xué)原理，滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以看出是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)平根據(jù)物理學(xué)原理，滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以看出是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)平動(dòng)的合成。于是一方面輪對(duì)繞

8、圓心動(dòng)的合成。于是一方面輪對(duì)繞圓心O轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面輪對(duì)按前進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面輪對(duì)按前進(jìn)方向平動(dòng)，于是輪對(duì)向前運(yùn)行，也就是車輪前進(jìn)方向運(yùn)行。方向平動(dòng)，于是輪對(duì)向前運(yùn)行，也就是車輪前進(jìn)方向運(yùn)行。 電機(jī)轉(zhuǎn)矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩M使輪對(duì)對(duì)鋼軌產(chǎn)生作用力使輪對(duì)對(duì)鋼軌產(chǎn)生作用力Fi ，鋼軌對(duì)輪對(duì)反作用力，鋼軌對(duì)輪對(duì)反作用力fi，則轉(zhuǎn)動(dòng)和，則轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)平動(dòng)C點(diǎn)相對(duì)靜止的條件：點(diǎn)相對(duì)靜止的條件： fiFi 把產(chǎn)生相對(duì)靜止點(diǎn)把產(chǎn)生相對(duì)靜止點(diǎn)C的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為粘著粘著（adhesion）。）。 Fi的產(chǎn)生是由于的產(chǎn)生是由于fi平衡了平衡了Fi，因此，因此鋼軌對(duì)輪軌的作用力鋼軌對(duì)輪軌的作用力fi就是使車輛運(yùn)行的就是使車輛運(yùn)行的外

9、力，即牽引力。外力，即牽引力。圖圖1-1 牽引力的產(chǎn)生牽引力的產(chǎn)生粘著點(diǎn)產(chǎn)生輪緣偶力，即機(jī)車動(dòng)輪給鋼軌的作用力與鋼軌對(duì)粘著點(diǎn)產(chǎn)生輪緣偶力，即機(jī)車動(dòng)輪給鋼軌的作用力與鋼軌對(duì)機(jī)車動(dòng)輪輪緣的反作用力。這就是機(jī)車的輪周牽引力，它釋機(jī)車動(dòng)輪輪緣的反作用力。這就是機(jī)車的輪周牽引力，它釋放為水平前進(jìn)的力放為水平前進(jìn)的力Fi。3、數(shù)學(xué)式、數(shù)學(xué)式 電力機(jī)車每對(duì)動(dòng)輪圓周上所產(chǎn)生的電力機(jī)車每對(duì)動(dòng)輪圓周上所產(chǎn)生的牽引力牽引力 （） （1-4） 式中，式中， 為傳動(dòng)效率，為傳動(dòng)效率， 為機(jī)車齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比（為機(jī)車齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比（1），），D為機(jī)車動(dòng)輪圓周的直徑（用米表示），轉(zhuǎn)矩為機(jī)車動(dòng)輪圓周的直徑（用米表示

10、），轉(zhuǎn)矩MD（公斤（公斤米，即米，即m）。）。 電力機(jī)車電力機(jī)車N臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)（即臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)（即N根動(dòng)軸），總牽引力為根動(dòng)軸），總牽引力為 （1-5） DCCDMDF2CCDCCDMDNNFF2二、制動(dòng)力二、制動(dòng)力制動(dòng)力制動(dòng)力：粘著制動(dòng)粘著制動(dòng)，由，由輪軌粘著輪軌粘著產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向相反的外力；產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向相反的外力；非粘著制動(dòng)非粘著制動(dòng)，則相反。，則相反。作用作用：使機(jī)車及列車：使機(jī)車及列車減速減速或讓列車或讓列車停停下來。下來。（司機(jī)據(jù)需要控制）（司機(jī)據(jù)需要控制）注注：制動(dòng)力與牽引力的：制動(dòng)力與牽引力的區(qū)別區(qū)別： 牽引力牽引力使機(jī)車使機(jī)車前行前行，制動(dòng)力制動(dòng)力使機(jī)車使機(jī)車停下停下來；來；

11、牽引力牽引力僅產(chǎn)生于僅產(chǎn)生于動(dòng)車輪軌間動(dòng)車輪軌間，而氣，而氣制動(dòng)制動(dòng)力產(chǎn)生在力產(chǎn)生在全列車全列車具有制動(dòng)裝置的輪軌具有制動(dòng)裝置的輪軌之間；制動(dòng)與牽引轉(zhuǎn)矩方向相反，力偶和鋼軌之間；制動(dòng)與牽引轉(zhuǎn)矩方向相反，力偶和鋼軌對(duì)車輪的反作對(duì)車輪的反作用力用力也也相反相反。（制動(dòng)力阻止列車前進(jìn)）（制動(dòng)力阻止列車前進(jìn)）產(chǎn)生方法產(chǎn)生方法： 粘著制動(dòng)粘著制動(dòng)：傳統(tǒng)傳統(tǒng)制動(dòng)制動(dòng)閘瓦閘瓦抱緊車輪抱緊車輪摩擦，則列車動(dòng)能摩擦，則列車動(dòng)能熱能，達(dá)到減速或停止，新型的熱能，達(dá)到減速或停止，新型的輪盤輪盤制動(dòng)同理）；制動(dòng)同理）；電氣制電氣制動(dòng)動(dòng)，如電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)；，如電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)； 非粘著制動(dòng)非粘著制動(dòng)：如渦流、磁軌

12、等制動(dòng)。：如渦流、磁軌等制動(dòng)。 三、列車運(yùn)行阻力三、列車運(yùn)行阻力 分為基本阻力和附加阻力。分為基本阻力和附加阻力。v 基本阻力基本阻力 列車在運(yùn)行時(shí)，任何時(shí)候都存在的阻力。包括：列車在運(yùn)行時(shí)，任何時(shí)候都存在的阻力。包括： 軸頸與軸承之間的摩擦產(chǎn)生的阻力；軸頸與軸承之間的摩擦產(chǎn)生的阻力； 輪軌間的滾動(dòng)摩擦、滑動(dòng)摩擦；輪軌間的滾動(dòng)摩擦、滑動(dòng)摩擦； 沖擊和振動(dòng)造成的運(yùn)行的阻力、沖擊和振動(dòng)造成的運(yùn)行的阻力、 空氣阻力?？諝庾枇ΑＷ⒁庾⒁猓河绊懸蛩貥O為復(fù)雜，通常按照由大量：影響因素極為復(fù)雜，通常按照由大量試驗(yàn)試驗(yàn)綜合得出的綜合得出的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。如動(dòng)車組進(jìn)行計(jì)算。如動(dòng)車組CRH2CRH2的單

13、位基本阻力公式：的單位基本阻力公式： W W0 0=8.63+0.072v+0.00112v=8.63+0.072v+0.00112v2 2 (1-6)(1-6)v 附加阻力附加阻力 列車運(yùn)行時(shí)，在某一條件下才產(chǎn)生的阻力。包括：列車運(yùn)行時(shí)，在某一條件下才產(chǎn)生的阻力。包括： 坡道坡道阻力；阻力； 彎道彎道（曲線）附加阻力，如：列車橫向滑動(dòng)，輪緣與鋼（曲線）附加阻力，如：列車橫向滑動(dòng)，輪緣與鋼軌間受壓的滑動(dòng)摩擦，同軸輪對(duì)間的輪徑差引起的縱向滑動(dòng)軌間受壓的滑動(dòng)摩擦，同軸輪對(duì)間的輪徑差引起的縱向滑動(dòng)摩擦，轉(zhuǎn)向架與車體的相對(duì)位移引起的阻力；摩擦，轉(zhuǎn)向架與車體的相對(duì)位移引起的阻力； 隧道隧道空氣附加阻力，

14、如隧道內(nèi)正面空氣壓力與尾部負(fù)壓空氣附加阻力，如隧道內(nèi)正面空氣壓力與尾部負(fù)壓的壓力差所形成的的壓力差所形成的 壓力阻力；隧道內(nèi)車體表面紊流與車體壓力阻力；隧道內(nèi)車體表面紊流與車體表面的摩擦阻力；表面的摩擦阻力； 其他附加阻力，如風(fēng)速風(fēng)向、氣溫降低引起滑油粘度增其他附加阻力，如風(fēng)速風(fēng)向、氣溫降低引起滑油粘度增大、摩擦力增大大、摩擦力增大。四、粘著概念四、粘著概念1 1、滑動(dòng)、滑動(dòng) 物體由靜止到滑動(dòng)要經(jīng)歷物體由靜止到滑動(dòng)要經(jīng)歷彈性位移彈性位移和和滑動(dòng)滑動(dòng)兩個(gè)階段：兩個(gè)階段：v 外力作用外力作用接觸面接觸面彈性變形彈性變形（表面靜止，實(shí)際有位移），外（表面靜止，實(shí)際有位移），外力力彈性位移彈性位移，外

15、力消失，外力消失彈性位移消失，這時(shí)物體平彈性位移消失，這時(shí)物體平衡外力的彈性變形力與分子作用力叫衡外力的彈性變形力與分子作用力叫“非全靜摩擦力非全靜摩擦力”；v 當(dāng)外力增至超最大非全靜摩擦力當(dāng)外力增至超最大非全靜摩擦力靜摩擦被破壞靜摩擦被破壞滑動(dòng)滑動(dòng)，彈彈性位移變?yōu)橛残晕灰菩晕灰谱優(yōu)橛残晕灰啤? 2、粘著、粘著 對(duì)電力機(jī)車動(dòng)輪與鋼軌，對(duì)電力機(jī)車動(dòng)輪與鋼軌，彈性位移階段叫粘著彈性位移階段叫粘著，非全靜非全靜摩擦力叫粘著力摩擦力叫粘著力。 粘著現(xiàn)象只反映輪對(duì)在鋼軌上做滾動(dòng)。粘著現(xiàn)象只反映輪對(duì)在鋼軌上做滾動(dòng)。 動(dòng)輪在鋼軌上動(dòng)輪在鋼軌上滾動(dòng)是彈性變形滾動(dòng)是彈性變形。動(dòng)輪圓周速度。動(dòng)輪圓周速度約大于約大

16、于位移位移速度速度“微滑動(dòng)微滑動(dòng)”傳遞牽引力。傳遞牽引力。 F Fi iF F粘粘maxmax，觸面以滾動(dòng)區(qū)域?yàn)橹?，觸面以滾動(dòng)區(qū)域?yàn)橹鳚L動(dòng)滾動(dòng)粘著粘著狀態(tài)。狀態(tài)。 隨隨F Fi i滾動(dòng)區(qū)域滾動(dòng)區(qū)域滑動(dòng)區(qū)域滑動(dòng)區(qū)域；當(dāng)；當(dāng)F Fi iF F粘粘max max （即前述（即前述的的F Fi if fi i），觸面以），觸面以滑動(dòng)區(qū)域?yàn)橹骰瑒?dòng)區(qū)域?yàn)橹饔杏杏残晕灰朴残晕灰?，除滾動(dòng)還，除滾動(dòng)還有滑動(dòng)，出現(xiàn)有滑動(dòng)，出現(xiàn)打滑打滑；當(dāng)；當(dāng)F Fi i完全打滑，出現(xiàn)完全打滑，出現(xiàn)空轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)。 因此，電力牽引因此，電力牽引正常正常運(yùn)行，牽引運(yùn)行，牽引F Fi iF F粘粘maxmax 。3 3、粘著系數(shù)、粘著系數(shù)

17、一定軸重下，動(dòng)輪獲得輪周牽引力的大小，即一定軸重下，動(dòng)輪獲得輪周牽引力的大小，即 (1-7)(1-7) 其中其中P P是輪對(duì)的軸重，是輪對(duì)的軸重，F(xiàn) Fi i為由粘著產(chǎn)生的牽引力。為由粘著產(chǎn)生的牽引力。PFi注意注意：任何引起：任何引起牽引力變化牽引力變化的現(xiàn)象都可以表示為粘著系數(shù)的現(xiàn)象都可以表示為粘著系數(shù)的的變化變化，所以粘著系數(shù)，所以粘著系數(shù)是電力牽引控制系統(tǒng)的一個(gè)是電力牽引控制系統(tǒng)的一個(gè)重要參量重要參量。 有最大粘著系數(shù)有最大粘著系數(shù)maxmax和瞬時(shí)粘著系數(shù)和瞬時(shí)粘著系數(shù)。 電牽引系統(tǒng)通過控制手段可以提高應(yīng)用粘著系數(shù)，提高電牽引系統(tǒng)通過控制手段可以提高應(yīng)用粘著系數(shù)，提高列車的平均牽引力

18、。列車的平均牽引力。4 4、影響粘著的因素、影響粘著的因素（1 1）設(shè)計(jì)因素，）設(shè)計(jì)因素，輪軌的輪軌的材料材料( (現(xiàn)用鋼材影響已不大現(xiàn)用鋼材影響已不大) )、軸重軸重和軌和軌徑、機(jī)車走行部的徑、機(jī)車走行部的動(dòng)力學(xué)性能動(dòng)力學(xué)性能；（2 2）環(huán)境因素，）環(huán)境因素，輪軌觸面輪軌觸面油污油污、天氣（、天氣（潮濕潮濕有霧有霧或薄冰或薄冰）粘粘著著；（3 3）運(yùn)行因素，）運(yùn)行因素，司機(jī)司機(jī)操作方法操作方法、速度及加速度速度及加速度（觸點(diǎn)接觸觸點(diǎn)接觸持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間粘著粘著）、）、線路特性線路特性等（且單位時(shí)間通過鋼軌等（且單位時(shí)間通過鋼軌接縫次數(shù)接縫次數(shù)振動(dòng)次數(shù)振動(dòng)次數(shù)粘著粘著）。）。5 5、改善粘著的

19、措施、改善粘著的措施（1 1）設(shè)計(jì)制造設(shè)計(jì)制造時(shí)，時(shí)，提高提高機(jī)車粘著重量利用機(jī)車粘著重量利用系數(shù)等系數(shù)等；（2 2）保持軌面清潔保持軌面清潔，用水流、氣流、電弧等，用水流、氣流、電弧等清潔軌面，并防清潔軌面，并防止機(jī)車行走部分的潤(rùn)滑油漏到軌面上；止機(jī)車行走部分的潤(rùn)滑油漏到軌面上；（3 3）撒沙提高粘著系數(shù)撒沙提高粘著系數(shù)（最常用方法之一）；（最常用方法之一）； 此外，司機(jī)正確駕駛，啟動(dòng)要平穩(wěn)。此外，司機(jī)正確駕駛，啟動(dòng)要平穩(wěn)。嚴(yán)重空轉(zhuǎn)的后果嚴(yán)重空轉(zhuǎn)的后果一、電力機(jī)車牽引特性一、電力機(jī)車牽引特性(F(Ff(V)f(V) 是表示電力機(jī)車工作能力的最是表示電力機(jī)車工作能力的最重要的特性之一重要的特性

20、之一。電力機(jī)。電力機(jī)車的車的F F、V V由牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩M M、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n nD D決定。決定。 電力機(jī)車的走行速度電力機(jī)車的走行速度 （/h/h） （1-81-8） DCnDV100060式中，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)式中，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)/ /分。分。 利用式（利用式（1-51-5）、（）、（1-81-8），），據(jù)傳動(dòng)方式，可求得電力機(jī)車的據(jù)傳動(dòng)方式，可求得電力機(jī)車的牽引特性牽引特性F Ff(V)f(V)，如圖，如圖1-21-2所示。所示。VF123450圖圖1-2 1-2 電力牽引特性及限制曲線電力牽引特性及限制曲線 二、牽引特性的界限二、牽引特性的界限 欲安全運(yùn)行，電力牽引的欲安全運(yùn)行

21、，電力牽引的牽引力牽引力和運(yùn)行和運(yùn)行速度速度須控制須控制在允在允許限度內(nèi)許限度內(nèi)（圖（圖1-21-2）： （1 1）粘著條件限制粘著條件限制 F F極限粘著力（曲線極限粘著力（曲線2 2）；）；（2 2）最大電流限制最大電流限制（曲線（曲線3 3） （有時(shí)此限制前已被粘著條件所（有時(shí)此限制前已被粘著條件所限制）；限制）；（3 3）構(gòu)造速度限制構(gòu)造速度限制（曲線（曲線4 4） 機(jī)車構(gòu)造決定的速度是最大安機(jī)車構(gòu)造決定的速度是最大安全速度；全速度；（4 4）直流傳動(dòng)直流傳動(dòng)牽引，牽引，電機(jī)電機(jī)安全換相安全換相限制限制（曲線（曲線5 5）； 交流傳動(dòng)交流傳動(dòng)牽引，牽引，最大功率最大功率限制限制（類似曲

22、線（類似曲線5 5 ）。）。三、穩(wěn)定性的要求三、穩(wěn)定性的要求1 1、機(jī)車牽引特性的機(jī)械穩(wěn)定性、機(jī)車牽引特性的機(jī)械穩(wěn)定性 指指正常運(yùn)行正常運(yùn)行中，中，偶因偶因使使速度微變速度微變，列車還回到，列車還回到穩(wěn)定穩(wěn)定運(yùn)行（運(yùn)行（穩(wěn)定運(yùn)行不被破壞）。穩(wěn)定運(yùn)行不被破壞）。（1 1）阻力）阻力基本阻力基本阻力：列車：列車運(yùn)行中永遠(yuǎn)存運(yùn)行中永遠(yuǎn)存在在的阻力的阻力（軸摩擦、輪軌間的滾動(dòng)（軸摩擦、輪軌間的滾動(dòng)及滑動(dòng)摩擦、沖擊及振動(dòng)、空氣阻力及滑動(dòng)摩擦、沖擊及振動(dòng)、空氣阻力等）等），用，用W W0 0表示，如圖表示，如圖1-31-3所示所示的的W W0 0= =f(V)f(V)。附加阻力附加阻力：只在：只在某些情況

23、下某些情況下（坡（坡道、彎道、起動(dòng)）道、彎道、起動(dòng)）存在存在的阻力。的阻力。QF0W0VQ1F =f(V)2F =f(V)W0=f(V).V圖圖1-3 1-3 牽引特性機(jī)械特性分析牽引特性機(jī)械特性分析 （2 2）機(jī)械穩(wěn)定性條件）機(jī)械穩(wěn)定性條件 對(duì)牽引特性對(duì)牽引特性F F2 2=f(V)=f(V)，在工作點(diǎn)，在工作點(diǎn)Q Q有有V V，F(xiàn) FW W0 0，將減速回，將減速回到到Q Q點(diǎn)；當(dāng)有點(diǎn)；當(dāng)有V V，F(xiàn) FW W0 0，將加速回到，將加速回到Q Q點(diǎn)。點(diǎn)。（穩(wěn)定）（穩(wěn)定） 對(duì)牽引特性對(duì)牽引特性F F1 1=f(V)=f(V)，則相反。，則相反。（不穩(wěn)定）（不穩(wěn)定） 牽引特性牽引特性機(jī)械穩(wěn)定性

24、條件機(jī)械穩(wěn)定性條件 或或 （1-91-9） 即：即：牽引特性曲線斜率小于基本阻力曲線斜率牽引特性曲線斜率小于基本阻力曲線斜率。結(jié)論結(jié)論：因：因dWdW0 0/dV/dV0 0，而交、直傳動(dòng)機(jī)車均，而交、直傳動(dòng)機(jī)車均dF/dVdF/dV0 0，則，則 交、直傳動(dòng)機(jī)車均機(jī)械穩(wěn)定交、直傳動(dòng)機(jī)車均機(jī)械穩(wěn)定（見后）。（見后）。2 2、牽引電動(dòng)機(jī)的電氣穩(wěn)定性、牽引電動(dòng)機(jī)的電氣穩(wěn)定性 指指正常運(yùn)行正常運(yùn)行中，中，偶因偶因使使電流微變電流微變，牽引電機(jī)還回到電平，牽引電機(jī)還回到電平衡（電平衡不被破壞）。衡（電平衡不被破壞）。A A、直流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)：dVdWdVdF00)(00WFdVddVdWdVdF（1 1）電壓方程式）電壓方程式 直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)電壓平衡方程式直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)電壓平衡方程式 （1-101-10） 式中，式中，U UD D為端壓，為端壓，E ED D為反電勢(shì)，為反電勢(shì)，R R為電路總電阻，為電