高铁不神秘:高铁科普120问
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19 高速列车是用什么动力驱动的,是怎样获取动力的?什么是高速列车的牵引传动系统?

各国高速铁路基本采用交流电作为高速列车的牵引电网的电流制式,中国采用25千伏、50赫的交流电。交流牵引传动技术可靠性高,维修简便,因此,高速动车组普遍采用交流牵引传动技术。交流牵引传动系统是高速列车的“心脏”。

以CRH2A型动车组为例说明。

CRH2A型动车组全列为4动车、4拖车编组。2、3、6、7号车为动车,1、4、5、8号车为拖车。CRH2A型动车组采用动力分散式交流传动,它的交流牵引传动系统主要由受电弓、牵引变压器,牵引变流器(牵引变流器由脉冲整流器、逆变器等组成),牵引电动机,齿轮箱等组成。

CRH2型动车组

全列共计有2台牵引变压器、4台牵引变流器、16台牵引电动机。牵引变压器位于2、6号动车车底,牵引变流器和牵引电动机配置在2、3、6、7号动车车底。每辆动车配置1台牵引变流器,每台牵引变流器驱动4台并联牵引电动机。

高速列车的牵引变压器

高速列车的牵引变流器

2个受电弓在4、6号车前部车顶。正常情况下,只有1个受电弓升起受电。

高速列车的受电弓和接触网

接触网是在电气化铁道中,沿钢轨上空“之”字形架设的、供受电弓取得电能的高压输电线。

受电弓是动车组从接触网取得电能的电气设备,安装在动车组车顶上。高速列车车顶伸上去的折叠装置,就是受电弓;与受电弓直接接触的那条输电线就是架空接触网的一部分。动车组通过其车顶的受电弓将电流传递到动车组牵引系统,再经过变流器将25千伏、50赫的单相高压交流电变换成合适的电压为动车组提供动力,并为辅助供电系统供电。

高速列车的交流牵引电动机

接触网上的25千伏、50赫单相高压交流电,通过动车组的受电弓取回CRH2A型动车组后,经过牵引变压器降压。牵引变压器输出1500伏、50赫单相交流电,输入脉冲整流器转换成2600~3000伏直流电,再经过逆变器转换成电压和频率可调的三相交流电(电压:0~2300伏,频率:0~220赫),这个过程称为交流—直流—交流变换,最后输入三相交流异步牵引电动机。

CRH2A型动车组全列有16台牵引电动机,安装在4辆动车(2、3、6、7号车)的转向架上。每一辆动车配置4台牵引电动机。每台牵引电动机的功率为300千瓦,最高转速为6120转/分钟。

说明:整流就是把交流电变换为直流电。逆变与整流相对应,逆变就是把直流电变成交流电。

高速列车的齿轮箱

司机运用驾驶台上的司机控制器,向牵引电动机的控制装置发出牵引指令。牵引电动机的控制装置按照指令控制牵引电动机的输出转矩。牵引电动机的输出转矩通过齿轮箱减速,传递给车轮轮对,轮对滚动,驱动高速列车行驶。

牵引电动机、齿轮箱、轮盘制动等安装在动车转向架上。轴盘制动安装在拖车转向架上。动车组起动和运行时,动车组的转向架将列车的牵引力传递到车轮上。动车组制动时,动车组的转向架将列车制动系统的制动力施加到车轮和车轴上。

高速列车的交流传动系统组成原理示意图