电车是城市交通的重要工具,自1881年发明后,已在世界范围内得到应用。20世纪70年代,是无轨电车复兴的时期,除了出现大批斩波调压车外,还出现了一批新的车型,如采用感应电动机驱动的交流传动电车和带有辅助动力装置的无轨电车等。最简单的辅助动力是蓄电池,这种电车能在无接触网的地区作短途运行。此外,还有以柴油机为辅助动力的电车。
电车可控硅脉冲调速控制系统(直流斩波调速):可控硅电车的启动调速,是利用可控硅的开关作用,控制对直流牵引电动机通电时间的比例,以电压脉冲形式来调节加给直流电动牵引机的电压,从而实现无级平稳启动调速。可控硅脉冲调速装置作为无轨电车牵引电动机的启动调速装置,具有操作简便、启动平稳、节电明显等优点。 电车的直流串励或复励牵引电动机具有良好的拖动特性,当负载增加时,电动机转速会自动降低,扭矩增大,因此很适合于车辆的启动、爬坡和过载等需要,具有较高的启动加速性能。直流电动机是旋转运动机械,在工作中机械接触部分少,因此它比内燃机的机械效率要高。无轨电车没有离合器与变速器等装置,前进和倒车都是按钮装置,这样使司机驾驶要更简单,且车辆容易维护保养,使用周期长。 电车的牵引力是由直流牵引电动机将取自架空线网的电能转化为机械能来提供的。电动机输出电磁扭矩,通过绝缘联轴器(连接主、从动轴同时传递扭矩的零件)经传动机构(无轨电车的传动机构效率为0.85)作用在驱动轮上。 由于无轨电车电动机的输出扭矩未经过变速器而直接经过传动轴到主减速器,所以相同近似条件下,无轨电车起步时要比汽车快。 无轨电车动力性能最高车速一般不低于50公里/小时。加速度电车从60V的直流电压起步,并以最快速度变换到600V后达到最高车速所需时间,一般为0.8~1.0米/秒2。爬坡能力,一般不低于9%。涉水深度,不得超过0.23米,即水面不淹及车轮钢圈为准。偏线距离指无轨电车在偏离架空线行使时所允许的最大间距,一般为左右各4.5米。 电车的电耗经济性,电耗费占无轨电车营运成本的约25%左右,电耗单位为度/百公里。最经济的通电车速为分段加速。 电气系统驱动电车的电能来自直流牵引变电所,经过沿街道上空架设的接触网和装在电车顶部的受流器(集电杆或受电弓)进入车体。电流经过空气断路器等电源开关和电压调节装置,驱动电车的牵引电动机,然后返回牵引变电所。其中有轨电车和一般电力机车相同,电流经过钢质的轮对和路轨,返回牵引变电所;对于无轨电车,电流则经过另一根集电杆和接触网的负线返回牵引变电所。 电子变速器(简称电变),这种变速器是有“电流增压作用”,它使用“FET管”来增大电流,提高车速。 这种变速装置最大优点就是:增大电流,输出电流线性好。 常用牵引电动机的功率为60~120kW。调压装置用于限制电动机的起动电流,并对电动机进行调速。长期来使用的调压装置是可变电阻。这种调压装置结构简单,但电阻的能耗大,70年代起,已逐步为新兴的电力半导体组成的斩波器调压装置所取代。电车用的直流斩波器由逆阻型的快速晶闸管构成,还可用新型的逆导晶闸管、可关断晶闸管或大功率三极管构成。 斩波器中的主晶闸管串入牵引电动机电路中,并以适当的频率(一般不超过220Hz)接通或切断电路。根据晶闸管导通与关断的时间比例不同,牵引电动机端电压的平均值也发生变化,从而达到调速的目的。用逆导型晶闸管斩波器的电车电路原理如图所示,当主逆导管N1导通时,电机M的端电压为接触网电压。当N1关断时,端电压为零,电机电流经二极管续流。 若N1导通与关断时间相等,电机端电压平均值为电网电压的一半。为了关断N1,设有辅助逆导管N2和换流元件C0、L0。若N2导通,已由电网充电的C0经N1、N2、L0、振荡放电,并反向充电。当反充电流与电机负载电流相等时,N1关断。为了不使斩波电路产生的谐波电流进入电网,并防止斩波电路与电网引起共振,设有滤波元件L和C。 电车的主要优点是节省燃料、不污染城市空气;与公共汽车相比,运行成本低、使用寿命长,并具有较高的起动加速度和上坡能力,必要时还可实现把车辆的位能和动能转化为电能。电车的接触网和变电所的初投资大,在安全条件允许下,适当增加接触网电压,可以加大变电所之间的距离,减少供电设备的初投资。
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