一、電力機車調速的基本要求

　　電力機車無論采用何種調速方式，從運行的角度出發(fā)，下列基本要求都必須得到滿足：

　　(1)寬廣的調速范圍。只有具備寬廣的調速范圍才能滿足列車運行速度范圍廣的需要。

　　(2)沖擊力小，牽引力變化平滑。速度調節(jié)應力求平穩(wěn)，不間斷牽引電動機的供電，并且有盡可能多的速度運行級，從而避免電流和牽引力的沖擊。

　　(3)調速經濟。在保證速度范圍的情況下，附加設備要少，且無附加能量損耗。

　　(4)運行可靠，控制簡單，操作方便。

　　二、電力機車的調速方式

　　1.具有直(脈)流牽引電動機機車的調速方法

　　直直型和交直型電力機車上采用直(脈)流牽引電動機。根據公式(1-2)可知機車的調速方案有下列幾種：

　　(1)改變牽引電動機回路電阻∑R

　　在牽引電動機回路中串入起動調壓電阻，通過改變電阻阻值的方法來調節(jié)機車的速度。因為牽引電機回路電壓較高，電流較大，附加調節(jié)電阻的損耗使電機效率降低，所以用這種方法調速不經濟;又因為起動調壓電阻的調節(jié)是有級的，造成機車牽引力有沖擊。因此，在大功率電力機車上不采用這種方法，而廣泛采用改變牽引電動機的端電壓以及削弱牽引電動機磁場的調速方法。

　　(2)改變牽引電動機的端電壓UD。

　　直流電力機車的牽引電動機電源直接取自接觸網，所以可以采用改變牽引電動機的組合方式(串聯、串­-并聯、并聯)來改變牽引電動機的端電壓。這種調速方法無能量消耗，但只能做有級調節(jié)，且調速級有限(一般為2～3級)，還要配合相應的轉換電路。

　　裝有斬波器調速裝置的直流電力機車，可對牽引電機的端電壓進行連續(xù)、平滑的調節(jié)，且取消了起動電阻，因此，使機車起動特性大為改善。

　　在整流器電力機車上，接觸網電壓需經變壓器降壓和整流裝置整流后，再供給牽引電動機，因而這種機車可用改變變壓器一次側、二次側電壓的方式進行有級調速，或者利用晶閘管整流元件，通過改變晶閘管控制角的方法來改變整流輸出電壓，從而進行平滑無級調速。

　　(3)改變磁通量Φ

　　這種方法在直流電力機車和整流器電力機車上都得到應用，即所謂的磁場削弱調速(這個問題將在第二節(jié)中專門討論)。

　　無論調節(jié)電壓或調節(jié)磁通量，都不產生附加的能量損耗，因而得到的速度級稱為經濟運行級。機車在經濟運行級上可以長時間運行。

　　2.具有交流牽引電動機機車的調速方法

　　交直交型交流傳動電力機車采用三相異步牽引電動機，其速度公式為;

　　(2-1)

　　式中 n——牽引電動機轉子轉速;

　　s——異步電動機的轉差率;

　　p——定子極對數;

　　f——供電頻率。

　　根據式(2-1)，可以采用下列方法進行機車調速;

　　(1)改變定子極對數;

　　(2)應用異步電動機的串接聯接法;

　　(3)改變牽引電動機轉子電路中起動電阻阻值;

　　(4)改變異步電動機的供電頻率。

　　在以上幾種方法中，(1)～(3)方法，由于存在各種問題而在實際中失去運用價值：

　　改變定子極對數使異步電機結構復雜，且換接電路過于復雜，以致喪失運用的可靠性;

　　異步電機串接聯接法調速級數有限而無法實現寬廣的調速范圍;

　　改變電機轉子回路起動電阻值，實行所謂串級調速。通常采用結構異常簡單的鼠籠式異步電動機作牽引電動機，由于這種電機的轉子繞組是“短路繞組”，因而無法再在轉子上采取調速的措施;

　　所以實際上經濟可行的方法就是改變異步電動機供電電源頻率，即所謂的變頻調速方法。由公式(2-1)可見，在磁極對數p一定的條件下，如果能平滑改變f，就可以平滑調節(jié)電動機的轉速n。且f變化范圍越大，異步電機調速范圍也越寬廣，這就可以滿足機車牽引電動機轉速從零到最大值的調速要求。但是對于異步電機，調頻與調壓是相聯系的，輸出電壓應隨著輸出頻率的改變而改變。隨著大功率半導體器件的開發(fā)應用，近代交直交型電力機車已很好地解決了變頻問題，使得機車的調速具有平滑無級的特性。

　　交交型交流傳動電力機車采用三相同步牽引電動機，其調速方法和直流電動機的調速原理相同，只要改變電機端電壓，即改變輸入電機的功率，就可以調節(jié)電動機的轉速，從而獲得與直流電機相同的調速特性。同時，同步電機也可用調節(jié)激磁磁通的方法實現調速。在調節(jié)電機端電壓或磁通時，必須調節(jié)電機端電壓的頻率，保證使該頻率與繞組中產生的感應電勢的頻率相適應。因而，同步電機電力機車的調速必須采用自動調頻的晶閘管調壓變頻器，同時在電機轉軸上裝置檢測器，根據檢測器送出的信號去控制晶閘管，以保證電機同步。