一、電力機(jī)車(chē)調(diào)速的基本要求
電力機(jī)車(chē)無(wú)論采用何種調(diào)速方式，從運(yùn)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(diào)速范圍。只有具備寬廣的調(diào)速范圍才能滿足列車(chē)運(yùn)行速度范圍廣的需要。
(2)沖擊力小，牽引力變化平滑。速度調(diào)節(jié)應(yīng)力求平穩(wěn)，不間斷牽引電動(dòng)機(jī)的供電，并且有盡可能多的速度運(yùn)行級(jí)，從而避免電流和牽引力的沖擊。
(3)調(diào)速經(jīng)濟(jì)。在保證速度范圍的情況下，附加設(shè)備要少，且無(wú)附加能量損耗。
(4)運(yùn)行可靠，控制簡(jiǎn)單，操作方便。
二、電力機(jī)車(chē)的調(diào)速方式
1.具有直(脈)流牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)車(chē)的調(diào)速方法
直直型和交直型電力機(jī)車(chē)上采用直(脈)流牽引電動(dòng)機(jī)。根據(jù)公式(1-2)可知機(jī)車(chē)的調(diào)速方案有下列幾種：
(1)改變牽引電動(dòng)機(jī)回路電阻∑R
在牽引電動(dòng)機(jī)回路中串入起動(dòng)調(diào)壓電阻，通過(guò)改變電阻阻值的方法來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)的速度。因?yàn)闋恳姍C(jī)回路電壓較高，電流較大，附加調(diào)節(jié)電阻的損耗使電機(jī)效率降低，所以用這種方法調(diào)速不經(jīng)濟(jì);又因?yàn)槠饎?dòng)調(diào)壓電阻的調(diào)節(jié)是有級(jí)的，造成機(jī)車(chē)牽引力有沖擊。因此，在大功率電力機(jī)車(chē)上不采用這種方法，而廣泛采用改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓以及削弱牽引電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的調(diào)速方法。
(2)改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓UD。
直流電力機(jī)車(chē)的牽引電動(dòng)機(jī)電源直接取自接觸網(wǎng)，所以可以采用改變牽引電動(dòng)機(jī)的組合方式(串聯(lián)、串-并聯(lián)、并聯(lián))來(lái)改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓。這種調(diào)速方法無(wú)能量消耗，但只能做有級(jí)調(diào)節(jié)，且調(diào)速級(jí)有限(一般為2～3級(jí))，還要配合相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路。
裝有斬波器調(diào)速裝置的直流電力機(jī)車(chē)，可對(duì)牽引電機(jī)的端電壓進(jìn)行連續(xù)、平滑的調(diào)節(jié)，且取消了起動(dòng)電阻，因此，使機(jī)車(chē)起動(dòng)特性大為改善。
在整流器電力機(jī)車(chē)上，接觸網(wǎng)電壓需經(jīng)變壓器降壓和整流裝置整流后，再供給牽引電動(dòng)機(jī)，因而這種機(jī)車(chē)可用改變變壓器一次側(cè)、二次側(cè)電壓的方式進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，或者利用晶閘管整流元件，通過(guò)改變晶閘管控制角的方法來(lái)改變整流輸出電壓，從而進(jìn)行平滑無(wú)級(jí)調(diào)速。
(3)改變磁通量Φ
這種方法在直流電力機(jī)車(chē)和整流器電力機(jī)車(chē)上都得到應(yīng)用，即所謂的磁場(chǎng)削弱調(diào)速(這個(gè)問(wèn)題將在第二節(jié)中專門(mén)討論)。
無(wú)論調(diào)節(jié)電壓或調(diào)節(jié)磁通量，都不產(chǎn)生附加的能量損耗，因而得到的速度級(jí)稱為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行級(jí)。機(jī)車(chē)在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行級(jí)上可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。
2.具有交流牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)車(chē)的調(diào)速方法
交直交型交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)采用三相異步牽引電動(dòng)機(jī)，其速度公式為;
(2-1)
式中 n——牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速;
s——異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率;
p——定子極對(duì)數(shù);
f——供電頻率。
根據(jù)式(2-1)，可以采用下列方法進(jìn)行機(jī)車(chē)調(diào)速;
(1)改變定子極對(duì)數(shù);
(2)應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)的串接聯(lián)接法;
(3)改變牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中起動(dòng)電阻阻值;
(4)改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率。
在以上幾種方法中，(1)～(3)方法，由于存在各種問(wèn)題而在實(shí)際中失去運(yùn)用價(jià)值：
改變定子極對(duì)數(shù)使異步電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且換接電路過(guò)于復(fù)雜，以致喪失運(yùn)用的可靠性;
異步電機(jī)串接聯(lián)接法調(diào)速級(jí)數(shù)有限而無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬廣的調(diào)速范圍;
改變電機(jī)轉(zhuǎn)子回路起動(dòng)電阻值，實(shí)行所謂串級(jí)調(diào)速。通常采用結(jié)構(gòu)異常簡(jiǎn)單的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)作牽引電動(dòng)機(jī)，由于這種電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是“短路繞組”，因而無(wú)法再在轉(zhuǎn)子上采取調(diào)速的措施;
所以實(shí)際上經(jīng)濟(jì)可行的方法就是改變異步電動(dòng)機(jī)供電電源頻率，即所謂的變頻調(diào)速方法。由公式(2-1)可見(jiàn)，在磁極對(duì)數(shù)p一定的條件下，如果能平滑改變f，就可以平滑調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。且f變化范圍越大，異步電機(jī)調(diào)速范圍也越寬廣，這就可以滿足機(jī)車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牧愕阶畲笾档恼{(diào)速要求。但是對(duì)于異步電機(jī)，調(diào)頻與調(diào)壓是相聯(lián)系的，輸出電壓應(yīng)隨著輸出頻率的改變而改變。隨著大功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，近代交直交型電力機(jī)車(chē)已很好地解決了變頻問(wèn)題，使得機(jī)車(chē)的調(diào)速具有平滑無(wú)級(jí)的特性。
交交型交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)采用三相同步牽引電動(dòng)機(jī)，其調(diào)速方法和直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理相同，只要改變電機(jī)端電壓，即改變輸入電機(jī)的功率，就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而獲得與直流電機(jī)相同的調(diào)速特性。同時(shí)，同步電機(jī)也可用調(diào)節(jié)激磁磁通的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)速。在調(diào)節(jié)電機(jī)端電壓或磁通時(shí)，必須調(diào)節(jié)電機(jī)端電壓的頻率，保證使該頻率與繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)的頻率相適應(yīng)。因而，同步電機(jī)電力機(jī)車(chē)的調(diào)速必須采用自動(dòng)調(diào)頻的晶閘管調(diào)壓變頻器，同時(shí)在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上裝置檢測(cè)器，根據(jù)檢測(cè)器送出的信號(hào)去控制晶閘管，以保證電機(jī)同步。