21章--電力機(jī)車的電氣制動(dòng)PPT

1、1第二十一章第二十一章 電力機(jī)車的電氣制動(dòng)電力機(jī)車的電氣制動(dòng)第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 第二節(jié)第二節(jié) 電阻制動(dòng)電阻制動(dòng) 2第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 n重點(diǎn)：n電氣制動(dòng)的基本原理和穩(wěn)定性 n難點(diǎn)：n穩(wěn)定性概念3 制動(dòng)是機(jī)車運(yùn)行的基本工作狀態(tài)之一。當(dāng)列車需要減速、停車或在長大下坡道上運(yùn)行需要限制列車的速度時(shí)，都必須采取制動(dòng)措施，控制機(jī)車的運(yùn)行速度。現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，在很大程度上取決于機(jī)車制動(dòng)性能的好壞。隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，行車速度的不斷提高，對(duì)機(jī)車的制動(dòng)性能也相應(yīng)提出了更高的要求，以更好的保證列車高速運(yùn)行時(shí)的安全性和可靠性。4 電氣制動(dòng)是利用電機(jī)的可逆性原理。電力機(jī)車在牽引工況運(yùn)行時(shí)，牽引電機(jī)做

2、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，軸上輸出牽引轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。電力機(jī)車在電氣制動(dòng)時(shí)，列車的慣性力帶動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)，此時(shí)牽引電機(jī)將做發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，輸出制?dòng)電流的同時(shí)，在牽引電機(jī)軸上產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩并作用于輪對(duì)，形成制動(dòng)力，使列車減速或在下坡道上以一定速度運(yùn)行。1電氣制動(dòng)的基本原理5 根據(jù)電氣制動(dòng)時(shí)電能消耗的方式，電氣制動(dòng)分為電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)二種形式，如果將電氣制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能利用電阻使之轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，稱之為電阻制動(dòng)。如果將電氣制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能重新反饋到電網(wǎng)加以利用，稱之為再生制動(dòng)。 2電氣制動(dòng)的形式6 3電氣制動(dòng)的優(yōu)越性 （1）提高了列車行車的安全性。列車除機(jī)械制動(dòng)系

3、統(tǒng)外，由于配備了電氣制動(dòng)系統(tǒng)。因而提高了列車運(yùn)行的安全性。機(jī)械制動(dòng)是靠閘瓦與車輪的機(jī)械磨擦來降低機(jī)車的運(yùn)行速度，而機(jī)械摩擦系數(shù)隨著溫度升高明顯下降，因此機(jī)械制動(dòng)的性能和效果隨著列車速度、載重和長度的提高而下降，且在高速時(shí)列車的機(jī)械制動(dòng)呈現(xiàn)不穩(wěn)定性，而電制動(dòng)則相反，速度越高制動(dòng)效果越明顯，而且與制動(dòng)時(shí)間無關(guān)。 7 （2）減少了閘瓦和車輪磨耗。機(jī)械制動(dòng)時(shí)，接觸表面溫度很高，閘瓦和輪緣的磨耗十分嚴(yán)重，因?yàn)闄C(jī)械制動(dòng)的磨耗主要取決于制動(dòng)力的強(qiáng)度，高速時(shí)需制動(dòng)強(qiáng)度大，磨耗就大，低速時(shí)相反。所以高速時(shí)用電制動(dòng)，低速度時(shí)用機(jī)械制動(dòng)可以大大地降低機(jī)車車輛輪軌的磨耗，大量節(jié)約制動(dòng)閘瓦。 （3）提高了列車下坡運(yùn)行速

4、度。由于機(jī)械制動(dòng)時(shí)需在每次排風(fēng)制動(dòng)后，充風(fēng)緩解至少約1分鐘待風(fēng)壓恢復(fù)后才能進(jìn)行下一次制動(dòng)，造成下坡速度波動(dòng)大，使列車的平均速度下降，而電制動(dòng)因其性能與制動(dòng)時(shí)間無關(guān)，可使列車下坡速度提高8，因而提高了運(yùn)輸能力。 8 4機(jī)車采用電氣制動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的基本要求 （1）具有電氣穩(wěn)定性并保證必要的機(jī)械穩(wěn)定性；（2）有廣泛的調(diào)節(jié)范圍，沖擊力??； （3）機(jī)車由牽引狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣制動(dòng)狀態(tài)時(shí)應(yīng)線路簡(jiǎn)單，操縱方便，有良好的制動(dòng)性能，負(fù)載分配力求均勻。 9 （1）機(jī)械穩(wěn)定性：指機(jī)車牽引列車在正常運(yùn)行中，不會(huì)由于偶然原因引起速度發(fā)生微量變化而使列車的穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞。電氣制動(dòng)的機(jī)械穩(wěn)定性是指當(dāng)偶然原因使機(jī)車運(yùn)行速度增高（

5、或降低）時(shí)，制動(dòng)力應(yīng)隨之增大（降低），以保持原來的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 （2）電氣穩(wěn)定性：指電傳動(dòng)機(jī)車在正常運(yùn)行中，不會(huì)由于偶然因素，電流發(fā)生微量變化，而使?fàn)恳姍C(jī)的電平衡狀態(tài)遭到破壞。 5穩(wěn)定性概念 10第二節(jié) 電阻制動(dòng)n重點(diǎn)：n電氣制動(dòng)的形式、特性及其控制方式。 n難點(diǎn)：n不同形式電氣制動(dòng)的特性11 1串勵(lì)電機(jī)的自激發(fā)電過程 采用串勵(lì)牽引電機(jī)的電力機(jī)車在進(jìn)行電阻制動(dòng)時(shí)，必須首先切斷牽引電機(jī)電樞與電網(wǎng)的聯(lián)接，使電機(jī)電樞與制動(dòng)電阻接成回路。 一、串勵(lì)牽引電機(jī)電阻制動(dòng) 2穩(wěn)定性分析 檢驗(yàn)外部電氣穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)判式為： 當(dāng)IZIZAIRIICZZZAZVdRddVd| 說明在A點(diǎn)，電阻壓降的斜率必須大于電

6、機(jī)電勢(shì)曲線的斜率，系統(tǒng)才具有外部電氣穩(wěn)定性。12 串勵(lì)式電阻制動(dòng)不需要額外的勵(lì)磁電壓，用改變制動(dòng)電阻RZ的大小來調(diào)節(jié)制動(dòng)電流和制動(dòng)力。在高壓大電流情況下，制動(dòng)電阻要求有許多抽頭和相應(yīng)的開關(guān)電器，造成線路復(fù)雜設(shè)備增多，且制動(dòng)力的調(diào)節(jié)是有級(jí)的，不利于機(jī)車平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)制動(dòng)電阻的取值應(yīng)適當(dāng)不宜過大，否則會(huì)使電機(jī)不能自激。當(dāng)多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)共用一個(gè)制動(dòng)電阻時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。所以在整流器電力機(jī)車上使用電阻制動(dòng)時(shí)，一般不用串勵(lì)式電阻制動(dòng)，而采用它勵(lì)式電阻制動(dòng)，即用改變勵(lì)磁電流的方式來調(diào)節(jié)機(jī)車的制動(dòng)電流和制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車運(yùn)行速度的控制。 3調(diào)節(jié)方式13 采用它勵(lì)電機(jī)電阻制動(dòng)時(shí)，首先切斷牽引電機(jī)電樞與電網(wǎng)

7、的連接，使電樞繞組與制動(dòng)電阻接成回路，而電機(jī)原串勵(lì)繞組則由另外電源供電，電機(jī)作它勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行。 1電氣穩(wěn)定性分析 2制動(dòng)特性及控制方式 （1）速度特性V=f（IZ） （2）制動(dòng)力特性B=f（IZ） （3）制動(dòng)特性B=f（V） （4）控制方式 二、他勵(lì)牽引電機(jī)電阻制動(dòng)14 列車在制動(dòng)時(shí)，由于受牽引電機(jī)、機(jī)車本身、制動(dòng)電阻等多種因素的限制，只允許在一定范圍內(nèi)使用電阻制動(dòng)。其限制如下： （1）最大勵(lì)磁電流限制曲線ILmax。若超過此限制則勵(lì)磁繞組發(fā)熱會(huì)燒損繞組，另一方面磁路飽和，磁通增加有限，調(diào)節(jié)效果不明顯。 （2）粘著力限制曲線Bmax。若機(jī)車制動(dòng)力大于此限制會(huì)造成滑行。應(yīng)當(dāng)說明根據(jù)牽規(guī)規(guī)定，計(jì)算

8、制動(dòng)時(shí)的粘著系數(shù)jT 應(yīng)比牽引時(shí)粘著系數(shù)低20，因此，此制動(dòng)粘著力限制小于牽引粘著力限制。 3電阻制動(dòng)的工作范圍15 （3）最大制動(dòng)電流限制曲線IZmax。此值取決于電機(jī)電樞繞組的運(yùn)行溫升，一般不超過牽引工況時(shí)的持續(xù)電流，但因受機(jī)車通風(fēng)條件，制動(dòng)電阻功率限制，此值根據(jù)制動(dòng)電阻的允許發(fā)熱而定。電力機(jī)車的制動(dòng)功率為了充分發(fā)揮其制動(dòng)效果，一般等于或小于機(jī)車的小時(shí)功率，該限制亦表示最大制動(dòng)功率限制。 （4）牽引電機(jī)安全換向限制曲線。牽引電機(jī)安全換向取決于電抗電勢(shì)er，因 erVIZ ，要維持er在允許值內(nèi)，必須隨著機(jī)車速度的提高，相應(yīng)地減小制動(dòng)電流。否則牽引電機(jī)主極磁通畸變嚴(yán)重，可能導(dǎo)致?lián)Q向器發(fā)生火花

9、加劇甚至環(huán)火。 （5）機(jī)車構(gòu)造速度限制曲線。它受機(jī)車機(jī)械運(yùn)行部分強(qiáng)度的限制，實(shí)際在線路復(fù)雜的區(qū)段它可能受到線路允許速度的限制。16 電阻制動(dòng)除前述的優(yōu)越性以外，因?yàn)殡娮柚苿?dòng)時(shí)控制電路比較簡(jiǎn)單，制動(dòng)力調(diào)節(jié)十分方便，因而易于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的自動(dòng)控制，使電阻制動(dòng)的性能得以充分發(fā)揮，但是電阻制動(dòng)的最大缺點(diǎn)，從特性曲線上看是低速時(shí)制動(dòng)力直線下降，制動(dòng)效果不明顯。目前一般采用二種方法加以克服。 1分級(jí)電阻制動(dòng) 2加饋電阻制動(dòng) 三、電阻制動(dòng)之不足及克服方法三、電阻制動(dòng)之不足及克服方法 17 理論上講，加饋電阻制動(dòng)可使機(jī)車制停。而實(shí)際上由于牽引電機(jī)整流器不允許靜止不動(dòng)長時(shí)間流過額定電流，以防整流器過熱而燒損。故在

10、機(jī)車速度低于一定值時(shí)，就切除加饋制動(dòng)，改用空氣制動(dòng)使機(jī)車停車。國產(chǎn)SS3B、SS4G、SS8型電力機(jī)車均采用此種加饋電阻制動(dòng)。18小小 結(jié)結(jié) 在第二十章的基礎(chǔ)上，本章討論了機(jī)車速度調(diào)節(jié)的特殊問題電氣制動(dòng)。分析了電氣制動(dòng)的工作原理，機(jī)車特性，制動(dòng)力的調(diào)節(jié)方式。 電氣制動(dòng)的基本工作原理是利用電機(jī)的可逆性原理，把牽引工況下的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電制動(dòng)工況的它勵(lì)發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩從而限制機(jī)車速度。根據(jù)如何消耗發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能劃分出二種電氣制動(dòng)方式，即電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)。19 電阻制動(dòng)是目前電力機(jī)上普遍采用的一種控制方式。其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需將串勵(lì)電動(dòng)機(jī)車的勵(lì)磁繞組與電樞繞組分離，電樞繞組并接制動(dòng)電阻，勵(lì)磁繞組單獨(dú)接勵(lì)磁電源即可。電阻制動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)恒磁通、恒速、恒流控制。尤其恒速控制對(duì)機(jī)車通過長大坡道，提高機(jī)車平均速度等有良好的經(jīng)濟(jì)意義。恒流控制可以充分利用機(jī)車的制動(dòng)功率。為了克服低速電阻制動(dòng)之不足采用分級(jí)電阻制動(dòng)和加饋電阻制動(dòng)。 20復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題n1.電力機(jī)車電氣制動(dòng)的基本原理是什么？n2.電力機(jī)車電氣制動(dòng)有幾種形式？n3.電氣制動(dòng)與空氣制動(dòng)相比有哪些顯著的優(yōu)越性？