机车的电气制动

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1、第四节 机车的电气制动n二、制动分类 ：制动机械制动 (常备)电气制动电阻制动再生制动能耗电阻制动加馈电阻制动 一、电气制动原理三、电阻制动、电阻制动的优点（相对与机械制动）n提高运行的安全性：可使列车高速运行时具有 较大的制动力，可快速停车；n可减小列车闸瓦与轮缘的磨损:100t/km/年;n可提高列车的运行速度：下坡速度可提高8%;n节能：下坡速度大，可充分利用下坡的势能；n易于实现自动控制：可通过电子控制系统实现 恒流、恒速、恒功及粘着限制等控制。三、电阻制动（续1）、缺点 低速时制动力线性下降，使列车制停缓慢。 措施：n将电阻分级：高速时，电阻大；低速时，减小电阻 ，提高制动力；n采用

2、加馈电阻制动：低速时，在电枢内串联一个电 源与电枢电压相加，增大制动力电流，从而提高制 动力；n与机械制动配合：高速时，采用电制动为主，低速 时配上机械制动，保证整车的制动力。三、电阻制动（续2）n、电阻制动范围 制动时的基本方程：其中：Cm-电机转矩常数 Ce-电势常数 得到转矩表达式：三、电阻制动（续）n将制动力矩与转速转换至制动力和速度：其中：m-电机的个数 -齿轮传动比 -电机效率与齿轮传动效率之积 Dk-机车动轮直径三、电阻制动（续）或者：三、电阻制动（续）n、制动范围n制动必须在OABCDE范围内安 全运行。安全运行区由条 限制曲线构成：nOA:最大励磁电流限制AB:粘着限制曲线B

3、C:最大制动电流限制CD:牵引电机的安全换向限制DE:机车结构速度限制三、电阻制动（续6）n3、分级制动的效 果在低速时，RZ由 1.0005降至0.6时，恒 磁通控制，制动力增大；n4、加馈制动效果在低速时，可通过加馈 制动恒制动力制停。三、电阻制动（续7)n5、电阻制动主电路SS1机车6台电机共用一个整流电流，励磁绕组串联。三、电阻制动（续8)SS9电制动电路简化原理图SS9 机车电制动特性曲线 B=f(v)三、电阻制动（续9)四、再生制动n、再生制动的优点n节能10-15%；n制动范围宽，防滑性能好；n、再生制动的不足n功率因数低，仅6G仅0.5;n谐波成份多，对电网污染大；n控制系统复

4、杂；n采用全桥对控制可靠性要求高；丢失触发脉冲 时容易发生再生颠覆。n对线路要求较高。四、再生制动（续）、再生制动的原理 再生制动条件：n全控桥；n90;n励磁电流反向；其中： m-a1x1绕组的电压峰值 发电机电势，电枢回路电 阻之和，含稳定电阻Rst。四、再生制动（续）nst-稳定电阻的作 用电枢回路的电阻很小 ，Ud的微小变化会引起d 的变化很大，使控制困难。 Rst可以减少d 对d的敏 感性。但Rst太大会影响制 动能量的回收效果，所以要 综合考虑。机车Rst=0.45消耗 1/3的制动功率四、再生制动（续3）n、再生制动调节过程 再生制动分个过程：nBC段：调节励磁电流if高速时为了

5、提高功率因数 保持Ud最大，调节励磁电流调 节制动力，随速度减小，励磁 电流逐渐增大至最大值。高速 时控制受安全换向和制动功率 限制。四、再生制动（续4）nAB段：调节逆变输出电压 ud保持励磁电流最大ifmax不变， 控制，调节Ud，保持恒制动力 ； nAD段：加馈电阻制动到点时速度很低，很 小，90,d=0。如没 有加馈制动，可下降， 是能耗电阻制动。如采加馈 制动，90, d为正， 可恒制动力制停。四、再生制动（续5）、提高功率因数方法n采用不对称触发；n采用多段桥串联；n加装功率因数补偿器。 、再生制动主电路K机车制动时，全控 桥再生接电机；半控桥整流 控制励磁电流。 作业： 、分析恒

6、制动力，加馈电阻 制动过程，写出其电网消耗 功率表达式； 、分析再生制动时不对称触 为何可提高功率因数。第五节 主电路保护n问题：n主电路保护类型有那些？短路、过载、接地和过压保护。n为何要主电路要保护？主电路电气设备在短路、过载、接地和过 压故障发生时，不至发生损坏或者减少损坏 。第五节 主电路保护(续)一、主电路短路保护n、电网侧电路短路保护定义：电网侧绕组X的A端或中间任何一点接地；特征：短路阻抗很小，短路电流很大，上升很快；检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；动作：电流超过400A时，互感器二次电流超过lA，电 流继电器8动作，接通主断路器4的分闸线圈，主断路器 分断。变电所动作：短路电

7、流很大主断路器及变电所油开关均 会跳间；当车顶母线、瓷瓶对地放电或短路时，主断路 器4不会跳间，由牵引变电所执行保护。一、主电路短路保护（续）n、二次侧绕组短路定义： 主变压器二次侧绕组的整段或一段由于内部 或外部接线心短路；检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；动作：电流超过400A时主断路器动作分断。但在9级以下绕组短路及一小段绕组短路时，由于一 、二次绕组匝比太大，二次侧短路电流虽高达数万 安，但网侧电流还达不到400A整定值，主断路器不 会跳闸。一、主电路短路保护（续）n、硅整流器击穿短路n 定义：整流元件击穿引起的短路；n检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；n动作：一次侧电流超过400A时

8、主断路器动作分断动 作。（SS1整流器有较大的短路过载能力。）n过渡硅机组二极管击穿采用快速熔断器保护；n、牵引电动机闪络n定义：牵引电机换向器换向恶化可能导致闪络短路 ，n检测：电枢回路中的过流继电器5762动作；n动作：主断路器分断。二、主电路过载保护 n问题：过载与短路差别？n定义： 牵引或制动时，牵引电机回路超过最大值；n检测：牵引时，电流超过780A时，牵引过流继电器 动作；制动时，电机电流超过460A；n动作：牵引时，电流超过780A时，牵引过流继电器 5762动作、主断路器分断；制动时，电机电流超 过460A,制动过流继电器79、80动作,励磁回路交流 侧电交接触器84打开。二、

9、主电路接地保护（自学）问题：为何设主路接地保护？主电路中，不同电位两点同时接地时，发生 短路。 问题：接地继电器的接入点的如何选择？选择整流电路的负极接入。 问题：为何要串入DC110V蓄电池？为了消除死区，保证任何一点接地时可以动 作。二、主电路过电压保护 n、过电压的种类 大气过电压：来自大气雷击的过电压，可达数百万伏 ，由接触网或直接侵入车顶。（外部过电压） 操作过电压：硅元件换向或电所开关分合引起，电压 幅度较大气过压低。（内部过电压） 、过电压吸收n网侧放电间隙 功能：110mm放电间隙，当遭雷击时，放电间间隙击 穿，将大气过压限制在90kV以下； 问题：放电间隙动作后不能自恢复，变

10、电所跳闸 现有氧化锌避雷器。二、主电路过电压保护n二次侧RC网络 功能：1C1-R4C4构成网络将内部操作过电及被放 电间隙释放的过电压进行吸收，将二次侧最高电压 限制在4.5kV。n整流器换向RC 吸收 功能：吸收整流元件和换向过电压，电阻同时可以 均压和释放电容电压的作用。 问题：换向过电压的产生？ 其它电力电子器件过电压吸收原理讨论：nnn。第六节 机车辅助电路 n、机车辅助电路分类直流辅助电路 供车上电器控制和电子控制的直流电源。交流辅助电路 供车上空压机、通风机、油泵电机、空调的三相交流 电源。客车供电辅助电路供客车用电的DC600V直流电源。、直流辅助电源n通常用的是DC110V,

11、在 地铁或其它轨道车辆中 也有用DC24V,并且有蓄 电池作后备电源。供电 网没电时，给控制系统 供电；n传统相控电源正常时整流器负载供 电，同时给蓄电池组充 电；电网无电或启动时 ，蓄电池给负载供电。、直流辅助电源（续）n新型的开关电源 体积和重量是相控的1 5; 电源的脉动小，调节速度 快、交流辅助电源n机车上的除辅助压缩机 采用直流驱动外，其它 辅助系统都用三相鼠笼 电动机来驱动。辅助交 流电路有三类。n电容分相起动（）n电机单相供电、交流辅助电源(续) n旋转劈相机先通过劈相机将单相 电变为三相，再供辅助 电机使用。 特点：过载能力强，便宜 ，输出电压只在一网压 下对称。辅助电机容量

12、大。型劈相机 原理：起动后，负序磁场 被削弱，气隙中只有正 序磁场，在三相绕组中 感应三相电势。、交流辅助电源(续)型劈相机 原理：两个绕组空间相差 90度，匝数比为:因此，得到如图的三 相感应电势相量图、交流辅助电源(续)n三相静止逆变器 特点：三相电压和电流完 全对称，辅助电机容量 小；可以实现软起动和 变负载运行，减少冲击 、噪声和能耗。最早8K车使用，现 在ss7E。交流车普遍 采用。一台车上有多台 辅助逆变器，一台故障 时其负载分由其逆变器 承担原理：先整流稳压为 DC600V直流，再逆变为 三相交流。、客车辅助供电电源于在SS7E,SS9客车机车上还配有两 个DC600V,300kW客车供电电源,供整个列车车箱内空 调和茶炉供电。