第三章 礦用電機車

1、授課班級：訂單培訓班第三節(jié)第三節(jié) 礦用電機車的電氣控制礦用電機車的電氣控制v學習目標： 理解并掌握礦用電機車的啟動、調速、電氣制動原理。v重點： 礦用電機車的啟動、調速。 v難點： 礦用電機車的調速。 v學時分配：1課時學習目標、重點與難點學習目標、重點與難點復習回顧復習回顧目前我國煤礦的運輸機車都是電機車目前我國煤礦的運輸機車都是電機車電機車分類：按電源不同直流電機車交流電機車架線式蓄電池式架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車架線式電機車蓄電池式電機

2、車蓄電池式電機車蓄電池式電機車蓄電池式電機車蓄電池式電機車蓄電池式電機車蓄電池式電機車蓄電池式電機車隔爆型隔爆型蓄電池式電機車蓄電池式電機車2.5t蓄電池式電機車蓄電池式電機車復習回顧復習回顧礦用電機車的構造包括機械和電氣設備兩大部分。機械部分包括車架、輪對、軸箱、彈簧托架、齒輪傳動裝置、撒砂裝置、制動裝置及連接緩沖裝置等；電氣部分包括牽引電動機、集電器、自動開關、電阻器、控制器和照明裝置等。 礦用電機車礦用電機車電氣設備電氣設備機械設備機械設備車架、輪對、軸箱、彈簧托架、齒輪傳動裝置、撒砂裝置、制動裝置及連接緩沖裝置等牽引電動機、集電器、自動開關、電阻器、控制器和照明裝置等。 礦用電機車的電

3、氣控制礦用電機車的電氣控制礦用電機車的電氣控制是指對牽引電動機進行啟動、調速、電氣制動、斷電運行及換向運行等控制，這些控制都是靠司機操作來實現(xiàn)的。一、礦用電機車的啟動一、礦用電機車的啟動1、啟動要求、啟動要求 能量消耗小，啟動平穩(wěn)，以免沖擊過大。 啟動時電樞繞組內沒有反電勢，而繞組本身電阻又很小，若直接接至全電壓電網，則各繞組中通過的電流很大，會引起繞組很快發(fā)熱甚至燒毀。此外，還會產生很大的轉矩，引起機械部分的損壞。為了限制啟動時的電流沖擊，并保持一定的電流數(shù)值，需使用一定方法進行啟動。2、啟動原理、啟動原理 由上式可以看出，若附加電阻由上式可以看出，若附加電阻R Rp p固定不變，則隨著固定

4、不變，則隨著牽引電動機轉速和電機車運行速度的提高，反電勢牽引電動機轉速和電機車運行速度的提高，反電勢E E也也增大，電樞電流增大，電樞電流I Ia a將趨于減小，則電機車的牽引力也隨將趨于減小，則電機車的牽引力也隨之而減小。當電機車牽引力等于列車運行阻力時，列車之而減小。當電機車牽引力等于列車運行阻力時，列車將以較低的速度勻速運行。將以較低的速度勻速運行。 為了使電機車能平穩(wěn)地啟動，并能達到最大的為了使電機車能平穩(wěn)地啟動，并能達到最大的牽引速度，必須保持較大的牽引力不變，為此需要牽引速度，必須保持較大的牽引力不變，為此需要在在啟動過程中，隨著電動機的轉速和反電勢啟動過程中，隨著電動機的轉速和反

5、電勢E E的升高，相應地減小附加電阻的升高，相應地減小附加電阻RpRp之值。之值。為了減少牽引電動機啟動過程中的電為了減少牽引電動機啟動過程中的電能損耗，電機車在啟動階段除采用逐能損耗，電機車在啟動階段除采用逐級減小附加電阻級減小附加電阻RpRp值的方法外，還采值的方法外，還采用了兩臺牽引電機車先串聯(lián)后并聯(lián)的用了兩臺牽引電機車先串聯(lián)后并聯(lián)的方法，即所謂串并聯(lián)啟動。方法，即所謂串并聯(lián)啟動。電機車的整個啟動過程如圖所示電機車的整個啟動過程如圖所示啟動時，第一步先把兩臺電動機串聯(lián)，并加入啟動電阻Rp，然后逐漸減小直至Rp=0。第二步將兩臺電動機并聯(lián)，并加入適當?shù)母郊与娮鑂p，然后逐漸減小，直至兩臺電

6、動機不帶附加電阻并聯(lián)運行。這時，機車即達到全速運行。二、礦用電機車的調速二、礦用電機車的調速由此可知，轉速由此可知，轉速n n與電源電壓與電源電壓U U、電樞回路電阻上的壓降、電樞回路電阻上的壓降IsRnIsRn及及磁通磁通有關，改變這幾個量中的任意一個量，就能使電動機的有關，改變這幾個量中的任意一個量，就能使電動機的轉速轉速n n改變。改變。礦用電機車在運輸過程中需要多種速度，所以運行中常常需要調速，如通過道岔、進入彎道及調車等。 cUnRIns根據(jù)電壓平衡方程式Is 電樞電流；U 電源電壓；Rn 電動機繞組中的電阻。因此直流電動機常用的調速方法有兩種，即改變牽引電動機的端電壓和改變電動機的

7、磁場強度。（一）（一）改變牽引電動機的端電壓改變牽引電動機的端電壓 在電樞電路串聯(lián)接入一個附加電阻，改變其電阻數(shù)值即可調節(jié)電動機的端電壓。這種調節(jié)方法在附加電阻上將消耗大量的電能，很不經濟。為此，附加電阻實際上是在礦用電機車上只作啟動時用，在運行中調速時一般不用此法。1.1.電樞串聯(lián)電阻法電樞串聯(lián)電阻法 改變牽引電動機的連接方式，即利用兩臺牽引電動機的串聯(lián)或并聯(lián)運行獲得兩種不同的速度。一般正常運行為并聯(lián)(全速)，過道岔及彎道時為串聯(lián)(半速)，其原理如前所述。這種調速方法比較經濟，其缺點是調速平滑性較差，但由于礦用電機車對調速要求不高，兩級變速基本可滿足要求，故此法應用甚為普遍。2.2.串并聯(lián)法

8、串并聯(lián)法 在牽引電動機電路中串聯(lián)可控硅元件，利用可控硅周期式地關斷和導通的斷續(xù)供電改變電動機端電壓平均值的方法即脈沖調速法。這種方法實現(xiàn)了無電阻損耗的啟動和無級調速，是礦用電機車技術上比較先進的一種調速方法，正得到日益廣泛的應用。3.3.可控硅脈沖調速法可控硅脈沖調速法 根據(jù)改變勵磁繞組的匝數(shù)就可改變電動機磁場強度的原理，把勵磁繞組分為兩組。當兩組全部接入電路時，磁場強度為最大，電動機轉速降低；只有一組接入電路時，由于激磁繞組的匝數(shù)減少，磁場被削弱，電動機轉速升高。 （二）（二）改變電動機的磁場強度改變電動機的磁場強度 1.1.改變勵磁繞組的匝數(shù)改變勵磁繞組的匝數(shù) 當勵磁繞組串聯(lián)時為滿磁場，電

9、動機轉速最低；并聯(lián)時將削弱磁場，電動機轉速增高。一般在只用1臺電動機牽引的情況下采用這種方法，其優(yōu)點是經濟性和調速平滑性較好，但調整范圍不大。2.2.改變勵磁繞組的連接方式改變勵磁繞組的連接方式三、礦用電機車的電氣制動三、礦用電機車的電氣制動 礦用電機車的電氣制動大多數(shù)是采用動力制動。礦用電機車的電氣制動大多數(shù)是采用動力制動。 原理：是根據(jù)牽引電動機在一定工作條件下原理：是根據(jù)牽引電動機在一定工作條件下可以轉變?yōu)榘l(fā)電機運轉的可逆性。當牽引電動機可以轉變?yōu)榘l(fā)電機運轉的可逆性。當牽引電動機轉變?yōu)榘l(fā)電機工作時，列車的動能轉變?yōu)殡娔?，轉變?yōu)榘l(fā)電機工作時，列車的動能轉變?yōu)殡娔?，這時，電流將轉變?yōu)橄喾吹姆较?，使電動機軸上這時，電流將轉變?yōu)橄喾吹姆较颍闺妱訖C軸上產生制動力。在進行電氣制動的過程中，將產生產生制動力。在進行電氣制動的過程中，將產生的電能直接消耗在電阻器上。的電能直接消耗在電阻器上。 (a)電動機方式運行 (b)動力制動方式運行牽引電動機動力制動示意圖 重點小結重點小結