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1、第三章 電氣制動與粘著控制 第一節(jié) 電氣制動 .一、概述1電氣制動的根本原理電氣制動是利用電機的可逆性原理。電力機車在牽引工況時,牽引電機作電動機運轉(zhuǎn),將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,軸上輸出牽引轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動列車運轉(zhuǎn)。電力機車在電氣制動時,列車的慣性力帶動牽引電動機,此時牽引電機將作發(fā)電機運轉(zhuǎn),將列車動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,輸出制動電流的同時,在牽引電機軸上產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩并作用于輪對,構(gòu)成制動力使列車減速或在下坡道上以一定速度運轉(zhuǎn)。 .2.電氣制動的方式根據(jù)電氣制動時電能耗費的方式,電氣制動分為電阻制動和再生制動二種方式。1假設(shè)電氣制動時將產(chǎn)生的電能利用電阻使之轉(zhuǎn)化為熱能耗費掉,稱之為電阻制動。2假設(shè)將電氣制動時
2、產(chǎn)生的電能重新反響到電網(wǎng)去加以利用,稱之為再生制動。3.電氣制動的優(yōu)越性1提高了列車行車的平安性。2減少了閘瓦和車輪磨耗。3提高了列車下坡運轉(zhuǎn)速度。.4.機車采用電氣制動時應(yīng)滿足的根本要求1具有電氣穩(wěn)定性,并保證必要的機械穩(wěn)定性。2具有廣泛的調(diào)理范圍,沖擊力小。3機車由牽引形狀轉(zhuǎn)換為電氣制動形狀應(yīng)線路簡單,支配方便,具有良好的制動性能,負載分配力求均勻。.五、穩(wěn)定性概念1.機械穩(wěn)定性:指機車牽引列車在正常運轉(zhuǎn)中,不會由于偶爾緣由引起速度發(fā)生微量變化而使列車的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)遭到破壞。電氣制動的機械穩(wěn)定性是指當(dāng)偶爾緣由使機車運轉(zhuǎn)速度增高(或降低)時,制動力應(yīng)隨之增大(降低),以堅持原來的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)形狀。斷
3、定穩(wěn)定性的條件: 0 .2.電氣穩(wěn)定性:指電傳動機車在正常運轉(zhuǎn)中,不會由于偶爾要素的緣故,電流發(fā)生微量變化,而使?fàn)恳姍C的電平衡形狀遭到破壞。.二、電阻制動 1.它勵牽引電機電阻制動.(1)電氣穩(wěn)定性分析 如電機電流IZ因擾動而有偏移時,它具有自動恢復(fù)到原來穩(wěn)定形狀的趨勢。它勵電阻制動具有電氣穩(wěn)定性。(2)制動特性及控制方式電力機車在電氣制動時的各種任務(wù)特性稱為制動特性。速度特性 .制動力特性 .制動特性 .(2)加饋電阻制動又稱“補足電阻制動。電阻制動在低速時由于制動電流減小而制動力下降。為了維持制動電流不變,抑制機車制動力在低速區(qū)減小的情況,在制動回路外接附加制動電源來補足。圖3-12(a
4、)的回路方程式為:只需調(diào)理半控整流電路中晶閘管的移相角,即可調(diào)理加饋電源輸出,及時補足制動電流之減小,使制動電流維持不變。 .三、再生制動1.再生制動穩(wěn)定性分析再生制動時應(yīng)保證電氣穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性,而保證外部電氣穩(wěn)定性是實現(xiàn)再生制動的首要條件。 從分析得出,發(fā)電機外特性的斜率必需小于逆變安裝外特性的斜率,才干保證再生制動穩(wěn)定任務(wù)。并勵、他勵、復(fù)勵發(fā)電機的外特性具有下垂的外特性,因此只需保證發(fā)電機下降的外特性隨制動電流添加時其斜率小于逆變安裝外特性,便都具有外部電氣穩(wěn)定性。.2.再生制動特性及限制為了使負載分配平衡及保證電氣穩(wěn)定性,參與穩(wěn)定電阻RW 當(dāng)再生發(fā)電機的磁通為常量時,機車速度特性曲線
5、v=f(IZ)為不斷線。即機車速度越高,其再生制動電流IZ愈大。欲在一定再生制動電流下維持再生系統(tǒng)穩(wěn)定任務(wù),在機車速度下降時,必需加強電機的勵磁電流。由于電機磁通受最大勵磁電流的限制,因此再生制動時機車的運轉(zhuǎn)速度必有一個下限速度Vmin。當(dāng)機車速度VVmin,再生制動系統(tǒng)無法任務(wù)。調(diào)理過程的三個階段:(1)調(diào)理勵磁電流(2)調(diào)理逆變器電壓 .四、再生制動的特點(1)再生制動時回饋的電能可供其它電力機車牽引運用,因此是一種更具有經(jīng)濟效益的電氣制動方式。(2)再生制動具有調(diào)速范圍大,防滑性能好,減少了閘瓦與車輪磨耗。(3)再生制動的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。(4)再生制動機車必需采用全控橋。因此機車功率因
6、數(shù)低,諧波含量高,同時對觸發(fā)系統(tǒng)可靠性要求高。.五、交流傳動系統(tǒng)的電氣制動1.電氣制動原理調(diào)理逆變器的供電頻率,使n1n,那么異步電機處于發(fā)電機形狀。此時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢反向,電流反向, 電機轉(zhuǎn)矩反向,成為制動轉(zhuǎn)矩。1電阻制動經(jīng)過與直流回路支撐電容并聯(lián)的放電電阻,將這部分電能耗費掉, 也稱再生能耗制動。.圖虛線框內(nèi)為制動單元(PW),它包括內(nèi)部制動電阻RB,制動用的晶體管VB等,VB的通斷是經(jīng)過檢測直流電壓大小來控制。實踐上電阻中的電流是間歇的,所以西門子公司資料稱“脈沖電阻(Pulsed Resistor)。此單元實踐上只起耗費電能防止直流側(cè)過電壓的作用。它并不起制動作用,但人們習(xí)慣稱此單元為制動單元也稱為制動斬波器。要提高制動的快速性,就要快速耗費掉這部分電能, 可以在圖中H,G 兩點間外接制動電阻REB。.2再生制動這種方法就是經(jīng)過與整流器反并聯(lián)的回饋單元,將這部分電能回饋給電網(wǎng)這種情況整流單元也必需采用晶閘管整流元件。此種制動方法雖然可以把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲的能量回饋給
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