第三章電氣制動(dòng)與粘著控制

1、第三章 電氣制動(dòng)與粘著控制,第一節(jié) 電氣制動(dòng),一、概述,1電氣制動(dòng)的基本原理 電氣制動(dòng)是利用電機(jī)的可逆性原理。電力機(jī)車在牽引工況時(shí)，牽引電機(jī)作電動(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)將作發(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。,2.電氣制動(dòng)的形式 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。 （1）如果電氣制動(dòng)時(shí)將產(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)。 （2）如

2、果將電氣制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能重新反饋到電網(wǎng)去加以利用，稱之為再生制動(dòng)。 3.電氣制動(dòng)的優(yōu)越性 （1）提高了列車行車的安全性。 （2）減少了閘瓦和車輪磨耗。 （3）提高了列車下坡運(yùn)行速度。,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）具有廣泛的調(diào)節(jié)范圍，沖擊力小。 （3）機(jī)車由牽引狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣制動(dòng)狀態(tài)應(yīng)線路簡(jiǎn)單，操縱方便，具有良好的制動(dòng)性能，負(fù)載分配力求均勻。,五、穩(wěn)定性概念,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(或降低)時(shí)，

3、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)。 判定穩(wěn)定性的條件： 0,2.電氣穩(wěn)定性：指電傳動(dòng)機(jī)車在正常運(yùn)行中，不會(huì)由于偶然因素的緣故，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。,二、電阻制動(dòng),1.它勵(lì)牽引電機(jī)電阻制動(dòng),(1)電氣穩(wěn)定性分析 如電機(jī)電流IZ因擾動(dòng)而有偏移時(shí)，它具有自動(dòng)恢復(fù)到原來穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢(shì)。它勵(lì)電阻制動(dòng)具有電氣穩(wěn)定性。 (2)制動(dòng)特性及控制方式 電力機(jī)車在電氣制動(dòng)時(shí)的各種工作特性稱為制動(dòng)特性。 速度特性,制動(dòng)力特性,制動(dòng)特性,(2)加饋電阻制動(dòng) 又稱“補(bǔ)足”電阻制動(dòng)。電阻制動(dòng)在低速時(shí)由于制動(dòng)電流減小而制動(dòng)力下降。為了維持制動(dòng)電流不變，克服機(jī)車制動(dòng)力在低速區(qū)減

4、小的狀況，在制動(dòng)回路外接附加制動(dòng)電源來補(bǔ)足。圖3-12(a)的回路方程式為： 只需調(diào)節(jié)半控整流電路中晶閘管的移相角，即可調(diào)節(jié)加饋電源輸出，及時(shí)補(bǔ)足制動(dòng)電流之減小，使制動(dòng)電流維持不變。,三、再生制動(dòng),1.再生制動(dòng)穩(wěn)定性分析 再生制動(dòng)時(shí)應(yīng)保證電氣穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，而保證外部電氣穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)的首要條件。 從分析得出，發(fā)電機(jī)外特性的斜率必須小于逆變裝置外特性的斜率，才能保證再生制動(dòng)穩(wěn)定工作。 并勵(lì)、他勵(lì)、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性具有下垂的外特性，因此只要保證發(fā)電機(jī)下降的外特性隨制動(dòng)電流增加時(shí)其斜率小于逆變裝置外特性，便都具有外部電氣穩(wěn)定性。,2.再生制動(dòng)特性及限制 為了使負(fù)載分配均衡及保證電氣穩(wěn)定

5、性，加入穩(wěn)定電阻RW 當(dāng)再生發(fā)電機(jī)的磁通為常量時(shí)，機(jī)車速度特性曲線v=f(IZ)為一直線。即機(jī)車速度越高，其再生制動(dòng)電流IZ愈大。 欲在一定再生制動(dòng)電流下維持再生系統(tǒng)穩(wěn)定工作，在機(jī)車速度下降時(shí)，必須加強(qiáng)電機(jī)的勵(lì)磁電流。由于電機(jī)磁通受最大勵(lì)磁電流的限制，因此再生制動(dòng)時(shí)機(jī)車的運(yùn)行速度必有一個(gè)下限速度Vmin。當(dāng)機(jī)車速度VVmin，再生制動(dòng)系統(tǒng)無法工作。 調(diào)節(jié)過程的三個(gè)階段： (1)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 (2)調(diào)節(jié)逆變器電壓,四、再生制動(dòng)的特點(diǎn),(1)再生制動(dòng)時(shí)回饋的電能可供其它電力機(jī)車牽引使用，因此是一種更具有經(jīng)濟(jì)效益的電氣制動(dòng)方式。 (2)再生制動(dòng)具有調(diào)速范圍大，防滑性能好，減少了閘瓦與車輪磨耗。 (3

6、)再生制動(dòng)的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。 (4)再生制動(dòng)機(jī)車必須采用全控橋。因此機(jī)車功率因數(shù)低，諧波含量高，同時(shí)對(duì)觸發(fā)系統(tǒng)可靠性要求高。,五、交流傳動(dòng)系統(tǒng)的電氣制動(dòng),1.電氣制動(dòng)原理 調(diào)節(jié)逆變器的供電頻率，使n1n，則異步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。此時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)反向，電流反向， 電機(jī)轉(zhuǎn)矩反向，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （1）電阻制動(dòng) 通過與直流回路支撐電容并聯(lián)的放電電阻，將這部分電能消耗掉， 也稱再生能耗制動(dòng)。,圖虛線框內(nèi)為制動(dòng)單元(PW)，它包括內(nèi)部制動(dòng)電阻RB，制動(dòng)用的晶體管VB等，VB的通斷是通過檢測(cè)直流電壓大小來控制。實(shí)際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(shí)際上只起消耗電能防止直流側(cè)過電壓的作用。它并不起制動(dòng)作用，但人們習(xí)慣稱此單元為制動(dòng)單元也稱為制動(dòng)斬波器。要提高制動(dòng)的快速性，就要快速消耗掉這部分電能， 可以在圖中H，G 兩點(diǎn)間外接制動(dòng)電阻REB。,（2）再生制動(dòng) 這種方法就是通過與整流器反并聯(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須采用晶閘管整流元件。此種制動(dòng)方法雖然可以把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量