第三章礦用電機(jī)車

礦用電機(jī)車的電氣控制主講教師：秦燚授課班級(jí)：訂單培訓(xùn)班第三節(jié)礦用電機(jī)車的電氣控制學(xué)習(xí)目標(biāo)：

理解并掌握礦用電機(jī)車的啟動(dòng)、調(diào)速、電氣制動(dòng)原理。重點(diǎn)：

礦用電機(jī)車的啟動(dòng)、調(diào)速。

難點(diǎn)：

礦用電機(jī)車的調(diào)速。

學(xué)時(shí)分配：1課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)、重點(diǎn)與難點(diǎn)復(fù)習(xí)回顧目前我國煤礦的運(yùn)輸機(jī)車都是電機(jī)車電機(jī)車分類：按電源不同直流電機(jī)車交流電機(jī)車架線式蓄電池式架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車蓄電池式電機(jī)車蓄電池式電機(jī)車蓄電池式電機(jī)車蓄電池式電機(jī)車隔爆型蓄電池式電機(jī)車2.5t蓄電池式電機(jī)車復(fù)習(xí)回顧礦用電機(jī)車的構(gòu)造包括機(jī)械和電氣設(shè)備兩大部分。機(jī)械部分包括車架、輪對、軸箱、彈簧托架、齒輪傳動(dòng)裝置、撒砂裝置、制動(dòng)裝置及連接緩沖裝置等；電氣部分包括牽引電動(dòng)機(jī)、集電器、自動(dòng)開關(guān)、電阻器、控制器和照明裝置等。礦用電機(jī)車電氣設(shè)備機(jī)械設(shè)備車架、輪對、軸箱、彈簧托架、齒輪傳動(dòng)裝置、撒砂裝置、制動(dòng)裝置及連接緩沖裝置等牽引電動(dòng)機(jī)、集電器、自動(dòng)開關(guān)、電阻器、控制器和照明裝置等。

礦用電機(jī)車的電氣控制礦用電機(jī)車的電氣控制是指對牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、調(diào)速、電氣制動(dòng)、斷電運(yùn)行及換向運(yùn)行等控制，這些控制都是靠司機(jī)操作來實(shí)現(xiàn)的。一、礦用電機(jī)車的啟動(dòng)1、啟動(dòng)要求

能量消耗小，啟動(dòng)平穩(wěn)，以免沖擊過大。啟動(dòng)時(shí)電樞繞組內(nèi)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(wǎng)，則各繞組中通過的電流很大，會(huì)引起繞組很快發(fā)熱甚至燒毀。此外，還會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩，引起機(jī)械部分的損壞。為了限制啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，并保持一定的電流數(shù)值，需使用一定方法進(jìn)行啟動(dòng)。2、啟動(dòng)原理由上式可以看出，若附加電阻Rp固定不變，則隨著牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)車運(yùn)行速度的提高，反電勢E也增大，電樞電流Ia將趨于減小，則電機(jī)車的牽引力也隨之而減小。當(dāng)電機(jī)車牽引力等于列車運(yùn)行阻力時(shí)，列車將以較低的速度勻速運(yùn)行。為了使電機(jī)車能平穩(wěn)地啟動(dòng)，并能達(dá)到最大的牽引速度，必須保持較大的牽引力不變，為此需要在啟動(dòng)過程中，隨著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和反電勢E的升高，相應(yīng)地減小附加電阻Rp之值。為了減少牽引電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中的電能損耗，電機(jī)車在啟動(dòng)階段除采用逐級(jí)減小附加電阻Rp值的方法外，還采用了兩臺(tái)牽引電機(jī)車先串聯(lián)后并聯(lián)的方法，即所謂串并聯(lián)啟動(dòng)。電機(jī)車的整個(gè)啟動(dòng)過程如圖所示啟動(dòng)時(shí)，第一步先把兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，并加入啟動(dòng)電阻Rp，然后逐漸減小直至Rp=0。第二步將兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，并加入適當(dāng)?shù)母郊与娮鑂p′，然后逐漸減小，直至兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)不帶附加電阻并聯(lián)運(yùn)行。這時(shí)，機(jī)車即達(dá)到全速運(yùn)行。二、礦用電機(jī)車的調(diào)速由此可知，轉(zhuǎn)速n與電源電壓U、電樞回路電阻上的壓降IsRn及磁通Φ有關(guān)，改變這幾個(gè)量中的任意一個(gè)量，就能使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n改變。礦用電機(jī)車在運(yùn)輸過程中需要多種速度，所以運(yùn)行中常常需要調(diào)速，如通過道岔、進(jìn)入彎道及調(diào)車等。根據(jù)電壓平衡方程式Is

電樞電流；U

電源電壓；Rn

電動(dòng)機(jī)繞組中的電阻。因此直流電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法有兩種，即改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓和改變電動(dòng)機(jī)的磁場強(qiáng)度。（一）改變牽引電動(dòng)機(jī)的端電壓

在電樞電路串聯(lián)接入一個(gè)附加電阻，改變其電阻數(shù)值即可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的端電壓。這種調(diào)節(jié)方法在附加電阻上將消耗大量的電能，很不經(jīng)濟(jì)。為此，附加電阻實(shí)際上是在礦用電機(jī)車上只作啟動(dòng)時(shí)用，在運(yùn)行中調(diào)速時(shí)一般不用此法。1.電樞串聯(lián)電阻法改變牽引電動(dòng)機(jī)的連接方式，即利用兩臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)的串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行獲得兩種不同的速度。一般正常運(yùn)行為并聯(lián)(全速)，過道岔及彎道時(shí)為串聯(lián)(半速)，其原理如前所述。這種調(diào)速方法比較經(jīng)濟(jì)，其缺點(diǎn)是調(diào)速平滑性較差，但由于礦用電機(jī)車對調(diào)速要求不高，兩級(jí)變速基本可滿足要求，故此法應(yīng)用甚為普遍。2.串并聯(lián)法

在牽引電動(dòng)機(jī)電路中串聯(lián)可控硅元件，利用可控硅周期式地關(guān)斷和導(dǎo)通的斷續(xù)供電改變電動(dòng)機(jī)端電壓平均值的方法即脈沖調(diào)速法。這種方法實(shí)現(xiàn)了無電阻損耗的啟動(dòng)和無級(jí)調(diào)速，是礦用電機(jī)車技術(shù)上比較先進(jìn)的一種調(diào)速方法，正得到日益廣泛的應(yīng)用。3.可控硅脈沖調(diào)速法

根據(jù)改變勵(lì)磁繞組的匝數(shù)就可改變電動(dòng)機(jī)磁場強(qiáng)度的原理，把勵(lì)磁繞組分為兩組。當(dāng)兩組全部接入電路時(shí)，磁場強(qiáng)度為最大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低；只有一組接入電路時(shí)，由于激磁繞組的匝數(shù)減少，磁場被削弱，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高。（二）改變電動(dòng)機(jī)的磁場強(qiáng)度

1.改變勵(lì)磁繞組的匝數(shù)當(dāng)勵(lì)磁繞組串聯(lián)時(shí)為滿磁場，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最低；并聯(lián)時(shí)將削弱磁場，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高。一般在只用1臺(tái)電動(dòng)機(jī)牽引的情況下采用這種方法，其優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性和調(diào)速平滑性較好，但調(diào)整范圍不大。2.改變勵(lì)磁繞組的連接方式三、礦用電機(jī)車的電氣制動(dòng)礦用電機(jī)車的電氣制動(dòng)大多數(shù)是采用動(dòng)力制動(dòng)。原理：是根據(jù)牽引電動(dòng)機(jī)在一定工作條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可逆性。當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)工作時(shí)，列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，這時(shí)，電流將轉(zhuǎn)變?yōu)橄喾吹姆较颍闺妱?dòng)機(jī)軸上產(chǎn)生制動(dòng)力。在進(jìn)行電氣制動(dòng)的過程中，將產(chǎn)生的電能直接消耗在電阻器上。

(a)電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行(b)動(dòng)力制動(dòng)方式運(yùn)行牽引電動(dòng)機(jī)動(dòng)力制動(dòng)示意圖

重點(diǎn)小結(jié)

一、礦用電機(jī)車的啟動(dòng)

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