電力機車的電氣制動ppt課件

.,第二十一章電力機車的電氣制動,第一節(jié)概述第二節(jié)電阻制動,.,第一節(jié)概述,重點：電氣制動的基本原理和穩(wěn)定性難點：穩(wěn)定性概念,.,制動是機車運行的基本工作狀態(tài)之一。當(dāng)列車需要減速、停車或在長大下坡道上運行需要限制列車的速度時，都必須采取制動措施，控制機車的運行速度。現(xiàn)代鐵路運輸?shù)陌踩?，在很大程度上取決于機車制動性能的好壞。隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，行車速度的不斷提高，對機車的制動性能也相應(yīng)提出了更高的要求，以更好的保證列車高速運行時的安全性和可靠性。,.,電氣制動是利用電機的可逆性原理。電力機車在牽引工況運行時，牽引電機做電動機運行，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)動列車運行。電力機車在電氣制動時，列車的慣性力帶動牽引電動機，此時牽引電機將做發(fā)電機運行，將列車動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽敵鲋苿与娏鞯耐瑫r，在牽引電機軸上產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩并作用于輪對，形成制動力，使列車減速或在下坡道上以一定速度運行。,1電氣制動的基本原理,.,根據(jù)電氣制動時電能消耗的方式，電氣制動分為電阻制動和再生制動二種形式，如果將電氣制動時產(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。如果將電氣制動時產(chǎn)生的電能重新反饋到電網(wǎng)加以利用，稱之為再生制動。,2電氣制動的形式,.,3電氣制動的優(yōu)越性,（1）提高了列車行車的安全性。列車除機械制動系統(tǒng)外，由于配備了電氣制動系統(tǒng)。因而提高了列車運行的安全性。機械制動是靠閘瓦與車輪的機械磨擦來降低機車的運行速度，而機械摩擦系數(shù)隨著溫度升高明顯下降，因此機械制動的性能和效果隨著列車速度、載重和長度的提高而下降，且在高速時列車的機械制動呈現(xiàn)不穩(wěn)定性，而電制動則相反，速度越高制動效果越明顯，而且與制動時間無關(guān)。,.,（2）減少了閘瓦和車輪磨耗。機械制動時，接觸表面溫度很高，閘瓦和輪緣的磨耗十分嚴重，因為機械制動的磨耗主要取決于制動力的強度，高速時需制動強度大，磨耗就大，低速時相反。所以高速時用電制動，低速度時用機械制動可以大大地降低機車車輛輪軌的磨耗，大量節(jié)約制動閘瓦。,（3）提高了列車下坡運行速度。由于機械制動時需在每次排風(fēng)制動后，充風(fēng)緩解至少約1分鐘待風(fēng)壓恢復(fù)后才能進行下一次制動，造成下坡速度波動大，使列車的平均速度下降，而電制動因其性能與制動時間無關(guān)，可使列車下坡速度提高8，因而提高了運輸能力。,.,4機車采用電氣制動時應(yīng)滿足的基本要求,（1）具有電氣穩(wěn)定性并保證必要的機械穩(wěn)定性；（2）有廣泛的調(diào)節(jié)范圍，沖擊力小；（3）機車由牽引狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電氣制動狀態(tài)時應(yīng)線路簡單，操縱方便，有良好的制動性能，負載分配力求均勻。,.,（1）機械穩(wěn)定性：指機車牽引列車在正常運行中，不會由于偶然原因引起速度發(fā)生微量變化而使列車的穩(wěn)定運行遭到破壞。電氣制動的機械穩(wěn)定性是指當(dāng)偶然原因使機車運行速度增高（或降低）時，制動力應(yīng)隨之增大（降低），以保持原來的穩(wěn)定運行狀態(tài)。（2）電氣穩(wěn)定性：指電傳動機車在正常運行中，不會由于偶然因素，電流發(fā)生微量變化，而使牽引電機的電平衡狀態(tài)遭到破壞。,5穩(wěn)定性概念,.,第二節(jié)電阻制動,重點：電氣制動的形式、特性及其控制方式。難點：不同形式電氣制動的特性,.,1串勵電機的自激發(fā)電過程采用串勵牽引電機的電力機車在進行電阻制動時，必須首先切斷牽引電機電樞與電網(wǎng)的聯(lián)接，使電機電樞與制動電阻接成回路。,一、串勵牽引電機電阻制動,2穩(wěn)定性分析,檢驗外部電氣穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)判式為：當(dāng)IZIZA,說明在A點，電阻壓降的斜率必須大于電機電勢曲線的斜率，系統(tǒng)才具有外部電氣穩(wěn)定性。,.,串勵式電阻制動不需要額外的勵磁電壓，用改變制動電阻RZ的大小來調(diào)節(jié)制動電流和制動力。在高壓大電流情況下，制動電阻要求有許多抽頭和相應(yīng)的開關(guān)電器，造成線路復(fù)雜設(shè)備增多，且制動力的調(diào)節(jié)是有級的，不利于機車平穩(wěn)運行。同時制動電阻的取值應(yīng)適當(dāng)不宜過大，否則會使電機不能自激。當(dāng)多臺電機并聯(lián)共用一個制動電阻時，還會出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。所以在整流器電力機車上使用電阻制動時，一般不用串勵式電阻制動，而采用它勵式電阻制動，即用改變勵磁電流的方式來調(diào)節(jié)機車的制動電流和制動力，實現(xiàn)對機車運行速度的控制。,3調(diào)節(jié)方式,.,采用它勵電機電阻制動時，首先切斷牽引電機電樞與電網(wǎng)的連接，使電樞繞組與制動電阻接成回路，而電機原串勵繞組則由另外電源供電，電機作它勵發(fā)電機運行。1電氣穩(wěn)定性分析2制動特性及控制方式（1）速度特性V=f（IZ）（2）制動力特性B=f（IZ）（3）制動特性B=f（V）（4）控制方式,二、他勵牽引電機電阻制動,.,列車在制動時，由于受牽引電機、機車本身、制動電阻等多種因素的限制，只允許在一定范圍內(nèi)使用電阻制動。其限制如下：（1）最大勵磁電流限制曲線ILmax。若超過此限制則勵磁繞組發(fā)熱會燒損繞組，另一方面磁路飽和，磁通增加有限，調(diào)節(jié)效果不明顯。（2）粘著力限制曲線Bmax。若機車制動力大于此限制會造成滑行。應(yīng)當(dāng)說明根據(jù)牽規(guī)規(guī)定，計算制動時的粘著系數(shù)jT應(yīng)比牽引時粘著系數(shù)低20，因此，此制動粘著力限制小于牽引粘著力限制。,3電阻制動的工作范圍,.,（3）最大制動電流限制曲線IZmax。此值取決于電機電樞繞組的運行溫升，一般不超過牽引工況時的持續(xù)電流，但因受機車通風(fēng)條件，制動電阻功率限制，此值根據(jù)制動電阻的允許發(fā)熱而定。電力機車的制動功率為了充分發(fā)揮其制動效果，一般等于或小于機車的小時功率，該限制亦表示最大制動功率限制。（4）牽引電機安全換向限制曲線。牽引電機安全換向取決于電抗電勢er，因erVIZ，要維持er在允許值內(nèi)，必須隨著機車速度的提高，相應(yīng)地減小制動電流。否則牽引電機主極磁通畸變嚴重，可能導(dǎo)致?lián)Q向器發(fā)生火花加劇甚至環(huán)火。（5）機車構(gòu)造速度限制曲線。它受機車機械運行部分強度的限制，實際在線路復(fù)雜的區(qū)段它可能受到線路允許速度的限制。,.,電阻制動除前述的優(yōu)越性以外，因為電阻制動時控制電路比較簡單，制動力調(diào)節(jié)十分方便，因而易于實現(xiàn)制動力的自動控制，使電阻制動的性能得以充分發(fā)揮，但是電阻制動的最大缺點，從特性曲線上看是低速時制動力直線下降，制動效果不明顯。目前一般采用二種方法加以克服。1分級電阻制動2加饋電阻制動,三、電阻制動之不足及克服方法,.,理論上講，加饋電阻制動可使機車制停。而實際上由于牽引電機整流器不允許靜止不動長時間流過額定電流，以防整流器過熱而燒損。故在機車速度低于一定值時，就切除加饋制動，改用空氣制動使機車停車。國產(chǎn)SS3B、SS4G、SS8型電力機車均采用此種加饋電阻制動。,.,小結(jié),在第二十章的基礎(chǔ)上，本章討論了機車速度調(diào)節(jié)的特殊問題電氣制動。分析了電氣制動的工作原理，機車特性，制動力的調(diào)節(jié)方式。電氣制動的基本工作原理是利用電機的可逆性原理，把牽引工況下的串勵電動機轉(zhuǎn)換成電制動工況的它勵發(fā)電機，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩從而限制機車速度。根據(jù)如何消耗發(fā)電機所產(chǎn)生的電能劃分出二種電氣制動方式，即電阻制動和再生制動。,.,電阻制動是目前電力機上普遍采用的一種控制方式。其電路結(jié)構(gòu)簡單，只需將串勵電動機車的勵磁繞組與電樞繞組分離，電樞繞組并接制動電阻，勵磁繞組單獨接勵磁電源即可。電阻制動易于實現(xiàn)自動控制，可以實現(xiàn)恒磁通、恒速、恒流控制。尤其恒速控制對機車通過長大坡道，提高機車平均速度等有良好的經(jīng)濟意義。恒流控制可以充分利用機車的制動功率。為了克服低速電阻制動之不足采用分級電阻制動和加饋電阻制動。,.,復(fù)習(xí)思考題,1.電力機車電氣制動的基本原理是什么？2.電力機車電氣制動有幾種形式？3.電氣制動與空氣制動相比有哪些顯著的優(yōu)越性