第三章礦用電機車

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

理解并掌握礦用電機車的啟動、調(diào)速、電氣制動原理。重點：

礦用電機車的啟動、調(diào)速。

難點：

礦用電機車的調(diào)速。

學(xué)時分配：1課時學(xué)習(xí)目標、重點與難點復(fù)習(xí)回顧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蓄電池式電機車2.5t蓄電池式電機車復(fù)習(xí)回顧礦用電機車的構(gòu)造包括機械和電氣設(shè)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(guān)、電阻器、控制器和照明裝置等。礦用電機車電氣設(shè)備機械設(shè)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(guān)、電阻器、控制器和照明裝置等。

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(diào)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1、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(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，會引起繞組很快發(fā)熱甚至燒毀。此外，還會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)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、啟動原理由上式可以看出，若附加電阻Rp固定不變，則隨著牽引電動機轉(zhuǎn)速和電機車運行速度的提高，反電勢E也增大，電樞電流Ia將趨于減小，則電機車的牽引力也隨之而減小。當(dāng)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。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，為此需要在啟動過程中，隨著電動機的轉(zhuǎn)速和反電勢E的升高，相應(yīng)地減小附加電阻Rp之值。為了減少牽引電動機啟動過程中的電能損耗，電機車在啟動階段除采用逐級減小附加電阻Rp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(dāng)?shù)母郊与娮鑂p′，然后逐漸減小，直至兩臺電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(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)，改變這幾個量中的任意一個量，就能使電動機的轉(zhuǎn)速n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(diào)速，如通過道岔、進入彎道及調(diào)車等。根據(jù)電壓平衡方程式Is

電樞電流；U

電源電壓；Rn

電動機繞組中的電阻。因此直流電動機常用的調(diào)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磁場強度。（一）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(diào)節(jié)電動機的端電壓。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。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(diào)速時一般不用此法。1.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(diào)速方法比較經(jīng)濟，其缺點是調(diào)速平滑性較差，但由于礦用電機車對調(diào)速要求不高，兩級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

在牽引電動機電路中串聯(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)供電改變電動機端電壓平均值的方法即脈沖調(diào)速法。這種方法實現(xiàn)了無電阻損耗的啟動和無級調(diào)速，是礦用電機車技術(shù)上比較先進的一種調(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(dāng)兩組全部接入電路時，磁場強度為最大，電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速升高。（二）改變電動機的磁場強度

1.改變勵磁繞組的匝數(shù)當(dāng)勵磁繞組串聯(lián)時為滿磁場，電動機轉(zhuǎn)速最低；并聯(lián)時將削弱磁場，電動機轉(zhuǎn)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(jīng)濟性和調(diào)速平滑性較好，但調(diào)整范圍不大。2.改變勵磁繞組的連接方式三、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。原理：是根據(jù)牽引電動機在一定工作條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機運轉(zhuǎn)的可逆性。當(dāng)牽引電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機工作時，列車的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，這時，電流將轉(zhuǎn)變?yōu)橄喾吹姆较?，使電動機軸上產(chǎn)生制動力。在進行電氣制動的過程中，將產(chǎn)生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(jié)

一、礦用電機車的啟動

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