第四节机车的电气制动.ppt

第四节 机车的电气制动n二、制动分类 ：制动机械制动 (常备)电气制动电阻制动再生制动能耗电阻制动加馈电阻制动• 一、电气制动原理三、电阻制动１、电阻制动的优点（相对与机械制动）n提高运行的安全性：可使列车高速运行时具有 较大的制动力，可快速停车；n可减小列车闸瓦与轮缘的磨损:100t/km/年;n可提高列车的运行速度：下坡速度可提高8%;n节能：下坡速度大，可充分利用下坡的势能；n易于实现自动控制：可通过电子控制系统实现 恒流、恒速、恒功及粘着限制等控制三、电阻制动（续1）２、缺点 低速时制动力线性下降，使列车制停缓慢 措施：n将电阻分级：高速时，电阻大；低速时，减小电阻 ，提高制动力；n采用加馈电阻制动：低速时，在电枢内串联一个电 源与电枢电压相加，增大制动力电流，从而提高制 动力；n与机械制动配合：高速时，采用电制动为主，低速 时配上机械制动，保证整车的制动力三、电阻制动（续2）n３、电阻制动范围 制动时的基本方程：其中：Cm-电机转矩常数 Ce-电势常数 得到转矩表达式：三、电阻制动（续３）n将制动力矩与转速转换至制动力和速度：其中：m-电机的个数 μ-齿轮传动比 η-电机效率与齿轮传动效率之积 Dk-机车动轮直径三、电阻制动（续４）或者：三、电阻制动（续５）n２、制动范围n制动必须在OABCDE范围内安 全运行。

安全运行区由５条 限制曲线构成：nOA:最大励磁电流限制AB:粘着限制曲线BC:最大制动电流限制CD:牵引电机的安全换向限制DE:机车结构速度限制三、电阻制动（续6）n3、分级制动的效 果在低速时，RZ由 1.0005Ω降至0.6Ω时，恒 磁通控制，制动力增大；n4、加馈制动效果在低速时，可通过加馈 制动恒制动力制停三、电阻制动（续7)n5、电阻制动主电路SS1机车6台电机共用一个整流电流，励磁绕组串联三、电阻制动（续8)SS9电制动电路简化原理图SS9 机车电制动特性曲线 B=f(v)三、电阻制动（续9)四、再生制动n１、再生制动的优点n节能10-15%；n制动范围宽，防滑性能好；n２、再生制动的不足n功率因数低，仅6G仅0.5;n谐波成份多，对电网污染大；n控制系统复杂；n采用全桥对控制可靠性要求高；丢失触发脉冲 时容易发生再生颠覆n对线路要求较高四、再生制动（续１）３、再生制动的原理 再生制动条件：n全控桥；nα>90º;n励磁电流反向；其中： Ｕm-a1x1绕组的电压峰值 Ｅ－发电机电势，ΣＲ－电枢回路电 阻之和，含稳定电阻Rst四、再生制动（续２）nＲst-稳定电阻的作 用电枢回路的电阻很小 ，Ud的微小变化会引起Ｉd 的变化很大，使控制困难。

Rst可以减少Ｉd 对Ｕd的敏 感性但Rst太大会影响制 动能量的回收效果，所以要 综合考虑８Ｋ机车Rst=0.45Ω消耗 1/3的制动功率四、再生制动（续3）n４、再生制动调节过程 再生制动分３个过程：nBC段：调节励磁电流if高速时为了提高功率因数 保持Ud最大，调节励磁电流调 节制动力，随速度减小，励磁 电流逐渐增大至最大值高速 时控制受安全换向和制动功率 限制四、再生制动（续4）nAB段：调节逆变输出电压 ud保持励磁电流最大ifmax不变， 控制α，调节Ud，保持恒制动力 ； nAD段：加馈电阻制动到Ａ点时速度很低，Ｅ很 小，α＝90º,Ｕd=0如没 有加馈制动，可ＯＡ下降， 是能耗电阻制动如采加馈 制动，α<90º, Ｕd为正， 可恒制动力制停四、再生制动（续5）５、提高功率因数方法n采用不对称触发；n采用多段桥串联；n加装功率因数补偿器 ６、再生制动主电路８K机车制动时，全控 桥再生接电机；半控桥整流 控制励磁电流 作业： １、分析恒制动力，加馈电阻 制动过程，写出其电网消耗 功率表达式； ２、分析再生制动时不对称触 为何可提高功率因数第五节 主电路保护n问题：n主电路保护类型有那些？短路、过载、接地和过压保护。

n２为何要主电路要保护？主电路电气设备在短路、过载、接地和过 压故障发生时，不至发生损坏或者减少损坏 第五节 主电路保护(续１)一、主电路短路保护n１、电网侧电路短路保护Ø定义：电网侧绕组ＡX的A端或中间任何一点接地；Ø特征：短路阻抗很小，短路电流很大，上升很快；Ø检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；Ø动作：电流超过400A时，互感器二次电流超过l０A，电 流继电器8动作，接通主断路器4的分闸线圈，主断路器 分断Ø变电所动作：短路电流很大主断路器及变电所油开关均 会跳间；当车顶母线、瓷瓶对地放电或短路时，主断路 器4不会跳间，由牵引变电所执行保护一、主电路短路保护（续１）n２、二次侧绕组短路Ø定义： 主变压器二次侧绕组的整段或一段由于内部 或外部接线心短路；Ø检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；Ø动作：电流超过400A时主断路器动作分断Ø但在9级以下绕组短路及一小段绕组短路时，由于一 、二次绕组匝比太大，二次侧短路电流虽高达数万 安，但网侧电流还达不到400A整定值，主断路器不 会跳闸一、主电路短路保护（续２）n３、硅整流器击穿短路n 定义：整流元件击穿引起的短路；n检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；n动作：一次侧电流超过400A时主断路器动作分断动 作。

SS1整流器有较大的短路过载能力n过渡硅机组二极管击穿采用快速熔断器保护；n４、牵引电动机闪络n定义：牵引电机换向器换向恶化可能导致闪络短路 ，n检测：电枢回路中的过流继电器57—62动作；n动作：主断路器分断二、主电路过载保护 n问题：过载与短路差别？n定义： 牵引或制动时，牵引电机回路超过最大值；n检测：牵引时，电流超过780A时，牵引过流继电器 动作；制动时，电机电流超过460A；n动作：牵引时，电流超过780A时，牵引过流继电器 57－62动作、主断路器分断；制动时，电机电流超 过460A,制动过流继电器79、80动作,励磁回路交流 侧电交接触器84打开二、主电路接地保护（自学）问题１：为何设主路接地保护？主电路中，不同电位两点同时接地时，发生 短路 问题２：接地继电器的接入点的如何选择？选择整流电路的负极接入 问题３：为何要串入DC110V蓄电池？为了消除死区，保证任何一点接地时可以动 作二、主电路过电压保护 n１、过电压的种类 大气过电压：来自大气雷击的过电压，可达数百万伏 ，由接触网或直接侵入车顶外部过电压） 操作过电压：硅元件换向或电所开关分合引起，电压 幅度较大气过压低。

内部过电压） ２、过电压吸收n网侧放电间隙 功能：110mm放电间隙，当遭雷击时，放电间间隙击 穿，将大气过压限制在90kV以下； 问题：放电间隙动作后不能自恢复，变电所跳闸． 现有氧化锌避雷器二、主电路过电压保护n二次侧RC网络 功能：Ｒ1C1-R4C4构成网络将内部操作过电及被放 电间隙释放的过电压进行吸收，将二次侧最高电压 限制在4.5kVn整流器换向RC 吸收 功能：吸收整流元件和换向过电压，电阻Ｒ同时可以 均压和释放电容电压的作用 问题：１换向过电压的产生？ 其它电力电子器件过电压吸收原理讨论：nＣnＲＣnＲＣＤ第六节 机车辅助电路 n１、机车辅助电路分类Ø直流辅助电路 供车上电器控制和电子控制的直流电源Ø交流辅助电路 供车上空压机、通风机、油泵电机、空调的三相交流 电源Ø客车供电辅助电路供客车用电的DC600V直流电源２、直流辅助电源n通常用的是DC110V,在 地铁或其它轨道车辆中 也有用DC24V,并且有蓄 电池作后备电源供电 网没电时，给控制系统 供电；n传统相控电源正常时整流器负载供 电，同时给蓄电池组充 电；电网无电或启动时 ，蓄电池给负载供电２、直流辅助电源（续１）n新型的开关电源 体积和重量是相控的1／ 5; 电源的脉动小，调节速度 快３、交流辅助电源n机车上的除辅助压缩机 采用直流驱动外，其它 辅助系统都用三相鼠笼 电动机来驱动。

辅助交 流电路有三类n电容分相起动（８Ｇ）n电机单相供电３、交流辅助电源(续１) n旋转劈相机先通过劈相机将单相 电变为三相，再供辅助 电机使用 特点：过载能力强，便宜 ，输出电压只在一网压 下对称辅助电机容量 大ØＹ型劈相机 原理：起动后，负序磁场 被削弱，气隙中只有正 序磁场，在三相绕组中 感应三相电势３、交流辅助电源(续２)ØＴ型劈相机 原理：两个绕组空间相差 90度，匝数比为:因此，得到如图的三 相感应电势相量图．３、交流辅助电源(续２)n三相静止逆变器 特点：三相电压和电流完 全对称，辅助电机容量 小；可以实现软起动和 变负载运行，减少冲击 、噪声和能耗最早8K车使用，现 在ss7E交流车普遍 采用一台车上有多台 辅助逆变器，一台故障 时其负载分由其逆变器 承担．原理：先整流稳压为 DC600V直流，再逆变为 三相交流４、客车辅助供电电源于在SS7E,SS9客车机车上还配有两 个DC600V,300kW客车供电电源,供整个列车车箱内空 调和茶炉供电。