机车的电气制动.ppt

第四节机车的电气制动,二、制动分类：,一、电气制动原理,三、电阻制动,、电阻制动的优点（相对与机械制动）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；可减小列车闸瓦与轮缘的磨损:100t/km/年;可提高列车的运行速度：下坡速度可提高8%;节能：下坡速度大，可充分利用下坡的势能；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）,、缺点低速时制动力线性下降，使列车制停缓慢。措施：将电阻分级：高速时，电阻大；低速时，减小电阻，提高制动力；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；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）,、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）,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-齿轮传动比-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）,或者：,三、电阻制动（续）,、制动范围制动必须在OABCDE范围内安全运行。安全运行区由条限制曲线构成：OA: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）,3、分级制动的效果在低速时，RZ由1.0005降至0.6时，恒磁通控制，制动力增大；4、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),5、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,、再生制动的优点节能10-15%；制动范围宽，防滑性能好；、再生制动的不足功率因数低，仅6G仅0.5;谐波成份多，对电网污染大；控制系统复杂；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。对线路要求较高。,四、再生制动（续）,、再生制动的原理再生制动条件：全控桥；90;励磁电流反向；,其中：m-a1x1绕组的电压峰值发电机电势，电枢回路电阻之和，含稳定电阻Rst。,四、再生制动（续）,st-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d的变化很大，使控制困难。Rst可以减少d对d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。机车Rst=0.45消耗1/3的制动功率,四、再生制动（续3）,、再生制动调节过程再生制动分个过程：BC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）,AB段：调节逆变输出电压ud保持励磁电流最大ifmax不变，控制，调节Ud，保持恒制动力；AD段：加馈电阻制动到点时速度很低，很小，90,d=0。如没有加馈制动，可下降，是能耗电阻制动。如采加馈制动，90,d为正，可恒制动力制停。,四、再生制动（续5）,、提高功率因数方法采用不对称触发；采用多段桥串联；加装功率因数补偿器。、再生制动主电路K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：、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；、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,问题：主电路保护类型有那些？短路、过载、接地和过压保护。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),一、主电路短路保护,、电网侧电路短路保护定义：电网侧绕组X的A端或中间任何一点接地；特征：短路阻抗很小，短路电流很大，上升很快；检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；动作：电流超过400A时，互感器二次电流超过lA，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。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）,、二次侧绕组短路定义：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；检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；动作：电流超过400A时主断路器动作分断。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）,、硅整流器击穿短路定义：整流元件击穿引起的短路；检测：网侧电流互感器7的网侧绕组；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。）过渡硅机组二极管击穿采用快速熔断器保护；、牵引电动机闪络定义：牵引电机换向器换向恶化可能导致闪络短路，检测：电枢回路中的过流继电器5762动作；动作：主断路器分断。,二、主电路过载保护,问题：过载与短路差别？定义：牵引或制动时，牵引电机回路超过最大值；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；动作：牵引时，电流超过780A时，牵引过流继电器5762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：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：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：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,、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）、过电压吸收网侧放电间隙功能：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,二次侧RC网络功能：1C1-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4.5kV。整流器换向RC吸收功能：吸收整流元件和换向过电压，电阻同时可以均压和释放电容电压的作用。问题：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：。,第六节机车辅助电路,、机车辅助电路分类直流辅助电路供车上电器控制和电子控制的直流电源。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。客车供电辅助电路供客车用电的DC600V直流电源。,、直流辅助电源,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；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。,、直流辅助电源（续）,新型的开关电源体积和重量是相控的15;电源的脉动小，调节速度快,、交流辅助电源,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。电容分相起动（）电机单相供电,、交流辅助电源(续),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。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。,、交流辅助电源(续),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,、交流辅助电源(续),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