机车的电气制动.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节机车的电气制动,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,、,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,D,k,-,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，,R,Z,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,l,A,，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,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：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,1,5;,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。,、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。,