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1、第 四 節(jié) 機 車 的 電 氣 制 動n 二 、 制 動 分 類 ： 制 動機 械 制 動(常 備 ) 電 氣 制 動電 阻 制 動 再 生 制 動 能 耗 電 阻 制 動 加 饋 電 阻 制 動n 一 、 電 氣 制 動 原 理 三 、 電 阻 制 動 、 電 阻 制 動 的 優(yōu) 點 （ 相 對 與 機 械 制 動 ） 提 高 運 行 的 安 全 性 ： 可 使 列 車 高 速 運 行 時 具 有較 大 的 制 動 力 ， 可 快 速 停 車 ； 可 減 小 列 車 閘 瓦 與 輪 緣 的 磨 損 :100t/km/年 ; 可 提 高 列 車 的 運 行 速 度 ： 下 坡 速 度 可 提

2、高 8%; 節(jié) 能 ： 下 坡 速 度 大 ， 可 充 分 利 用 下 坡 的 勢 能 ； 易 于 實 現(xiàn) 自 動 控 制 ： 可 通 過 電 子 控 制 系 統(tǒng) 實 現(xiàn)恒 流 、 恒 速 、 恒 功 及 粘 著 限 制 等 控 制 。 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) 1） 、 缺 點低 速 時 制 動 力 線 性 下 降 ， 使 列 車 制 停 緩 慢 。措 施 ： 將 電 阻 分 級 ： 高 速 時 ， 電 阻 大 ； 低 速 時 ， 減 小 電 阻 ，提 高 制 動 力 ； 采 用 加 饋 電 阻 制 動 ： 低 速 時 ， 在 電 樞 內(nèi) 串 聯(lián) 一 個 電源 與 電 樞 電 壓 相

3、加 ， 增 大 制 動 力 電 流 ， 從 而 提 高 制動 力 ； 與 機 械 制 動 配 合 ： 高 速 時 ， 采 用 電 制 動 為 主 ， 低 速時 配 上 機 械 制 動 ， 保 證 整 車 的 制 動 力 。 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) 2）n 、 電 阻 制 動 范 圍制 動 時 的 基 本 方 程 ：其 中 ： Cm-電 機 轉(zhuǎn) 矩 常 數(shù) Ce-電 勢 常 數(shù)得 到 轉(zhuǎn) 矩 表 達 式 ： 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) ）n 將 制 動 力 矩 與 轉(zhuǎn) 速 轉(zhuǎn) 換 至 制 動 力 和 速 度 ：2 ( )zkmB M kND 其 中 ： m-電 機 的 個 數(shù) -齒

4、輪 傳 動 比-電 機 效 率 與 齒 輪 傳 動 效 率 之 積Dk-機 車 動 輪 直 徑 360 ( / )10kDv n km h 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) ）或 者 ： 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) ）n 、 制 動 范 圍n 制 動 必 須 在 OABCDE范 圍 內(nèi) 安全 運 行 。 安 全 運 行 區(qū) 由 條限 制 曲 線 構(gòu) 成 ：n OA:最 大 勵 磁 電 流 限 制 AB:粘 著 限 制 曲 線 BC:最 大 制 動 電 流 限 制 CD:牽 引 電 機 的 安 全 換 向 限 制 DE:機 車 結(jié) 構(gòu) 速 度 限 制 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) 6）n 3

5、、 分 級 制 動 的 效 果 在 低 速 時 ， RZ由1.0005降 至 0.6時 ， 恒磁 通 控 制 ， 制 動 力 增 大 ；n 4、 加 饋 制 動 效 果 在 低 速 時 ， 可 通 過 加 饋 制動 恒 制 動 力 制 停 。 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) 7)n 5、 電 阻 制 動 主 電 路SS1機 車 6臺 電 機 共 用 一 個 整 流 電 流 ， 勵 磁 繞 組 串 聯(lián) 。 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) 8) SS9電 制 動 電 路 簡 化 原 理 圖 SS9 機 車 電 制 動 特 性 曲 線 B=f(v) 三 、 電 阻 制 動 （ 續(xù) 9) 四 、 再

6、生 制 動n 、 再 生 制 動 的 優(yōu) 點 節(jié) 能 10-15%； 制 動 范 圍 寬 ， 防 滑 性 能 好 ；n 、 再 生 制 動 的 不 足 功 率 因 數(shù) 低 ， 僅 6G僅 0.5; 諧 波 成 份 多 ， 對 電 網(wǎng) 污 染 大 ； 控 制 系 統(tǒng) 復(fù) 雜 ； 采 用 全 橋 對 控 制 可 靠 性 要 求 高 ； 丟 失 觸 發(fā) 脈 沖時 容 易 發(fā) 生 再 生 顛 覆 。 對 線 路 要 求 較 高 。 四 、 再 生 制 動 （ 續(xù) ） 、 再 生 制 動 的 原 理再 生 制 動 條 件 ： 全 控 橋 ； 90; 勵 磁 電 流 反 向 ；其 中 ： m-a1x1繞

7、組 的 電 壓 峰 值 發(fā) 電 機 電 勢 ， 電 樞 回 路 電阻 之 和 ， 含 穩(wěn) 定 電 阻 Rst。 四 、 再 生 制 動 （ 續(xù) ）n st-穩(wěn) 定 電 阻 的 作 用 電 樞 回 路 的 電 阻 很 小 ，Ud的 微 小 變 化 會 引 起 d的 變化 很 大 ， 使 控 制 困 難 。 Rst可以 減 少 d 對 d的 敏 感 性 。但 Rst太 大 會 影 響 制 動 能 量 的回 收 效 果 ， 所 以 要 綜 合 考 慮 。 機 車 Rst=0.45消 耗1/3的 制 動 功 率 四 、 再 生 制 動 （ 續(xù) 3）n 、 再 生 制 動 調(diào) 節(jié) 過 程再 生 制 動

8、分 個 過 程 ： BC段 ： 調(diào) 節(jié) 勵 磁 電 流 if 高 速 時 為 了 提 高 功 率 因 數(shù) 保持 Ud最 大 ， 調(diào) 節(jié) 勵 磁 電 流 調(diào) 節(jié)制 動 力 ， 隨 速 度 減 小 ， 勵 磁 電流 逐 漸 增 大 至 最 大 值 。 高 速 時控 制 受 安 全 換 向 和 制 動 功 率 限制 。 四 、 再 生 制 動 （ 續(xù) 4） AB段 ： 調(diào) 節(jié) 逆 變 輸 出 電 壓ud 保 持 勵 磁 電 流 最 大 ifmax不 變 ，控 制 ， 調(diào) 節(jié) Ud， 保 持 恒 制 動 力 ； AD段 ： 加 饋 電 阻 制 動 到 點 時 速 度 很 低 ， 很小 ， 90, d=

9、0。 如 沒有 加 饋 制 動 ， 可 下 降 ，是 能 耗 電 阻 制 動 。 如 采 加 饋制 動 ， 90, d為 正 ，可 恒 制 動 力 制 停 。 四 、 再 生 制 動 （ 續(xù) 5） 、 提 高 功 率 因 數(shù) 方 法 采 用 不 對 稱 觸 發(fā) ； 采 用 多 段 橋 串 聯(lián) ； 加 裝 功 率 因 數(shù) 補 償 器 。 、 再 生 制 動 主 電 路 K機 車 制 動 時 ， 全 控 橋再 生 接 電 機 ； 半 控 橋 整 流控 制 勵 磁 電 流 。作 業(yè) ： 、 分 析 恒 制 動 力 ， 加 饋 電 阻制 動 過 程 ， 寫 出 其 電 網(wǎng) 消耗 功 率 表 達 式 ；

10、 、 分 析 再 生 制 動 時 不 對 稱 觸為 何 可 提 高 功 率 因 數(shù) 。 第 五 節(jié) 主 電 路 保 護n 問 題 ：1. 主 電 路 保 護 類 型 有 那 些 ？ 短 路 、 過 載 、 接 地 和 過 壓 保 護 。n 為 何 要 主 電 路 要 保 護 ？ 主 電 路 電 氣 設(shè) 備 在 短 路 、 過 載 、 接 地 和 過壓 故 障 發(fā) 生 時 ， 不 至 發(fā) 生 損 壞 或 者 減 少 損 壞 。 第 五 節(jié) 主 電 路 保 護 (續(xù) ) 一 、 主 電 路 短 路 保 護n 、 電 網(wǎng) 側(cè) 電 路 短 路 保 護 定 義 ： 電 網(wǎng) 側(cè) 繞 組 X的 A端 或 中

11、 間 任 何 一 點 接 地 ； 特 征 ： 短 路 阻 抗 很 小 ， 短 路 電 流 很 大 ， 上 升 很 快 ； 檢 測 ： 網(wǎng) 側(cè) 電 流 互 感 器 7的 網(wǎng) 側(cè) 繞 組 ； 動 作 ： 電 流 超 過 400A時 ， 互 感 器 二 次 電 流 超 過 l A， 電 流繼 電 器 8動 作 ， 接 通 主 斷 路 器 4的 分 閘 線 圈 ， 主 斷 路 器 分 斷 。 變 電 所 動 作 ： 短 路 電 流 很 大 主 斷 路 器 及 變 電 所 油 開 關(guān) 均 會跳 間 ； 當(dāng) 車 頂 母 線 、 瓷 瓶 對 地 放 電 或 短 路 時 ， 主 斷 路 器 4不 會 跳 間

12、， 由 牽 引 變 電 所 執(zhí) 行 保 護 。 一 、 主 電 路 短 路 保 護 （ 續(xù) ）n 、 二 次 側(cè) 繞 組 短 路 定 義 ： 主 變 壓 器 二 次 側(cè) 繞 組 的 整 段 或 一 段 由 于 內(nèi) 部或 外 部 接 線 心 短 路 ； 檢 測 ： 網(wǎng) 側(cè) 電 流 互 感 器 7的 網(wǎng) 側(cè) 繞 組 ； 動 作 ： 電 流 超 過 400A時 主 斷 路 器 動 作 分 斷 。 但 在 9級 以 下 繞 組 短 路 及 一 小 段 繞 組 短 路 時 ， 由 于 一 、二 次 繞 組 匝 比 太 大 ， 二 次 側(cè) 短 路 電 流 雖 高 達 數(shù) 萬 安 ，但 網(wǎng) 側(cè) 電 流 還

13、達 不 到 400A整 定 值 ， 主 斷 路 器 不 會 跳 閘 。 一 、 主 電 路 短 路 保 護 （ 續(xù) ）n 、 硅 整 流 器 擊 穿 短 路n 定 義 ： 整 流 元 件 擊 穿 引 起 的 短 路 ；n 檢 測 ： 網(wǎng) 側(cè) 電 流 互 感 器 7的 網(wǎng) 側(cè) 繞 組 ；n 動 作 ： 一 次 側(cè) 電 流 超 過 400A時 主 斷 路 器 動 作 分 斷 動 作 。（ SS1整 流 器 有 較 大 的 短 路 過 載 能 力 。 ）n 過 渡 硅 機 組 二 極 管 擊 穿 采 用 快 速 熔 斷 器 保 護 ；n 、 牽 引 電 動 機 閃 絡(luò)n 定 義 ： 牽 引 電 機

14、換 向 器 換 向 惡 化 可 能 導(dǎo) 致 閃 絡(luò) 短 路 ，n 檢 測 ： 電 樞 回 路 中 的 過 流 繼 電 器 5762動 作 ； n 動 作 ： 主 斷 路 器 分 斷 。 二 、 主 電 路 過 載 保 護n問 題 ： 過 載 與 短 路 差 別 ？n 定 義 ： 牽 引 或 制 動 時 ， 牽 引 電 機 回 路 超 過 最 大 值 ；n 檢 測 ： 牽 引 時 ， 電 流 超 過 780A時 ， 牽 引 過 流 繼 電 器 動作 ； 制 動 時 ， 電 機 電 流 超 過 460A；n 動 作 ： 牽 引 時 ， 電 流 超 過 780A時 ， 牽 引 過 流 繼 電 器 5

15、7 62動 作 、 主 斷 路 器 分 斷 ； 制 動 時 ， 電 機 電 流 超 過460A,制 動 過 流 繼 電 器 79、 80動 作 ,勵 磁 回 路 交 流 側(cè) 電交 接 觸 器 84打 開 。 二 、 主 電 路 接 地 保 護 （ 自 學(xué) ）問 題 ： 為 何 設(shè) 主 路 接 地 保 護 ？ 主 電 路 中 ， 不 同 電 位 兩 點 同 時 接 地 時 ， 發(fā) 生 短路 。問 題 ： 接 地 繼 電 器 的 接 入 點 的 如 何 選 擇 ？ 選 擇 整 流 電 路 的 負 極 接 入 。問 題 ： 為 何 要 串 入 DC110V蓄 電 池 ？ 為 了 消 除 死 區(qū) ，

16、保 證 任 何 一 點 接 地 時 可 以 動 作 。 二 、 主 電 路 過 電 壓 保 護n 、 過 電 壓 的 種 類大 氣 過 電 壓 ： 來 自 大 氣 雷 擊 的 過 電 壓 ， 可 達 數(shù) 百 萬 伏 ，由 接 觸 網(wǎng) 或 直 接 侵 入 車 頂 。 （ 外 部 過 電 壓 ）操 作 過 電 壓 ： 硅 元 件 換 向 或 電 所 開 關(guān) 分 合 引 起 ， 電 壓 幅度 較 大 氣 過 壓 低 。 （ 內(nèi) 部 過 電 壓 ） 、 過 電 壓 吸 收 網(wǎng) 側(cè) 放 電 間 隙功 能 ： 110mm放 電 間 隙 ， 當(dāng) 遭 雷 擊 時 ， 放 電 間 間 隙 擊 穿 ，將 大 氣

17、過 壓 限 制 在 90kV以 下 ；問 題 ： 放 電 間 隙 動 作 后 不 能 自 恢 復(fù) ， 變 電 所 跳 閘 現(xiàn) 有 氧 化 鋅 避 雷 器 。 二 、 主 電 路 過 電 壓 保 護 二 次 側(cè) RC網(wǎng) 絡(luò)功 能 ： 1C1-R4C4構(gòu) 成 網(wǎng) 絡(luò) 將 內(nèi) 部 操 作 過 電 及 被 放 電間 隙 釋 放 的 過 電 壓 進 行 吸 收 ， 將 二 次 側(cè) 最 高 電 壓 限制 在 4.5kV。 整 流 器 換 向 RC 吸 收功 能 ： 吸 收 整 流 元 件 和 換 向 過 電 壓 ， 電 阻 同 時 可 以 均壓 和 釋 放 電 容 電 壓 的 作 用 。問 題 ： 換 向

18、 過 電 壓 的 產(chǎn) 生 ？其 它 電 力 電 子 器 件 過 電 壓 吸 收 原 理 討 論 ： 。 第 六 節(jié) 機 車 輔 助 電 路n 、 機 車 輔 助 電 路 分 類 直 流 輔 助 電 路供 車 上 電 器 控 制 和 電 子 控 制 的 直 流 電 源 。 交 流 輔 助 電 路供 車 上 空 壓 機 、 通 風(fēng) 機 、 油 泵 電 機 、 空 調(diào) 的 三 相 交 流 電源 。 客 車 供 電 輔 助 電 路供 客 車 用 電 的 DC600V直 流 電 源 。 、 直 流 輔 助 電 源 通 常 用 的 是 DC110V,在地 鐵 或 其 它 軌 道 車 輛 中也 有 用 DC

19、24V,并 且 有 蓄電 池 作 后 備 電 源 。 供 電網(wǎng) 沒 電 時 ， 給 控 制 系 統(tǒng)供 電 ； 傳 統(tǒng) 相 控 電 源 正 常 時 整 流 器 負 載 供電 ， 同 時 給 蓄 電 池 組 充電 ； 電 網(wǎng) 無 電 或 啟 動 時 ，蓄 電 池 給 負 載 供 電 。 、 直 流 輔 助 電 源 （ 續(xù) ） 新 型 的 開 關(guān) 電 源體 積 和 重 量 是 相 控 的 1 5;電 源 的 脈 動 小 ， 調(diào) 節(jié) 速 度快 、 交 流 輔 助 電 源 機 車 上 的 除 輔 助 壓 縮 機采 用 直 流 驅(qū) 動 外 ， 其 它輔 助 系 統(tǒng) 都 用 三 相 鼠 籠電 動 機 來 驅(qū)

20、 動 。 輔 助 交流 電 路 有 三 類 。 電 容 分 相 起 動 （ ）n 電 機 單 相 供 電 )58.01 1.2(2 1 12121 xxxx fxC kc cp 定 子 繞 組 的 直 流 電 阻定 子 和 轉(zhuǎn) 子 漏 抗其 中 1 21 11121 ;:r 、xx xrxxxk 、 交 流 輔 助 電 源 (續(xù) ) 旋 轉(zhuǎn) 劈 相 機 先 通 過 劈 相 機 將 單 相電 變 為 三 相 ， 再 供 輔 助電 機 使 用 。特 點 ： 過 載 能 力 強 ， 便 宜 ，輸 出 電 壓 只 在 一 網(wǎng) 壓 下對 稱 。 輔 助 電 機 容 量 大 。 型 劈 相 機原 理 ：

21、起 動 后 ， 負 序 磁 場被 削 弱 ， 氣 隙 中 只 有 正序 磁 場 ， 在 三 相 繞 組 中感 應(yīng) 三 相 電 勢 。 、 交 流 輔 助 電 源 (續(xù) ) 型 劈 相 機原 理 ： 兩 個 繞 組 空 間 相 差90度 ， 匝 數(shù) 比 為 : 1:3: UVzw NN 因 此 ， 得 到 如 圖 的 三相 感 應(yīng) 電 勢 相 量 圖 、 交 流 輔 助 電 源 (續(xù) ) 三 相 靜 止 逆 變 器特 點 ： 三 相 電 壓 和 電 流 完全 對 稱 ， 輔 助 電 機 容 量小 ； 可 以 實 現(xiàn) 軟 起 動 和變 負 載 運 行 ， 減 少 沖 擊 、噪 聲 和 能 耗 。 最 早 8K車 使 用 ， 現(xiàn) 在ss7E。 交 流 車 普 遍 采用 。 一 臺 車 上 有 多 臺 輔助 逆 變 器 ， 一 臺 故 障 時其 負 載 分 由 其 逆 變 器 承擔(dān) 原 理 ： 先 整 流 穩(wěn) 壓 為DC600V直 流 ， 再 逆 變 為三 相 交 流 。 、 客 車 輔 助 供 電 電 源 于 在 SS7E,SS9客 車 機 車 上 還 配 有 兩 個DC600V,300kW 客 車 供 電 電 源 ,供 整 個 列 車 車 箱 內(nèi) 空調(diào) 和 茶 爐 供 電 。