四节机车电气制动.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； 90º 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，90º,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，90º, 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。,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。,