机车电传动与控制4

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1、机车电传动与控制第四章电阻制动黄海凤第节第一节电阻制动的基本概念西南交通大学2电阻制动工况内燃机车在制动工况时，列车的惯性力带动牵牵机引电动机按按发电机工况运转，产产机生与机车车运行方向相反的制动力，制动列车；所产生的电能，通过制动电阻，转换成热能，散失于大气中。由于是依靠电阻来消耗列车的动能，所以称为电阻制动。西南交通大学3电阻制动的优势1、采用电阻制动可以提高列车在下坡道上的运行速度；2、大大降低机车车辆轮箍的磨耗；大量节省制动闸瓦；最小限度地使用空气制动，使闸瓦、轮箍的发热减小，因而提高了使用闸瓦时的制动效果；3、由于列车

2、上配备了两套制动系统，因而更能保证列车安全运行。必须指出，由于电阻制动功率的限制，以及机车低速运行时制动力太小，电阻制动一般不能单独用来停车制动。西南交通大学4内燃机车电阻制动电路从牵引工况迅速过渡到电阻制动工况，主电路须进行下列转换：（1）使牵引电动机电枢回路与牵引发电机+整流装置断开；（2）将牵引电动机的励磁绕组与牵引发电机接通，建立磁场，使旋转着的牵引电动机变为他励发电机工况；由于制动转矩与牵引转矩反向，若电枢电流方向不变，则励磁电流必须反向；（3）在牵引电动机电枢回路中接入制动电阻，使其电能消耗于制动电阻上。西南交通大学

3、5内燃机车电阻制动电路RZRZRZRZRZRZ1M2M3M4M5M6MG图5-1内燃机车电阻制动的电气原理图西南交通大学6制动力的调节对制动力的调节实际上是对牵引电动机电磁转矩进行调节。根据电磁转矩公式：M=CφIDmDDZ可知，改变M值的大小只能通过两种方法：一是变化电动机D的磁通值φ；二是改变制动电流值I。DDZ在内燃机车上，广泛采用调节牵引发电机电压，以改变牵引电动机励磁电流及制动电流来调节制动力的方法：（1）改变柴油机—发电机组的转速，即改变司机控制器手柄位——制动级位。（2）改变牵引发电机的励磁电流，一般要通过变换牵引

4、发电机－励磁机的励磁控制电路来实现。（3）也可通过有级地改变制动电阻R的方法来调节制动电Z流和制动力。西南交通大学7第二节制动特性及其范围西南交通大学8一、牵引电动机的制动工况电机的电磁转矩公式为：M=CφIIDmDDZDZIDL+制动电路的电势平衡方程式：nDE=CnφeDDERφZD=I(R+ΣR)=IR'DZZDDZZM-D式中E—电动机产生的电势（V）；R—制动电阻（Ω）；Z图5-2制动工况下的电动机ΣR—电枢绕组和联接导线的电阻；DR'—制动电路总电阻（R+ΣR）；ZZDn—电动机转速（r/min）。D西南交通大学9一

5、、牵引电动机的制动工况由前两式可推导得：CeCM2MD=⋅φD⋅nD当фD=C时，MD与nD成正比R'Z2C⋅R'⋅I1MZDZM=⋅当I=C时，M与n成反比DDZDDCncD制动力B、机车速度V与制动转矩M、转速n的关系：DD2Z⋅μ60πDLB=⋅MDV=3⋅nDDημ⋅10LCD式中Z——牵引电动机台数；D——机车动轮直径（m）；Lη——传动效率，等于牵引电动机的效率与齿轮传动效率的乘积；CDμ——齿轮传动比。西南交通大学10一、牵引电动机的制动工况电动机的制动特性曲线Φ＞Φ＞Φ＞Φ＞ΦMD1D2D3D4D5φD1I＞I＞

6、I＞ID1D2D3D4φD2φD3φD4φD5ID1ID2IID3D4nD0图5-3电动机的制动特性西南交通大学11二、制动工况范围由制动特性曲线可知，制动力的大小与机车速度、电动机的制动电流和励磁电流有关。由于这些参数都有一定的限制，同时考虑到在高速运行时，牵引电动机还受到换向火花及机车结构强度的限制，因此制动力的大小有一定的限制范围。在设计制动装置时，须先计算预期的制动特性范围。西南交通大学12二、制动工况范围进行制动特性范围计算时，需有下列原始数据：¾牵引电动电枢绕组发热所允许的最大电枢电流；¾牵引电动机励磁绕组发热所允许

7、的最大励磁电流；¾牵引电动机的空载和负载特性曲线；¾牵引电动机的结构参数C、C；eM¾机车最大速度；¾制动电阻值；¾机车传动参数，如动轮直径、齿轮传动比等。西南交通大学13二、制动工况范围根据前4个公式可推导出下列一些主要的计算公式。（1）在励磁电流不变的情况下，制动力B与机车速度V的关系：2ZμCe2B=101ΦV2DηR'DCDZL若励磁电流不变，则从空载及负载特性上得到的Φ也几乎不D变，因此B和V成正比，即成线性关系。但Φ受最大励磁电D流的限制。（2）在制动电流不变情况下，制动力B与机车速度V的关系：2I⋅R'⋅Z1DZZ

8、B=3.6⋅ηVCD保持I不变，并视其余参数为常数，则B和V成反比，即双DZ曲线关系。但I受最大制动电流的限制。DZ西南交通大学14二、制动工况范围（3）在最大励磁电流和最大制动电流时的最大制动力μIDZmaxB=19ZΦmaxDmaxη⋅DCDL说明最大制动力