城市轨道交通车辆电制动.doc

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1、第4章电制动4.1电制动的必要性和基本要求4.1.1电制动的必要性现在最多采用的闸瓦制动，但其摩擦产生的热能在闸瓦和车轮踏面间积聚，温度急剧升高，严重时高温可熔化闸瓦或烧灼踏面。同时，闸瓦与车轮踏面摩擦后会产生粉尘和热量，对环境有严重的污染，而且，频繁和过量的使用摩擦制动，将使闸瓦更换频繁，车辆踏面的维修大量增加。为了减少机械摩擦的损耗，应尽量采用无污染的制动方式，目前最好的方法就是使用电制动。由于现代城市轨道交通车辆一般都是采用电力牵引的动车组，采用直流或交流电动机牵引动力，因此以电气制动作为主要制动已成为潮流。电动车组中既有动车又有拖车，除了拖车没有电动机只能使

2、用摩擦外，所有动车都可以动力制动，并且还可以承担部分拖车的制动力。通过转换电路和受电器将电能反馈给供电触网，提供本车辅助电源或同一电网中相邻运行列车使用的方式，叫再生制动。如果网压太高，不能接受反馈电能，只能通过列车上的电阻器发热消耗，转变为热能散发到大气中去，就叫电阻制动。4.1.2电制动的基本要求一个安全可靠的电制动(动力制动)系统应满足以下基本要求：(1)应具有机械的稳定性。即电制动时，如果列车速度增加，制动力也应随之增加。(2)应具有电上的稳定性。电制动时如果发生瞬时电流波动，系统能自动恢复原来的平衡状态。(3)各台电动机的制动力应相等。(4)制动过程中无论

3、外界条件有什么瞬时变化，例如，电网电压波动、黏着条件变化以及人为的调节等，都不应产生大电流的冲击和制动力的冲击。(5)电气制动电路的设计力求简单。4.2电阻制动再生制动失败，列车主电路会自动切断反馈电路转入电阻制动电路。这时由列车运行动能转换成的电能将全部消耗在列车上的电阻器中，转变为热能散发到大气中去。因此，电阻制动又称为能耗制动。图4-1所示为一个直流斩波控制电阻制动电路。斩波控制器(GTO)按制动控制指令不断改变导通角，调节制动电压和电流的大小。电路中的电阻(R7～R9)也根据制动电流调节需要，按照车速的逐步减低而逐级短接，最后全部切除。图4-1直流制列车的直

4、流斩波控制电阻制动电路在常规电阻制动中，电动机的电枢电流随着机车速度的减小而减小，机车轮周制动力也随着机车的速度变化而变化。加馈电阻制动就是为提高机车在低速运行时的轮周制动力，从电网中吸收电能，补足到电动机的电枢电流中去，以获得理想的轮周制动力。其优点一是加宽了调速范围，最大制动力可以延伸至接近零；二是能较方便地实现恒制动力控制。目前大部分电力机车都采用这种制动方式。一般来说，相控机车上不另设加馈电源，而是使用牵引时整流调压电路在制动工况作为加馈电源。在加馈区制动时，只需调节半控整流电路中晶闸管的移相角即可调节加馈电源输出，及时补足制动电流，维持制动电流不变。从理论

5、上讲，加馈电阻制动可以使机车制停。而实际上由于牵引电动机整流器不允许静止不动长时问通过额定电流，以防止整流器过热而烧毁。故机车速度低于一定值时，就切除加馈制动，改用空气制动制停机车。但是直流斩波控制电阻制动电路也有多种，不完全相同。北京地铁DK型列车的主电路采用的是直流斩波器调阻和串接直流电动机方式，其动力(电气)制动是纯电阻制动。它的动力制动调节方法与上海直流制列车的直流斩波控制电阻制动电路不同：斩波器通过控制导通角改变制动电路中某个制动电阻的电阻值，以此调节制动电流，使列车保持制动力恒定。这种制动电路的缺点是不能进行再生制动。交流制列车电阻制动的原理与直流制列车

6、基本相同，只是控制设备不仅有直流斩波器，还有三相逆变器；不仅要调节制动电流、电压，还要调节频率。其具体方式请参考本章有关直—交电路的再生制动的内容。图4-2制动电阻箱结构图一般每个动车都安装有制动电阻器箱，里面装有足够的制动电阻（如图4-2）。电阻材料一般采用合金带钢条，这种合金带钢条不仅具有稳定的电阻率，而且具有相当大的热容性。电阻带分阻安装在由电磁瓶绝缘的铁架上，电阻带之间留有很大的通风空间。为了尽快将电阻制动产生的热量散发出去，制动电阻器箱的一端装有大功率的通风机。通风机转速非常高，排风量很大。强迫风冷可以使电阻带的温度迅速下降。但是热量会散发到隧道中，使隧道

7、中的温度升高，这对地下车站的空调环境很不利，夏季大大增加了通风和空调的电费支出。电阻制动会造成车辆能量和车站能量的双重浪费。而且，电阻带产生的高温明火会引起列车其他设备或者电缆的燃烧，给列车运行安全带来了潜在危险。所以要尽量减少电阻制动，提高再生制动。4.3再生制动4.3.1直流再生制动电路在各种形式的制动中，电气制动是一种较理想的动力制动方式，它是建立在电动机的工作可逆性基础上的。在牵引工况时，电动机从接触网吸收电能，将电能转换为机械能，产生牵引力，使列车加速或在上坡的线路上以一定的速度运行；在制动工况时，列车停止从接触网受电，电动机改为发电机工况，将列车运行