电力牵引制动特性

（分类方式有多种）
摩擦制动：通过摩擦制动，将列车动能转化为热能消散。如压 缩空气驱动的闸瓦制动、轮盘制动（后者优，动车组常用）。
电阻制动：通过电机将列车动能转化为电能再由电阻转化为热 能风冷来制动。（交直机车常用）
再生制动：通过电机将列车动能转化为电能回馈电网来制动。（
经济，直流、交流传动均用，尤其是交流传动）
§3.1 概述
§3.1 概述
复合制动技术
§3.1 概述
一、电气制动的基本原理
利用电机的可逆原理，制动时牵引电机作发电机，列车 惯性力带动电机发电，将列车动能转换为电能。
电机输出制动电流，电机轴上的反转矩作用于机车动轮 形成制动力。
二、电气制动的形式
电阻制动：制动产生的电能由电阻转化为热能消耗掉。 再生制动：制动产生的电能重新反馈到供电电网加以利用。节
第三章 电力牵引制动特性
§3.1 概述 §3.2 电力牵引电阻制动 §3.3 电力牵引再生制动
§3.1 概述
列车运行中，下坡限速、弯道或进站减速、到站停车或线路 上临时停车等，均由制动来实现。 制动要求：安全（制停、下长大坡的限速等）、可靠。 制动方式: 按能量转移（转：能量转化；移：将转化后的能量消耗掉）方式分：
他励电阻制动：电路如图（a）所示，调励磁电流即调制动电流 和制动力，实现对机车运行速度的控制。（电力机车常用）
串励电阻制动：电路如图（b）所示，励磁绕组反向与电枢串， 再与制动电阻RZ形成回路。调RZ可调制动电流和制动力。
注意： ①RZ多抽头，需开关电器，线 。
路复杂，设备多；②有级制动
IZ
IZ
M
，不利平稳运行；③RZ不宜过
§3.1 概述
磁轨制动：通过电磁吸力使摩擦板紧压钢轨滑动摩擦，将列车 动能转化为热能消散于大气来制动。 特点：不受轮轨粘着力限制，可在粘着力外再获一制动力。 应用：配合其他制动产生较大制动力；紧急制动，可满足动 车组对制动距离的要求。
轨道涡流制动：类似磁轨制动，但电磁铁距轨几毫米，钢轨感 应涡流，从而产生电磁吸力来制动。（动能→电能→热能）
M ED RZ
ED RZ
大，否则会电机不能自激；④ 。
多台电机并联共用一个RZ时， 会出现不稳定状态（电力机车 各电机各自有RZ）。
(a)
(b)
图3-1 电阻制动原理图
§3.2 电力牵引电阻制动
一、他励式电阻制动的稳定性
1、机械稳定性
简析：图3-2为他励电阻制动特性曲线，a点稳定运行，若偶然
因素有△V运行到b点，因制动力Bb＞Ba，从而迫使V降回到a
电气制动的基本要求： ❖ 机械稳定性 即偶然因素使速度v↑→制动力B↑→V↓ ，从而保持
原稳定运行状态。
§3.1 概述
❖ 电气稳定性 在一定速度v，瞬时电流扰动，电气系统能自动 恢复到原平衡状态。
❖ 各台电动机制动力应力求相等 电机制动时的负载分配尽可能 均匀，若客观原因暂时分配不均，则在客观原因消失后能自 动恢复均匀分配。
EZ
CV ZV
I
Z
(R（Z 3-2R）)
L
dI Z dt
式中，EZ为电机发电电势，ΦZ为 他励磁通，ΣR为电机总电阻（主要
U
2
A
LddItZ +
1
是电枢的），L为制动回路的电感
（制动电流稳定时不起作用）。
0
IZ
（2）回路电势曲线
图3-3 他励电阻制动回路电势曲线
图3-3中，曲线1为某速度时的电势特性曲线EZ=CVΦZV，曲
约电能，经济。
§3.1 概述
三、电气制动的优越性
1、提升列车行车的安全
摩擦制动：靠闸瓦与车轮的机械摩擦来减速。摩擦系数随温升而 下降，则制动的效能随列车速度、载重、长度的提高而下降 ，高速时呈不稳定性。
电气制动：速度越高制动效果越明显，且与制动时间无关。
2、减少闸瓦与车轮的摩擦
机械制动摩擦严重，速度越高，制动强度大，摩擦大；低速 则相反。
点；反之，则相反。
B
结论：他励式电阻制动机械稳定性条件
a. b.
dB （0 3-1）
dV
实际中，在高速区、制动电流恒 定条件下，有（3-1）式成立，故高 速区具有机械稳定性。
V
0
Va Vb V
图3-2 电阻制动的机械稳定性
§3.2 电力牵引电阻制动
2、电气稳定性
（1）电压方程式
他励电阻制动电枢回路（见前图）电压平衡方程式为
❖ 外界条件暂时变化（如网压波动、粘着条件变化以及人为调节制动力 等），无过大的电流冲击和制动力冲击。
❖ 制动性能良好，工作可靠，所增加的电气设备体积小、重量 轻、线路简单、操作简单、易于检修。
§3.2 电力牵引电阻制动
电阻制动一般常用于直流传动。直流传动电机的电枢串制动 电阻，而励磁分串励、他励两种。
线2为负载特性曲线IZ(RZ+ΣR)，二者间纵线段表示自感电势
L(dIZ/dt)。
Байду номын сангаас
§3.2 电力牵引电阻制动
（3）简析 电机在A点稳定工作，L(dIZ/dt)=0；若扰动有IZ增大时，有
，即CEL(dZ nIZD/dItZ)(＜RZ0， 则R)IZ减少回到A点；若IZ减少时，有
L(dIZ/dt)＞0，则IZ增大回到A点。 故 他励电阻制动具有电气稳定性。
高速时电气制动，低速时机械制动（动车组为轮盘制动）。
§3.1 概述
3、提高列车下坡运行的速度
摩擦制动：每次排风制动后约需一分钟的缓解，待风压恢复后才 能再次制动，造成下坡速度波动大，使列车平均速度下降。
电气制动：制动性能与制动时间无关，可使列车下坡速度提高8% ，因而提高运输能力。
四、电制动的基本要求
二、他励式电阻制动的特性
制动特性，指电力机车电气制动时的各种工作特性，包括速 度特性V=f(IZ)、制动力特性B=f(IZ)、制动特性B=f(V)。 1、速度特性V=f(IZ) ∵ 稳定工作状态时自感电势为零，则式（3-2）变为
CV ZV I Z（(R3Z-3） R)
§3.2 电力牵引电阻制动
则 电阻制动的速度特性为 V I Z (（RZ ㎞ ／Rh) ） （3-4）
式中， RZ、ΣR、CV均为定值。
旋转涡流制动：类似轨道涡流制动，但是装在车轴的金属盘感 应涡流。 应用：日本新干线100系、300系、700系。
翼板制动：通过车体伸出翼板增加空气阻力来制动（增加3～4 倍）。（处于试验中）
（注：电力机车常用电制动、空气制动，故本章学习电制动）
§3.1 概述
CRH1转向架 轮盘制动
§3.1 概述