电力牵引制动特性

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。
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。
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)。
§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。
§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
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
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
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
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
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：
（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）
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
❖ 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。
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
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。
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§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。