城市轨道交通车辆电制动.docx

第

第4章

电制动

电制动的必要性和根本要求

电制动的必要性

现在最多承受的闸瓦制动，但其摩擦产生的热能在闸瓦和车轮踏面间积聚，温度急剧上升，严峻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，对环境有严峻的污染，而且，频繁和过量的使用摩擦制动，将使闸瓦更换频繁，车辆踏面的修理大量增加。

为了削减机械摩擦的损耗，应尽量承受无污染的制动方式，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承受电力牵引的动车组，承受直流或沟通电动机牵引动力，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用摩擦外，全部动车都可以动力制动，并且还可以担当局部拖车的制动力。

通过转换电路和受电器将电能反响给供电触网，供给本车关心电源或同一电网中相邻运行列车使用的方式，叫再生制动。

假设网压太高，不能承受反响电能，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。

电制动的根本要求

一个安全牢靠的电制动(动力制动)系统应满足以下根本要求：

应具有机械的稳定性。即电制动时，假设列车速度增加，制动力也应随之增加。

应具有电上的稳定性。电制动时假设发生瞬时电流波动，系统能自动恢复原来的平衡状态。

各台电动机的制动力应相等。

制动过程中无论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整等，都不应产生大电流的冲击和制动力的冲击。

电气制动电路的设计力求简洁。

电阻制动

再生制动失败，列车主电路会自动切断反响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掌握电阻制动电路。斩波掌握器(GTO)按制动掌握指令不断转变导通角，调整制动电压和电流的大小。电路中的电阻(R7～R9)也依据制动电流调整需要，依据车速的逐步减低而逐级短接，最终全部切除。

图4-1直流制列车的直流斩波掌握电阻制动电路

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，从电网中吸取电能，补足到电动机的电枢电流中去，以获得抱负的轮周制动力。其优点一是加宽了调速范围，最大制动力可以延长至接近零；二是能较便利地实现恒制动力掌握。目前大局部电力机车都承受这种制动方式。

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开工况作为加馈电源。

在加馈区制动时，只需调整半控整流电路中晶闸管的移相角即可调整加馈电源输出，准时补足制动电流，维持制动电流不变。

从理论上讲，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。故机车速度低于肯定值时，就切除加馈制动，改用空气制动制停机车。

但是直流斩波掌握电阻制动电路也有多种，不完全一样。北京地铁DK型列车的主电路承受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。它的动力制动调整方法与上海直流制列车的直流斩波掌握电阻制动电路不同：斩波器通过掌握导通角转变制动电路中某个制动电阻的电阻值，以此调整制动电流，使列车保持制动力恒定。这种制动电路的缺点是不能进展再生制动。

沟通制列车电阻制动的原理与直流制列车根本一样，只是掌握设备不仅有直流斩波器，还有三相逆变器；不仅要调整制动电流、电压，还要调整频率。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 制动电阻箱构造图

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〕。电阻材料一般承受合金带钢条，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。通风机转速格外高，排风量很大。强迫风冷可以使电阻带的温度快速下降。但是热量会散发到隧道中，使隧道中的温度上升，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铺张。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急。所以要尽量削减电阻制动，提高再生制动。

再生制动

直流再生制动电路

在各种形式的制动中，电气制动是一种较抱负的动力制动方式，它是建立在电动机的工作可逆性根底上的。在牵引工况时，电动机从接触网吸取电能，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肯定的速度运行；在制开工况时，列车停顿从接触网受电，电动机改