Ss4加馈制动分析_汽车制动力学分析

Ss4加馈制动分析由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“汽车制动力学分析”。

SS4加馈制动分析

SS4电力机车采用zd105型牵引电动机，是串励直流电机，牵引工况运行时，作为电动机运行，制动工况时作为发电机运行。现在我们讨论制动工况下的运行方式。

通常而言，直流电动机的制动方式可分为能耗制动、反接制动、再生制动。它们共同的特点是保持原来磁场方向和大小不变的情况下，只改变电枢电流的方向，或转速的方向（位能性负载），以获得电磁制动转矩。

UIaRa直流电动机的转速公式n=,将Ia代换后，可得机械特

CE性公式n=URa－Mem，从此公式，我们可以推导出不同制动2CECECM方式下的机械特性。n------------电机转速 n0=U-------理想空载转速 CEIa------------电枢电流 Ra------------电枢电阻

CE=pN/60a------------电动势常数 CM=pN/2πa-------电机堵转常数

Φ-----------一对正负电刷间的每极合成磁通 Mem-----------电机的电磁转矩

一、能耗制动

能耗制动电路图如图所示。制动时，保持励磁电流不变，将电枢

两端从电网断开后立即接入制动电阻，由于机械惯性电机扔按原来方向旋转而变成一台他励直流发电机，此时电磁转矩与 电枢旋转方向相反而起到制动作用。当机组所储存的动能全部消耗在制动电阻和机组本身的损耗上，停止转动。

能耗制动时的机械特性：从机械特性方程式可知，在能耗制动时，外加电压为零，同时外接电阻RB代替式中RJ, Φ=ΦN,U=0,电枢回路总电阻为RB+Ra,机械特性方程式为n=0－

RaRBMem=－KMem 2CECMN

设电动机原来运行于A点，当进入能耗制动瞬间，转速不能突变，工作点瞬间过渡到能耗制动机械特性曲线上的B点，相应的制动转矩为MemB，随后电机转速沿着直线下降，当转速下降至零时就停转。能耗制动利用机车本身的动能来获得制动，无需电网输入功率，比较经济，操作简便。故设定在机车速度大于33km/h时，采用能耗制动方式。由于制动转矩会随着转速的降低而迅速减小，故而在低速下制动效果不好，增加了制动时间和制动距离。一种解决办法是当制动转矩下降到某一数值时，切除一部分制动电阻，使得机械特性曲线斜率减小，在同等转速下从而增大制动转矩。

二、反接制动

当系统要求快速制动时，可将电枢通过一限流电阻反接到电网上。如图所示，这时由于接到电枢回路上的电压反向，而与原来做电动机运行时的电枢电动势同向，所以必须接入限流电阻，否则将烧坏电机并对电网产生强烈冲击。由于此时电枢电流较大，所以将获得较大的制动转矩，从而使电机迅速停止运行。

电压反接制动时，机械特性为n= －

URa－Mem。2CECECM

机械特性跳至BE上。设电机原来运行于A点，当电压反接制动瞬间，系统从A点突然跳至第二象限的B点，由于此时电枢电流和电磁转矩均反向，制动转矩很大（大于同等情况的能耗制动情况），系统急剧减速，从B点到C点过渡。当转速下降接近零时，应立即将电源开关切除，否则电机将反向启动，即从C点运行到E点过渡。由于转速反向，则电动势反向（与外加电压相反），但电磁转矩仍是负值（驱动性质，处于第三象限），如在可逆向运行系统中，带反抗性负载的情况下，当C点的电磁转矩大于负载制动转矩时，电机将作为电动机稳定运行于第三象限的某点，转速为对应的数值。这种制

动方法广泛用于带反抗性负载并且频繁启动、制动和正、反转的拖动系统，如吊车的行走机构和龙门刨床的台拖动系统等。

如果电动机提升位能性负载运行于第一象限的A点时，若在电枢回路中串入一适当的电阻，则电流减小，随之电磁转矩也减小，系统开始减速，若此时堵转转矩仍小于位能性负载转矩时，系统将在负载转矩作用下，反向加速使得重物下降，这时转速和电动势均变为负值，电枢电流方向不变，它和电磁转矩将随反向转速增加而变大，但电磁转矩方向不变，与转速方向相反起制动作用，直到相等时，系统稳定运行于第四象限特性曲线的D点，相应转速为－nD。

从以上的讨论可知，以上两种情况有相同点也有不同点，相同点是两种情况下都是电动势和端电压方向相同；不同点是前者是将外电压反向和端电压相同，而后者是由于电动势反向而与端电压相同，所以也可以把前者称为电压反接制动，后者称为电动势反接制动。

从功率平衡关系来说，不论何种反接制动，电网都要输入功率，而且电动势和电枢电流方向相同，说明电机都在发出正功率。对于电压反接制动而言，这部分电功由系统动能转换而来的；对于电动势反接制动而言，是由系统位能转换而来的。但不论如何，电网输入的电

功和电机发出的功率都被消耗在电枢回路的电阻上，所以从能耗上来说不够经济，但制动效果明显，即使转速为零时仍有较大的制动转矩。

三、回馈制动

回馈制动也称再生制动，尤其在电力机车下坡时适用的方式。机车在下坡时，在重力加速度的作用下，速度会越来越快，在长大坡道的时候就更加危险。如果把机车的串励直流电动机的串励绕组通过电阻改接到电网上改为并励，使得励磁绕组产生与原来相同的磁场，电枢仍然接在电网上。当机车下坡时，若转速超过理想空载转速（改接成他励时的理想空载转速），电机的电动势大于外加电压，电枢电流反向，电机从电动机状态转为发电机状态运行，电磁转矩变为制动转矩，限制机车速度增加。此时机车下坡时的位能转换为电功率，除给电机消耗外，大部分回馈给电网，所以称为回馈制动。

在电力拖动系统中，也可以通过降低外加端电压来实现回馈制动。设他励直流电动机在额定电压下带负载稳定运行于特性曲线上的A点，先突然降低端电压到U1，则电动机的特性曲线平行下移。由于在降压的瞬间转速不能突变，电动机从原来的工作点A移动至降压后的特性曲线上的B点运行,其实此时的电动机转速已经超过降压后的电动机特性曲线上的理想空载转速,所以电机已经进入发电机状

态运行,系统的转速沿着U1的机械特性下降，拖动系统的动能一部分转为电机消耗，大部分转为电功返回电网。当电机转速进一步下降至小于U1的理想空载转速后，电动势小于电压，电机又进入电动机状态，稳定运行于D点。若继续降低端电压至U2，与上述过程相似，如果端电压降至零时，相当于电枢回路电阻为Ra的能耗制动，电机最后停止。

从能耗上看，回馈制动通过电动机转换为发电机运行，向电网反馈能量，可以节约大量能源，比起其他的制动方式，具有极大的优势；但是在实际操作中，由于反馈的电能中有大量的谐波成分，品质不高，所以应结合考虑，采用适当的制动方法。

四、SS4机车采用的制动方式

SS4的牵引电机是典型的直流电动机，在制动时采用的方式也是以上方式中的一种：能耗制动的形式。

考虑到尽可能缩短机车制动时的制动时间和制动距离，同时保证制动的安全要求，机车在高速和低速时采用了两种电阻制动方式。SS4在速度较高时（＞33km/h），采用典型的能耗制动，电路图如下图所示。现以1M电机为例，叙述一下电枢电流的路径。

当机车速度高于33km/h时，机车处于纯电阻制动状态。其电流路径为71号母线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线→VD2→VD1→VD4→VD3→71母线。

机车加馈制动简化电路图（Ⅰ架）

由于能耗制动的特性，从机械特性曲线公式可以看到，n=0－RaRBMem=－KMem，在转速低的时候制动矩也随之下降，造成低2CECMN速时的制动困难。

为了解决这个问题，在机车速度小于33km/h后，采用了加馈制动方式。机车处于加馈电阻制动时，经位置转换开关到制动位，牵引电机电枢与主极绕组脱离，与制动电阻串联，并且同一转向架的两台电机电枢支路并联之后，与主整流器串联构成回路。此时，每节车4台电机的主极绕组串联连接，经励磁接触器与励磁整流器构成回路，由主变压器励磁绕组供电。

从电路图可知，加馈电阻制动时励磁绕组的励磁电流与牵引时方向相反，所以此时电枢中产生反向的电动势（与外加电压同向），此时电枢电流加大，从而大大增大制动转矩。n= －

URa－Mem 2CECECM当机车速度低于33km/h，机车处于加馈电阻制动状态。当电源处于正半周时，其电流路径为a2→VD3→71号母线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线→VD2→VD1→VT6→x2；当电源处于负半周时，当电流路径x2→VT5→71号母线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线→VD2→VD1→VD4→a2。

加馈电阻制动时，主变压器的励磁绕组a5-x5经励磁接触器91KM向励磁整流器99V供电，并与1M—4M电机主极绕组串联，并励磁电流方向与牵引时相反，由下往上。从励磁整流器的输出端开始，其电流经

91母线→199SC电流传感器

→90母线→107QPR1→19QS→107QPV1→(1M）D12D11 →107QPV1 →14母线→107QPR2→29QS→107QPV2→(2M)D21D22→107QPV2 →24母线→108QPR4→49QS→108QPV4→（4M）D41D42→108QPV4 →44母线→108QPR3→39QS→108QPV3→（3M）D32D31→92KM→

82母线。

负极母线82为主整流器800V与励磁整流器99V的公共点，由此形成两个独立的接地保护电路系统。第一转向架牵引电机1M与2M电枢、制动电阻及主整流器700V，主接地继电器97KE，组成第一转向架主接地保护系统；第二转向架牵引电机3M和4M电枢、制动电阻及主整流器800V、励磁整流器99V，主接地继电器98KE，组成第二转向架主接地保护系统。

制动工况时，当一台牵引电机或制动电阻故障后，应将隔离开关置向下位，则线路接触器打开，电枢回路被甩开，主机绕组无电流但有电位。

分析了4的制动工况后，可以发现加馈电阻制动方式与纯电阻制动有较大的区别。一：励磁绕组的励磁电流反向。二：电枢绕组中接入外电压。因为电机的转速方向不变，励磁电流改变后，则形成的电枢绕组的电动势方向改变，变得与外接电压同向，从而增大电枢电流增大了电磁转矩。同时，磁场方向反向，但电枢电流和电机转速方向不变，所以电磁转矩的性质是制动性质。同时电阻加馈制动又和前述的反接制动不同，它不改变电枢电路的电压方向，而是改变了励磁电流的方向，反接制动使得电压反向而与电枢电动势的方向相同；而加馈制动是改变励磁电流的方向从而改变电枢电动势的方向，结果也是使得电动势和外加电压方向相同，所以这两种制动方式有相似之处。同样的在制动时电机都处于发电机的状态，所发出的能量都消耗在电路的电阻上。另外，由于电动势的反向会在瞬时造成巨大的电流，所以在回路中都必须接入限流电阻，以防止烧坏电机。

变频器制动电阻分析

一例变频器制动单元电路及图解一、《CDBR-4030C制动单元》主电路图《CDBR-4030C制动单元》主电路图说因惯性或某种原因，导致负载电机的转速大于变频器的输出转速时，此时电机由......

制动跑偏分析2

一、无规律的忽左忽右的跑偏主要原因：1、轮胎磨损严重不均，持别是后轮内外轮胎直径差越大，无规律制动跑偏越严重。因为这种直径差将导致在车轮对地面的压力随路面的不平而随时......

毕业设计(论文)SS4改电力机车控制电路分析

山东职业学院 题目：原所在系：电气系原专业班级：自动化转入后班级：机车姓名：范友福指导老师：完成日期：毕业论文SS4改电力机车控制电路分析0934 1摘要SS4改型电力机车(从159#车起)是......

电动车制动行程问题分析报告

电动车制动行程问题分析报告问题描述：根据反馈，电动车制动行程过长，尤其是加装刹车助力后，行程长并且刹车前段太软，容易造成急刹、点头、制动反应时间过长等问题，影响行车安全及操......

对于变频器的制动技术分析

对于变频器的制动技术分析论文关键词：变频 制动 新技术论文摘要：在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能......