电传动机车一般有两套制动系统:一是空气制动系统即机械制动系统,包括闸瓦制动和盘型制动;二是电气制动系统,包括电阻制动和再生制动,高速列车还有磁轨制动和涡流制动。
制动是机车基本运行工作状态之一,当列车需要减速、停车或在长大下坡道上运行限制列车速度时,都必须采取制动措施。现代铁路运输的安全性在很大程度上取决于机车制动性能的好坏。
一、电气制动原理
电气制动(也称动力制动)是利用电机的可逆性原理。机车在牵引工况时,牵引电机作电动机运行,将电网的电能转换为机械能,轴上输出牵引转矩以驱动列车运行;在电气制动时,列车的惯性力带动牵引电机,牵引电机作发电机运行,将列车动能转换为电能,输出制动电流的同时,在牵引电机轴上产生反转矩并作用于轮对,形成制动力使列车减速或以一定的速度运行。
二、电气制动形式
根据电气制动时电能的消耗方式,电气制动分为电阻制动和再生制动。如果将电气制动时产生的电能利用电阻使之转化为热能消耗掉,称为电阻制动。如果将电气制动时产生的电能重新回馈给电网并加以利用,称为再生制动。
采用电气制动可以提高列车运行的安全性,提高列车的下坡速度,最小限度的使用空气制动,以减小轮缘和钢轨间的磨耗,降低运输成本。
三、电气制动的基本要求
在实施电气制动时,制动系统必须满足以下几点要求:
(1)具有电气稳定性并保证必要的机械稳定性。
(2)具有广泛的调节范围,制动过程要平稳,冲击力要小。
(3)机车由牵引状态转换为电气制动状态时线路应简单,操纵方便,有良好的制动性能,负载分配力求均匀。
四、制动稳定性的概念
1.机械稳定性
机械稳定性是指由于偶然因素(电网电压波动、线路纵断面变化等)引起机车速度变化,不会破坏原有的运行状态,制动力要能适应速度的变化。此时,制动系统若能建立起新的平衡状态或当偶然因素消失后能恢复到原来的平衡状态,这种系统就称为稳定系统,否则就称为不稳定系统。机械稳定性判断的条件是:
即制动力具有向上的特性,系统才具有机械稳定性。实际上电力机车无论是电阻制动还是再生制动,其制动特性在高速区、保持制动电流恒定的条件下,特性曲线的变化率均大于零,故电气制动在高速区具有机械稳定性。
2.电气稳定性
电气稳定性是指电传动机车在正常运行时,不会由于偶然因素,电流发生微量变化,而使牵引电机的电平衡状态遭到破坏。电气稳定性的数学判断式为:
式(2.6)表明电阻压降的斜率必须大于电机电势曲线的斜率,系统才具有电气稳定性。
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