电阻制动

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电阻制动(英语:Rheostatic brake),又称动态制动(Dynamic braking)是铁路机车的一种制动方式,广泛应用于电力机车和电传动柴油机车。在制动过程中,将原来驱动轮对牵引电动机转变为发电机,利用列车的惯性由轮对带动电动机转子旋转而发电,从而产生反转力矩,消耗列车的动能,达到产生制动作用的目的。而电机发出的电流通过专门设置的电阻器,采用通风散热将热量消散于大气。
由于电阻制动的原理是因为转子有电流流动,在定子磁场产生与转动方向相反的力矩,制动力与速度成正比,因此当机车运行速度较低(~10公里/小时)的时候,由于转子转速慢,减少了产生的电流和反转力矩,会导致制动效率大幅下降甚至失效。加馈电阻制动正是为了解决这个问题而出现,在低速制动时由机车电路系统为转子供给一定电流,增加制动力,使机车在慢速下也能进行电阻制动,有效扩大电阻制动的应用范围。
再生制动是在电阻制动基础上进一步发展而成的制动方式,将制动过程发出的电能反馈回电气化铁路供电网,使本来由电能变成的动能再生为电能,而不是变成热能消散掉。
中文名
电阻制动
外文名
Rheostatic brake
优    点
与传统的踏面制动相比,电
电流限制
若超过此限制则励磁绕
适用学科
交通工程

电阻制动必要性

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1、使列车运行平稳。空气制动很容易使列车产生冲动,特别是旅客列车产生冲动使人感觉非常的不舒服,严重时还可能由于冲动过大使人碰伤,而采用电阻制动 [1]  方式只是使机车产生制动力,和空气制动相比,列车运行要平稳得多。
2、高速上较大的制动作用。列车速度较高时,随着机车速度的下降,电阻制动力逐渐上升,当速度降至约38km/h(DF4D型58.3km/h),达到电阻制动的最大制动力。即电阻制动的使用使机车速度降低,机车速度的降低又使电阻制动力较大幅度的增加。
3、提高运行速度,节省闸瓦,确保安全。长大下坡道使用电阻制动一方面司机控制得当,可以在较高速度下匀速运行,提高列车运行速度,适应列车多拉快跑、安全正点的要求。另一方面可以大量节省闸瓦,减少轮箍的磨耗,减少轮对的故障(如弛缓),防止出现轮箍窜出等严重事故的发生。
4、在列车减速(包括平直线路)、紧急制动和进站停车时,电阻制动可以作为空气制动的辅助制动措施。
5、一旦空气制动失效。可以利用电阻制动使列车减速,配合手制动机使列车停车(机车速度较低时,电阻制动力与速度成正比,速度低,制动力小,很难停住机车,因此要配合手制动机使机车停车),防止放扬。
6、具有自负荷试验功能。如无水阻试验台或因故不能使用,可以将制动电阻当作机车的负载,进行机车功率调整,各种磨合试验等。

电阻制动优点

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与传统的踏面制动相比,电阻制动 [2]  的使用能有效降低轮对踏面磨耗,延长闸瓦和轮对的寿命。由于机械摩擦系数随着温度的提高而下降,踏面制动的效率与机车速度成反比;而电阻制动相反,速度越高制动效果越明显。电阻制动也可以用于列车下坡时的恒速控制。

电阻制动应用限制

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最大励磁电流限制
若超过此限制则励磁绕组会发热,严重会烧损绕组;另一方面磁路饱和,磁通增加有限,调节效果不明显。
粘着力限制
若机车制动力大于此限制会导致机车滑行。
最大制动电流限制
取决于直流电动机的电枢绕组的运行温升,一般不超过正常牵引工况时的持续电流。
最大制动功率限制
由于机车的制动电阻的功率、冷却能力有限,电阻制动的最大功率一般由制动电阻的容许发热量决定,通常等于等于或小于机车的小时功率。
牵引电动机安全换向限制
直流牵引电动机的安全换向取决于电抗电势,要维持电抗电势在容许值内,随着速度的提高必须相应的减少制动电流。
参考资料
  • 1.    欧红. 电阻制动在地铁牵引电机中的应用[J]. 湖南冶金职业技术学院学报,2003,(02):187-189.
  • 2.    李华. 城轨交通牵引供电系统电阻制动控制策略的研究[D].大连交通大学,2008.
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