第三章 矿用电机车

1、授课班级：订单培训班第三节第三节 矿用电机车的电气控制矿用电机车的电气控制v学习目标： 理解并掌握矿用电机车的启动、调速、电气制动原理。v重点： 矿用电机车的启动、调速。 v难点： 矿用电机车的调速。 v学时分配：1课时学习目标、重点与难点学习目标、重点与难点复习回顾复习回顾目前我国煤矿的运输机车都是电机车目前我国煤矿的运输机车都是电机车电机车分类：按电源不同直流电机车交流电机车架线式蓄电池式架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车架线式电机车蓄电池式电机

2、车蓄电池式电机车蓄电池式电机车蓄电池式电机车蓄电池式电机车蓄电池式电机车蓄电池式电机车蓄电池式电机车隔爆型隔爆型蓄电池式电机车蓄电池式电机车2.5t蓄电池式电机车蓄电池式电机车复习回顾复习回顾矿用电机车的构造包括机械和电气设备两大部分。机械部分包括车架、轮对、轴箱、弹簧托架、齿轮传动装置、撒砂装置、制动装置及连接缓冲装置等；电气部分包括牵引电动机、集电器、自动开关、电阻器、控制器和照明装置等。 矿用电机车矿用电机车电气设备电气设备机械设备机械设备车架、轮对、轴箱、弹簧托架、齿轮传动装置、撒砂装置、制动装置及连接缓冲装置等牵引电动机、集电器、自动开关、电阻器、控制器和照明装置等。 矿用电机车的电

3、气控制矿用电机车的电气控制矿用电机车的电气控制是指对牵引电动机进行启动、调速、电气制动、断电运行及换向运行等控制，这些控制都是靠司机操作来实现的。一、矿用电机车的启动一、矿用电机车的启动1、启动要求、启动要求 能量消耗小，启动平稳，以免冲击过大。 启动时电枢绕组内没有反电势，而绕组本身电阻又很小，若直接接至全电压电网，则各绕组中通过的电流很大，会引起绕组很快发热甚至烧毁。此外，还会产生很大的转矩，引起机械部分的损坏。为了限制启动时的电流冲击，并保持一定的电流数值，需使用一定方法进行启动。2、启动原理、启动原理 由上式可以看出，若附加电阻由上式可以看出，若附加电阻R Rp p固定不变，则随着固定

4、不变，则随着牵引电动机转速和电机车运行速度的提高，反电势牵引电动机转速和电机车运行速度的提高，反电势E E也也增大，电枢电流增大，电枢电流I Ia a将趋于减小，则电机车的牵引力也随将趋于减小，则电机车的牵引力也随之而减小。当电机车牵引力等于列车运行阻力时，列车之而减小。当电机车牵引力等于列车运行阻力时，列车将以较低的速度匀速运行。将以较低的速度匀速运行。 为了使电机车能平稳地启动，并能达到最大的为了使电机车能平稳地启动，并能达到最大的牵引速度，必须保持较大的牵引力不变，为此需要牵引速度，必须保持较大的牵引力不变，为此需要在在启动过程中，随着电动机的转速和反电势启动过程中，随着电动机的转速和反

5、电势E E的升高，相应地减小附加电阻的升高，相应地减小附加电阻RpRp之值。之值。为了减少牵引电动机启动过程中的电为了减少牵引电动机启动过程中的电能损耗，电机车在启动阶段除采用逐能损耗，电机车在启动阶段除采用逐级减小附加电阻级减小附加电阻RpRp值的方法外，还采值的方法外，还采用了两台牵引电机车先串联后并联的用了两台牵引电机车先串联后并联的方法，即所谓串并联启动。方法，即所谓串并联启动。电机车的整个启动过程如图所示电机车的整个启动过程如图所示启动时，第一步先把两台电动机串联，并加入启动电阻Rp，然后逐渐减小直至Rp=0。第二步将两台电动机并联，并加入适当的附加电阻Rp，然后逐渐减小，直至两台电

6、动机不带附加电阻并联运行。这时，机车即达到全速运行。二、矿用电机车的调速二、矿用电机车的调速由此可知，转速由此可知，转速n n与电源电压与电源电压U U、电枢回路电阻上的压降、电枢回路电阻上的压降IsRnIsRn及及磁通磁通有关，改变这几个量中的任意一个量，就能使电动机的有关，改变这几个量中的任意一个量，就能使电动机的转速转速n n改变。改变。矿用电机车在运输过程中需要多种速度，所以运行中常常需要调速，如通过道岔、进入弯道及调车等。 cUnRIns根据电压平衡方程式Is 电枢电流；U 电源电压；Rn 电动机绕组中的电阻。因此直流电动机常用的调速方法有两种，即改变牵引电动机的端电压和改变电动机的

7、磁场强度。（一）（一）改变牵引电动机的端电压改变牵引电动机的端电压 在电枢电路串联接入一个附加电阻，改变其电阻数值即可调节电动机的端电压。这种调节方法在附加电阻上将消耗大量的电能，很不经济。为此，附加电阻实际上是在矿用电机车上只作启动时用，在运行中调速时一般不用此法。1.1.电枢串联电阻法电枢串联电阻法 改变牵引电动机的连接方式，即利用两台牵引电动机的串联或并联运行获得两种不同的速度。一般正常运行为并联(全速)，过道岔及弯道时为串联(半速)，其原理如前所述。这种调速方法比较经济，其缺点是调速平滑性较差，但由于矿用电机车对调速要求不高，两级变速基本可满足要求，故此法应用甚为普遍。2.2.串并联法

8、串并联法 在牵引电动机电路中串联可控硅元件，利用可控硅周期式地关断和导通的断续供电改变电动机端电压平均值的方法即脉冲调速法。这种方法实现了无电阻损耗的启动和无级调速，是矿用电机车技术上比较先进的一种调速方法，正得到日益广泛的应用。3.3.可控硅脉冲调速法可控硅脉冲调速法 根据改变励磁绕组的匝数就可改变电动机磁场强度的原理，把励磁绕组分为两组。当两组全部接入电路时，磁场强度为最大，电动机转速降低；只有一组接入电路时，由于激磁绕组的匝数减少，磁场被削弱，电动机转速升高。 （二）（二）改变电动机的磁场强度改变电动机的磁场强度 1.1.改变励磁绕组的匝数改变励磁绕组的匝数 当励磁绕组串联时为满磁场，电

9、动机转速最低；并联时将削弱磁场，电动机转速增高。一般在只用1台电动机牵引的情况下采用这种方法，其优点是经济性和调速平滑性较好，但调整范围不大。2.2.改变励磁绕组的连接方式改变励磁绕组的连接方式三、矿用电机车的电气制动三、矿用电机车的电气制动 矿用电机车的电气制动大多数是采用动力制动。矿用电机车的电气制动大多数是采用动力制动。 原理：是根据牵引电动机在一定工作条件下原理：是根据牵引电动机在一定工作条件下可以转变为发电机运转的可逆性。当牵引电动机可以转变为发电机运转的可逆性。当牵引电动机转变为发电机工作时，列车的动能转变为电能，转变为发电机工作时，列车的动能转变为电能，这时，电流将转变为相反的方向，使电动机轴上这时，电流将转变为相反的方向，使电动机轴上产生制动力。在进行电气制动的过程中，将产生产生制动力。在进行电气制动的过程中，将产生的电能直接消耗在电阻器上。的电能直接消耗在电阻器上。 (a)电动机方式运行 (b)动力制动方式运行牵引电动机动力制动示意图 重点小结重点小结