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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。 直流电动机的转速公式n=,将Ia代换后，可得机械特性公式n=－，从此公式，我们可以推导出不同制动方式下的机械特性。 n------------电机转速 n0=-------理想空载转速 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 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－=－KMem 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。 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= －－。 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。 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