【文章內(nèi)容簡介】 的熱。再生制動在電力機車、有軌電車、無軌電車及純電動或混合動力汽車上常見。電力機車、有軌電車、無軌電車通常是把產(chǎn)生的電能輸回接觸網(wǎng)，而汽車則可能把電能儲在飛輪、電池或電容器之內(nèi)。傳統(tǒng)的的動力制動則會把電能在電阻轉(zhuǎn)成熱能后逸散。最普通的制動方法會把車的動能，以摩擦直接轉(zhuǎn)化成熱能。“再生制動”和另一種原理接近，但較為簡單的“動力制動”，則是把電動機轉(zhuǎn)成發(fā)電機使用，把車輛的動能轉(zhuǎn)成電能。動力制動通常只會把產(chǎn)生的電，經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)成無用的熱放走。而再生制動則會把電力儲起來或透過電網(wǎng)送走，再生循環(huán)使用。使用再生制動的車輛仍然會有傳統(tǒng)的摩擦制動，提供快速、強力的制動。一般的再生制動只會把約30%的動能再生使用，其余的動能還是成為熱。這效率根據(jù)不同的使用環(huán)境而有所不同。將牽引電機的電動機工況轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機工況，將列出動能轉(zhuǎn)化為電能，電能通過轉(zhuǎn)換電器和受電弓反饋給供電觸網(wǎng)，可提供給相鄰運行的列車使用的制動方式。再生制動的三種不同的制動控制策略：具有最佳制動感覺的串聯(lián)制動；具有最佳能量回收率的串聯(lián)制動；以及并聯(lián)制動。在前輪上的再生制動比后輪上的再生制動將更為有效，同時大部分制動能量消耗在10~50km/h的車速范圍內(nèi)。 再生制動原理圖（1） 能量消耗型。這種方法是在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制一個功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左右時，功率管導(dǎo)通，將再生能量通入電阻，以熱能的形式消耗掉，從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒能得到利用，因此屬于能量消耗型。同為能量消耗型，它與直流制動的不同點是將能量消耗于電機之外的制動電阻上，電機不會過熱，因而可以較頻繁的工作。（2） 并聯(lián)直流母線吸收型。適用于多電機傳動系統(tǒng)（如牽伸機），在這個系統(tǒng)中，每臺電機均需一臺變頻器，多臺變頻器共用一個網(wǎng)側(cè)變流器，所有的逆變部并接在一條共用直流母線上。這種系統(tǒng)中往往有一臺或數(shù)臺電機正常工作于制動狀態(tài)，處于制動狀態(tài)的電機被其它電動機拖動，產(chǎn)生再生能量，這些能量再通過并聯(lián)直流母線被處于電動狀態(tài)的電機所吸收。在不能完全吸收的情況下，則通過共用的制動電阻消耗掉。這里的再生能量部分被吸收利用，但沒有回饋到電網(wǎng)中。（3） 能量回饋型。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時，可逆變流器將再生能量回饋給電網(wǎng)，使再生能量得到完全利用。但這種方法對電源的穩(wěn)定性要求較高，一旦突然停電，將發(fā)生逆變顛覆。再生制動可以用于所有電動機械中，而電動機械主要是旋轉(zhuǎn)式，例如電動機，所以再生制動常見于電動機拖動的系統(tǒng)中，簡稱電力拖動系統(tǒng)。 又稱動態(tài)制動是鐵路機車的一種制動方式，廣泛應(yīng)用于電力機車和電傳動柴油機車。在制動過程中，將原來驅(qū)動輪對的牽引電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，利用列車的慣性由輪對帶動電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，從而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，消耗列車的動能，達到產(chǎn)生制動作用的目的。而電機發(fā)出的電流通過專門設(shè)置的電阻器，采用通風(fēng)散熱將熱量消散于大氣。由于電阻制動的原理是因為轉(zhuǎn)子有電流流動，在定子的磁場產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動方向相反的力矩，制動力與速度成正比，因此當(dāng)機車運行速度較低（～10公里/小時）的時候，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速慢，減少了產(chǎn)生的電流和反轉(zhuǎn)力矩，會導(dǎo)致制動效率大幅下降甚至失效。加饋電阻制動正是為了解決這個問題而出現(xiàn)，在低速制動時由機車電路系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子供給一定電流，增加制動力，使機車在慢速下也能進行電阻制動，有效擴大電阻制動的應(yīng)用范圍。再生制動是在電阻制動基礎(chǔ)上進一步發(fā)展而成的制動方式，將制動過程發(fā)出的電能反饋回電氣化鐵路供電網(wǎng)，使本來由電能變成的動能再生為電能，而不是變成熱能消散掉。電阻制動是利用直流電機的可逆原理。在機車需要減速時，將機車由牽引工況轉(zhuǎn)換為制動工況，此時牽引電動機轉(zhuǎn)換為發(fā)電機并通過輪對將列車的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽偻ㄟ^制動電阻把電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，牽引電動機的轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的電磁制動轉(zhuǎn)矩通過減速齒輪作用在機車動輪上形成制動力，使機車速度降低，起到制動作用。機車在牽引工況時，牽引電動機為串勵電動機。牽引整流柜輸出的電流通過電空接觸器流入牽引理發(fā)動機的電樞繞阻、換向極繞組和勵磁繞組，于是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩MD。在轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機按MD方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩方向相同，這個轉(zhuǎn)矩通過齒輪傳到動輪上去，形成了牽引力FK，牽引力FK的方向與機車運行方向相同。 機車在制動工況時，牽引電動機作為發(fā)電機運用。由于串勵發(fā)電機有兩個缺點，一是不能穩(wěn)定的工作，二是勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，磁通很難控制，所以在電阻制動時，把牽引電動機改接成他勵發(fā)電機工作，這樣可以在較大范圍內(nèi)均勻地調(diào)節(jié)制動力，很方便地控制機車的速度。電機的勵磁繞組仍由牽引整流柜通過電空接觸器供給勵磁電流而電樞繞組通過工況轉(zhuǎn)換開關(guān)與制動電阻相聯(lián)。電機電樞通過齒輪被輪軸驅(qū)動，在電樞繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢。在此電勢的作用下產(chǎn)生電流流過制動電阻。于是電樞電流和磁通相互作用產(chǎn)生電磁力矩，它的方向可用左手定則判定。電磁力矩與電樞旋轉(zhuǎn)方向相反，這個電磁力矩經(jīng)過齒輪傳遞到輪對上，形成制動力。因制動力的方向與機車運行方向相反，在此力作用下使機車運行速度降低。 電阻制動原理圖地鐵車輛電氣制動系統(tǒng)主要分為電氣制動、再生制動和電阻制動。在各種形式的制動中，電氣制動是一種較理想的動力制動方式，它是建立在電動機的工作可逆性基礎(chǔ)上的。再生制動分為能量消耗型、并聯(lián)直流母線吸收型和能量回饋型.第三章 空氣制動系統(tǒng)雖然電制動可以提供強大的制動力，但空氣制動目前對于地鐵來說仍然不可缺少。這是因為：直流電機的制動力隨著列車速度的降低而減少；而交流電機雖然可通過改變轉(zhuǎn)差率來控制制動力的大小，理論上可使制動力不受列車速度的限制，但從高速到停止均能有效作用的、可靠的電制動裝置尚處于研究階段。（1） 直通式空氣制動機（2） 自動空氣制動機（3） 直通自動空氣制動機在車輛上，直通式空氣制動機主要由制動管和制動缸等組成；在機車上，直通式空氣制動機除包括制動管和制動缸外，還包括空氣壓縮機、總風(fēng)缸及操縱整個列車制動系統(tǒng)的制動閥等組成部分。如圖11. 圖11直通式空氣制動機結(jié)構(gòu)原理圖1—空氣壓縮機；2—總風(fēng)缸；3—調(diào)壓閥；4—制動閥；5—制動管；6—制動缸7—車輪；8—閘瓦；9—制動缸活塞桿；10—制動缸彈簧；11—制動缸活塞。制動系統(tǒng)的工作過程主要包括制動、緩解與保壓3個基本狀態(tài)。（1） 制動狀態(tài)：司機操縱制動閥手柄置于“制動位”；總風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣經(jīng)調(diào)壓閥、制動閥和列車管直接向機車制動缸和車輛制動缸充風(fēng)；壓力空氣推動制動缸活塞壓縮彈簧移動，并由基礎(chǔ)傳動裝置將此推力傳遞到閘瓦上，使閘瓦壓緊車輪產(chǎn)生制動作用。（2） 緩解狀態(tài)：司機操縱制動閥手柄置于“緩解位”；機車、車輛制動缸內(nèi)的壓力空氣經(jīng)列車管和制動閥排向大氣；在制動缸彈簧作用下，制動缸活塞反向移動，并通過基礎(chǔ)制動裝置帶動閘瓦離開車輪，實現(xiàn)緩解作用。（3） 保壓狀態(tài)：司機操縱制動閥手柄置于“中立位”；既關(guān)斷機車、車輛制動缸的充風(fēng)氣路，又關(guān)斷其排風(fēng)氣路；機車、車輛制動缸內(nèi)保持一定的壓力，實現(xiàn)保壓作用。 直通式空氣制動機原理圖 （1） 制動管增壓制動、減壓緩解，列車分離時不能自動停車。（2） 能實現(xiàn)階段緩解和階段制動。（3） 制動力大小靠司機操縱手柄在制動位放置時間長短決定，因此控制不太精確。（4） 制動時全列車制動缸的壓縮空氣都由總風(fēng)缸供給；緩解時，各制動缸的壓縮空氣都須經(jīng)制動閥排氣口排人大氣。因此前后車輛的制動的一致性不好。自動空氣制動機是在直通式空氣制動機的基礎(chǔ)上增設(shè)一個副風(fēng)缸和一個三通閥（或分配閥）而構(gòu)成的。如圖12 圖12自動空氣制動機結(jié)構(gòu)原理圖1—空氣壓縮機。2—總風(fēng)缸；3—調(diào)壓閥；4—制動閥；5—制動管；6—三通閥（分配閥）。 7—副風(fēng)缸；8—車輪；9—閘瓦；10—制動缸；11 —制動缸活寨桿；12—制動缸彈簧；13—制動缸活塞（1） 緩解狀態(tài)：司機將制動閥手柄置于“緩解位”；壓力空氣經(jīng)制動閥向列車管充風(fēng)，三通閥活塞兩側(cè)壓力失去平衡而形成向右的壓力差，推動活塞帶動滑閥、節(jié)制閥右移；開通充氣溝，使列車管壓力空氣經(jīng)充氣溝進入副風(fēng)缸貯備；開通制動缸經(jīng)滑閥的排風(fēng)氣路，使制動缸排風(fēng)，最終使閘瓦離開車輪實現(xiàn)緩解作用。（2） 制動狀態(tài)：司機將制動閥手柄置于“制動位”；列車管內(nèi)壓力空氣經(jīng)制動閥排風(fēng)，推動活塞左移，關(guān)閉充氣溝；活塞帶動滑閥、節(jié)制閥左移，使滑閥遮蓋排氣口關(guān)斷制動缸的排風(fēng)氣路，并使節(jié)制閥開通副風(fēng)缸向制動缸充風(fēng)的氣路；壓力空氣充入制動缸，推動制動缸活塞右移，使閘瓦壓緊車輪產(chǎn)生制動作用。（3） 保壓狀態(tài)：司機將制動閥手柄置于“中立位”；切斷列車管的充、排風(fēng)通路，列車管壓力停止變化。當(dāng)副風(fēng)缸壓力降低到稍低于列車管壓力時，三通閥活塞帶動節(jié)制閥微微右移，切斷副風(fēng)缸向制動缸充風(fēng)的氣路，制動缸既不充風(fēng)也不排風(fēng)，制動機呈保壓狀態(tài)。 自動空氣制動機原理圖（1） 制動管減壓制動、增壓緩解，列車分離時能自動制動停車。（2） 由于制動缸的風(fēng)源與排氣口離制動缸較近，其制動與緩解不再通過制動閥進