專利名稱：串激式直流電機的力矩制動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于有軌電機車制動技術(shù)領(lǐng)域，是串激式直流電機的力矩制動。
背景技術(shù)：
礦山機車使用的電機大多數(shù)為直流電機(少量變頻電機)，且均為串激式接入(串激式接法可杜絕飛車)，要提高機車的安全性就必需提高機車的制動效果。對于制動有叁個關(guān)注點其一制動時間。機車應(yīng)該在極短的時間內(nèi)完成制動。其二 制動力矩。制動力矩要合適，太大容易造成機械損傷，太小達不到制動效果。其三不造成安全事故，不損害其他控制電器。以前的電機車的制動方式通常采用以下3種1、機械制動旋轉(zhuǎn)軸承推動壓桿壓迫主動輪，用磨擦的方式阻止主動輪旋轉(zhuǎn)迫使機車停止。這一方式的優(yōu)點是 制動效果好，缺點是不能及時制動，制動需要時間過長，另外制動片因磨損和過熱容易損壞。2、液壓制動利用液壓傳給主動輪壓片，用磨擦的方式阻止主動輪旋轉(zhuǎn)迫使機車停止。這一方式的優(yōu)點是制動效果較好，制動時間短，缺點是結(jié)構(gòu)太復雜、能耗大，需要一套壓縮機系統(tǒng)并且要保持有足夠大的壓力，另外制動片因磨損和過熱容易損壞。3、反向電制動對于串激式直流電機的電制動只有反向制動，即用電機轉(zhuǎn)子所儲存能量反向走車。反向制動的優(yōu)點是不耗能；缺點高速時制動太猛，容易造成機車和電機機械損傷，同時產(chǎn)生極高的反向電動勢破壞電機的絕緣，損害電氣零件。低速時不能制動。而且操作也較為復雜。另外反向制動不是可靠的制動，儲能在瞬間耗盡后就轉(zhuǎn)為了自由停車。所以不能用于機車的主制動?，F(xiàn)階段所有的制動方式都需要人工操作，不能作為特定環(huán)境下的自動剎車，所以不能提供足夠的安全保證。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種串激式直流電機的力矩制動，使電動車在必須剎車的安全點能夠?qū)崿F(xiàn)自動完成制動操作。本實用新型的技術(shù)方案是串激式直流電機的力矩制動，它至少由蓄電池組、直流電機、接觸器和IGBT斬波調(diào)速器構(gòu)成，其特征是直流電機電機轉(zhuǎn)子的輸入和輸出兩端與接觸器的兩對主觸點導通，直流電機電機定子的輸出端與IGBT斬波調(diào)速器的輸入端導通，直流電機的電機轉(zhuǎn)子輸入端還與機械接觸組和人工復位信號分別導通；蓄電池組對所有設(shè)備供電，電流從蓄電池正極，經(jīng)電機轉(zhuǎn)子、電機定子和IGBT斬波調(diào)速器回到蓄電池負極。所述的接觸器的兩對主觸點在制動時閉合。所述的IGBT斬波調(diào)速器的控制方式為定頻調(diào)寬，即PWM方式；通過改變IGBT的導通、關(guān)斷時間的比值，即改變調(diào)壓比a=!* /T，改變通過串激式直流電機的電流平均值。所述的人工復位信號定在電機機械斷電時，斷電后制動取消。[0013]本實用新型的特點是1、制動時電機轉(zhuǎn)子被接觸器短接，轉(zhuǎn)子能量自動釋放。2、用斬波方式調(diào)節(jié)定子電流。3、制動力矩可以連續(xù)調(diào)節(jié)。4、制動操作未改變前制動力矩保持不變。5、制動方式的取消為人工復位。

下面將結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步的說明。圖1是串激式直流電機的力矩制動的連接關(guān)系圖。圖2是IGBT斬波調(diào)速器的控制示意圖。圖中1、蓄電池組；2、電機轉(zhuǎn)子；3、電機定子；4、IGBT斬波調(diào)速器；5、接觸器的兩對主接觸點；6、人工復位信號；7、機械接觸組。
具體實施方式
為了解決制動的缺點，特別是在某個必須剎車的安全點能夠自動完成制動操作，必須做到如下的4個方面1、采用電制動，要做好電制動必須做到兩點。其一關(guān)斷電機轉(zhuǎn)子的供電系統(tǒng)并釋放其所儲電能。轉(zhuǎn)子失電后沒有了動力制動準備得以完成。其二維持定子的供電系統(tǒng)，保證定能產(chǎn)生一定的磁場。定子磁場能使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)也可制動轉(zhuǎn)子。2、制動力矩連續(xù)可調(diào)，制動力矩的大小由定子磁場的強弱決定。做到定子電流連續(xù)可調(diào)也就做到了制動力矩連續(xù)可調(diào)，要注意定子電流不能超過其額定值。3、制動未解除前制動力矩不變，制動未解除前保持以上狀態(tài)不變。轉(zhuǎn)子供電的斷開和定子電流的供給是由操作完成的，所以在沒得到下一步操作前這一狀態(tài)不會改變。4、能自動完成，用電氣觸點完成這一動作。電氣觸點是自動控制的關(guān)鍵，通過小信號的傳輸就可以電氣觸點的工作方式，只要得到一個預設(shè)的制動信號就可自動完成電制動。具體設(shè)計如下如圖1和2所示，蓄電池組對所有設(shè)備供電，電流從蓄電池正極，經(jīng)電機轉(zhuǎn)子、電機定子和IGBT斬波調(diào)速器回到蓄電池負極。直流電機電機轉(zhuǎn)子的輸入和輸出兩端與接觸器的兩對主觸點導通,直流電機電機定子的輸出端與IGBT斬波調(diào)速器的輸入端導通，直流電機的電機轉(zhuǎn)子輸入端還與機械接觸組和人工復位信號分別導通。制動時的具體過程如下1、加裝大電流電氣觸點制動時，接觸器的兩對主觸點閉合，電制動第一步完成，電機轉(zhuǎn)子儲能釋放且兩端電位相等供電系統(tǒng)被短接，定子仍維持供電，電流從蓄電池的正極經(jīng)定了、斬波調(diào)速器到蓄電池負極。2、引入電流調(diào)節(jié)裝置串接IGBT斬波調(diào)速裝置，控制方式為定頻調(diào)寬(PWM方式)。通過改變IGBT的導通、關(guān)斷時間的比值(即調(diào)壓比a =Ton /T)，即可改變通過串激式直流電機的電流平均值。連續(xù)調(diào)節(jié)導通比，即連續(xù)調(diào)節(jié)流過定子的電流，制動力矩也就連續(xù)可調(diào)了。另外在制動時限制導通比的最大值定子電流就不會超過其額定值。3、信號自鎖與人工復位對于操作系統(tǒng)因為沒有下一步操作，設(shè)備將滯留在制動狀態(tài)并保持原有的制動力矩不變。對于信號系統(tǒng)加設(shè)自鎖裝置，一經(jīng)制動信號觸發(fā)設(shè)備將鎖定這一操作不變。對于操作系統(tǒng)和信號系統(tǒng)的制動，要解除這一動作只有通過人工復位，我們把人工復位定在電機機械斷電時，斷電后制動取消，完成走車準備。串激直流電機的電制動是為礦山機車的安全運行特別研制的，有了這一措施我們對機車的控制就變得相當方便了。在機車的前方加裝紅外測距裝置杜絕了行走機車撞人、撞物和追尾事故的發(fā)生。在機車必需停止的地方(如斜井口、鐵軌終端等)加裝制動信號發(fā)生器杜絕機車出軌、滑入斜井等安全事故的發(fā)生。在司機控制器上加裝一鍵制動可以很方便地第一時間剎車，并且制動力矩與制動角度成正比，制動簡捷、效果及佳。相對于機械制動和液壓制動節(jié)省了機車空間，機車安裝更簡捷、工藝更簡單。同時節(jié)約了材料成本和加工成本。為礦山運輸提供了更為安全、可靠的保障。
權(quán)利要求1.串激式直流電機的力矩制動，它至少由蓄電池組、直流電機、接觸器和IGBT斬波調(diào)速器構(gòu)成，其特征是直流電機電機轉(zhuǎn)子的輸入和輸出兩端與接觸器的兩對主觸點導通，直流電機電機定子的輸出端與IGBT斬波調(diào)速器的輸入端導通，直流電機的電機轉(zhuǎn)子輸入端還與機械接觸組和人工復位信號分別導通；蓄電池組對所有設(shè)備供電，電流從蓄電池正極， 經(jīng)電機轉(zhuǎn)子、電機定子和IGBT斬波調(diào)速器回到蓄電池負極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的串激式直流電機的力矩制動，其特征是所述的接觸器的兩對主觸點在制動時閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的串激式直流電機的力矩制動，其特征是所述的IGBT斬波調(diào)速器的控制方式為定頻調(diào)寬，即PWM方式；通過改變IGBT的導通、關(guān)斷時間的比值，即改變調(diào)壓比α= /Τ，改變通過串激式直流電機的電流平均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的串激式直流電機的力矩制動，其特征是所述的人工復位信號定在電機機械斷電時，斷電后制動取消。
專利摘要本實用新型屬于有軌電機車制動技術(shù)領(lǐng)域，是串激式直流電機的力矩制動。它至少由蓄電池組、直流電機、接觸器和IGBT斬波調(diào)速器構(gòu)成，其特征是直流電機電機轉(zhuǎn)子的輸入和輸出兩端與接觸器的兩對主觸點導通，直流電機電機定子的輸出端與IGBT斬波調(diào)速器的輸入端導通，直流電機的電機轉(zhuǎn)子輸入端還與機械接觸組和人工復位信號分別導通；蓄電池組對所有設(shè)備供電，電流從蓄電池正極，經(jīng)電機轉(zhuǎn)子、電機定子和IGBT斬波調(diào)速器回到蓄電池負極。該實用新型具有制動時電機轉(zhuǎn)子被接觸器短接，轉(zhuǎn)子能量自動釋放，用斬波方式調(diào)節(jié)定子電流，制動力矩可以連續(xù)調(diào)節(jié)，制動操作未改變前制動力矩保持不變，制動方式的取消為人工復位等特點。
文檔編號H02P3/12GK202872704SQ201220467429
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者杜磊, 姚國榮 申請人:陜西航泰電氣有限公司