機車動力制動是列車制動的一種方法，通常作為空氣制動的輔助手段使用，有時也單獨使用。如果用機車動力制動配合空氣制動，就可以大大減少空氣制動裝置的使用，明顯地減輕閘瓦和車輪踏面的磨耗。
基本介紹
- 中文名：機車動力制動
- 用途：列車制動
- 使用方法：輔助或者單獨使用
簡介,分類,
簡介
利用機車動力裝置、機車傳動裝置或牽引電動機的逆動所產生的阻滯作用來限制或降低列車運行速度以至停車。機車動力制動是列車制動的一種方法，通常作為空氣制動的輔助手段使用，有時也單獨使用。列車停車一般用空氣制動。列車在長大下坡道上運行時，如僅使用空氣制動，由於制動時間長,閘瓦溫度升高,摩擦係數降低，這樣就會使制動力下降，閘瓦和車輪踏面磨耗加快。如果用機車動力制動配合空氣制動，就可以大大減少空氣制動裝置的使用，明顯地減輕閘瓦和車輪踏面的磨耗。動力制動在列車下長大坡道時可以按限制速度勻速運行，提高下坡的平均速，也適用於彎道、進站減速等制動。機車備有這兩種制動系統可以提高列車運行速度和運行安全性。動力制動可分為逆汽制動、液力制動和電力制動三種。電力制動又有電阻制動、再生制動和反接制動之分。蒸汽機車採用逆汽制動；液力傳動柴油機車採用液力制動;電傳動內燃機車採用電阻制動;電力機車既可採用電阻制動，也可採用再生制動和反接制動。
分類
逆汽制動
使蒸汽反向進入蒸汽機來阻止機車或列車運行直至停止。蒸汽機車前進或後退靠蒸汽機的閥動裝置前進或後退位置的調定。進行逆汽制動，要先關閉蒸汽調整閥（蒸汽總閥），將閥動裝置逐漸調到與機車運行相反的位置，然後緩緩開啟蒸汽調整閥，就開始逆汽制動。制動力的大小取決於蒸汽調整閥和閥動裝置的遮斷比。機車或列車停止時,應立即關閉蒸汽調整閥,否則會反向運行。
液力制動
利用液力傳動裝置上的液力制動耦合器消耗列車運行中的動能，以降低或限制列車運行速度。液力制動是用機車傳動裝置上的液力耦合器作為制動元件。就制動系統來說，液力耦合器成為液力制動器。液力制動器的轉子（泵輪軸）通過液力傳動裝置的輸出軸等與機車車輪相連，定子（渦輪）則固定在液力傳動裝置的箱體上。液力制動器的工作液體是借用液力傳動裝置中的工作油。當傳動裝置的換向機構或工況機構不在中立位置時，轉子始終隨著車輪的轉速旋轉。送入液力制動器的工作油從轉子的泵輪吸收能量，又轉而在流經定子的葉輪時將此能量全部消耗掉。轉子對工作油作功所產生的反扭矩對機車車輪起制動作用。不施加液力制動時，只須從制動器內排出工作油，轉子就空轉了。為了減少空轉所造成的鼓風損失，可以閉合轉子和定子之間的閘板，阻止空氣循環流動。
液力制動的全部能量都用於加熱工作油，使油溫迅速增加。因此,工作油除了在制動器內循環工作外,還被大量送出制動器，通過熱交換器降溫後送回制動器。液力制動時柴油機近乎空轉，所以可將柴油機的冷卻能力用來消散液力制動產生的熱量。
在低速範圍，制動力隨機車速度的平方而上升。為了避免傳動部件的應力超過設計的最大容許值，在制動力上升到某一數值後（一般在機車最高速度的25～30%處）,由於油壓作用，制動器就會排去一部分工作油,抑制制動力繼續增加。對於貨運機車，通常要求在長大下坡道保持一定的速度（保速制動），最大制動功率大約保持與牽引功率相等，制動所產生的熱量不超過機車的冷卻能力。對於客運機車，有時也要求制動力在高速範圍為一定值，制動功率隨速度而升降，高速時制動功率很大，直到油溫達到極限，安全閥開始作用，到自動降低制動力為止。這種制動只用於旅客列車進站減速（減速制動），大的制動功率僅延續若干秒，當列車速度因制動而降低後，制動功率也隨而下降到安全值。制動能力的大小，也像機車牽引力一樣，由司機用手把位來調節。液力制動也可同空氣制動聯合工作，如列車空氣制動施行緊急制動時，液力制動自動接入。
在液力換向傳動裝置中是把變扭器作為制動器使用。當變扭器的渦輪旋向與泵輪相反時，渦輪軸即受到很大的制動扭矩。通過裝置中泄流閥的作用使變扭器排去一部分工作油，機車制動力可調節成隨速度的下降而上升，在速度等於零時最大，機車停車可不必輔以空氣制動。
電力制動
利用電動機的可逆性原理，將惰行列車的動能變換成電能，把牽引電動機變為發電機，這時牽引電動機軸上作用著與電樞旋轉方向相反的力矩，此力矩在機車動輪上產生制動力，使列車減速或停車。電力制動可分為電阻制動、再生制動和反接制動。這三類制動可以彼此組合，成為再生-電阻制動、再生-反接制動。
從節能觀點來看,再生制動優於電阻制動。但電阻制動技術簡單可靠、制動性能良好，所以在電傳動機車上首先得到普遍套用。近年來，隨著電子技術的迅速發展,再生制動套用日廣。在直流斬波調速的直流機車（或電動車組）和採用交流牽引電動機的變頻調速機車上套用再生制動系統尤為適宜。
制動時牽引電動機改為發電機運行，與電網或牽引發電機斷開，電流接在制動電阻上，消耗的電能轉變為熱能散逸於大氣，從而實現制動。電阻制動按發電機的勵磁方式可分為他勵式和串勵式兩種。串勵式電阻制動多用於功率較小並帶有起動電阻的直流電力機車，而現代大功率電傳動機車則採用他勵式電阻制動。
採用他勵式電阻制動時,機車制動力B（千克）可用下式表示：
式中m為制動電動機的台數;R2為每台電動機的制動電阻（歐）;v為機車速度（公里/小時）;I2為每台電動機的制動電流（安）。制動電流的調節可通過司機手柄或閉環自動控制系統來實現。制動力的調節有一定的容許範圍，如制動電流和他勵電流分別受制動電阻和電動機勵磁繞組容許溫升的限制，其他還受輪軌之間粘著力、直流電動機換向時火花和列車最大容許速度的限制。
電力機車和電力動車組可進行再生制動，此時牽引電動機作為發電機運行，其電勢克服電網電壓，向電網反饋電能。對於直流電力機車來說，電網電壓為直流，從牽引工況轉換到再生工況，必須改變電流的方向，因此電動機的勵磁繞組在再生時應改為反接，同時為了保證再生制動的穩定工作，還需要採用具有制動電流負反饋的輔助勵磁系統。
再生制動時制動電流(I2)可用下式表示：
式中E為電動機電勢；U為電源電壓。調節勵磁電流，可使電勢發生變化，從而調節制動電流及其相應的制動力。在交－直流型電力機車上，如果不用單相全控整流線路，再生制動時還可以通過改變晶閘管的控制角來調節公式中電源電壓U的大小,以調節制動電流。再生制動在技術上要比電阻制動複雜,功率係數低,對電網干擾較大，套用不廣。
反接制動的工作原理與電阻制動相似，但聯接方式不同。反接制動時勵磁繞組反向與電樞繞組串聯，通過制動電阻接在電源上。這時電動機電勢和電源電壓疊加產生制動電流，即 。機車在低速時，即電勢E很小時，由於電源電壓U的作用仍可獲得足夠大的制動電流或制動力，可制動列車直到停車。列車一停止，制動電路必須立即切斷，否則會向反方向運行。由於在高速時制動電流過大，反接制動一般只用於低速。如果交-直流型電力機車採用全控整流線路,再生制動和反接制動可以結合使用，能使機車的制動性能大為改善。因為全控整流裝置的平均輸出電壓 U可以通過改變控制角在正負兩個方向上作平滑無級的調節，所以不必在制動電路內增設附加的制動電阻。
