势将阻止流过绕组的电流增长,而分路电阻支路电感很小,故电机中増加的电流 大部分从分路电阻R中流过。这样主极磁场便不能很快加强,造成反电势不足, 致使电枢电流过大,电机严重过载,严重时可能引起牵引电机环火。 为了弥补电阻分路法削磁的不足,采用在分路电阻支路串入适当的电感线 圈,使磁削时分路的电路性质与励磁绕组的属性一致,便能顺利度过过渡过程。 这种方法称为磁感应分路法。目前,SS3型电力机车就采用这种方法。 无论采用励磁绕组分段法或电阻(磁感应)分路法磁削,通过改变励磁绕组 的段数或改变分路电阻值,均可得到不同的削弱系数,获得不同程度的削弱磁场, 但是若磁场削弱时由满磁场一次过渡到最深度的削弱磁场,就会产生很大的电流 冲击和牵引力冲击。因此,通常采用分级磁削。级数越多,磁场削弱时电流和牵 引力的冲击越小;但是级数过多会造成控制线路复杂,附加设备增多,故一般磁 场削弱取三级左右。从充分利用机车粘着的角度看,即使分级磁场削弱仍会造成 负载电流的冲击,使机车特性不连续,给牵引电机运行带来不利影响,同时也影 响机车粘着的充分利用。 (2)晶闸管分路法 晶闸管分路法就是利用晶闸管元件的连续、实时、可控,对牵引电动机的励 磁电流根据要求的β值进行旁路,从而达到削弱磁场的目的,此种方法也称无级 磁场削弱法。利用晶闸管分路法可以使牵引电动机实现平滑无级的磁场削弱。法 国的8K型、国产Ss型准高速电力机车均采用无级磁场削弱,原理见图20-3所示。 图中变压器二次侧绕组为aX2,整流电路 TIT2D,D2、DD采用半控桥,分路晶闸 管为T3、T4,平波电抗器为L,牵引电机M的励磁绕组为CC2,电枢绕组为AA, 固定分路电阻为Rs,其工作原理以交流电压一个周波为例,分析如下 图(a)为满磁场,半控桥满开放时工作情况。正半周a为高电位时,半控 桥T1、D3、D2导通;负半周x2为高电位时,半控桥D、D、T2导通,分路晶闸管T3 均不参与工作,此时半控桥整流输出的电压全部施加在平波电抗器L,电机的 电枢绕组、励磁绕组和固定分路电阻Rs上。 图(b)(c)为磁场削弱、半控桥满开放时工作情况。正半周a为高电位时, 见图(b)半控桥仍为T、D3、D2导通,分路晶闸管T在ωt=α时刻触发,由于T4 加有正向电压,其值等于励磁场绕组两端电压,故触发T导通。而半控桥中的二
势将阻止流过绕组的电流增长，而分路电阻支路电感很小，故电机中增加的电流 大部分从分路电阻R1中流过。这样主极磁场便不能很快加强，造成反电势不足， 致使电枢电流过大，电机严重过载，严重时可能引起牵引电机环火。 为了弥补电阻分路法削磁的不足，采用在分路电阻支路串入适当的电感线 圈，使磁削时分路的电路性质与励磁绕组的属性一致，便能顺利度过过渡过程。 这种方法称为磁感应分路法。目前，SS3型电力机车就采用这种方法。 无论采用励磁绕组分段法或电阻（磁感应）分路法磁削，通过改变励磁绕组 的段数或改变分路电阻值，均可得到不同的削弱系数，获得不同程度的削弱磁场， 但是若磁场削弱时由满磁场一次过渡到最深度的削弱磁场，就会产生很大的电流 冲击和牵引力冲击。因此，通常采用分级磁削。级数越多，磁场削弱时电流和牵 引力的冲击越小；但是级数过多会造成控制线路复杂，附加设备增多，故一般磁 场削弱取三级左右。从充分利用机车粘着的角度看，即使分级磁场削弱仍会造成 负载电流的冲击，使机车特性不连续，给牵引电机运行带来不利影响，同时也影 响机车粘着的充分利用。 （2）晶闸管分路法 晶闸管分路法就是利用晶闸管元件的连续、实时、可控，对牵引电动机的励 磁电流根据要求的β值进行旁路，从而达到削弱磁场的目的，此种方法也称无级 磁场削弱法。利用晶闸管分路法可以使牵引电动机实现平滑无级的磁场削弱。法 国的8K型、国产SS8型准高速电力机车均采用无级磁场削弱，原理见图20-3所示。 图中变压器二次侧绕组为a2x2，整流电路T1T2D1D2、D3D4采用半控桥，分路晶闸 管为T3、T4，平波电抗器为Ｌ，牵引电机M的励磁绕组为C1C2，电枢绕组为A1A2， 固定分路电阻为RSH，其工作原理以交流电压一个周波为例，分析如下： 图（a）为满磁场，半控桥满开放时工作情况。正半周a2为高电位时，半控 桥T1、D3、D2导通；负半周x2为高电位时，半控桥D1、D4、T2导通，分路晶闸管T3、 T4均不参与工作，此时半控桥整流输出的电压全部施加在平波电抗器L，电机的 电枢绕组、励磁绕组和固定分路电阻RSH上。 图（b）（c）为磁场削弱、半控桥满开放时工作情况。正半周a2为高电位时， 见图（b）半控桥仍为T1、D3、D2导通，分路晶闸管T4在ωt=α时刻触发，由于T4 加有正向电压，其值等于励磁场绕组两端电压，故触发T4导通。而半控桥中的二
本D态 太 本a太 R 太r:本 本D本 本D本 本本d D,4 图23°晶闸管分路法原理图 图20-3晶闸管分路法原理图 极管D由于T的导通而承受反向电压迅速截止。在t=a~π之间,T4直导通, 导通角为θ。此时,电枢电流Ia经分路晶闸管T,半控桥的D2、T1,变压器二次 侧绕组ax2构成回路,不经过励磁绕组和固定分路电阻。励磁电流i仅靠励磁绕 组中的电感作用与固定分路电阻R构成续流回路 负半周x为高电位时,见图(c)因为半控桥工作在满开放状态,所以当ω t=π时,T2触发,D、D4、T2导通,T1、D2自然关断。当ωt=π+a时,T触发导通 T关断,在ωt=(π+α)~2π之间,电枢电流Ia经T短路,励磁绕组仍与固定 分路电阻值自成续流回路。磁场削弱系数: w(r-0)I B (w). WrI ≠ (20-3) 上式说明只要调节分路晶闸管的导通角θ就可以连续调节磁场分路,由于分
图20-3 晶闸管分路法原理图 极管D3由于T4的导通而承受反向电压迅速截止。在ωt=α～π之间，T4一直导通， 导通角为θ。此时，电枢电流Ia经分路晶闸管T4，半控桥的D2、T1，变压器二次 侧绕组a2x2构成回路，不经过励磁绕组和固定分路电阻。励磁电流iF仅靠励磁绕 组中的电感作用与固定分路电阻RSH构成续流回路。 负半周x2为高电位时，见图（c）因为半控桥工作在满开放状态，所以当ω t=π时，T2触发，D1、D4、T2导通，T1、D2自然关断。当ωt=π+α时，T3触发导通， T4关断，在ωt=（π+α）～2π之间，电枢电流Ia经T3短路，励磁绕组仍与固定 分路电阻值自成续流回路。磁场削弱系数： ( ) ( ) ( ) = ,( 0) − = − = = I I IW IW a a m W W （20-3） 上式说明只要调节分路晶闸管的导通角θ就可以连续调节磁场分路，由于分
路晶闸管是靠电源电压过零点自然换相,为了获得磁场削弱系数,就要求半控桥 必须满开放工作。 使用励磁调节的方法调节机车速度是以牵引电机主极磁场的减少来获得机 车髙速运行的,并且磁场削弱越深,机车的速度越高。但是磁场削弱深度是有限 的,否则由于牵引电机主极磁场过分削弱,在机车大电流、高速运行情况下会使 牵引电机换向恶化,容易发生电机环火。故一般情况下脉流牵引电机的最小磁场 削弱系数βmin〉0.35~0.40。实用值44%~50%,保留一定的裕量 三、磁场削弱下的机车特性及其应用 电力机车在牵引电动机额定电压和满磁场时的机车特性我们在第一章已经 做过介绍。牵引电动机实施磁场削弱后机车的基本特性与满磁场时不同,下面就 用作图法具体分析削弱后机车的基本特性。 1.削弱磁场时的机车速度特性 已知满磁场时的机车速度特性为 2·Ca 削弱磁场时的机车速度特性为 U-∑RU CΦ 上两式中:Ⅷm、V-一分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的机车运行速度 U皿、U-一分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的端电压; Im、I——分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的电枢电流: Φm、Φ。—一分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的主极磁通量。 分两种情况进行讨论。 ①牵引电动机端电压恒定即U=常数,如果Φp=Φm,则Vs=Vm,根据公式(20-4) (20-5)得出一组表达式: (20-6) ②牵引电动机端电压随负载变化即Ub=f(Ia),如果Φp=Φm,则根据公式(20-4)
路晶闸管是靠电源电压过零点自然换相，为了获得磁场削弱系数，就要求半控桥 必须满开放工作。 使用励磁调节的方法调节机车速度是以牵引电机主极磁场的减少来获得机 车高速运行的，并且磁场削弱越深，机车的速度越高。但是磁场削弱深度是有限 的，否则由于牵引电机主极磁场过分削弱，在机车大电流、高速运行情况下会使 牵引电机换向恶化，容易发生电机环火。故一般情况下脉流牵引电机的最小磁场 削弱系数βmin〉0.35～0.40。实用值44%～50%，保留一定的裕量。 三、磁场削弱下的机车特性及其应用 电力机车在牵引电动机额定电压和满磁场时的机车特性我们在第一章已经 做过介绍。牵引电动机实施磁场削弱后机车的基本特性与满磁场时不同，下面就 用作图法具体分析削弱后机车的基本特性。 1.削弱磁场时的机车速度特性 已知满磁场时的机车速度特性为: − = V m m V m m m m C U C U I V R (20-4) 削弱磁场时的机车速度特性为: − = C U C U I V V V R (20-5) 上两式中：Vm、Vβ——分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的机车运行速度； Um、Uβ——分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的端电压； Im、Iβ——分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的电枢电流； Φm、Φβ——分别为牵引电动机满磁场、削弱磁场时的主极磁通量。 分两种情况进行讨论。 ①牵引电动机端电压恒定即UD＝常数，如果Φβ=Φm，则Vβ=Vm，根据公式(20-4) (20-5)得出一组表达式： I I V V m m m 1 = = = （20-6） ②牵引电动机端电压随负载变化即UD=f（Ia），如果Φβ=Φm，则根据公式(20-4)