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习题一一、名词解释1、电力传动装置：从柴油机到车论之间需要一套速比可变的中间环节，这一中间环节称为电力传动装置。
2、直流电力传动装置：传动装置采用直流牵引发电机和直流牵引电动机。
3、交—直流电力传动装置：这种传动装置是采用交流牵引发电机通过大功率硅整流器使交流电变为直流电，然后供给数台直流牵引发电机。
4、交—直—交流电力传动装置：具有中间直流环节的间接变频的交流电力传动装置称交—直—交流电力传动装置。
5、交—交流电力传动装置：没有中间直流环节的直接变频的交流电力传动装置。
二、判断题1、内燃机车理想牵引特性是指牵引力与速度成正比关系。
( )2、内燃机车应优先发展交—交电力传动装置，因这种方式最好。
( )3、交—直传动内燃机车优于交—直—交传动内燃机车，所以现在普遍使用交—直流电传动内燃机车。
( )习题二一、填空题1、直流牵引电动机定子主要由（主磁极）（换向极）（机座）（端盖）及（轴承）组成。
2、直流牵引电动机电枢由（电枢铁心）、（电枢绕组）、（换向器）和（转轴）组成。
3、直流电机按励磁绕组与电枢绕组联接方式不同可分为（串励）、（并励）、（他励）和（复励）等。
4、电动机的两个主要特性是（转速特性）和（转矩特性）。
5、串励直流电机的两上可贵性能是（起动转矩大）和（过载能力强）。
6、直流电动机三种调速方法是（调节电枢回路电阻）、（改变电源电压）和（调节牵引电动机励磁）。
7、电枢反应引起结果是（合成磁场发生畸变）及（合成磁场被削弱）。
8、影响换向的电势是（电抗电势）和（电枢反应电势）。
9、换向极产生的（换向电势）是用来抵消电抗电势和电枢反应电势对换向的影响.换向极的极性必须适当，使它的磁势与交轴电枢反应磁势的方向（相反）10．换向可能出现的三种情况是（电阻换向）、（延迟换向）和（加速换向）。
11．TQFR-300型同步牵引发电机，其频率（165Ｈｚ）转速（1100r/min ）极对数（p=9）。
12．同步牵引发电机的特性主要有（空载特性）、（短路特性）、（负载特性）、（外特性）和（调节特性）。
内燃机车交流传动及其控制系统1、概述电力传动系统的各项功能是通过一定形式的电路驱动各种电气设备得以实现的，电传动内燃机车上的电路，按其作用可以分为主电路、调节电路、辅助电路和控制电路四大系统。
主电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个系统，实现机车的功率传输，是电传动机车最重要的组成部分之一，不但决定电传动机车的类型，而且在很大程度上决定该型机车的基本特性。
因此主电路性能的优劣，在很大程度上决定了机车性能的好坏、投资的多少及运行费用的高低等主要技术经济指标。
调节电路在交-直流传动中通常是内燃机车上保证柴油机发电机组恒功率运行的励磁调节系统，它包括牵引发电机的励磁回路及恒功率励磁调节回路等；在交-直-交流传动中则是指保证柴油机发电机组恒功率运行的牵引发电机励磁调节和逆变器变压变频调节系统。
调节电路应尽可能扩大牵引电机的恒功率范围，使机车在宽广的速度范围内都能充分发挥柴油机的功率，获得良好的经济运行特性，满足内燃机车牵引性能的要求。
辅助电路将机车上的各种辅助电气设备和辅助电源连成一个系统，成为保证机车正常运转不可缺少的电气装置。
机车上的辅助电气设备包括：通风机、空气压缩机、油泵等的拖动电机、起动辅助发电机、蓄电池、照明设备等。
辅助传动系统通常为直流传动，由辅助发电机在电压调整器（或微机）的控制下向辅助电路提供110V的直流电，再由各种直流电动机驱动辅助装置运转。
由于是恒定的110V直流电压供电，各辅助直流电动机基本不能调速，只能按工况以一定的转速运转或停止，使辅助系统并非保持在最佳工况下运转，工作效率不高。
另有一部分辅助装置则是由机械或液压驱动，工作效率同样不高。
因此，为提高机车整个辅助系统的性能及效率，近年来开始发展辅助交流传动系统，辅助装置的拖动电机为交流电动机，能够根据工况的变化进行变频或变极调速，使辅助系统处于最佳工作状态及工作效率。
控制电路将控制主电路和辅助电路各电气设备的控制电器、信号装置和控制电源连成一个电气系统，实现对机车的操纵和控制。
第一章东风型内燃机车电力传动概述8B第一节内燃机车电力传动装置的作用内燃机车是用柴油机作为动力的。
从柴油机曲轴至机车动轮之间的一整套机械能-电能-机械能的变换和传递装置，叫做电力传动系统。
它的任务是使柴油机工作特性适合于机车特性的要求。
一、内燃机车电力传动装置的作用（一）柴油机特性与机车特性对机车而言，要求能充分利用其动力装置的额定功率，即要求机车牵引力与运行速度的乘积接近于柴油机扣除辅助功率输出的牵引功率，其表达式为：（N e－N f）·η=F·V/3600 （1－1）式中：F－机车牵引力（N）V－机车速度（km/h）N－柴油机输出功率（kW）eN f －机车辅助功率（kW ）η－机车传动装置的总传动效率按照公式（1－1）绘制内燃机车理想牵引特性，如图1－1所示。
在理想牵引特性曲线内，大部分区段牵引力F 与速度V 呈等边双曲线关系，即F ·V =C （C 为常数）。
由图可见，在机车按理想牵引特性运行时，柴油机功率在机车主要的运行速度范围内都能保持恒定，也就是说柴油机功率能被充分利用。
实际上，机车最大速度V max 受牵引电动机结构和机车结构速度的限制，恒功率的最大速度则受牵引电动机换向等条件的限制。
机车最大牵引力F max 受机车动轮与钢轮之间粘着牵引力的限制和电机温升等的限制。
柴油机的工作特性见图1－2。
图中，曲线①为柴油机转矩特性[M =f(n)]，曲线②为功率特性[N=f(n)]。
图1－1 内燃机车理想牵引特性曲线 图1－2 柴油机转矩特性由机车特性和柴油机特性可以看出两者之间有诸多不能直接匹配之处：1．柴油机转速的变化，有最低工作转速n min和最高工作转速n max。
当转速低于n min 时，柴油机便会“熄火”，停止工作；当转速高于n max时，便会造成柴油机的机械损坏，因此，柴油机转速变化较窄。
对机车而言，具有宽广的速度变化范围，它的最低速度为“0”；最高速度可达机车的最高速度V max。
内燃机车电力传动内燃机车电力传动第一节概述内燃机车的原动机一般都是柴油机，从柴油机曲轴到机车动轮(轮对)之间,需要一套速比可变的中间环节,这一中间环节称为传动装置。
内燃机车的传动装置有电力传动、液力传动和机械传动三种，电力传动又分为直-直流电力传动、交-直流电力传动、交-直-交流电力传动和交-交电力传动，目前国内使用的DF4、DF5、DF7、DF8、DF11等型机车均采用交-直流电力传动。
一、电力传动装置的作用1.传动作用将机车柴油机曲轴输出的机械能进行能量变换，传递给轮对，驱动机车运行，并使机车具有理想的牵引特性。
要求机车牵引力和运行速度都有一个比较宽广的变化范围，并且在较大的机车速度范围内，柴油机都始终在额定工况下运行，即柴油机的功率能够得到充分发挥和利用。
此外，机车应具有足够高的启动牵引力。
2.制动作用利用直流电机的可逆原理，在电阻制动工况时，将直流牵引电动机改为直流发电机，通过轮对将列车的动能转变为电能，消耗在制动电阻上，在以热能的形式逸散到大气中。
在这过程中，牵引电动机轴上所产生的反力矩作用于机车动轮上而产生制动力。
这种制动作用称为电阻制动。
传动装置应保证机车电阻制动性能的要求。
3.辅助作用驱动机车辅助装置的一些泵组工作，或对机车系统中的油水经行预热，以及机车照明、取暖等。
4控制作用按照机车设计要求和操纵顺序，自动或手动完成有关器件的动作，以保证柴油机在无负载情况下启动，进行转速调节，保证机车在起动过程中的平稳，并能保证机车换向运行等。
以达到操纵控制机车正常运行的目的。
5.监视及保护作用使机车操纵者能正确了解机车各部分的工作状态，及时显示某些必要的参数值。
当机车某部位出现故障时，能自动显示或采取有效措施，以尽量维持机车运行和避免事故的扩大。
二、交-直流电力传动基本原理及组成部分柴油机工作时产生的动力由曲轴输出,通过弹性联轴器与同步牵引发电机相连,发电机将柴油机的动能变成电能即三相交流电输出,经整流后送给直流牵引电动机,电动机再将电能变成动能经齿轮传递给轮对形成牵引力。
机车电传动由电机、电器和电路三部分组成。
第二节电机内燃机车上使用的电机很多，如DF4上32台，DF8B上29台。
这些电机归纳起来可分为三类，第一类为根据机车性能与机车结构上的特殊要求而设计的专用电机，如同步牵引主发电机、牵引电动机、启动发动机及感应子牵引励磁机等；第二类为通用电机，如空气压缩机电动机、启动机油泵电动机、燃油泵电动机等；第三类为控制用微型电机，如无级调速步进电机、柴油机测速发电机等。
这里根据需要仅对部分主要电机作简要介绍。
一、同步牵引发电机同步牵引发电机是将机械能转变为电能的旋转电机，它是根据电磁感应原理制造的。
DF4和DF11型内燃机车分别使用的是TQFR-3000型和JF204C型同步牵引发电机。
（一）TQFR-3000型同步牵引发电机1、TQFR-3000型同步牵引发电机的组成结构TQFR-3000型同步牵引发电机其型号的含义是：T-同步；Q-牵引；F-发电机；R-热力机车；3000-额定容量为3000kv.A。
是一台卧式、单轴承、径向自通风、十八极凸极式三相交流同步发电机。
电机输入端（主驱动端）轴伸为法兰盘形式，通过弹性连轴节与柴油机曲轴连接，使发电机和柴油机连为一体构成机组。
电机输出端（辅助驱动端）为锥度轴伸，通过带有橡胶减震装置的万向连轴节与启动变速箱连接。
牵引发电机定子是实现电机能量转换的电枢部分，其作用是安放电枢绕组、产生感应电势、支撑转子，并提供部分磁路。
主要有机座、定子铁心、电枢绕组、刷架装置及端盖等五部分组成。
机座用于固定定子铁心并承受定子的扭矩。
前端有三相绕组和零线四个集电环，上部焊有接线端子。
定子铁心用于嵌放电枢绕组，并提供磁路。
电枢绕组共有108个线圈，为三相星形连接，并有中性点引出线，用于产生感应电势和对外输出电流。
刷架的作用是通过滑环向牵引发电机转子磁极上的励磁绕组输入直流励磁电流。
转子用于输入扭矩、产生主磁场，主要有转轴、磁轭支架、磁极、滑环、及风扇等组成。
转轴热套有磁轭支架和滑环座，磁轭支架既用来安装18个磁极，又是转子磁路的一部分，磁极上18个线圈依次串联构成励磁绕组，励磁电流通过电刷和滑环引入。
磁轭支架两端安装风扇叶片，构成离心式自通风冷却。
电机运行时在内部形成两条冷却风路：冷却空气自前端盖吸风网吸入后，绝大部分经转子磁轭轮幅空间、磁极间缝隙、定子径向通风沟槽，最后由机座上、下排风口排出；少部分冷却空气从前端盖吸风网吸入后，先冷却电枢绕组端部，在经机座筋板上的孔，最后由机座上、下排风口排出。
正负滑环用导电性能良好的黄铜铸成，通过螺栓固定在滑环座上，螺栓套有绝缘套管，滑环与滑环座之间隔有绝缘圈。
每个滑环上装有一个接线螺栓，分别接励磁绕组的首、末端端子。
主发电机的转子在柴油机的带动下成正比例转动，当转子上的励磁绕组通以励磁电流后，产生旋转磁场，定子绕组切割磁场而发出三相交流电，经主整流柜整流后输出直流电，供给牵引电动机。
2、TQFR-3000型同步牵引发电机的主要参数型号：TQFR-3000 接线方式：星形额定容量：2985kV A 励磁方式：他励额定电压：438/613V 励磁电压：101/112V额定电流：3936/2805A 励磁电流：244/272A额定频率：150Hz 绝缘等级：F/F额定转速：1000r/min 通风方式：径向自通风（二）JF204C型同步牵引发电机1、JF204C型同步牵引发电机的组成结构JF204C型同步牵引发电机为卧式单轴承结构的三相凸极式同步发电机，电机的冷却采用轴向强迫通风，冷却风从端盖下方的进风口进入电机，由另一端排出。
电机铁芯为拼片结构，用拉紧螺栓压紧并固定在机座上。
定子绕组为三相星形连接，由中性点引出线。
定子线圈由两根导线并绕而成，每个线圈三匝。
转子采用空心轴结构。
电机有14个磁极，磁极间联线采用银铜焊接。
2、JF204C型同步牵引发电机主要参数型号：JF204C 接线方式：星形额定容量：3600kV A 励磁方式：他励额定电压：540/740V 励磁电压：70/84V额定电流：3850/2810A 励磁电流：287/345A最大电流：4950A 绝缘等级：F/F额定转速：1000r/min 通风方式：轴向强迫通风额定频率：116.7Hz 通风量：270m/min二、直流牵引电动机（东风4型内燃机车电传动P23）内燃机车使用的直流牵引电动机具有可逆性。
在牵引工况时作为电动机运行，驱动机车轮对；在电阻制动工况时，机车轮对驱动牵引电动机转子，在励磁绕组的磁场作用下，变为发电机运行。
DF4和DF11型内燃机车分别使用的是ZQDR-410型和ZD106型直流牵引电动机（一）ZQDR-410型直流牵引电动机1、ZQDR-410型直流牵引电动机结构和作用ZQDR-410型直流牵引电动机为四极直流串励强迫外通风牵引电动机。
Z-直流；Q-牵引用；D-电动机；R-热力机车用；410-该电机额定功率为410kw。
直流牵引电动机主要由油杯、刷架座圈、轴承、挡油板、前端盖、平衡块、换向器、电刷装置、均压绕组、机座、主极线圈、主极铁心、无纬带、电枢绕组、后端盖、换向极铁心、换向极线圈等组成。
电机抱轴侧上方有两个出线盒，标志为：A1--电枢绕组首端；B2--换向极绕组末端；D1--主极绕组首端；D2--主机绕组末端；四个主磁极固定在机座内腔的垂直与水平方向上，产生主磁通；四个换向极固定在机座内腔主磁极的几何中性面上，产生换向极磁场，抵消电枢反应与电抗电势，以改善换向。
四个电刷装置固定在前端盖刷架座圈的主磁场的中性面上，其中有相对的两个通过换向器（整流子）引入电枢电流，另外两个引出电枢电流；换向器安装在电枢轴非传动端，按顺序依次引入或引出每个电枢导体的电流；电枢轴上的电枢导体处在同磁场下的电流的方向是一致的，因此产生方向一致的电磁力使电机旋转。
2、ZQDR-410型直流牵引电动机的主要参数型号：ZQDR-410 额定功率：410kw额定电压：550V 额定电流：800A最高电压：770 最大电流：1080A额定转速：640r/min 通风方式：强迫外通风绝缘等级： H/F 励磁方式：串励（二）ZD106型牵引电动机1、ZD106型牵引电动机的组成结构ZD106型牵引电动机系四极串励直流电动机，采用单边齿轮传动，强迫通风冷却。
牵引电动机机座为焊接结构，它既是电机磁路的一部分又是电机的主要结构部件。
在换向器端开有两大、两小观察孔，便于检查、更换电刷、维护保养换向器和刷架系统。
换向器一侧的顶部开有方形通风口，上装风道。
冷却空气经滤网进入通风孔后分成两路，一路经换向器表面、磁极之间及电枢表面；另一路经换向器内腔、电枢铁心通风孔及后支架。
两路风汇合从机座驱动端和端盖排风孔排出，从而将电机内部热量带走。
牵引电动机驱动端和换向器端装有滚动轴承。
2、ZD106型牵引电动机的主要参数型号：ZD106 额定功率：530kw额定电压：680V 额定电流： 835A最大电流： 1080A 额定转速：955r/min最大转速 2365r/min 通风方式：强迫通风励磁方式：串励三、启动发电机（东风4型内燃机车电传动P40）DF4B、DF4C、DF8B、DF11等型机车均采用ZQF-80型启动发电机。
ZQF-80型启动发电机是四极自通风直流电机，通过启动变速箱与柴油机相连。
它在机车上有两个用途：一是在柴油机启动时作为串励电动机，由蓄电池供电来启动柴油机；二是在柴油机启动后作为他励发电机使用，由电压调整器（或微机）控制励磁，发出110V±2V的直流电，提供机车的控制、蓄电池充电及空压机电机等辅助装置用电。
启动发电机的结构与牵引电动机基本相同，区别是在主磁极上装有启动线圈（串励）和他励线圈，在柴油机启动时，电机按串励工况运行，蓄电池正、负端分别接电机的串励绕组、换向极绕组和电枢绕组，他励绕组不工作。
当柴油机启动后，电机由柴油机驱动，他励绕组接通电源后转为他励发电机工况运行，此时串励绕组不工作。
四、感应子牵引励磁机（东风4型内燃机车电传动P48）在国产不同型号的内燃机车上，虽然使用的感应子牵引励磁机的型号不一样，如DF4（早期的除外）等型机车上装用的是GQL-45型感应子牵引励磁机，DF8、DF11等型机车上装用的是JGL405B型感应子牵引励磁机。
但它们的基本结构原理大致相同，这里仅对GQL-45型感应子牵引励磁机作简要介绍。
GQL-45型感应子励磁机是一台三相异极式轴向自通风他励交流发电机。
输出三相交流电后经励磁整流柜整流后供给牵引发电机励磁绕组。
该型电机的励磁绕组和电枢绕组都装在定子上，转子上没有绕组，不需要电刷和滑环，因此没有滑动接触部件。
