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“内燃机车电传动”课程,主要研究内燃机车中如何利用电气装置将柴油机功率传至机车动轮,并通过电气设备的作用,调节柴油机工作特性与机车牵引要求之间的矛盾,从而使机车获得理想的牵引特性。
第一节 内燃机车传动装置的功用柴油机是内燃机车的原动力,从柴油机曲轴到机车动轮之间,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。
由电气设备组成的这个中间环节,叫做电力传动装置。
传动图1—1 柴油机工作特性装置的任务是将柴油机的输出功率传递至机车动轮,并使机车具有良好的牵引性能。
为了阐述内燃机车设置传动装置的必要性,首先必须了解柴油机工作特性和机车牵引的要求。
柴油机的工作特性如图1—1所示。
1.柴油机有最低工作转速n min 和最高工作转速n max 限制。
柴油机转速低于n min 就不能工作(熄火),高于n max 可能因机械强度不够而破损。
2.柴油机的输出扭矩M C 随柴油机每循环供油量变化。
当柴油机每循环供油量一定时,柴油机的扭矩基本确定,不随转速变化,或者说柴油机转速改变时,其扭矩变化很小。
3.柴油机的功率N C 基本上与转速成正比。
柴油机只有在额定转速下,才可能输出额定功率。
图1—2 机车牵引特性4.柴油机承受过载的能力很差,稍有过载,转速就会下降,甚至熄火。
同时,柴油机不能带负荷启动。
5.柴油机曲轴只能作单方向旋转。
如果把柴油机的曲轴与机车的动轮通过离合器和传动齿轮直接相连,就构成了所谓直接驱动式内燃机车。
这种直接驱动式内燃机车的牵引特性曲线如图1—2中的ZJ 所示,其形状和柴油机扭矩曲线形状完全一样,只是坐标比例不同。
直接驱动式内燃机车的主要问题如下:1.因受柴油机最高转速和最低转速限制,直接驱动式内燃机车的运行速度变化范围很小,不能满足列车运行的要求。
2.因柴油机输出扭矩不随转速变化,故直接驱动式内燃机车牵引力调节范围很小,不能满足列车运行的要求。
3.柴油机的功率与转速成正比。
直接驱动式内燃机车只有在最高运行速度时,才能发挥柴油机额定功率,而列车运行中速度经常变化,这不利于柴油机功率的充分发挥。
火车内燃机的工作原理
火车内燃机的工作原理大致如下：
火车内燃机大多使用中速柴油机，其工作原理与发动机相同，只是体积和功率更大。
内燃机车的动力来源是大型柴油机，这种柴油机通过传动方式将动力传递到车轮，使火车行驶。
传动方式包括交-直流电传动、交-直-交流电传动、液力传动和机械传动。
其中，电传动的内燃机车的柴油机用来发电，柴油机带动同步主发电机发电，然后靠牵引电机来驱动火车行驶。
液力传动的内燃机车，其柴油机的动力通过液力变矩器传递给车轮。
机械传动的内燃机车，其柴油机动力通过一系列齿轮和轴传递到车轮。
火车内燃机具有功率大、热效率高、运行维修方便等优点，但也存在燃料消耗高、噪声大、不能利用铁路电气化线路供电等缺点。
DF7型内燃机车电子恒功一、概述电传动内燃机在运行中随着速度的提高，牵引电动机的反电势E增高，电枢电流ID 遂渐降低，而同步牵引发电机的自然外特性为一条凸起的下降曲线。
在ID遂渐降低的同时，而牵引发电机的端电压UF却变化很小，牵引发电机的输出功率下降。
柴油机的功率不能得到充分利用，机车牵引力也不能充分发挥。
因此励磁系统的任务就是在运行功况电流要求下，自动调节牵引发电机的输出电压，在柴油机转速不变的情况下，使牵引发电机输出功率恒定，具有理想的外特性。
DF7C型内燃机车电传动系统中有两套励磁装置，即：电子恒功系统和原励磁装置。
电子恒功装置的特点是：1、功率调节范围宽，柴油机转速在400转/分~1000转/分之间，都能使牵引发电机具有恒功率特性。
2、调节动态性能好，供油波动小，使柴油机燃烧工作状态得到改善。
不足的是在高转速时，不能实现辅助功率转移。
柴油机恒功的调节范围小，在柴油机转速700转/分以上时，才能对牵引发电机功率进行调节。
动态性能差，致- 1 -使柴油机燃烧工作状态差，但在柴油机高转速时能实现辅助功率转移，可以充分利用柴油机功率。
故DF7C型内燃机励磁系统在柴油机转速700转/分以上时，将柴油机恒功接入，实现辅助功率转移，完善电子恒功性能，以充分利用柴油机功率。
电子恒功率调节器通过自动控制牵引发电机励磁机的励磁电流，自动控制牵引发电机功率，同时间接控制柴油机功率，确保在柴油机转速恒定时，牵引发电机功率恒定，在充分利用柴油机功率的基础上，充分发挥机车牵引力。
电子恒功率调节器采用闭环特性控制牵引发电机功率来控制柴油机功率，也就是对应于柴油机每一转速(供油量)有一个牵引发电机应该发出的牵引功率Prcf值。
通过不间断的调节励磁电流，使主发电机的实际直流输出功率P永远跟踪Prcf值来改变。
只要实际直流输出功率P值恒定，柴油机功率就恒定，这就是电子恒功的基本原理。
另外再加上限流、限压环节进行调节控制，就可以得到比较完整的牵引发电机的理想外特性。
內燃机车电力传动（二）第一节直流牵引电动机一、直流牵引电动机的工作原理在交一直流电力传动装置中，广泛采用直流串励电动机作为驱动机车车辆的牵引电动机，它的工作原理与一般直流串励电动机相同。
图2—2直流电动纵向剖面1—吊环；2—机座，3—端盖；4—风扇；5—电枢绕组； 6—后压圈；7—轴承；8—轴；9—电枢铁芯；10—前压圈; 11—换向器压圈；12—换向器；13—电刷；14—刷握装置;图2—1直流电动机横向剖面1—主极线圈；2—主磁极；3—换向极线圈；4—换I H !极；5—电枢绕组；6—底脚；7—电枢槽；8—机座（磁辘）；9—电枢铁芯; 10—极靴。
15—前端盖；16—主极线圈；17—主极铁芯。
•:•直流电动机的基本工作原理图2—3 直流电动机的工作原理＞改变电源正负极，或改变磁场方向时, 电枢线圈所受的电磁力都将反向，电枢反向旋转。
主磁极：由励磁磁势建立主磁场，磁场方向：N 一S静止的电刷（A和B）与换向器滑动接触, 将直流电引入电枢线圈abed电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力的作用电磁力大小：f x = B x l z s电磁力的方向：由左手定则决定一对电磁力形成电磁转矩Mx电磁感应定律：运动导体切割磁力线必感应出电势（电动机中为反电势）感应电势大小：e = BJv 感应电势的方向：按右手定则决定中电流换向，从而保证每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，使电磁转矩的方向不变，电机按一定方向连续旋转。
换向器:其作用是使旋转中的电枢线•:•具有八个线圈的直流电动机在实际的直流电机中，电枢上都不只有一个线圈，而是有许多线圈均匀且牢固地嵌放在电枢铁芯槽中。
＞换向器由八个互相绝缘的换向片组成。
＞八个线圈通过换向片联接，构成了一个闭合的绕组。
＞位于磁极中性线上两个电刷将闭合的绕组分成了两个并联的支路。
＞所有的线圈都被利用来产生电磁转矩和感应电势，其合成感应电势和电磁转矩的大小取决于并联支路线圈和总线圈数量的多少。
一、概述电传动内燃机在运行中随着速度的提高，牵引电动机的反电势E增高，电枢电流I D遂渐降低，而同步牵引发电机的自然外特性为一条凸起的下降曲线。
在I D遂渐降低的同时，而牵引发电机的端电压U F却变化很小，牵引发电机的输出功率下降。
柴油机的功率不能得到充分利用，机车牵引力也不能充分发挥。
因此励磁系统的任务就是在运行功况电流要求下，自动调节牵引发电机的输出电压，在柴油机转速不变的情况下，使牵引发电机输出功率恒定，具有理想的外特性。
DF7C型内燃机车电传动系统中有两套励磁装置，即：电子恒功系统和原励磁装置。
电子恒功装置的特点是：1、功率调节范围宽，柴油机转速在400转/分~1000转/分之间，都能使牵引发电机具有恒功率特性。
2、调节动态性能好，供油波动小，使柴油机燃烧工作状态得到改善。
不足的是在高转速时，不能实现辅助功率转移。
柴油机恒功的调节范围小，在柴油机转速700转/分以上时，才能对牵引发电机功率进行调节。
动态性能差，致使柴油机燃烧工作状态差，但在柴油机高转速时能实现辅助功率转移，可以充分利用柴油机功率。
故DF7C型内燃机励磁系统在柴油机转速700转/分以上时，将柴油机恒功接入，实现辅助功率转移，完善电子恒功性能，以充分利用柴油机功率。
电子恒功率调节器通过自动控制牵引发电机励磁机的励磁电流，自动控制牵引发电机功率，同时间接控制柴油机功率，确保在柴油机转速恒定时，牵引发电机功率恒定，在充分利用柴油机功率的基础上，充分发挥机车牵引力。
电子恒功率调节器采用闭环特性控制牵引发电机功率来控制柴油机功率，也就是对应于柴油机每一转速(供油量)有一个牵引发电机应该发出的牵引功率Prcf值。
通过不间断的调节励磁电流，使主发电机的实际直流输出功率P永远跟踪Prcf值来改变。
只要实际直流输出功率P值恒定，柴油机功率就恒定，这就是电子恒功的基本原理。
另外再加上限流、限压环节进行调节控制，就可以得到比较完整的牵引发电机的理想外特性。
DF11型内燃机车电传动故障综合分析与处理上海检修车间甘建亭东风11型机车是交直流电传动内燃机车。
其电传动系统是机车中最核心的部分，它为机车提供了动力，直接控制了整个机车的运行及照明、供暖等辅助设备。
机车的电传动系统也是整个设备中最复杂、最难掌握、最容易出故障的部分。
为了使司机和维修人员更快地掌握操纵和维修技术，本文通过对东风11型内燃机车电传动系统的分析, 遵循机车电路原理,解析故障缘由并解决实际故障。
DF11型电力机车由16V280ZJA型柴油机直接驱动一台同步主发电机，型号为JF240C。
主硅整流柜是由24只硅整流元件组成的三相桥式整流电路，整流柜两侧各安装3个整流桥臂，每一整流桥臂由4只整流元件并联。
整流元件为风冷式ZP2000/28型。
主硅整流柜输出的直流电，分别经电空接触器，供给6台ZD106型直流牵引电动机。
牵引电动机在主电路中采用全部并联电路形式。
其主电路为早期桥式整流电路，简单且维护方便，但功率损耗较大，功率因素较低，但由于采用了微机控制等新技术，使电气系统具有了新的特性。
(1)采用微机控制系统，能在机车各种工况(牵引、电阻制动、自负荷)运行时，综合、分析、比较来自机车各系统的信号，并用来控制机车，使其尽可能按最佳状态运行。
(2)微机恒功励磁控制系统和防空转、防滑行控制系统，使柴油机能在工作范围内保证恒功运行。
(3)故障诊断显示装置，对机车各系统的运行参数进行监控显示和进行保护及记录。
(4)自负荷试验功能，可在机车静止状态下对机车进行自检试验。
(5)采用轴温监测控制仪，对轴箱、空心轴、牵引电动机等的轴承温度自动进行检测，提高了机车运行的可靠性。
一 DF11机车电器线路的组成机车的电器线路主要有以下几个部分组成：主电路、辅助电路、励磁电路、控制电路、计算机接口电路、显示电路、照明电路、电空制动电路、行车安全电路及重联电路等。
二牵引发电机向牵引电动机的供电电路主发电机发出的三相交流电经输出端D1、D2、D3，送至三相整流装置1ZL，经1ZL整流后的电流通过10—15号导线送至电空接触器1C—6C的主触点，供给牵引电动机1D—6D。
HXN3型内燃机车电传动控制系统研究分析【摘要】本文详细阐述了HXN3型内燃机车的各系统的工作原理，主要包括：交流传动系统、辅助供电系统、网络通讯系统、空气制动系统等，结合内燃机车的性能特性分析了目前HXN3机车电传动的矢量控制、PWM控制等技术、网络通讯控制的观点以及方法。
【关键字】内燃机车；电传动；控制技术1 引言随着经济的快速发展，铁路运输业的得到了迅猛发展，为此机车“客运高速，货运重载”的需求也越来越大，未来提高大功率内燃机车的性能，逐渐将先进的交流电传动技术应用于HXN3内燃机车，这不仅提高了内燃机车机车的技术水平，也提升了铁路装备的制造水平。
为此，HXN3内燃机车的交流电传动技术需要更深一步分析研究。
近十几年来交流电传动技术以及相关的控制技术已经逐渐应用于内燃机车控制过程，为满足铁路运输属于需求的内燃机车的大功率要求，对内燃机车的交流电传动技术以及与之相关各个系统的控制技术进行研究和分析，是目前铁路机车研究领域中的一个重要方向。
2 内燃机车电传动简介2.1直流电传动直流电传动是电力机车较普遍应用的一种传动方式，再工作过程输入直流电机的电能与机械能进行可逆的转换。
内燃机通过具有弹性性质的联轴节来驱动直流发电机，发电机把内燃机曲轴上的机械能转变为可以调节控制的直流电能，经直流牵引电动机把电能转变为转速以及转矩都能够进行调节的机械能，然后通过联轴节连接齿轮箱，经过齿轮箱驱动机车动车轮对，这样来实现牵引控制。
这种传动方式的发电机和牵引电动机都是釆用直流电机，所以也称为直-直电传动。
2.2交-直流电传动伴随内燃机功率与转速的逐渐提高，内燃机车逐步向大功率方向发展，但是直流牵引发电机的功率输出由于受到换向以及机车功率限界等各个因素的制约限制，单台内燃机功率一般被限制在2200KW以内，直到上世纪60年代，大功率机车的整流技术逐步成熟，交-直流电传动技术得到了广泛应用。
交-直流电传动属于直流调速系统，他是采用交流牵引发电机，交流牵引发电机输出的三相交流电，经过整流器将交流整流转变为直流，然后再经过直流牵引电动机通过联轴节来驱动机车动车车轮，直流牵引发电机相比，这种交流传动方式的牵引发电机具有无换向器的特性，这种方式结构简单，运行安全可靠，并且维护简单。
