內(nèi)燃機(jī)車電力傳動1-第一章-概述

內(nèi)燃機(jī)車電傳動課件-------丁太生編輯.東風(fēng)7型調(diào)車機(jī)2024/1/21.柴油機(jī)外形2024/1/21.第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)車電傳動裝置的功用

內(nèi)燃機(jī)車的原動機(jī)是柴油機(jī)。從柴油機(jī)到機(jī)車輪對之間需要一套速比可變、滿足機(jī)車牽引特性要求的中間環(huán)節(jié)——傳動裝置。由一套電氣設(shè)備組成的這個中間環(huán)節(jié)，稱為電力傳動裝置。

柴油機(jī)電力傳動裝置輪對.內(nèi)燃機(jī)車?yán)硐霠恳匦?/p>

基本要求：機(jī)車在運(yùn)行時能充分利用其動力裝置的額定功率

式中：Ne——柴油機(jī)功率（kW）；F——機(jī)車牽引力（kN）；

V——機(jī)車速度（km/h）；

——傳動裝置效率（暫假設(shè)不變）。

=常數(shù)F·V＝常數(shù)，即要求機(jī)車的牽引力F與機(jī)車的速度V成反比的變化關(guān)系；最大牽引力Fmax受機(jī)車動輪與鋼軌之間粘著牽引力的限制；最高速度Vmax受機(jī)車構(gòu)造速度的限制。

FmaxFNVNVmaxVmin0機(jī)車?yán)硐霠恳匦郧€及柴油機(jī)功率曲線.柴油機(jī)能直接驅(qū)動機(jī)車嗎?柴油機(jī)的扭矩特性和功率特性

nmaxnmin0nNMNNeM柴油機(jī)特性曲線及功率曲線若柴油機(jī)直接驅(qū)動，則式中：D—機(jī)車動輪直徑（m）；n—柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；

M—柴油機(jī)扭矩（kN·m）；

—傳動比；

—傳動效率。說明，柴油機(jī)的扭矩特性即代表機(jī)車的牽引特性，顯然，不符合理想牽引特性的要求。

柴油機(jī)功率得不到充分利用；柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍很窄，過載能力較差，故機(jī)車的運(yùn)行速度范圍和負(fù)載變化受到限制；柴油機(jī)不能帶負(fù)荷啟動，故不能使列車啟動和低速運(yùn)行；柴油機(jī)曲軸只能單方向旋轉(zhuǎn)，故不能改變機(jī)車的運(yùn)行方向。（F）（V）直接驅(qū)動的機(jī)車牽引特性曲線.對電傳動裝置的基本要求當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在滿功率工況時，電力傳動裝置應(yīng)該使機(jī)車在盡可能大的速度范圍內(nèi)保持柴油機(jī)額定功率不變，以充分利用柴油機(jī)的功率；當(dāng)機(jī)車僅需部分功率運(yùn)行時，傳動裝置應(yīng)使柴油機(jī)按其經(jīng)濟(jì)特性恒功率運(yùn)行。電力傳動裝置應(yīng)保證柴油機(jī)在無負(fù)載情況下啟動。機(jī)車啟動時，傳動裝置應(yīng)保持有足夠大的牽引力，使機(jī)車啟動加速快，且保證機(jī)車啟動過程平穩(wěn)而無沖擊。電力傳動裝置應(yīng)該具有較高的效率。電力傳動裝置必須工作可靠，重量輕，體積小，維修方便。

.第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)車電傳動的分類柴油機(jī)牽引發(fā)電機(jī)輪對牽引電動機(jī)變流裝置（直流/交流）（直流/交流）按照牽引發(fā)電機(jī)和牽引電動機(jī)電機(jī)所用的電流制進(jìn)行分類，電力傳動裝置可分為三大類：1直流電力傳動（直-直傳動）2交－直流電力傳動3交流電力傳動（交-直-交傳動，交-交傳動）

.直流電力傳動

傳動方式是采用直流牽引發(fā)電機(jī)和直流牽引電動機(jī)，又稱直—直流電傳動。

特點(diǎn)：調(diào)速方法比較簡便，直流串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性較軟，適合于機(jī)車牽引；我國60年代初開始生產(chǎn)，主要機(jī)型有東風(fēng)型、東風(fēng)2型、東風(fēng)3型以及進(jìn)口的ND1型、ND2型等機(jī)車；弊端：直流牽引發(fā)電機(jī)的功率受到換向條件和機(jī)車限界尺寸以及機(jī)車軸重的限制，使單機(jī)組直流電力傳動內(nèi)燃機(jī)車的功率幾乎限制在2200ｋＷ以下。MMMMMM柴油機(jī)G.交－直流電力傳動

傳動方式是采用交流牽引發(fā)電機(jī)，通過大功率硅整流器將交流電變?yōu)橹绷麟姡缓蠊┙o數(shù)臺直流牽引電動機(jī)。交流發(fā)電機(jī)無換向器，克服了制造大功率直流牽引發(fā)電機(jī)換向時所出現(xiàn)的困難，并且結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)用可靠、省銅、重量輕、維護(hù)簡便；保留了直流牽引電動機(jī)調(diào)速性能的特點(diǎn)；我國70年代初開始生產(chǎn)，主要機(jī)型有東風(fēng)4型系列、東風(fēng)5型系列、東風(fēng)7型系列、東風(fēng)8型系列、東風(fēng)10型系列、東風(fēng)11型及進(jìn)口的ND4型、ND5型等機(jī)車。柴油機(jī)G～MMMMMM隨著重載和高速列車的發(fā)展、機(jī)車功率的提高，直流牽引電動機(jī)的弊端已經(jīng)顯現(xiàn)。.交流電力傳動

傳動方式采用交流牽引發(fā)電機(jī)和交流牽引電動機(jī)，因兩者都是交流電機(jī)，故稱為交流電力傳動。

直流串勵牽引電動機(jī)雖然具有良好的調(diào)速性能，但在結(jié)構(gòu)上有換向器，不僅重量和尺寸大、費(fèi)銅，而且故障率高，維護(hù)保養(yǎng)不便，限制了其在大功率、高速度機(jī)車上的應(yīng)用；交流電動機(jī)無換向器，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，不但可以提高單節(jié)機(jī)車的功率，而且由于其具有硬特性使機(jī)車具備良好的防止動輪空轉(zhuǎn)打滑的性能；交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速主要決定于它的供電電源的頻率，而在一定功率下柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，牽引發(fā)電機(jī)的頻率也不變，因此交流電力傳動的關(guān)鍵是在交流牽引發(fā)電機(jī)和交流牽引電動機(jī)之間設(shè)置一個功率大、調(diào)頻寬的變頻裝置，以滿足交流牽引電動機(jī)的調(diào)速要求。.（1）交—直—交流電力傳動

具有中間直流環(huán)節(jié)的間接變頻的交流電力傳動，稱為交—直—交流電力傳動。柴油機(jī)驅(qū)動交流牽引發(fā)電機(jī)，所發(fā)出的三相交流電經(jīng)硅整流器Z整流為直流電，再經(jīng)過一個或數(shù)個逆變器N將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電；中間直流環(huán)節(jié)使逆變器輸出的三相交流電的頻率與牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電的頻率沒有任何關(guān)系；在機(jī)車起動和調(diào)速的整個工作范圍內(nèi)，逆變器輸出的三相交流電的頻率都能平滑地調(diào)節(jié)。

柴油機(jī)G～＝~M～M～M～M～M～M～ZN.（2）交—交流電力傳動沒有中間直流環(huán)節(jié)的直接變頻的交流電力傳動，稱為交—交流電力傳動。由交流牽引發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電經(jīng)一個或數(shù)個變頻裝置BP后，直接變?yōu)轭l率可調(diào)的三相交流電；交—交流變頻裝置輸出的頻率要低于輸入頻率，一般最高輸出電源頻率只能達(dá)到輸入電源頻率的三分之一，因而要求交流牽引發(fā)電機(jī)具有較高的頻率。因此交—交流傳動比較適合于原動機(jī)轉(zhuǎn)速較高的設(shè)備（如燃?xì)廨啓C(jī)）。柴油機(jī)G～~~M～M～M～M～M～M～BP.第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)車電傳動電路的組成電力傳動裝置的各項(xiàng)功能是通過一定形式的電路驅(qū)動各種電氣設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)的；電傳動內(nèi)燃機(jī)車機(jī)車上的電路，按其作用可以分為主電路、勵磁電路、輔助電路和控制電路四大系統(tǒng)。主電路——將產(chǎn)生機(jī)車牽引力和制動力的各種電氣設(shè)備連成一個系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的功率傳輸，其性能決定了機(jī)車的基本特性。勵磁電路——通常是指內(nèi)燃機(jī)車上保證柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在交-直流傳動中進(jìn)行恒功率勵磁調(diào)節(jié)；在交-直-交流傳動中對中間直流電壓進(jìn)行恒壓勵磁調(diào)節(jié)。輔助電路——將機(jī)車上的各種輔助電氣設(shè)備和輔助電源連成一個系統(tǒng)，成為保證機(jī)車正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可缺少的電氣裝置?？刂齐娐贰獙⒖刂浦麟娐?、勵磁電路及輔助電路中各電氣設(shè)備的控制電器、信號裝置和控制電源連成一個電氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的操縱和控制。.第四節(jié)內(nèi)燃機(jī)車電傳動的發(fā)展特點(diǎn)

大功率內(nèi)燃機(jī)車電力傳動發(fā)展的特點(diǎn)主要有以下幾個方面：普遍采用交—直流傳動方式并發(fā)展交流傳動方式。盡管在一定功率和一定速度范圍內(nèi)，直流牽引電動機(jī)的調(diào)速性能仍將保留其簡單、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，但是隨著交流傳動技術(shù)的發(fā)展成熟和生產(chǎn)成本的合理解決，交流傳動無疑將是電傳動內(nèi)燃機(jī)車傳動方式的主要發(fā)展方向。廣泛采用新型電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)。應(yīng)用電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)可以準(zhǔn)確迅速、可靠地實(shí)現(xiàn)機(jī)車自動控制，同時微機(jī)控制系統(tǒng)還能綜合各種信號進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各種自動保護(hù)，如機(jī)車防空轉(zhuǎn)、防滑自動保護(hù)，接地自動保護(hù)，過流過壓自動保護(hù)等

，可以實(shí)施故障監(jiān)視、檢測、診斷、處理、顯示和記錄等功能，以便迅速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。改進(jìn)工藝、提高可靠性并使檢修方便。注意機(jī)組和控制系統(tǒng)組件化，可成組地裝折組件，便于監(jiān)測、檢修和維護(hù)，從而提高了可靠性。簡統(tǒng)化和通用化。不同類型的機(jī)車上采用統(tǒng)一的、通用的零部件，可以實(shí)現(xiàn)集中生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，且簡化了運(yùn)用和檢修工作，降低運(yùn)用和維修費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)效果是很顯著的。.第五節(jié)電器元件2024/1/21.電器元件22024/