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内燃机车控制原理

本说明适用QSJ11-81A-00-000电气线路图机车电路图是表明机车上全部电机、电器,电气仪表等元件的电气联接关系图,可供机车操作和电气系统安装,维护和检修使用。

机车电路图分为主电路、辅助电路、励磁电路、控制电路、计算机接口、显示电路、照明电路及行车安全电路等,现分别说明如下:1主电路1.1组成主电路的主要电气元件主电路主要包括1台同步主发电机F,6台直流牵引电动机1~6D,1个主硅整流柜1ZL,机车牵引和制动时,用于接通6台直流牵引电动机电路的电空接触器1~6C,电阻制动用的电空接触器ZC,用于机车二级电阻制动转换的短接接触器1-6RZC,用于改变机车运行方向的转换开关HKF,用于机车牵引与制动工况转换的转换开关HKG ,用于调节机车运行速度的磁场削弱电阻1~2RX和组合接触器XC,供机车进行电阻制动用的制动电阻1~2RG,制动电阻散热用的2台轴流式通风直流电动机1~2RGD,用于机车自负荷试验的自负荷开关ZFK以及为监测、监视和给出信号用的直流电流传感器1~7LH,交流电流互感器9~10LH,制动失风保护继电器FSJ 和其他有关的电气仪表元件等,主电路中还包括1个供移车用的外接电源插座YCZ。

电压信号的检测采用隔离放大器.1.2工作原理1.2.1牵引工况柴油机驱动同步主发电机发出三相交流电,经过主硅整流柜1ZL整流后变为直流。

6台直流牵引电动机1~6D 并联在主硅整流柜输出的两端,通过6个电空接触器1~6C的闭合,接通各直流牵引电动机电路,电动机驱动轮对转动,机车开始运行。

方向转换开关HKF用来改变流过6台直流牵引电动机励磁绕组的电流方向,使直流牵引电动机改变转向,从而改变机车的运行方向。

为了扩大机车恒功运行范围,直流牵引电动机可进行一级磁场削弱(磁场削弱系数54%)。

当组合接触器XC闭合后,流过直流牵引电动机励磁绕组的电流被分流,一部分流往磁场削弱电阻1~2RX,这就削弱了电动机的励磁电流,实现了磁场削弱。

•••••1.2.2电阻制动工况电阻制动工况时,电路通过工况转换开关HKG,使直流牵引电动机1~6D改接成他励发电机,并将1~6D的励磁绕组全部串联起来,由同步主发电机F经主硅整流柜1ZL供电,其电路由电空接触器ZC接通。

HKG 和1~6C分别接通1~6D向制动电阻1~2RG的供电电路。

为了在机车低速运行时有较大的制动力,以便达到更好的制动效果,机车采用二级电阻制动,当机车运行在30km/h (轮径按1013 mm计)以上时,采用全电阻的一级电阻制动,以获得较大的制动功率和制动力调节范围;机车运行速度低于25km/h轮径按1013 mm计)时,由1-6ZRC短接一半电阻,进入二级电阻制动,以增加低速时的制动力。

当直流牵引电动机1~6D转为他励发电机工作时,将列车的动能转变为电能,消耗在制动电阻带上,通过2台直流电动机1~2RGD带动的轴流式通风机将电阻带上的热能散发到大气中去。

与此同时,1~6D电枢轴上所产生的电磁转矩作用于机车动轮,产生了制动力。

直流电动机1~2RGD从制动电阻上的抽头处供电。

1.2.3自负荷试验工况机车在进行自负荷试验时,主电路中“自负荷开关”ZFK应置于“闭合”位,工况转换开关HKG置于“牵引”位,控制电路中6个“运转--故障--试验”万能转换开关1~6GK(5/B4-11)全部置于“试验”位。

此时1~6C断开,由同步主发电机发出的三相交流电经过主硅整流柜1ZL整流后直接向制动电阻1~2RG以及牵引电动机1~6D 的励磁绕组供电,电能在这里被转换成热能,由制动电阻散热用的轴流式通风机和牵引电动机的通风机将这些热能吹散到大气中去。

自负荷试验电路简化了机车的负载试验过程,但由于制动电阻带的阻值不可调节,因而对柴油机的每一个稳定的转速,自负荷试验只能确定一个对应的功率点。

2辅助电路2.1蓄电池充电电路柴油机起动后带动直流起动发电机QD运转,当闭合辅助发电开关5K (5/F2) 后,QD的励磁接触器FLC (5/G8) 线圈通电,FLC 的两个常开触头(2/B4、2/C4) 闭合,接通QD励磁回路,若选择开关FLK(2/F5)大在EXP位,励磁回路由微机柜EXP(2/H4)控制,实现恒压110V控制。

当QD端电压比蓄电池组电压高时,逆流装置NL (2/A4)导通,QD就向蓄电池组充电。

与此同时,所有控制及辅助电路均由直流起动发电机QD供电;若选择开关FLK打在XZB位,则励磁回路由机车智能充电监控器XZB(2/H3)控制,它除了具有前者的全部功能外,还可根据蓄电池的容量,对蓄电池进行快速、均衡、浮充充电,从而延长蓄电池的使用寿命。

2.2空压机控制电路空压机控制开关6K (5/G2) 置于自动位,若总风缸压力不足(750±20) kPa时,压力继电器3YJ (5/G7) 触头闭合,接通1YC和2YC线圈(5/G8),1YC和2YC主触头(2/C6) 闭合,空压机电机1YD和2YD开始运转,空压机开始工作。

当总风缸压力达到(900±20) kPa时,3YJ触头断开,1YC和2YC线圈失电,1YD和2YD停止运转,空压机停止工作。

空压机控制开关6K (5/G2) 扳至手动位,亦可控制空压机工作,其动作过程与自动相同,只是不受3YJ控制,只要断开6K,空压机就停止工作。

2.3预热锅炉控制电路在柴油机起动以前,如果冷却水和机油的温度低于20℃时,或者在冬季停留机车时,为了防止机件冻裂,则使用预热锅炉或采用空载打温方式对油水加热,预热锅炉由预热锅炉控制柜DKX控制。

详细说明参见“预热锅炉说明书”。

2.4其他机车上还装有空气净化装置KJH(2/E12)、电动洗涤等一些辅助设备,为了改善司乘环境,司机室内配有冰柜BG (2/E10)、电热水器烤箱SKX(2/E10)、电取暖器1~4DNQ (3/A-C4)及热脚炉RJL1-2(3/B4),机车风喇叭和撒砂采用电空阀控制,方便了驾驶和维护。

另外,为了减少车轮和钢轨磨损,东风8B型机车还安装了轮轨润滑装置LGK(3/F3)。

3.励磁电路同步主发电机F的励磁电流由感应子励磁机L发出的三相交流电,经励磁硅整流柜2ZL整流后提供。

在东风8B型内燃机车上,感应子励磁机的励磁采用了两套电路,一套是以80C186CPU 为核心的微机控制系统。

此时万能转换开关WZK(4/B10)置“励磁一”位;一套是由直流测速发电机1CF提供,1CF的励磁电流则由机车控制电源经功调电阻Rgt等供给。

此时万能转换开关WZK 置“励磁二”位。

“励磁二”作为“励磁一”的备用系统在微机系统出现故障时通过转换开关WZK(4/B10)投入使用。

3.1微机控制系统3.1.1系统简介东风8B型内燃机车微机硬件系统由微机柜控制系统、彩色显示屏以及用于控制和检测的各类传感器等组成。

微机具有恒功率励磁控制,电阻制动恒流控制,轮对防空转/滑行控制,机车电气及柴油机保护控制,故障诊断、显示等功能。

机车牵引或自负荷时,由微机控制柜控制系统进行恒功控制,使同步主发电机或柴油机恒功运行。

当柴油机转速在640/min以上时,能利用功调电阻信号实现辅助功率与主发电机功率间的转移,柴油机均以经济工况运行。

当柴油机转速在640/min以下时,实现主发恒功,保证理想的牵引特性。

主发电机具有限压、限流、恒功的理想牵引特性。

机车电阻制动时,微机控制柜控制系统控制牵引电动机在不同的机车速度下具有恒定的电枢电流(即制动电流),或具有恒定的磁场电流及线性限流功能。

通过牵引电动机速度传感器,微机柜控制系统检测轮对空转或滑行情况,根据空转滑行程度不同,采取相应的空转/滑行保护措施,提高机车的粘着性能。

微机接收柴油机转速,滑油压力,冷却水温度等传感器的信号对柴油机进行保护。

微机接收各种电压,电流传感器的信号,对电气系统进行各种保护。

故障诊断的汉字显示与报警系统,采用大屏幕彩色液晶显示屏,可以自动或有选择地显示某些监控参数,自动地显示报警和与机车系统有关的故障信息。

便于运用部门和乘务人员了解机车状态。

3.1.1.2微机控制柜有上层和下层插箱组成。

下层插箱为微机插件,上层插箱包括电源、辅机控制以及信号变换组件。

电源组件提供+5V、10A、±15V、5A和±24V电源。

其中+5V、±15V提供给微机控制柜和信号变换装置(SCM 板);±24V提供给LEM式电压、电流传感器和压力传感器。

辅机控制组件具有电压调整器功能、控制辅助发电机励磁,保持辅助发电机110V电压恒定不变。

辅机控制还具有过压保护。

为了保证可靠地工作,电源和辅机控制组件在箱中均有备件。

辅机控制的转换可由微机控制柜面板上的转换开关来完成。

转换前应断开辅助发电开关5K,严禁带电转换。

微机控制柜机箱上有6个56芯插头座(其中1个为备用)供本装置与机车电路接口用。

具体接口电路参见电气线路图第7页。

3.1.2牵引功率控制3.1.2.1 牵引特性控制东风8B型内燃机车采用有档无级调速方式控制柴油机转速,推动司控器主手柄时,给出编码指令,该指令通过无级调速器WTQ(6/E9),控制柴油机转速,从而控制同步主发电机发出给定的功率。

微机控制柜同时也能接受联合调节器功调电阻Rgt(4/D3)滑臂提供的电压信号。

当滑臂停留在最大增载极限位置时,不降低功率参考值;随着滑臂向减载方向的移动,功率基准降低;当滑臂停留在减载极限位时,功率参考值约降低20%。

当柴油机转速在680r/min以下时,功调电阻不起调节作用,微机控制维持主发电机恒功。

牵引电动机故障切除时,限压数值保持不变,每切除1个牵引电动机时,恒功与限流给定值分别降低1/6。

机车功率同时还受到机车轮对有无空转,柴油机油水温度、压力是否正常等因素的影响。

3.1.2.2加载速率控制为了防止提升主控手柄,加载时柴油机瞬间过载,微机控制对加载速率进行了限制。

加载速率随柴油机功率的不同而有所不同。

3.1.2.3 减载速率控制为了保持在降低主手柄位置时牵引功率的平稳控制,微机控制还规定了同步主发电机的减载速率。

减载速率不是一个常数,而随同步主发电机功率的差异而有所不同。

3.1.2.4电流下降速率控制为了使牵引电动机的转矩在主控手柄档位降低时能平稳地减小,微机控制预先规定了各牵引电动机电流最大下降速率不得超过250A/s。

电流下降速率还受到减载速率的限制。

3.1.2.5电流上升速率控制为了使牵引电动机转矩平稳地增大,微机控制箱预先规定了各牵引电动机的电流最大上升速率为200A/s。

电流上升速率还受到加载速率的限制。

3.1.2.6电压上升速率控制同步主发电机电压上升速率与加载速率或电流上升速率有关。

为使电压平稳上升,微机控制预先规定了同步主发电机工作在“开路”状态时,其开路电压上升速率为150V/s。

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