電力機(jī)車新技術(shù)論文
電力機(jī)車新技術(shù)論文
電力機(jī)車是指從外界擷取電力作為能源驅(qū)動(dòng)的鐵路機(jī)車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的電力機(jī)車新技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!
電力機(jī)車新技術(shù)論文篇一
HXD3型電力機(jī)車電路分析
[摘 要]電力機(jī)車是指從外界擷取電力作為能源驅(qū)動(dòng)的鐵路機(jī)車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。同樣使用牽引電動(dòng)機(jī)的電傳動(dòng)柴油機(jī)車、燃?xì)鈾C(jī)車等不屬于電力機(jī)車。由牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)車。電力機(jī)車因?yàn)樗桦娔苡呻姎饣F路供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)或第三軌供給，所以是一種非自帶能源的機(jī)車。
[關(guān)鍵詞]HXD3型 電力機(jī)車 電路
中圖分類號(hào)：TM461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X(2016)07-0333-01
機(jī)車的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱TCMS。TCMS主要功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)車特性控制、邏輯控制、故障監(jiān)視和診斷，能將有關(guān)信息送到司機(jī)室內(nèi)的機(jī)車控制狀態(tài)顯示裝置。TCMS包括一個(gè)控制裝置和兩個(gè)顯示單元，其中控制裝置設(shè)有兩套控制環(huán)節(jié)，一套為主控制環(huán)節(jié)，一套為備用控制環(huán)節(jié)。
機(jī)車的控制電路系統(tǒng)主要完成的功能是：
順序邏輯控制：如升、降受電弓，分、合主斷路器，閉合輔助接觸器、啟動(dòng)輔助變流器等。
機(jī)車特性控制：采用恒牽引力/制動(dòng)力+準(zhǔn)恒速控制牽引電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車的控制。
定速控制：根據(jù)機(jī)車運(yùn)行速度可以實(shí)現(xiàn)牽引、電制動(dòng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，有利于機(jī)車根據(jù)線路情況的實(shí)現(xiàn)限速運(yùn)行。
輔助電動(dòng)機(jī)控制：除空氣壓縮機(jī)外，機(jī)車各輔助電動(dòng)機(jī)根據(jù)機(jī)車準(zhǔn)備情況，在外條件具備的前提下，由TCMS發(fā)出指令啟動(dòng)、運(yùn)行?？諝鈮嚎s機(jī)則根據(jù)總風(fēng)缸壓力情況由接觸器的分合來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。
空電聯(lián)合制動(dòng)控制：同交直傳動(dòng)貨運(yùn)機(jī)車(如SS4改機(jī)車)相同。
機(jī)車粘著控制：包括防空轉(zhuǎn)、防滑行控制、軸重轉(zhuǎn)移補(bǔ)償控制。
機(jī)車的控制電路可以分為以下幾個(gè)部分：
1. 控制電源電路(DC110V電源裝置)
機(jī)車控制電源的核心部件是DC110V充電電源模塊PSU，機(jī)車DC110V控制電源采用的是高頻電源模塊PSU與蓄電池并聯(lián)，共同輸出的工作方式，在通過自動(dòng)開關(guān)分別送到各個(gè)支路，如微機(jī)控制、機(jī)車控制、主變路器、車內(nèi)照明、車外照明等。PSU的輸入電源來(lái)自輔助變流器UA11或UA12的中間回路電源，點(diǎn)UA11或UA12均正常時(shí)，由UA12向PSU輸入DC750V電源，當(dāng)UA12故障時(shí)，轉(zhuǎn)向有UA11向PSU輸入750V電源。DC110V充電電源模塊PSU含兩組電源，通常只有一組電源工作，故障時(shí)另一組電源開始供電，每組電源模塊的輸入電壓為DC750V，輸出電壓為DC110V±2%，額定輸出電流為55A，輸出功率為6050KW(25℃)，采用自冷卻方式，控制電源電壓采用DC750V]。
2 .DC110V電源裝置電氣系統(tǒng)構(gòu)成
充電器輸入電壓DC750V，功率6.05KW，采用自然冷卻方式，裝置電氣組成可以劃分為四大部分，依次為電源輸入電路、預(yù)充電電路、DC110V輸出電路和控制電路。
3. DC110V輸出回路
IGBT、整流回路的絕緣變壓器IST1和整流器FR、平波回路的電抗器DCL1和平波電容LC1構(gòu)成了DC/DC轉(zhuǎn)換回路，微機(jī)系統(tǒng)以脈寬調(diào)制為原理控制IGBT動(dòng)作，將輸出電壓變?yōu)榻涣髅}沖電壓，輸入到變壓器的原邊。需注意的是IGBT工作在高頻段上，關(guān)斷瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的尖峰。這個(gè)尖峰對(duì)IGBT非常有害，所以在IGBT回路中并聯(lián)一個(gè)無(wú)感電容，用以消除尖峰。而且這個(gè)電容要與IGBT的兩端直接相連，以防止線路中的雜散感抗進(jìn)入回路中，從而影響電容對(duì)尖峰的吸收效果，失去對(duì)IGBT的保護(hù)作用。DC/DC回路中的輸出變壓器IST1為中頻變壓器，變?yōu)?50V/150V，二次側(cè)輸出電壓經(jīng)整流器、平波電抗DCL1和平波電容LC1構(gòu)成濾波回路后，輸出110V直流電壓。
4. 控制電路
控制電路是PSU的控制核心。中間部分是控制基板PWB，它收集PSU內(nèi)部的各個(gè)器件的狀態(tài)以及電壓、電流信號(hào)，并進(jìn)行邏輯處理，然后控制繼電器(CTT、RY1等)動(dòng)作、向IGBT發(fā)出指令。左側(cè)部分是基板的電源供電電路，經(jīng)過一個(gè)小型的電源轉(zhuǎn)換器(記作psu)后，向基板提供正常工作所需的電源。右側(cè)為輸入/輸出信號(hào)，并預(yù)留了RS-232C串行接口，方便與電腦相連。
5. 司機(jī)指令與信息顯示電路
機(jī)車的2個(gè)司機(jī)室的控制指令通過相應(yīng)的控制電器，分別送到TCMS。這些信號(hào)有：司機(jī)電鑰匙開關(guān)信號(hào)、主司機(jī)控制器換向手柄信號(hào)和調(diào)速手柄控制級(jí)位信號(hào)、輔助司機(jī)控制器手柄控制級(jí)位信號(hào)、受電弓的升降弓信號(hào)、主斷路器的分合信號(hào)、空氣壓縮機(jī)的啟停信號(hào)、以及司機(jī)室的其他信號(hào)。其他還有：故障復(fù)位、緊急制動(dòng)、過分相、定速控制等信號(hào)。用于機(jī)車受電弓升降控制、主斷路器分合控制、空氣壓縮機(jī)的啟?？刂?、輔助變流器和牽引變流器的啟?？刂?、運(yùn)行控制等，進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車相應(yīng)的邏輯控制和牽引制動(dòng)特性控制。
6. 機(jī)車邏輯控制和保護(hù)電路
機(jī)車的邏輯控制和保護(hù)電路主要是各自動(dòng)開關(guān)、各流速繼電器故障隔離開關(guān)、高壓故障隔離開關(guān)、壓縮機(jī)接觸器狀態(tài)、主斷路器狀態(tài)、輔助變流器的庫(kù)內(nèi)試驗(yàn)開關(guān)、牽引變流器試驗(yàn)開關(guān)、各種接地保護(hù)、空氣管路系統(tǒng)壓力繼電器等與TCMS接口，主要用于機(jī)車的各種工作邏輯控制、保護(hù)邏輯控制，并通過通信將有關(guān)控制指令送到牽引變流器。
7. 輔助變流器控制電路
在機(jī)車主斷路器閉合后，由TCMS發(fā)出命令，閉合輔助變流器輸出電磁接觸器，并將信息傳遞給輔助變流器控制單元，由輔助變流器控制單元發(fā)出指令，控制輔助變流器啟動(dòng)。
在機(jī)車某一輔助變流器發(fā)生故障(無(wú)論是輔助變流器1或者2)后，故障的輔助變流器能及時(shí)的將信息傳遞給TCMS，完成故障情況下輸出電磁接觸器的動(dòng)作轉(zhuǎn)換。同時(shí)將信息傳遞給另一組輔助變流器控制單元，故障的輔助變流器被隔離。所有輔助電動(dòng)機(jī)全部由另一套輔助變流器供電，這時(shí)，該輔助變流器工作在CVCF狀態(tài)，不受司機(jī)控制器級(jí)位指令的控制，牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)和冷卻塔通風(fēng)機(jī)也正常滿功率工作。
輔助變流器的隔離也可以由手動(dòng)控制“輔助變流器隔離開關(guān)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)兩套輔助變流器，機(jī)車上設(shè)兩個(gè)“輔助變流器隔離開關(guān)”，可以分別實(shí)施兩套輔助變流器的故障隔離運(yùn)行。
在某一臺(tái)輔助變流器發(fā)生過流、短路等故障時(shí)，能自動(dòng)實(shí)施電磁接觸器的鼓障轉(zhuǎn)換，并將信息送TCMS。在輔助變流器發(fā)生接地故障時(shí)，跳主斷路器，并將信息送TCMS，由司機(jī)來(lái)完成輔助變流器地接地故障的故障隔離。
隨著越來(lái)越多的交流傳動(dòng)電力機(jī)車以其優(yōu)越的性能奔馳在世界上許多國(guó)家的鐵路網(wǎng)上，交流傳動(dòng)電力機(jī)車已成為今后我國(guó)電力機(jī)車的發(fā)展方向。
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電力機(jī)車新技術(shù)論文篇二
電力機(jī)車空轉(zhuǎn)故障處理研究
摘 要：文章借助于針對(duì)電力機(jī)車出現(xiàn)“空轉(zhuǎn)”這一問題的原因、對(duì)其應(yīng)采取的判斷及檢測(cè)辦法、與之相對(duì)應(yīng)的各種處理辦法、解決措施等予以“針對(duì)性分析”，從而在理論層面上給一系列機(jī)務(wù)部門在此領(lǐng)域的了解和預(yù)防提供具備對(duì)應(yīng)性的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：電力機(jī)車;空轉(zhuǎn)故障;處理
在鐵路事業(yè)已經(jīng)進(jìn)入“跨越式發(fā)展”階段的目前，為數(shù)不少的主干鐵路線“紛紛”借助于提速等活動(dòng)，來(lái)對(duì)自身的牽引定數(shù)加以動(dòng)態(tài)的提升，以至于機(jī)車也隨著不斷獲得更新?lián)Q代的機(jī)會(huì)，不斷運(yùn)用各種形式的新裝備、新技術(shù)，以至于出現(xiàn)越來(lái)越高的機(jī)車科技含量，自從SS3型起，電力機(jī)車先后設(shè)置了微機(jī)防空轉(zhuǎn)系統(tǒng)于微機(jī)柜或電子柜中，在出現(xiàn)機(jī)車空轉(zhuǎn)狀況時(shí)，系統(tǒng)對(duì)機(jī)車粘著系數(shù)、電機(jī)電流借助于適當(dāng)?shù)奶匦?、速度加以恢?fù)，以此來(lái)將牽引力損失有效地加以控制，然而在出現(xiàn)空轉(zhuǎn)這一問題之際，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致坡停、擦傷輪軌、卸載電流等一系列消極后果。
1 電力機(jī)車空轉(zhuǎn)故障的原因分析
1.1 司機(jī)操作不當(dāng)
在電力機(jī)車的運(yùn)行活動(dòng)中，真空轉(zhuǎn)的最主要原因在于各種原因造成的手柄指令過高問題及其帶來(lái)的各種操作不當(dāng)問題。也正因如此，在坡道上或雨天行駛、起車時(shí)，不應(yīng)一次給太高的指令，而要在達(dá)到一定速度后進(jìn)一步追加電流。在發(fā)生滑行或真空轉(zhuǎn)時(shí)，司機(jī)應(yīng)對(duì)手柄級(jí)位加以適當(dāng)降低，在獲得一定速度后再進(jìn)行電流的追加，從而對(duì)真空轉(zhuǎn)加以抑制。
1.2 電力機(jī)車線路道岔油潤(rùn)過多、輪緣噴油量太大等
此兩種情況同樣會(huì)造成機(jī)車真空轉(zhuǎn)，并伴有如減載、撒砂、空轉(zhuǎn)燈亮之類狀況的發(fā)生。在這一狀況之下，作為機(jī)車檢修部門應(yīng)將之改為“干式輪緣潤(rùn)滑”形式的裝置或者對(duì)噴脂裝置噴油量加以適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而對(duì)真空轉(zhuǎn)加以預(yù)防。
1.3 假空轉(zhuǎn)原因
1.3.1 光電傳感器故障：截至如今，TQG15B型是電力機(jī)車中“出場(chǎng)率”最高的光電傳感器，而其發(fā)生線路接觸不良或開短路、損壞傳感器引出線、絕緣或芯片之類出現(xiàn)損壞狀況，往往都會(huì)造成短時(shí)間內(nèi)速度信號(hào)輸出受到影響，最終導(dǎo)致假空轉(zhuǎn)等消極狀況的出現(xiàn)。
1.3.2 光電傳感器故障：此方面狀況主要在于接線盒進(jìn)水造成了短路或者線路接地狀況造成假空轉(zhuǎn)。
1.3.3 光電傳感器(位于司機(jī)室端子排)和機(jī)車轉(zhuǎn)向架之間出現(xiàn)絕緣破損、接線開路之類狀況以至于速度信號(hào)發(fā)生不應(yīng)有的變化，導(dǎo)致假空轉(zhuǎn)。
1.3.4 電子柜和司機(jī)室端子二者間出現(xiàn)接線方賣弄的問題，“防空轉(zhuǎn)插件”(一般位于電子柜中微機(jī))出現(xiàn)設(shè)置方面的問題，同樣會(huì)造成空轉(zhuǎn)。
2 電力機(jī)車發(fā)生空轉(zhuǎn)或電流電壓波動(dòng)等現(xiàn)象的檢測(cè)、判斷故障措施
2.1 普通故障的排除
在機(jī)車運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)由于空轉(zhuǎn)、滑行、電壓和電流不穩(wěn)等各種狀況而造成大空轉(zhuǎn)。出現(xiàn)此問題時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)電流電壓波動(dòng)頻繁、自動(dòng)撒砂、空轉(zhuǎn)燈亮狀況，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的電流電壓波動(dòng)。而出現(xiàn)小空轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生不下砂、空轉(zhuǎn)燈不亮的情況，僅僅是小范圍內(nèi)電流電壓波動(dòng)而已。在此情況下，只要對(duì)微機(jī)防空轉(zhuǎn)這一層面或者在“空轉(zhuǎn)保護(hù)”開關(guān)(一般位于電子柜上方)來(lái)采取切除等動(dòng)作，或者向倒B組方向維持電子柜運(yùn)行便能夠有效解決問題。
2.2 利用動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀進(jìn)行庫(kù)內(nèi)檢測(cè)
在機(jī)車運(yùn)行中產(chǎn)生各種形式的空轉(zhuǎn)故障，并最終造成不得不回段報(bào)修的情況下，因?yàn)閹?kù)內(nèi)檢測(cè)條件顯得相對(duì)有限，本單位針對(duì)此情況開發(fā)了“光電傳感器動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀”這一設(shè)備。后者實(shí)際上就是在靜止?fàn)顟B(tài)下可以提供勻速速度信號(hào)給光電傳感器的儀器，并可以能夠?qū)λ俣燃邦l率做出實(shí)時(shí)觀察，形成速度信號(hào)輸出方面的相應(yīng)波形。用這一設(shè)備，可以在庫(kù)內(nèi)這一場(chǎng)合下對(duì)機(jī)車光電傳感器加以檢測(cè)，并順帶檢測(cè)和與之有關(guān)的各線路，能夠?qū)收宵c(diǎn)做出較準(zhǔn)確的判斷，并進(jìn)行相應(yīng)處理以便對(duì)空轉(zhuǎn)故障的處理效率加以提升，并有效地對(duì)機(jī)車試運(yùn)加以減少。
2.3 跟車進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)
對(duì)于不是經(jīng)常出現(xiàn)的機(jī)車空轉(zhuǎn)這一故障問題而言，其實(shí)際上都是劇烈振動(dòng)導(dǎo)致很多空轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生不應(yīng)有的線路接觸問題，以至于瞬間速度信號(hào)丟失而導(dǎo)致空轉(zhuǎn)。而這一情況往往極難在庫(kù)內(nèi)機(jī)車靜止時(shí)找到故障點(diǎn)，故而有必要排除人力以便攜式示波器開展動(dòng)態(tài)檢測(cè)。在出現(xiàn)信號(hào)因受干擾而畸變的情況之下，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致小空轉(zhuǎn)或電流電壓波動(dòng)。在此之際依舊可以點(diǎn)亮“速度傳感器速度信號(hào)指示燈”(位于微機(jī)防空轉(zhuǎn)插件上)。在此狀況下，也只有借助于檢測(cè)空轉(zhuǎn)插件上對(duì)應(yīng)Ⅱ-Ⅴ軸的2-5A孔速度信號(hào)來(lái)對(duì)故障點(diǎn)加以判斷。很多時(shí)候機(jī)車速度信號(hào)頻率應(yīng)該保持在對(duì)應(yīng)0～100km/h這一速度范圍的0～1400Hz這一范圍之內(nèi)，同時(shí)每個(gè)軸彼此間出現(xiàn)的速度信號(hào)頻率差應(yīng)保證被限制在20Hz內(nèi)。在開展檢測(cè)這一活動(dòng)中，若看出超過其范圍的情況，隨著出現(xiàn)電壓信號(hào)波形的輸入者時(shí)有時(shí)無(wú)或不是規(guī)則的方波的話，則應(yīng)判斷相應(yīng)的軸位傳感器信號(hào)發(fā)生各種形式的變化，則應(yīng)進(jìn)一步檢測(cè)線路、傳感器，以此來(lái)尋找其間的故障。
3 空轉(zhuǎn)故障的處理方法
3.1 光電傳感器故障的檢測(cè)及處理
能夠借助于車下檢測(cè)設(shè)備來(lái)相應(yīng)檢測(cè)電力機(jī)車設(shè)備體系中的光電傳感器，只要找出有故障者，就應(yīng)對(duì)其加以第一時(shí)間更換。而在這一過程中，還要更新傳感器芯片，并以環(huán)氧樹脂對(duì)傳感器部件加以防水處理之后再行組裝。在最終安裝時(shí)，還要增加防水膠墊于軸箱與傳感器間，并注意應(yīng)斜向下布置傳感器引出線，從而避免出現(xiàn)進(jìn)水狀況，并注意引出線彎曲過度的狀況。而接線盒則應(yīng)和光電傳感器之間保證接線插頭牢固并防止進(jìn)水。
3.2 光電傳感器信號(hào)線故障的檢測(cè)及處理
此方面問題一般集中在接地、短路、開路等層面上，多應(yīng)以“數(shù)字萬(wàn)用表”來(lái)檢測(cè)線路狀況，以250V兆歐表檢測(cè)線路絕緣情況。一旦認(rèn)定線路不良，其徹底處理方式只有換線。而此過程中應(yīng)保證插頭及線不受損傷，并依據(jù)接線表對(duì)應(yīng)接線以免出現(xiàn)錯(cuò)誤。
3.3 空轉(zhuǎn)插件故障判斷及處理
不少情況下，對(duì)四軸速度信號(hào)應(yīng)以空轉(zhuǎn)插件加以檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)無(wú)異常時(shí)，應(yīng)判定運(yùn)行中電流電壓波動(dòng)、空轉(zhuǎn)之類狀況為空轉(zhuǎn)插件故障?？刹扇〉笲組維持運(yùn)行、切除插件的辦法加以處理，并在回段后加以更換。
4 電力機(jī)車空轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)改進(jìn)措施
直到目前，SS3型及此后開發(fā)的各型電力機(jī)車均安裝了防空轉(zhuǎn)系統(tǒng)。但是一段時(shí)間的實(shí)踐活動(dòng)之后，卻不難看出其中依舊有著很多問題―― 一是其難以第一時(shí)間切換光電傳感器及與之配套的線路;二是出現(xiàn)線路問題時(shí)，經(jīng)常會(huì)由于各種消極動(dòng)作造成開關(guān)電源中斷，使得很多設(shè)備都因此失去電源的狀況。在此情況下，會(huì)造成“電子柜預(yù)備燈”(位于)司機(jī)室顯示屏閃爍，最終造成機(jī)破。
為了能夠?qū)怆妭鞲衅鞴收蠣顩r下的線路加以自動(dòng)切換，本單位開發(fā)了“光電傳感器故障切除及轉(zhuǎn)換”這一系統(tǒng)。其作用在于出現(xiàn)上述故障時(shí)可以第一時(shí)間對(duì)傳感器及線路中有故障著加以自動(dòng)隔離，并且切換正常速度信號(hào)(位于其他軸位)于引入電子柜，從而保證行車安全。然而，單故障切除裝置卻不具備向正常傳感器自動(dòng)轉(zhuǎn)換該位信號(hào)的功能，所以其裝置中將這一功能予以設(shè)定――換言之，就是在隔離了其中的故障之后，電子柜中就會(huì)收入來(lái)自該位傳感器的相應(yīng)“無(wú)速度信號(hào)”。在牽引時(shí)，速度反饋信號(hào)則定位為四個(gè)速度信號(hào)的最小值并被電子柜所取。在沒有信號(hào)進(jìn)入某一傳感器的情況下，電子柜往往會(huì)判斷為“無(wú)實(shí)際速度”――在這一狀況下，自動(dòng)控制環(huán)節(jié)將會(huì)對(duì)可控硅移相觸發(fā)角加以不斷開放，在此過程中整流柜也會(huì)將輸出電壓“最大化”，以至于輸出電壓和機(jī)車實(shí)際速度之間形成正比例關(guān)系，恒速、恒流控制變得有名無(wú)實(shí)。由此可見此故障危害之重。
文章借助于“電力機(jī)車空轉(zhuǎn)保護(hù)系統(tǒng)”這一原理，分析了故障原因，提出了與之配套的措施，減少了事故發(fā)生率，提高機(jī)車運(yùn)用效率。
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