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?？刂啤⑤o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)來完成輔助變流器地接地故障的故障隔離。
隨著越來越多的交流傳動(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)閹靸?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)字萬用表”來檢測(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)收入來自該位傳感器的相應(yīng)“無速度信號(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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