内燃机车电传动——概述
东风10D内燃机车电传动基础_OK
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第一章 电气系统概述
第三节 电气设备的布置
电气设备在机车上的布置如下图所示。主要操纵装置、开关和指示灯、部 份仪表布置在操纵台上或台下。部分开关和仪表布置在墙电器柜上。各种电机布 置在其驱动装置处。传感器布置在需检测的物理量的处所。各种控制装置均装在 控制对象处。 照明遍布机车各处需照明之处。其他能集中的电气设备均集中安 放在电气室内。
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第二章 电机
第四节 感应子牵引励磁机 GQL一45型感应子励磁机是一台三相异极式轴向自通风他励交流发电机。它输出 的三相交流电，经过励磁整流柜2ZL整流后给牵引发电机励磁绕组供电。该电机 的励磁绕组和电枢绕组都在定子上，转子上没有绕组，不需要电刷和滑环，因此 没有滑动接触部件。
感应子发电机原理图 1一定子铁心；2一励磁绕组； 3一电枢绕组；4一转子； 5一主磁通。
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第一章 电气系统概述
第二节 电气系统的内容
• 一、主传动系统 东风10D型调车内燃机车采用交直流电力传动。柴油机通过联轴节驱动同步主发 电机发电，把柴油机的机械能转换成电能。主发电机发出的三相交流电，经主整 流柜整流成直流后，由直流牵引电动机再把电能转变成机械能，并经传动齿轮， 驱动机车动轮。 • 二、励磁系统 主发励磁由柴油机驱动的励磁机提供。励磁机励磁由内燃机车控制器或测速发电 机提供。而测速发电机的励磁，是由功率调整电阻控制的。
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第二章 电机
5．电刷磨耗到限或产生崩裂、刷辫松动、变色等缺陷时，应更换电刷，更换 的电刷应按上述要求予以研磨。 6．电刷牌号为D374B，不得乱用其他牌号电刷，一台电机上应使用同一厂家 的电刷。 7．整个刷架装置在电机制造厂已校好中性位置，为了避免改变刷握的中性位 置，确保电机换向良好，应尽量避免拆卸刷盒、刷握和刷杆等零部件。确有必 要时，在拆卸后应校中性位。
《内燃机车电力传动控制》
《内燃机车电力传动控制》1、概述电力传动系统的各项功能是通过一定形式的电路驱动各种电气设备得以实现的，电传动内燃机车上的电路，按其作用可以分为主电路、调节电路、辅助电路和控制电路四大系统。
主电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个系统，实现机车的功率传输，是电传动机车最重要的组成部分之一，不但决定电传动机车的类型，而且在很大程度上决定该型机车的基本特性。
因此主电路性能的优劣，在很大程度上决定了机车性能的好坏、投资的多少及运行费用的高低等主要技术经济指标。
调节电路在交-直流传动中通常是内燃机车上保证柴油机发电机组恒功率运行的励磁调节系统，它包括牵引发电机的励磁回路及恒功率励磁调节回路等；在交-直-交流传动中则是指保证柴油机发电机组恒功率运行的牵引发电机励磁调节和逆变器变压变频调节系统。
调节电路应尽可能扩大牵引电机的恒功率范围，使机车在宽广的速度范围内都能充分发挥柴油机的功率，获得良好的经济运行特性，满足内燃机车牵引性能的要求。
辅助电路将机车上的各种辅助电气设备和辅助电源连成一个系统，成为保证机车正常运转不可缺少的电气装置。
机车上的辅助电气设备包括：通风机、空气压缩机、油泵等的拖动电机、起动辅助发电机、蓄电池、照明设备等。
辅助传动系统通常为直流传动，由辅助发电机在电压调整器（或微机）的控制下向辅助电路提供110v的直流电，再由各种直流电动机驱动辅助装置运转。
由于是恒定的110v直流电压供电，各辅助直流电动机基本不能调速，只能按工况以一定的转速运转或停止，使辅助系统并非保持在最佳工况下运转，工作效率不高。
另有一部分辅助装置则是由机械或液压驱动，工作效率同样不高。
因此，为提高机车整个辅助系统的性能及效率，近年来开始发展辅助交流传动系统，辅助装置的拖动电机为交流电动机，能够根据工况的变化进行变频或变极调速，使辅助系统处于最佳工作状态及工作效率。
控制电路将控制主电路和辅助电路各电气设备的控制电器、信号装置和控制电源连成一个电气系统，实现对机车的操纵和控制。
DF4B内燃机车车体、转向架及电传动
减振功能：转向架通过悬挂系统 实现车辆的减振功能，提高车辆 的乘坐舒适性。
添加标题
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转向功能：转向架通过转向装置 实现车辆的转向功能，使车辆能 够灵活地改变行驶方向。
牵引功能：转向架通过牵引装置 实现车辆的牵引功能，将动力传 递给车轮，使车辆能够行驶。
技术发展趋势
智能化：采用先进的电子控制技术，提高 机车的自动化程度
节能环保：采用高效节能的电传动系统， 降低能耗和排放
安全性：加强机车的安全防护措施，提高 机车的安全性能
舒适性：提高机车的舒适性，改善司机的 工作环境
模块化：采用模块化设计，提高机车的维 护和维修效率
国际化：适应国际市场的需求，提高机车 的国际竞争力
组装工艺：采用模块化组装， 提高车体装配效率和质量
维护与保养
定期检查车体各部件，确保其正常工作
定期清洁车体，保持清洁卫生
定期更换润滑油，确保车体各部件润滑良好
定期检查转向架，确保其正常工作
定期检查电传动系统，确保其正常工作
定期检查车体各部件的紧固情况，确保其紧固可靠
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转向架结构
转向架作用
控制策略
控制方式：采用 微机控制，实现 自动控制和手动 控制
控制目标：保证 机车运行平稳、 安全、高效
控制参数：包括 速度、牵引力、 制动力等
控制算法：采用 PID控制算法，实 现对机车运行状 态的精确控制
调试与维护
电传动系统的组 成和原理
调试步骤和方法
维护周期和注意 事项
常见故障及处理 方法
06
材料选择
车体材料：高强 度钢、铝合金等
内燃机车电力传动4——第四章_电阻制动
图 5 —9
恒速制动特性
图 5—10
BЛ 80T 电力机车电阻制动特性
第四节 内燃机车电阻制动电路
1、东风4B型机车电阻制动的特点
（ 1 ） 6 台牵引电动机换接成他励发电机，每台电机向对应的制动电阻 1RZ～ 6RZ供电。6台牵引电动机的串励绕组串联起来，由牵引发电机通过硅整流装置 提供励磁电流。励磁机L的励磁电流由晶体管斩波器T7控制，以调节制动力。 （2）以柴油机转速传感器2CF作为制动电流和制动励磁电流的给定信号源； 以机车速度传感器 3CF作为低速时短接制动电阻、以扩大电阻制动应用范围的 动作速度信号源。以霍尔元件检测器检测电阻制动工况下的制动电流和制动励 磁电流。 （3）在电阻制动主电路中布置有 l～6RZC主触头，在规定的速度（22土2km ／h）下闭合，将全部制动电阻短路一半。在短路制动电阻过程中，同时相应地
内燃机车电力传动
（四）
第一节 电阻制动的基本概念
内燃机车在制动工况时，列车的惯性力带动牵引电动 机按发电机工况运转，产生与机车运行方向相反的制动力， 制动列车，其所产生的电能，通过制动电阻，转换成热能， 散失于大气中。由于这是依靠电阻来消耗列车的动能，所 以称为电阻制动。 实践证明：采用电阻制动可以提高列车在下坡道上的 运行速度；大大降低机车车辆轮箍的磨耗；大量节省制动 闸瓦；最小限度地使用空气制动，使闸瓦、轮箍的发热减 小，因而提高了使用闸瓦时的制动效果；同时，由于列车 上配备了两套制动系统，因而更能保证列车安全运行。但 必须指出，由于电阻制动功率的限制，以及机车低速运行 时制动力太小，电阻制动一般不能单独用来停车制动。
图 5－11 东风 4B 型机车的电阻制动特性 （ a ） I L =f （ V ） ； （b）IZ=f（v） ； （c）B=f（V） 。
电传动原理
电传动原理第一节内燃机车电传动装置1.传动装置：内燃机车原动机为柴油机，从柴油机的曲轴到机车车轮之间，有一套数比可变的中间环节，这个环节称为传动装置。
2.传动装置的分类：机械传动（直接啮合）、液力传动（扭转器）、电传动（带电机）三种方式。
3.柴油机工作特性及机车牵引特性分析A柴油机负能工作在一定转数范围内，转速比小，而机车速度从0——120KM/H数比比较大。
B柴油机旋转方向是固定不变的，机车运行需要变更方向。
C柴油机输出功率随转速成正比，而转矩变化不大。
机车运行时，随时发挥最大功率，其牵引力与机车速度成反比(牛特性）。
D柴油机启动时，应和负载脱开，需外力拖动。
所以柴油机曲轴与车轮之间必须设一个速比可变的中间环节——传动装置。
第二节电力传动装置、分类1.功用及特点：电传动装置：是柴油机与车轮之间设置的发动机、电动机、电器控制装置等设备组成的之间环节。
特点：传动功率大、起速快、功率高、成本高。
2.分类：（按电流的制式分）A直—直流传动：柴油机——直流发电机——直流电动机——车轮。
功率小、体积大。
（俄罗斯生产）B交—直流传动：柴油机带交流发电机——整流，直流电动机——车轮。
C交—交流传动：柴油机——交流发电机——变频器交流电动机——车轮。
东风4采用交——直流传动装置。
组成：柴油机、牵引发电机、主整流柜、牵引电动机及齿轮箱组成。
****东风4型机车电传动原理：1.功率传递：柴油机——发电机——三相交流电经过主整流柜（1ZL）——直流电牵引电动机——齿轮箱——车轮2.励磁系统：启动发电机——rgt测速发电机——励磁机L——三相交流电励磁整流柜（2ZL）——直流电牵引发电机励磁，牵引发电机发电。
3.机车换向：变更牵引电动机励磁绕组中的电流方向，电机反转，机车换向，调整牵引发电机电压或进行磁场削弱对牵引电动机进行调速。
4.柴油机启动：由蓄电池——启动发电机——启动变速箱——柴油机启动。
第三节牵引发电机理想外特性1，柴油机F功率的分配柴油机有效功率=牵引发电机输入功率+机车辅助装置消耗功率。
d1-东风8B型内燃机车电力传动概述
第一章东风8B型内燃机车电力传动概述第一节内燃机车电力传动装置的作用内燃机车是用柴油机作为动力的。
从柴油机曲轴至机车动轮之间的一整套机械能-电能-机械能的变换和传递装置，叫做电力传动系统。
它的任务是使柴油机工作特性适合于机车特性的要求。
一、内燃机车电力传动装置的作用（一）柴油机特性与机车特性对机车而言，要求能充分利用其动力装置的额定功率，即要求机车牵引力与运行速度的乘积接近于柴油机扣除辅助功率输出的牵引功率，其表达式为：（N e－N f）·η=F·V/3600 （1－1）式中：F－机车牵引力（N）V－机车速度（km/h）N e－柴油机输出功率（kW）N f－机车辅助功率（kW）η－机车传动装置的总传动效率按照公式（1－1）绘制内燃机车理想牵引特性，如图1－1所示。
在理想牵引特性曲线内，大部分区段牵引力F与速度V呈等边双曲线关系，即F·V=C（C为常数）。
由图可见，在机车按理想牵引特性运行时，柴油机功率在机车主要的运行速度范围内都能保图1－1内燃机车理想牵引特性曲线图1－2柴油机转矩特性和功率特性和所对应的柴油机功率曲线持恒定，也就是说柴油机功率能被充分利用。
实际上，机车最大速度V max受牵引电动机结构和机车结构速度的限制，恒功率的最大速度则受牵引电动机换向等条件的限制。
机车最大牵引力F max受机车动轮与钢轮之间粘着牵引力的限制和电机温升等的限制。
柴油机的工作特性见图1－2。
图中，曲线①为柴油机转矩特性[M=f(n)]，曲线②为功率特性[N=f(n)]。
由机车特性和柴油机特性可以看出两者之间有诸多不能直接匹配之处：1．柴油机转速的变化，有最低工作转速n min和最高工作转速n max。
当转速低于n min 时，柴油机便会“熄火”，停止工作；当转速高于n max时，便会造成柴油机的机械损坏，因此，柴油机转速变化较窄。
对机车而言，具有宽广的速度变化范围，它的最低速度为“0”；最高速度可达机车的最高速度V max。
内燃机车电传动及机车转向架课件
第二总风 缸
自动排水 阀
第一总 风缸
( 六）燃油系统
燃油系统设计一个燃油泵，，机车启机时，燃油经过燃 油输送泵、燃油加热器、温度调节阀、燃油滤清器组件进入 柴油机。部分燃油进行燃烧，另一部分经过燃油调节阀流回 燃油箱；没有燃烧的燃油从高压泵进入回油管流回燃油箱； 燃油输送泵工作中泄露的部分燃油经另一路回油管返回。
匹配性能高。能够消除机车本身 布置时的轴重不等、牵引时的轴 重转移、机车轮径的差异、电机 制造中的特性差异、逆变器输出 的差异等因素造成的影响
没有换向器及电刷，便于日常于 保养维护
（四）轮对装配
轮对休用抱轴箱，与DF4B机车的抱轴瓦不同，抱轴箱结构与DF4D半悬挂机 车抱轴箱结构基本相同。
（五）空气制动系统:
据研究：
直流牵引电动机的大修期一般在40万km~48万km； 交流牵引电动机的大修期可高达120万km~160万km。 此外，交流传动机车配有完备的微机监视系统和故障诊断系 统，可随时监视系统的技术状态，进行故障诊断。 维修费用可降低35%，机车的轮缘磨耗比可减少了53%。
5、效率高、利用率高、使用灵活性强
（1）直-直电传动内燃机车
柴油机→直流牵引发电机→直流牵引电动机 DF,DF2,DF3,ND1,ND2等。
（1）直-直电传动特点：
直流供电系统供电 直流牵引电机驱动 优点：结构简单 控制容易 缺点：直流电压不能升得很高
功率受到限制 线路损耗大 应用：各种工矿、地铁、无轨电车
（2）交--直传动内燃机 车交流牵引发电机+整流设备+直流牵引电动机
机油底壳。
油气分离器收集来自曲轴箱内气体中的油雾。收 集的润滑油被送回曲轴箱，而烟气则通过消声器排至
大气。
8第2内燃机车电传动及机车转向架图文课件
3、粘着性能好
由于异步电机机械特性好，所以当某台电机发生空转 时，随着转速的上升，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的 能力。 当进行粘着控制时，根据检测有关粘着控制的信号， 准确、迅速地改变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点， 使驱动系统既不发生空转，又能充分发挥最大的牵引力，实现 最大可能的粘着利用。 据研究：
滑环
辅助发电 机
（三）交流牵引电机
牵引电机采用交流电机。具 有以下优点：
电机单位体积和单位重量下 功率大。采用无专门机座的 轻量化结构以及由专用铜合 金的导条和专用铜合金的端 环焊接而成，转子没有线圈 ，大大的减少了转子的故障 率
适应性能强。在恶劣的风沙 、雨雪气候、酸碱性气体影 响侵蚀以及沿海多雨潮湿的 环境下能可靠应用
然而，直流电动机的结构复杂，存在电刷接触式的 换向器，它不仅工艺复杂，体积及重量大，耗铜，价格昂贵， 而且在运行中，很容易产生换向火花甚至发生环火现象，故 障率高，不便于维护。由于换向及环火这一类问题的存在， 则要求电动机换向片之间的电压不能过高，因而使得直流电 动机的设计容量和高速时的利用功率受到限制，单电机的设 计容量也很难超过1000kw，远远不能适应机车向高速、大功 率方向发展的要求。
结构特点的一种简单方法
字母表示轴数 如A为1、B为2等。 表示每一动轴为单独驱动
下标‘0’
无下标表示动轴为成组驱动,如C0－C0、、B－B
四、内燃机车的辅助装置
内燃机车的辅助装置包括六大系统： 冷却系统、 机油系统、 燃料油系统、 预热系统、 空气滤清系统、 辅助驱动装置。
(一)内燃机车冷却系统 1.冷却方式：风冷却（自然风冷、强迫风冷）、液体冷却（水、
异步牵引电机起动粘着系数0.45，全天候牵引粘着系数 为0.32；
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柴油机特性曲线及功率曲线
直接驱动的机车牵引特性曲线
说明，柴油机的扭矩特性即代表机车的牵引特性， 显然，不符合理想牵引特性的要求。 1) 柴油机功率得不到充分利用 ； 2) 柴油机的转速变化范围很窄，过载 能力较差，故机车的运行速度范围 n （V） 和负载变化受到限制； 3) 柴油机不能带负荷启动，故不能使 列车启动和低速运行； 4) 柴油机曲轴只能单方向旋转 ，故 不能改变机车的运行方向。
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2015-3-4
对电传动装置的基本要求 1) 当机车运行在满功率工况时，电力传动装置应该使机车在 尽可能大的速度范围内保持柴油机额定功率不变，以充分 利用柴油机的功率；当机车仅需部分功率运行时，传动装 置应使柴油机按其经济特性恒功率运行。 2) 电力传动装置应保证柴油机在无负载情况下启动。 3) 机车启动时，传动装置应保持有足够大的牵引力，使机车 启动加速快，且保证机车启动过程平稳而无冲击。 4) 电力传动装置应该具有较高的效率。 5) 电力传动装置必须工作可靠，重量轻，体积小，维修方便。
内燃机车电力传动
（一）
第一节 内燃机车电传动装置的功用
内燃机车的原动机是柴油机。从柴油机到机车
轮对之间需要一套速比可变、满足机车牵引特性
要求的中间环节——传动装置。
由一套电气设备组成的这个中间环节，称为
电力传动装置。
柴油机
2015-3-4
电力传动装置
轮对
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内燃机车理想牵引特性
基本要求：机车在运行时能充分利用其动力装置的额定功率
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第二节 内燃机车电传动的分类
柴油机
牵引 发电机
（直流/交流）
变流 装置
牵引 电动机
（直流/交流）
轮对
按照牵引发电机和牵引电动机电机所用的电 流制进行分类，电力传动装置可分为三大类： 1 直流电力传动（直-直传动） 2 交－直流电力传动 3 交流电力传动（交-直-交传动，交-交传动）
0 Vmin Vmax V
最高速度Vmax受机车构造速度的限制 。
机车理想牵引特性曲线及柴油机功率曲线
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柴油机能直接驱动机车吗?
柴油机的扭矩特性和功率特性
N M
若柴油机直接驱动，则
V 60Dn 103
（F）
F
Ne N
2 M D
式中：D—机车动轮直径（ m）；n—柴油机转速（r /min）； M—柴油机扭矩（ kN· m）； —传动比； —传动效率。
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M M
M M
M M
柴油机
G
2015-3-4
交－直流电力传动
传动方式是采用交流牵引发电机，通过大功率硅整流器将交流电 变为直流电，然后供给数台直流牵引电动机。 交流发电机无换向器，克服了制 造大功率直流牵引发电机换向时 所出现的困难，并且结构简单、 运用可靠、省铜、重量轻、维护 简便； 保留了直流牵引电动机 调速性能 的特点； 我国70年代初开始生产，主要机 型有东风4型系列、东风5型系列、 东风7型系列、东风8型系列、东 风10型系列、东风11型及进口的 ND4型、ND5型等机车。
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（1）交—直—交流电力传动
具有中间直流环节的间接变频的交流电力传动，称为交—直—交 流电力传动。 柴油机驱动交流牵引发电机，所发出的三相交流电经硅整流器Z整 流为直流电，再经过一个或数个逆变器N将直流电转变为频率可调 的交流电 ； 中间直流环节使逆变器输出的三相交流电的频率与牵引发电机发出 的三相交流电的频率没有任何关系；在机车起动和调速的整个工作 范围内，逆变器输出的三相交流电的频率都能平滑地调节。
BP
柴油机
G～
~ ~
M～
M～
M～
M～
M～
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M～
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Z N
柴油机
G～
＝
~
M～
M～
M～
M～
M～
M～
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（2）交—交流电力传动
没有中间直流环节的直接变频的交流电力传动，称为交—交流 电力传动。 由交流牵引发电机发出的三相交流电经一个或数个变频装置 BP后，直接变为频率可调的三相交流电； 交—交流变频装置输出的频率要低于输入频率，一般最高输出 电源频率只能达到输入电源频率的三分之一，因而要求交流牵 引发电机具有较高的频率。因此交—交流传动比较适合于原动 机转速较高的设备（如燃气轮机）。
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直流电力传动
传动方式是采用直流牵引发电机和直流牵引电动机，又 称直—直流电传动。 特点：调速方法比较简便，直流串 励电动机的转速特性较软，适合于机 车牵引； 我国60年代初开始生产，主要机型有 东风型、东风2型、东风3型以及进口 的ND1型、ND2型等机车； 弊端：直流牵引发电机的功率受到换 向条件和机车限界尺寸以及机车轴重 的限制，使单机组直流电力传动内燃 机车的功率几乎限制在2200ｋＷ以下。
8
柴油机
G～
M
M
M
M
M
M
随着重载和高速列车的发展、机 车功率的提高，直流牵引电动机 的弊端已经显现。
2015-3-4
交流电力传动
传动方式采用交流牵引发电机和交流牵引电动机，因两者都 是交流电机，故称为交流电力传动。 直流串励牵引电动机虽然具有良好的调速性能，但在结构上有换 向器，不仅重量和尺寸大、费铜，而且故障率高，维护保养不便， 限制了其在大功率、高速度机车上的应用 ； 交流电动机无换向器，具有结构简单、体积小、运行可靠等优点， 不但可以提高单节机车的功率，而且由于其具有硬特性使机车具 备良好的防止动轮空转打滑的性能； 交流异步电动机的转速主要决定于它的供电电源的频率，而在一 定功率下柴油机的转速不变，牵引发电机的频率也不变，因此交 流电力传动的关键是在交流牵引发电机和交流牵引电动机之间设 置一个功率大、调频宽的变频装置，以满足交流牵引电动机的调 速要求 。
N e
FV =常数 3.6
式中：Ne——柴油机功率（kW）； F——机车牵引力（kN）；
F Fmax N N
V——机车速度（km/h）； ——传动装置效率（暂假设不变）。
F· V＝常数，即要求机车的牵引力F与 机车的速度V成反比的变化关系；
最大牵引力Fmax受机车动轮与钢轨之间
粘着牵引力的限制；