電力機車新技術論文
電力機車新技術論文
電力機車是指從外界擷取電力作為能源驅動的鐵路機車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。下面是學習啦小編整理的電力機車新技術論文，希望你能從中得到感悟!
電力機車新技術論文篇一
HXD3型電力機車電路分析
[摘 要]電力機車是指從外界擷取電力作為能源驅動的鐵路機車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。同樣使用牽引電動機的電傳動柴油機車、燃氣機車等不屬于電力機車。由牽引電動機驅動車輪的機車。電力機車因為所需電能由電氣化鐵路供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)或第三軌供給，所以是一種非自帶能源的機車。
[關鍵詞]HXD3型 電力機車 電路
中圖分類號：TM461 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2016)07-0333-01
機車的控制系統(tǒng)簡稱TCMS。TCMS主要功能是實現(xiàn)機車特性控制、邏輯控制、故障監(jiān)視和診斷，能將有關信息送到司機室內的機車控制狀態(tài)顯示裝置。TCMS包括一個控制裝置和兩個顯示單元，其中控制裝置設有兩套控制環(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、啟動輔助變流器等。
機車特性控制：采用恒牽引力/制動力+準恒速控制牽引電動機，實現(xiàn)對機車的控制。
定速控制：根據(jù)機車運行速度可以實現(xiàn)牽引、電制動的自動轉換，有利于機車根據(jù)線路情況的實現(xiàn)限速運行。
輔助電動機控制：除空氣壓縮機外，機車各輔助電動機根據(jù)機車準備情況，在外條件具備的前提下，由TCMS發(fā)出指令啟動、運行。空氣壓縮機則根據(jù)總風缸壓力情況由接觸器的分合來實現(xiàn)控制。
空電聯(lián)合制動控制：同交直傳動貨運機車(如SS4改機車)相同。
機車粘著控制：包括防空轉、防滑行控制、軸重轉移補償控制。
機車的控制電路可以分為以下幾個部分：
1. 控制電源電路(DC110V電源裝置)
機車控制電源的核心部件是DC110V充電電源模塊PSU，機車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，在通過自動開關分別送到各個支路，如微機控制、機車控制、主變路器、車內照明、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UA11或UA12均正常時，由UA12向PSU輸入DC750V電源，當UA12故障時，轉向有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構成了DC/DC轉換回路，微機系統(tǒng)以脈寬調制為原理控制IGBT動作，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，關斷瞬間會產生一個巨大的尖峰。這個尖峰對IGBT非常有害，所以在IGBT回路中并聯(lián)一個無感電容，用以消除尖峰。而且這個電容要與IGBT的兩端直接相連，以防止線路中的雜散感抗進入回路中，從而影響電容對尖峰的吸收效果，失去對IGBT的保護作用。DC/DC回路中的輸出變壓器IST1為中頻變壓器，變?yōu)?50V/150V，二次側輸出電壓經整流器、平波電抗DCL1和平波電容LC1構成濾波回路后，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內部的各個器件的狀態(tài)以及電壓、電流信號，并進行邏輯處理，然后控制繼電器(CTT、RY1等)動作、向IGBT發(fā)出指令。左側部分是基板的電源供電電路，經過一個小型的電源轉換器(記作psu)后，向基板提供正常工作所需的電源。右側為輸入/輸出信號，并預留了RS-232C串行接口，方便與電腦相連。
5. 司機指令與信息顯示電路
機車的2個司機室的控制指令通過相應的控制電器，分別送到TCMS。這些信號有：司機電鑰匙開關信號、主司機控制器換向手柄信號和調速手柄控制級位信號、輔助司機控制器手柄控制級位信號、受電弓的升降弓信號、主斷路器的分合信號、空氣壓縮機的啟停信號、以及司機室的其他信號。其他還有：故障復位、緊急制動、過分相、定速控制等信號。用于機車受電弓升降控制、主斷路器分合控制、空氣壓縮機的啟?？刂啤⑤o助變流器和牽引變流器的啟?？刂?、運行控制等，進一步地實現(xiàn)對機車相應的邏輯控制和牽引制動特性控制。
6. 機車邏輯控制和保護電路
機車的邏輯控制和保護電路主要是各自動開關、各流速繼電器故障隔離開關、高壓故障隔離開關、壓縮機接觸器狀態(tài)、主斷路器狀態(tài)、輔助變流器的庫內試驗開關、牽引變流器試驗開關、各種接地保護、空氣管路系統(tǒng)壓力繼電器等與TCMS接口，主要用于機車的各種工作邏輯控制、保護邏輯控制，并通過通信將有關控制指令送到牽引變流器。
7. 輔助變流器控制電路
在機車主斷路器閉合后，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。
在機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的將信息傳遞給TCMS，完成故障情況下輸出電磁接觸器的動作轉換。同時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。所有輔助電動機全部由另一套輔助變流器供電，這時，該輔助變流器工作在CVCF狀態(tài)，不受司機控制器級位指令的控制，牽引電動機通風機和冷卻塔通風機也正常滿功率工作。
輔助變流器的隔離也可以由手動控制“輔助變流器隔離開關”來實現(xiàn)，對應兩套輔助變流器，機車上設兩個“輔助變流器隔離開關”，可以分別實施兩套輔助變流器的故障隔離運行。
在某一臺輔助變流器發(fā)生過流、短路等故障時，能自動實施電磁接觸器的鼓障轉換，并將信息送TCMS。在輔助變流器發(fā)生接地故障時，跳主斷路器，并將信息送TCMS，由司機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電力機車以其優(yōu)越的性能奔馳在世界上許多國家的鐵路網(wǎng)上，交流傳動電力機車已成為今后我國電力機車的發(fā)展方向。
參考文獻：
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[2] 張永明，李石磊.HXD3型電力機車典型故障原因分析及改進方案[J].機車電傳動，2012(3)：86-87.
電力機車新技術論文篇二
電力機車空轉故障處理研究
摘 要：文章借助于針對電力機車出現(xiàn)“空轉”這一問題的原因、對其應采取的判斷及檢測辦法、與之相對應的各種處理辦法、解決措施等予以“針對性分析”，從而在理論層面上給一系列機務部門在此領域的了解和預防提供具備對應性的理論依據(jù)。
關鍵詞：電力機車;空轉故障;處理
在鐵路事業(yè)已經進入“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，來對自身的牽引定數(shù)加以動態(tài)的提升，以至于機車也隨著不斷獲得更新?lián)Q代的機會，不斷運用各種形式的新裝備、新技術，以至于出現(xiàn)越來越高的機車科技含量，自從SS3型起，電力機車先后設置了微機防空轉系統(tǒng)于微機柜或電子柜中，在出現(xiàn)機車空轉狀況時，系統(tǒng)對機車粘著系數(shù)、電機電流借助于適當?shù)奶匦?、速度加以恢復，以此來將牽引力損失有效地加以控制，然而在出現(xiàn)空轉這一問題之際，經常會導致坡停、擦傷輪軌、卸載電流等一系列消極后果。
1 電力機車空轉故障的原因分析
1.1 司機操作不當
在電力機車的運行活動中，真空轉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問題。也正因如此，在坡道上或雨天行駛、起車時，不應一次給太高的指令，而要在達到一定速度后進一步追加電流。在發(fā)生滑行或真空轉時，司機應對手柄級位加以適當降低，在獲得一定速度后再進行電流的追加，從而對真空轉加以抑制。
1.2 電力機車線路道岔油潤過多、輪緣噴油量太大等
此兩種情況同樣會造成機車真空轉，并伴有如減載、撒砂、空轉燈亮之類狀況的發(fā)生。在這一狀況之下，作為機車檢修部門應將之改為“干式輪緣潤滑”形式的裝置或者對噴脂裝置噴油量加以適當調節(jié)，從而對真空轉加以預防。
1.3 假空轉原因
1.3.1 光電傳感器故障：截至如今，TQG15B型是電力機車中“出場率”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，往往都會造成短時間內速度信號輸出受到影響，最終導致假空轉等消極狀況的出現(xiàn)。
1.3.2 光電傳感器故障：此方面狀況主要在于接線盒進水造成了短路或者線路接地狀況造成假空轉。
1.3.3 光電傳感器(位于司機室端子排)和機車轉向架之間出現(xiàn)絕緣破損、接線開路之類狀況以至于速度信號發(fā)生不應有的變化，導致假空轉。
1.3.4 電子柜和司機室端子二者間出現(xiàn)接線方賣弄的問題，“防空轉插件”(一般位于電子柜中微機)出現(xiàn)設置方面的問題，同樣會造成空轉。
2 電力機車發(fā)生空轉或電流電壓波動等現(xiàn)象的檢測、判斷故障措施
2.1 普通故障的排除
在機車運行過程中，經常會由于空轉、滑行、電壓和電流不穩(wěn)等各種狀況而造成大空轉。出現(xiàn)此問題時，常會出現(xiàn)電流電壓波動頻繁、自動撒砂、空轉燈亮狀況，同時會出現(xiàn)很大的電流電壓波動。而出現(xiàn)小空轉時會發(fā)生不下砂、空轉燈不亮的情況，僅僅是小范圍內電流電壓波動而已。在此情況下，只要對微機防空轉這一層面或者在“空轉保護”開關(一般位于電子柜上方)來采取切除等動作，或者向倒B組方向維持電子柜運行便能夠有效解決問題。
2.2 利用動態(tài)檢測儀進行庫內檢測
在機車運行中產生各種形式的空轉故障，并最終造成不得不回段報修的情況下，因為庫內檢測條件顯得相對有限，本單位針對此情況開發(fā)了“光電傳感器動態(tài)檢測儀”這一設備。后者實際上就是在靜止狀態(tài)下可以提供勻速速度信號給光電傳感器的儀器，并可以能夠對速度及頻率做出實時觀察，形成速度信號輸出方面的相應波形。用這一設備，可以在庫內這一場合下對機車光電傳感器加以檢測，并順帶檢測和與之有關的各線路，能夠對故障點做出較準確的判斷，并進行相應處理以便對空轉故障的處理效率加以提升，并有效地對機車試運加以減少。
2.3 跟車進行動態(tài)檢測
對于不是經常出現(xiàn)的機車空轉這一故障問題而言，其實際上都是劇烈振動導致很多空轉保護系統(tǒng)發(fā)生不應有的線路接觸問題，以至于瞬間速度信號丟失而導致空轉。而這一情況往往極難在庫內機車靜止時找到故障點，故而有必要排除人力以便攜式示波器開展動態(tài)檢測。在出現(xiàn)信號因受干擾而畸變的情況之下，經常會導致小空轉或電流電壓波動。在此之際依舊可以點亮“速度傳感器速度信號指示燈”(位于微機防空轉插件上)。在此狀況下，也只有借助于檢測空轉插件上對應Ⅱ-Ⅴ軸的2-5A孔速度信號來對故障點加以判斷。很多時候機車速度信號頻率應該保持在對應0～100km/h這一速度范圍的0～1400Hz這一范圍之內，同時每個軸彼此間出現(xiàn)的速度信號頻率差應保證被限制在20Hz內。在開展檢測這一活動中，若看出超過其范圍的情況，隨著出現(xiàn)電壓信號波形的輸入者時有時無或不是規(guī)則的方波的話，則應判斷相應的軸位傳感器信號發(fā)生各種形式的變化，則應進一步檢測線路、傳感器，以此來尋找其間的故障。
3 空轉故障的處理方法
3.1 光電傳感器故障的檢測及處理
能夠借助于車下檢測設備來相應檢測電力機車設備體系中的光電傳感器，只要找出有故障者，就應對其加以第一時間更換。而在這一過程中，還要更新傳感器芯片，并以環(huán)氧樹脂對傳感器部件加以防水處理之后再行組裝。在最終安裝時，還要增加防水膠墊于軸箱與傳感器間，并注意應斜向下布置傳感器引出線，從而避免出現(xiàn)進水狀況，并注意引出線彎曲過度的狀況。而接線盒則應和光電傳感器之間保證接線插頭牢固并防止進水。
3.2 光電傳感器信號線故障的檢測及處理
此方面問題一般集中在接地、短路、開路等層面上，多應以“數(shù)字萬用表”來檢測線路狀況，以250V兆歐表檢測線路絕緣情況。一旦認定線路不良，其徹底處理方式只有換線。而此過程中應保證插頭及線不受損傷，并依據(jù)接線表對應接線以免出現(xiàn)錯誤。
3.3 空轉插件故障判斷及處理
不少情況下，對四軸速度信號應以空轉插件加以檢測后發(fā)現(xiàn)無異常時，應判定運行中電流電壓波動、空轉之類狀況為空轉插件故障。可采取倒B組維持運行、切除插件的辦法加以處理，并在回段后加以更換。
4 電力機車空轉保護系統(tǒng)改進措施
直到目前，SS3型及此后開發(fā)的各型電力機車均安裝了防空轉系統(tǒng)。但是一段時間的實踐活動之后，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，經常會由于各種消極動作造成開關電源中斷，使得很多設備都因此失去電源的狀況。在此情況下，會造成“電子柜預備燈”(位于)司機室顯示屏閃爍，最終造成機破。
為了能夠對光電傳感器故障狀況下的線路加以自動切換，本單位開發(fā)了“光電傳感器故障切除及轉換”這一系統(tǒng)。其作用在于出現(xiàn)上述故障時可以第一時間對傳感器及線路中有故障著加以自動隔離，并且切換正常速度信號(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轉換該位信號的功能，所以其裝置中將這一功能予以設定――換言之，就是在隔離了其中的故障之后，電子柜中就會收入來自該位傳感器的相應“無速度信號”。在牽引時，速度反饋信號則定位為四個速度信號的最小值并被電子柜所取。在沒有信號進入某一傳感器的情況下，電子柜往往會判斷為“無實際速度”――在這一狀況下，自動控制環(huán)節(jié)將會對可控硅移相觸發(fā)角加以不斷開放，在此過程中整流柜也會將輸出電壓“最大化”，以至于輸出電壓和機車實際速度之間形成正比例關系，恒速、恒流控制變得有名無實。由此可見此故障危害之重。
文章借助于“電力機車空轉保護系統(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，提高機車運用效率。
參考文獻
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