内燃机车电力传动3__交-直流传动恒功率.ppt

,内燃机车电力传动,（一）,技术讲座,内燃机车电力传动,（三）,技术讲座,对电传动内燃机车的调速即是对牵引电动机的调速。根据直流牵引电动机的转速公式：机车在恒功率条件下的运行速度变化可由调节牵引电动机的端电压UD及励磁磁通D来实现。在交直流电传动内燃机车上，牵引电动机电压的调节一般是通过调节牵引发电机的输出电压来达到，另外也可通过改变主电路的联接方式来达到。而牵引电动机磁通的调节，一方面由于机车上通常采用的是串励牵引电动机，其磁通随着牵引电动机电枢电流ID的变化而自动调节；另一方面还可采用对牵引电动机磁场削弱的方法来扩大磁通调节范围，从而获得更为宽广的恒功率运行速度范围。因此，在交直流恒功率调速系统中将涉及以下四个主要问题：（1）为保证机车在恒功率条件下运行，牵引发电机应具有的理想外特性；（2）为使牵引发电机获得理想外特性而采用的励磁控制系统；（3）牵引电动机采用磁场削弱来扩大恒功率调速范围的方法；（4）同步牵引发电机电枢绕组采用并串联换接或牵引电动机采用串并联换接扩大恒功率调速范围的方法。,第一节交流牵引发电机的理想外特性,作为内燃机车的传动装置，主要应当完成下述三项任务：（1）当机车运行在需要柴油机发出满功率时，应使机车在规定的运行速度范围内保证柴油机在额定功率下工作，既不过载也不欠载；（2）当机车仅需柴油机以部分负荷运行时，应使机车在规定运行速度范围内保证柴油机能按其经济特性运行；（3）机车应有良好的起动性能。在交直流传动系统中，以上三项任务主要依靠调节牵引发电机的外特性来达到。在内燃机车上，牵引发电机既是柴油机的负载，又是牵引电动机的电源。作为牵引电动机的电源，就需要改变输出电压以满足机车起动及调速的要求；作为柴油机负载又要求在输出电压变化时维持柴油机功率不变。为此，需首先研究满足上述要求的牵引发电机的理想外特性。,一、牵引发电机的理想外特性,牵引发电机的输出功率与柴油机有效功率之间的关系可用下式表示：F1000（efj）FZFFF牵引发电机直流侧的功率（）；e柴油机有效功率（）；fj由柴油机所驱动的辅助设备所消耗的功率（）；F牵引发电机的效率；Z硅整流器的效率；F整流后的牵引发电机电压（）；F整流后的牵引发电机电流（）。,假设fj不变，并忽略效率的变化，柴油机功率恒定，则FF=常数这一双曲线通常称为牵引发电机的恒功率外特性曲线恒功率范围内的最高电压限制恒功率范围内的最大电流限制由额定电流值分界，可分为短时工作区域与持续工作区,辅助装置功率变化的影响,实际上机车运行时辅助装置功率会有所变化。为维持柴油机功率不变，牵引发电机的理想外特性曲线并不是唯一循着bcd曲线变化，而是随着的变化而有所变化，称之为功率转移，在设计牵引发电机励磁系统时，需要考虑值的变化。但值的变化与额定功率相比较小，为便于讨论问题，可以忽略的变化，此时相应某一柴油机功率下的牵引发电机理想恒功率曲线仅为一条。,司机控制器各手柄位时的理想外特性曲线,司机控制器的每一手柄位与柴油机的每一转速-功率值相对应。其中每一手柄位的理想外特性曲线同样都由恒功率、限流、限压区段所组成。要求在最大手柄位时恒功率区段的功率应与柴油机额定功率相对应，低手柄位时各恒功率区段的功率应与柴油机各转速下的经济特性曲线上的功率相对应。低手柄位时的限电流值应该根据机车起动要求来选择。一般应在第一手柄位时限流值较小，但在低手柄范围内限流值增加较快，到较高手柄的范围内增大慢一些，这样可使机车起动既快速又平稳，并能较好控制机车起动时容易发生的轮对空转打滑现象。各手柄位时的限压值主要由牵引发电机的最大励磁电流所引起的励磁绕组发热所限制。,二、同步牵引发电机的调整特性,为了得到同步牵引发电机的理想外特性，必须使励磁电流随着负载电流的变化而变化。当保持柴油机的转速不变时，牵引发电机的励磁电流随负载电流的变化关系，称为牵引发电机的调整特性，即（）。牵引发电机的调整特性可通过它的自然外特性用图解法求得。调整特性展示了同步牵引发电机励磁电流大致的调节规律，为设计励磁控制系统、正确选择元件参数提供依据。,第二节牵引发电机恒功率励磁系统的基本工作原理,一、恒功率励磁系统的组成,励磁系统的分类,根据励磁调节装置在励磁系统中的位置不同，励磁系统大致可分为两类：、直接控制的励磁系统、间接控制的励磁系统,调节过程时间常数较小，有利于提高动态调节性能。但是，流过励磁调节元件的电流较大，对调节元件的容量就要求大。,为了减小执行元件的容量，常在执行元件和牵引发电机励磁绕组之间加入一级或者两级中间放大环节，但调节过程的时间常数相对较大。,二、恒功率励磁系统的工作原理,恒功率励磁系统的工作过程：设牵引发电机已工作在恒功率外特性曲线上的某点a，则功率给定信号与功率检测信号相等，即，偏差信号Pi等于零。若采用了积分型调节器，调节器输出的调节信号维持不变。若机车运行中因阻力减小使牵引电动机转速增加，从而使牵引发电机电流减小时，则在此瞬间，励磁电流未变，牵引发电机工作点将按其自然外特性abc上升至点。显然Pi，使调节信号值下降，励磁电流减小，从而使牵引发电机输出功率随着自然外特性曲线的变化而下降。直到牵引发电机新的工作点c重合在恒功率外特性曲线上时为止。此时Pi，励磁电流不再变化，整励磁系统才处于平衡状态。,三、恒功率励磁系统的分类,尽管各种恒功率励磁系统的各个组成环节基本相同，但由于采用的调节器类型不同，使系统的结构形式和性能会很不相同。因此按调节器的性质分类，可分为下列三类：（1）采用液力调节器的恒功率励磁系统；（2）采用电子调节装置的恒功率励磁系统（简称电子恒功率励磁系统）；（3）采用微机控制的恒功率励磁系统。,、采用液力调节器的恒功率励磁系统,结构上，完成恒功率励磁调节任务的液力元件常与柴油机调速器组合在一起，称为联合调节器，所以这种系统也称为采用联合调节器的恒功率励磁系统。其特点是对柴油机实行了以恒供油量及恒转速为目标的控制，从而实现柴油机恒功率控制。该系统为双闭环控制系统，即转速闭环系统和供油量（功率）闭环系统。,函数变换器：给出符合柴油机经济特性曲线的转速与供油量给定信号之间的关系曲线功调伺服器、供油伺服器：积分调节器,、电子恒功率励磁系统,主要依靠电子装置来完成恒功率调节任务的励磁系统。由于发电机输出功率比较容易检测，而柴油机功率一般不易直接检测，所以电子恒功率励磁系统通常以调节牵引发电机输出功率恒定为目标。其特点是只要设定了各司机手柄位的功率给定值，牵引发电机就可获得各手柄位下的理想外特性曲线；整个电子系统的响应速度快，具有良好的动态性能。但为了能够保证柴油机恒功率，必须解决辅助装置功率转移的问题。,调节器：常用比例放大器、比例积分器等执行元件：常用斩波器、可控整流器等,辅助装置功率转移,当机车上辅助装置功率变化时，相应改变牵引发电机功率以维持柴油机功率恒定。实现辅助装置功率转移的方法有下述两种：（1）设置辅助装置的功率检测环节,（2）当辅助装置功率变化时，相应改变牵引发电机的功率给定信号值，以维持柴油机功率不变。改变牵引发电机功率给定信号的办法有多种，一般多利用联合调节器来实现辅助功率转移。,、微机控制恒功率励磁系统,进入八十年代以来，微型计算机的制造技术迅速发展，微机成本下降，体积减小，功能提高，因此，越来越多的控制系统采用了微型计算机。机车上也开始应用了微机，并逐步完善和增强微机功能，可以说目前新一代的内燃机车无不采用微机控制装置。对于微机控制的恒功率励磁系统，简单地说就是用微机或微处理器完成功率检测、比较及调节等功能。实际上，微机的作用远不止于此，它还具有许多常规系统无法比拟的复杂功能，使整个内燃机车系统更加完美。,在微机控制中许多复杂的控制功能都是通过软件编程、数学运算来实现的，从而大大简化了电路结构。微机控制能更方便地综合多种信号，实现各种复杂的逻辑控制及各种特殊规律的控制；微机能完成各种控制算法，从而实现系统的最优控制。微机控制系统还能方便地实行机车运行参数的实时检测、自动显示、存储及故障报警等功能。,第三节东风4型机车恒功率励磁系统,一、东风4型机车恒功率励磁系统的基本原理,联合调节器式恒功率励磁系统的调节过程首先是柴油机的负载变化而引起转速变化，由转速变化引起供油量变化以维持转速恒定；而供油量变化引起牵引发电机的励磁调节作用，使柴油机负载趋向于恢复给定值，进而在控制转速恒定的同时，使供油量趋于恢复给定值。当调节过程完毕，调节系统处于平衡状态时，柴油机必定既处于给定转速值下，又在给定供油量下工作，柴油机功率保持恒定。,二、联合调节器的工作原理,三、恒功率励磁控制系统调节过程,三、恒功率励磁控制系统调节过程,（一）机车起动：柴油机空载启动后，主手柄从0为提到1位，牵引发电机获得励磁电流而发电，牵引电动机获得电流而驱动机车开始走车。（二）司机控制器主手柄位不变，外界负载有变化：1.恒功率的调节过程：调节牵引发电机励磁电流，使柴油机转速和供油量维持恒定。2.牵引发电机限流、限压：采用了限制各手柄位时牵引发电机最大励磁电流IFLmax的方法。（三）司机控制器主手柄位不变，辅助装置功率变化：相应改变牵引发电机功率，以保证柴油机恒功率运转。（四）升降司机控制器主手柄位：柴油机转速给定值和供油量给定值改变，从而改变柴油机输出功率，以调节机车的牵引力和速度适应线路工况的变化。,调节过程曲线,五、东风4型机车励磁系统的性能分析,东风4型机车励磁控制系统主要存在以下三方面的问题：（一）柴油机经济特性不尽如意：由于结构上的原因，柴油机各转速下的供油量给定值是通过线性关系的函数变换器（即联合杠杆）给出的，因此在调整符合柴油机经济特性要求的非线性功率曲线时受到线性关系及其它因素的限制。（二）机车的起动性能较差，起动加速较缓慢：由测速发电机励磁电流IcfL到牵引发电机励磁电流IFL之间经过二级电机放大，各手柄位下牵引发电机最大励磁电流与柴油机转速近似成平方关系，使得牵引发电机在低手柄位下的限流值太低，且随着手柄位提升，限流值增大速率较慢，反而在较高手柄位时限流值增长较快，因而使机车的起动性能较差。（三）恒功率励磁系统的动态性能较差，过渡过程时间较长：调节信号传递过程中必须通过柴油机发电机组这一很大的机械惯性环节，并且联合调节器本身是靠反应速度较慢的液力伺服器进行调节，从而使过渡过程的时间增加。,第四节东风7型机车电子恒功率励磁系统,机车柴油机的主要负载是牵引发电机。在机车运行过程中，外界负载经常变化，因而要随时对牵引发电机输出功率进行调节。采用联合调节器的恒功率励磁调节系统在调节信号传递过程中，由于要通过柴油机发电机组这一较大的机械惯性环节，并且液力伺服机构的反应速度较慢，致使系统的动态性能较差，过渡时间较长。可以设想，若对牵引发电机直接进行恒功率快速调节，使牵引发电机随时保持恒功率运转，则在辅助装置功率不变的情况下柴油机自然保持恒功率运转，此时联合调节器基本处于稳态，克服了通过联合调节器进行励磁调节的缺点。这种快速调节的方法是随着电子技术的发展才得以实现的。采用电子装置来完成恒功率调节任务的励磁系统称为电子恒功率励磁系统。电子恒功率励磁系统通常以调节牵引发电机输出功率恒定为目标。,一、东风7型机车电子恒功率励磁系统的基本原理,主要特点为：（1）将柴油机实际转速作为牵引发电机功率给定信号及限流、限压给定信号的指令，使得在改变司机手柄位时，牵引发电机功率的提升或下降与柴油机功率变化有较好的配合；（2）采用霍尔元件作为牵引发电机功率及电流信号的检测元件，采用隔离放大器作为电压信号的检测元件，所测得的模拟信号便于整定并与主电路良好隔离；（3）控制电路中主要采用了集成运放、晶体管、电阻、电容等元件，电路简单，控制性能优良；（4）采用隔离式晶体管斩波器，使电路工作安全可靠；（5）加入防空转单元，检测出空转信号，使牵引发电机降低功率，以达到空转保护的目的；（6）给定信号、检测信号、调节信号全部采用模拟电压量，因而调整容易，通用性好，同一套系统可用于不同功率等级的机车上而只需改变给定信号单元有关参数即可。,机车电子恒功率控制系统图,系统各单元,1电压检测隔离放大器；2、3电流、功率检测霍尔传感器；4、5、6电压、电流、功率检测比例放大器；7、8、9限压、限流、功率给定函数变换器；10防空转检测单元；11柴油机转速传感器；12f/v变换器；Rgt功调电组；F1、F2、F3反相比例放大器；F4反相比例积分器；13定频调宽斩波器；1419牵引电动机电流检测霍尔传感器；IZL主整流柜；2ZL励磁整流柜；L励磁机。,电子恒功率控制系统的调节过程,1、恒功率调节过程：功率给定信号Upg和功率检测信号Upj进行比较，当出现偏差时，通过由运放F4组成的反相比例积分器改变调节信号Ut去控制晶体管斩波器13的导通比，使励磁机L的励磁电流变化，从而使牵引发电机F功率变化，直至Upj-Upg=0时为止。2、限流、限压调节过程：将给定的限压、限流信号Uug、Uig和电压、电流检测信号Uuj、Uij分别输入由运放F1和F2组成的反相比例放大器的反相端进行比较，当超限时，限流或限压信号送入由F4组成的PI调节器中，使调节器的输出电压Ut减小，从而使牵引发电机电压或电流不超过允许值，达到限压和限流的目的。3、机车动轮发生空转时的调节过程：空转牵引电动机的电流将会大幅度下降，防空转单元10通过对6台牵引电动机电流差异的检测发出空转信号UK，输入到PI调节器反相端，使PI输出电压Ut减小，以降低牵引发电机输出功率来制止轮对空转（称为空转恢复）。4、辅助装置功率转移的调节过程：当辅助装置功率Nfip变化时，首先引起柴油机功率变化，通过联合调节器的调节动作，使功调电阻Rgt的电阻值变化，在其电阻回路的分压端产生一电压信号Up，加入到PI调节反相输入端，使Ut变化，从而导致牵引发电机输出功率相应变化，以维持柴油机功率恒定。,二、电子恒功率系统性能分析,电子恒功率励磁系统与采用联合调节器的恒功率励磁系统相比具有以下特点：1、由于是直接将牵引发电机输出的电功率信号反馈到调节系统中，因此调节过程不必象联合调节器系统那样通过柴油机发电机组的较大滞后的速度反馈，并且各环节全由电子器件组成，因此整个调节系统反应灵敏，动态性能好，具有较高的控制精度。2、由于电子调节系统可以方便地综合各种信号进行控制，因此各种控制要求的系统均可综合在同一系统内。除了进行恒功率牵引控制外，尚能进行电阻制动控制、牵引电动机超速及机车空转保护等。3、电子恒功率控制装置能方便地实现各种特殊、较复杂规律的控制，例如功率斜坡控制、多级空转保护等，这能在更广的范围内改善机车的运行性能。4、电子恒功率励磁装置具有很好的通用性，同一套装置几乎能适用于任何功率等级的电传动内燃机车上而只需改变少量参数即可，并且该装置调整十分方便。,第五节微机控制的恒功率励磁系统一、采用微机恒功率励磁控制系统的优越性及必然趋势,微机控制系统是包括进行数据处理的微型计算机、程序、存储器以及将微机与机车设备相连接的数字量和模拟量接口装置及信号传输总线。它与模拟电子控制的本质区别在于在微机控制中，许多复杂的控制功能都可以通过计算机的数字运算来实现，从而大大简化了电路结构，即所谓用编程软件代替硬件。微机控制能更方便地综合多种信号，实现各种复杂的逻辑控制及各种特殊规律的控制；微机能完成各种控制算法从而实现系统的最优控制。所以采用微机控制，不仅可使控制系统结构简化、调试容易、成本降低，抗干扰能力增强，而且能获得更多更复杂的控制功能、更好的调节品质及控制精度。此外，采用微机控制还能方便地实现机车运行参数的自动显示、存储、打印及故障报警等；特别是微机系统的功能改变及功能扩展十分容易，通常仅需改变软件设计即可达到。由于微机控制的优越性能，它的功能范围已远远超出了人们最初的想像力。在机车上采用的微机系统往往已不仅限于恒功率控制，它还包括柴油机控制、辅助功率控制、粘着（防空转和打滑）控制、优化操纵以及参数检测显示和故障诊断等功能。可以说，装备微机系统是现代化机车的重要标志。,二、JWK1S型微机恒功率控制装置,由四方机车厂生产的JWK1S型机车微机控制装置，采用8098单片微机，具有牵引发电机恒功率及限压、限流控制，机车恒速控制，柴油机转速超速保护，机车超速保护，柴油机工作小时累计等功能，已装用于东风5型机车，也可用于其它型号的电传动内燃机车。,JWK1S型微机恒功率励磁控制的工作原理,JWK1S型微机控制系统结构,单片机系统,8098单片机包括16位CPU、8位对外数据通道（固称为准16位），232字节RAM单元，4路通道带采样保持的10位A/D转换器，4个高速输入口（HSI）和6个高速输出口（HSO），自带波特率发生器的全双工串行口，8个中断向量，2个16位定时器，1路PWM脉宽调制输出又可用作D/A转换器，还有一个程序监视定时器（Watchdog），一旦系统软硬件发生故障时，监视定时器能使系统复位而使CPU恢复工作。扩展了一片EPROM2764作为控制程序存储器；一片RAM6264作为数据存储器，RAM中信息可掉电保持；A/D转换口采用4051模拟多路开关扩展8路，主要用于参数信号输入；一片8255并行口，用于开关量输入、输出；一片8279可编程键盘/显示器接口，用于键盘及显示。,控制性能,牵引发电机电压检测信号及电流检测信号、辅助装置功率检测信号（即功调电阻信号）等3路模拟电压信号输入8098单片机A/D口进行模数转换；柴油机转速及机车速度等两路脉冲频率信号由8098高速输入口HSI进行检测；控制信号由8098高速输出口HSO输出脉宽调制波，经反相器放大、光耦隔离、晶体三极管驱动，送斩波器进行励磁控制；4路开关量指令：恒速/恒功转换指令（HSK）、提手柄指令（1ZJ）、功调电阻切除指令（Rgt）及电子励磁指令（DLC）经光耦隔离输入8255并行口，8098单片机定时对各输入回路进行扫描（查询），即可判断外部信号状态；8098单片机发出的恒速控制、柴油机转速保护、柴油机超速保护及机车超速保护等开关量控制信号送8255锁存，经反相器放大、再经集成驱动电路驱动继电器线圈，使对应的继电器触点动作进行相应的控制或保护；8279控制键盘显示板：通过7404段驱动和75451位驱动控制4位LED显示，采用138译码器，有3个触点式按键，即复位键、参数显示转换键及常规显示转换键。,开关量指令及保护输出,（1）机车速度信号由高速输入口HSI.1检测，当恒功/恒速开关（HSK）处于恒速位时，微机将转换时的机车速度作为速度给定值，与检测的机车速度信号进行比较，根据两者的偏差输出开关量给柴油机无极调速装置，控制柴油机转速/功率及牵引发电机的输出功率，进而控制机车的速度恒定。（2）当司机提手柄到1位时（1ZJ闭合），微机控制牵引发电机输出功率为60KW，保证机车平稳启动；到升位时，柴油机转速上升，牵引发电机功率缓慢跟随上升，到降位时，柴油机转速下降，牵引发电机功率快速下降，以减少柴油机冒黑烟；到保位时，按恒功率曲线控制牵引发电机输出功率。（3）当功调电阻Rgt未切除时，微机检测功调电阻信号作为辅助装置功率的检测，将辅助装置剩余的功率转移到牵引发电机上。（4）当电子励磁开关（DLC）接通后，微机控制斩波器进行励磁调节。,（5）当柴油机转速达到740r/min时，微机输出一组开关量信号，使中间继电器3ZJ线圈得电，进行润滑油压保护，当转速下降到715r/min时该信号撤消。（6）当柴油机转速达到1180r/min时，微机输出一组开关量信号进行超速保护，当转速下降到999r/min时该信号撤消。（7）当机车速度达到82km/h时，微机输出一组开关量信号，使中间继电器8ZJ线圈得电，进行机车超速保护，当速度下降到79km/h时该信号撤消。,键盘显示及参数整定,（1）键盘显示板上有3个按键：复位键、参数显示转换键及常规显示转换键。有4位LED显示器。当按动常规显示转换键时，可转换显示转速、电压、电流、功率；当按动参数显示转换键时，可转换显示调整参数：比例系数（0.000.99）、积分时间（0.000.99s）、辅助功率转移值（060KW）、功率曲线选择代号及修正值。（2）恒功率曲线调整及校核微机存储有三条恒功率曲线，以数据表格的形式可供查询，以作为功率给定值。这三条恒功曲线是：a.基本功率曲线，b.低速段提高3%功率曲线，c.高速段提高3%功率曲线。按动参数显示转换键使LDE显示曲线选择代号，调节电位器W5选择曲线，调节W7选择修正量或修正系数。曲线调整后，可在水阻试验中进行功率曲线校核，若功率略有偏差，可修正电压、电流定标值，或调整功率曲线修正值，使满足校核条件。,（3）PI控制参数整定按动参数显示转换键使LDE显示比例系数，调节电位器W4使比例系数显示0.50.9；再按动参数显示转换键使LDE显示积分时间，调节W6使积分时间显示0.30.6s。调节过程中，应观察牵引发电机的电压和电流表，表针显示稳且调节灵活，才说明参数整定适当。（4）电压、电流定标在水阻试验中，司机提手柄到柴油机转速约为800r/min，调整水电阻极板，使牵引发电机电压为450V，按动常规显示转换键使LED显示电压，调整电压检测信号放大器的电位器W2，使显示值为450V；然后调整水阻极板使电流为4000A，按动同一键使LED显示电流，调整电流检测信号放大器的电位器W3，使显示值为4000A。（5）限幅值验证在复位后5秒内按动参数显示转换键，设定提前限幅方式，可使最大电压、电流限幅值设定为500V、4000A。要恢复正常限幅值700V、6000A，重新复位即可。设置提前限流和限压的目的，是在水阻试验中确保水阻台及机车电器的安全。,机车微机控制装置在国内的运用,由四方机车厂生产的JWK1S型微机控制装置已在东风5型机车上获得了成功的应用，此外还有大连内燃机车研究所研制的WLK982型微机控制装置、大连所与四方厂联合研制的WK1L（S）型微机控制装置均已批量地装用于东风5型机车上。大连机车厂研制的LTQ型微机恒功励磁调节器也已批量地装于东风4C、东风4D（客运）、东风5B、GKD1、部分东风4B以及出口伊朗、坦桑尼亚等型电传动内燃机车上。以上机车微机控制装置均是我国自行设计和研制的，经过试验、样机装车到投入小批量生产，从功能单一到多功能，使微机控制装置不断改进和完善，为今后机车全面推广应用微机控制系统打下了基础。为了吸收消化国外先进技术，1989年大连机车厂与美国GE公司合作，引进美国先进的微机技术及设备，研制成新一代大功内燃机车东风6型机车。东风6型机车装备了以微机为核心的新一代电气控制系统，该系统可进行通常的机车系统控制和各种电气保护，可进行实时数据监控，还有对一些故障进行自动处理等功能，成为我国内燃机车上装备微机系统功能最多，性能最好，应用最为成功的新型机车，它的研制成功，为我国今后其它类型机车采用微机控制创造了良好的开端。此后大连机车厂对东风6型机车开展了全面国产化的研制工作并已取得了成功。戚墅堰机车厂在吸收美国GE公司技术的基础上，于1992年研制出首台装备新一代机车微机控制系统的东风11型内燃机车。,三、东风11型机车微机控制系统简介,（一）东风11型机车电传动系统概述1、机车交直流传动系统由16V280ZJA型柴油机驱动一台型号为JF240C的同步牵引发电机，构成柴油发电机组。同步牵引发电机F发出三相交流电，经主硅整流柜1ZL整流后，供给6台ZD106型直流牵引电动机，通过牵引齿轮驱使动轮转动，从而驱动机车前进。牵引电动机在转向架上架悬式安装，顺置排列，有利于减轻机车在运行时的轴重转移及提高机车粘着重量利用率。6台牵引电动机1D6D在主电路采用全并联电路形式。在牵引工况时，牵引电动机为直流串励电动机，驱动机车；在电阻制动工况时，它作为直流他励发电机运行，对机车产生制动作用，将制动能量消耗在制动电阻上，故称为电阻制动。,2、柴油机启动及机车辅助发电,起动辅助发电机为直流发电机，型号为ZQF80型。在柴油机启动时，起动辅助发电机QD由蓄电池供电，作为直流串励电动机运行，通过变速箱带动柴油机启动运转。当柴油机运转正常后，起动辅助发电机转为他励辅助发电机工作，由微机柜中的辅机板或电压调整器自动地控制辅助发电机励磁电流，使其输出电压保持为1102V，向机车控制电路、照明电路、各辅助电机等供电，同时向蓄电池组充电。,3、同步牵引发电机励磁系统,同步牵引发电机由励磁机L提供励磁电流，励磁机采用JGL405B型感应子励磁机，它为一台三相交流发电机。励磁机输出的交流电经三相桥式励磁整流柜2ZL整流后，向牵引发电机的励磁绕组提供励磁电流。对励磁机的励磁控制，采用了微机励磁控制调节装置，称为励磁一；同时保留了传统的液力伺服器控制功调电阻Rgt的励磁调节装置，称为励磁二作为后备。通过安装在低压柜内的万能转换开关WZK可对这两种励磁调节方式进行选择。,4、磁场削弱调速,为了提高机车的恒功率运行速度范围，在司机手柄位2位以上时，可对牵引电动机实施一级磁场削弱。磁场削弱可由微机或司机手动控制一个磁场削弱接触器XC的动作，实现一级磁场削弱过渡。正向过渡速度为112km/h，反向过渡速度为98km/h。,5、机车电阻制动当机车实施电阻制动时，利用直流电机的可逆原理，使直流牵引电动机变为他励直流发电机运行，将机车运行的动能转化为电能，再将此电能供给制动电阻，以热能形式耗散于空气中，这时牵引电动机的反转矩作用于机车动轮，产生制动力。为了充分发挥制动功率，在机车一定速度范围内，通过微机控制可实现对励磁电流和制动电流的恒流控制。,6、机车主电路的保护,机车主电路中采用霍尔元件传感器采集电压、电流信号，对主电路设有接地、过流，电阻制动过流、制动电阻通风机失风、轮对空转等两套保护电路：一套为微机控制保护系统，另一套为传统的继电器控制保护电路。,7、电空制动装置机车上装有电空制动系统，通过JZ7空气制动机及空电转换开关、压力开关，控制列车的制动或缓解电磁阀，实现全列车的电空制动与缓解。,8、速度监控装置,为保证高速机车运行安全，机车上安装速度监控装置。机车设备接收轨道电路的信息，供机车速度显示器显示目标速度，以及为速度监督设备提供地面信号要求的限制速度。速度监督装置检测列车实际走行速度，与地面信号要求的限速值进行比较，一旦运行超速，采取制动或紧急制动等减速或停车措施。总之，速度监控装置均为人工减速、超速防护，是属于人机联控、人控为主的列车自动控制系统。,9、轴承温度检测装置,在端司机操纵台上装有MS6B型电脑多路温度检测装置，可随时监测主发电机及牵引电动机轴承、空心轴轴承、机车轴箱轴承等温度。通过32路温度传感器，进行远距离测温，一旦发生故障、超温均报警。此外，机车上还设有预热锅炉的单片机自动控制，该系统采用半导体测温元件检测并控制柴油机水系统温度，可以使预热锅炉自动点火、自动降温灭火，并具有自动和手动两种控制功能。,（二）东风11型机车微机控制系统1、机车微机系统结构,2、微机系统的控制作用,（1）牵引控制恒功率、限流、限压控制通过功调电阻实现辅助装置功率转移控制：在柴油机640r/m以上时，可实现辅助装置功率转移，达到柴油机恒功率的目的；640r/m以下时，功调电阻已不起负载调节作用，只能维持主发电机恒功率。在司机提升手柄位进行功率加载的过程渡过程中，为防止柴油机因惯性滞后而引起瞬时过载及冒黑烟现象，微机系统对功率的加载率进行了控制；在司机降低手柄位的过程中，为使牵引功率平滑改变，微机对功率的减载速率进行了限制，但减载速率要比加载速率稍快一些。为使牵引电动机转矩平滑地增大（特别是当机车起动时），在微机控制下每台牵引电动机的电流最大上升率不得超过200A/S；而在降低手柄位时，为使牵引电动机转矩能平滑地减少，电流最大下降率不得超过250A/S。为满足机车恒功率调速范围的要求，牵引电动机在牵引工况（主手柄2位及以上）下可进行一级磁场削弱。磁场削弱由微机自动控制，当机车达到预定的速度值时，先降低励磁，减小主发电机功率输出，然后进行磁场削弱正向过渡，在此过渡过程中，不致使柴油机过载。,（2）电阻制动控制,机车电阻制动时，主手柄可置于212位中的任意一位。在主手柄各档位置下，微机系统使机车在高速的一段范围内保持制动电流恒定（称为恒流制动），在低速的一段范围内保持励磁电流恒定（称为恒励磁制动）。按照规定，当机车速度超过135km/h时，为防止牵引电动机换向条件恶化，其电枢电流从最大值开始呈线性减少，直至机车速度182km/h时的最小电流值。,（3）空转/滑行保护的控制为提高机车的粘着牵引性能，微机系统中设有空转/滑行保护系统。为此，在各牵引电动机换向器轴端装有速度传感器，测量速度频率信号输入微机。微机系统连续地监测各轮轴的速度，并进行比较，若速度差或加速度大于预置的限定值，就将实行相应的保护：撤砂、减少励磁和功率等。,（三）故障诊断与保护,微机系统通过传感器检测机车电气系统的电压、电流、频率信号和柴油机系统的温度、压力信号（这些信号被定义为监控参数），与预置的门限值相比较。若检测到的监控参数超限，则产生一条故障信息，并在汉字诊断信息显示器CDID上进行故障显示。同时，微机系统根据故障类别及严重程度的不同，产生相应的保护动作：报警（指示灯），记录故障，柴油机减载，柴油机卸载，柴油机停机。当机车故障被排除后，根据故障的不同，产生相应的复位方法：（1）自动方式被监控参数低于门限值，系统自动复位；（2）自动回零方式主手柄回零位，系统自动复位。,主要保护功能,1、主发电机过流、过压保护；2、主发电机磁场过流保护；3、牵引电动机过流保护；4、牵引电动机超速保护；5、制动电阻过流保护；6、牵引电动机磁场过流保护；7、主回路接地、漏电保护；8、轮对空转/滑行保护；9、柴油机机油压力低保护；10、柴油机曲轴箱超压保护；11、柴油机超速保护；12、柴油机机油、水温高保护；13、空气滤清器阻塞保护；14、柴油机燃油压力低保护。机车发生故障时，故障发生前一分钟的部分监控参数已被记录下来