第6章 辅助电气系统.doc

6 辅助电气系统HXN5辅助电气系统6 辅助交流发电机滑环牵引电机通风机和空压机发电机通风机牵引交流发电机冷却风扇电机蓄电池电器柜HXN5型内燃机车的辅助交流发电机（以下简称辅助发电机或AA）与牵引交流发电机（以下简称牵引发电机或TA）安装在一起（见图6-1），统称发电机组件。型号为5GMG201E1。其中，辅助发电机包括一套励磁绕组和三套互相独立的输出绕组。柴油机起动后，在AA励磁绕组通有励磁电流的情况下，三个输出绕组分别输出不同等级的交流电源供给机车辅助电路。主要包含（但不限于）励磁供电系统、辅助电动机供电回路、蓄电池充电系统以及控制系统等。图6-1 机车辅助电器设备布置图1636.1 辅助交流发电机图6-2 辅助发电机内部原理图6.1.1 辅助发电机位置辅助发电机AA集成与交流发电机，它位于机车的交流发电机间内。与牵引发电机一起连接在柴油机后部。见图6-1中。6.1.2 辅助发电机特点辅助发电机三套绕组输出三个不同等级的三相交流电源。分别供给不同的辅助电路。即主辅发电机励磁电路、冷却风扇等辅助发电机回路、蓄电池充电电路。按负载的不同。可将这三套绕组分为：励磁供电绕组、辅助电动机供电绕组、蓄电池充电供电绕组。如图6-2 所示：当柴油机旋转时，由于辅助发电机的转子与柴油机曲轴连在一起，所以辅助发电机AA的转子也在旋转。如果此时给辅助发电机的励磁绕组通一直流电，则辅助发电机发电的两个外部条件均已满足。旋转的励磁绕组产生旋转的磁场，当该磁场被电枢绕组切割时，在电枢绕组上便产生了电动势。所以产生了电压。由于磁场是旋转的，反应到输出绕组上便产生交变的电压。这样就输出了交流电。因为每套绕组均有三相，所以便产生了三相交流电源。6.1.3辅助交流发电机的起动6.1.3.1辅助交流发电机AA起动条件控制系统决定辅助发电机（AA）何时起动。AA的起动必须同时满足三个条件方能进行。机车上的CCA可检测这些条件并作出反应。柴油机转速在400转/分到1050 转/分之间，并至少持续20秒。所有辅助柜的柜门关闭并锁好，DIS1DIS4触点闭合。智能显示器的第2级开关显示屏上的AA输入/输出（in/out）开关必须打到In 位置。1柴油机转速检测如果辅助发电机不在运行，智能显示器3通过ECU（柴油机控制单元）采集有关柴油机转速数据。如图6-3。ECU读取来自柴油机曲轴传感器的输入数据，并将该数据转换成曲轴转速信息，并传送给DS3。智能显示器中的软件对柴油机转速设有限值检测。如果转速值在400转/分到1050 转/分之间，则起动定时器。如果柴油机转速保持稳定持续20秒，智能显示器将继续检测其他两个条件是否满足。2辅助柜关闭检测ECUWA WBAACWA WBCIOWA WBDS3WA WB终端电缆终端电缆图6-3 智能显示器与柴油机控制单元（ECU）间的信息传递机车上的任何一个辅助柜在起动辅助发电机时都不允许打开。如果由于某种原因已经打开，那么CIO将通过与门锁相连的一组DIS开关触点检测到门的状态。图6-4示出了当辅助柜门打开时DIS3的状态。在这种情况下，CIO得不到蓄电池的高电平输入信号，CIO将该信息传送给了DIS3（见图6-5）。DIS1DIS1DIS1DIS1R1CIOS15蓄电池+蓄电池-如果辅助发电机正在运行时打开柜门，智能显示器检测到这种情况会立即作出反应，关闭AAC（辅助发电机励磁控制器），使AA停止运行。只要该情况存在，DS3将不执行辅助发电机的起动操作。图6-4 辅助柜门打开时触点状态ECUWA WBAACWA WBCIOWA WBDS3WA WB终端电缆终端电缆图6-5 CIO与DS3间信息传递DIS1DIS2DIS3DIS4CIOS15蓄电池+蓄电池-当辅助柜门关闭并锁好时，表明柜内无人，可以安全恢复机车高电压，DIS3的状态即发生改变，如图6-6所示。CIO 接到蓄电池的高电平输入，并将该信息送给DS3。DS3接到该信息后，在其他两个条件也得到满足的情况下，其软件即认为可以安全起动辅助发电机了。R1图6-6 辅助柜门关闭时触点闭合3对辅助发电机断路开关的响应在智能显示器的第二级开关屏上。见图6-7中，标有“Aux Alt”的拨动式开关即为辅助发电机切断开关，图中开关的位置表明AA处于切除状态。AA切断开关的位置可通过拨动两排按钮中的一个按钮来控制，这些按钮安装于智能显示器显示屏的下面。尤其是当智能显示器上显示出第2级开关屏时，拨动按钮排中的4号按钮便可以转换Aux Alt开关的位置。如图6-8所示，当开关拨到“接入”（In）位置时,在其他两个起动条件均满足的情况下，DS3的软件便允许辅助发电机起动。图6-7 智能显示器显示辅助发电机处于切除状态图6-8 智能显示器显示辅助发电机处于接入状态6.1.3.2辅助发电机起动 当起动辅助发电机的三个条件得到满足时，控制系统便开始起动辅助发电机。 1蓄电池给辅助发电机提供励磁智能显示器DS3控制CIO吸合励磁继电器（FFR）。当FFR被触发时，其触点保证蓄电池电流通过AA的励磁线圈。电路状态如图6-10所示，励磁线圈中的励磁电流I励磁仅包含蓄电池电流，即I励磁=I蓄电池。此时，AA的各输出绕组开始建立电压输出。由于在AA的辅助电动机供电线圈输出端直接接有交流发电机通风机电动机、辅助柜通风机电动机和过滤用排风机电动机。这些负载的接入有利于保持输出线圈上电压的平稳升高。在升压过程中，控制系统必须及时对电压上升状况进行跟踪检测，并计算出在AA起动过程中乃至起动后均要用到的重要控制参数。电动机负载有助于这种检测的实现。在AA的辅助电动机供电线圈输出端建立电压时，该电压经电压衰减模块进行衰减处理后，由AAC作为输入读取。反馈电路如图6-9所示。AAC读取输出电压后，再利用输出电压过零点而计算得到的发电机输出频率计算出AA辅助电动机供电线圈每赫兹的输出电压值。TAC蓄电池+励磁供电绕组蓄电池充电供电绕组励磁线圈AACFFRFFRWABCC蓄电池-辅助电动机供电绕组辅助交流发电机相电压ABCWB图6-9 辅助发电机的蓄电池供电励磁电路2蓄电池与AAC同时给辅助发电机提供励磁当AAC计算出AA的电动机供电线圈输出的V/Hz比率约为0.38时，此时，AAC中的软件系统触发其内置SCR整流桥，来自AA的励磁供电线圈的交流电被整流桥电路转换为直流电，与蓄电池一起给AA的励磁绕组励磁，即I励磁=I蓄电池+IAAC，随着AAC电流的加入，I励磁增大，从而电动机供电线圈输出的V/Hz比率也有所增大，AA的励磁供电线圈输出也增大，从而使IAAC增大，相应地I励磁、V/Hz比率及AAC输出又有所增大。形成了一正反馈循环。AAC的软件系统对该过程进行监视与控制，不断地跟踪检测AA的电机供电线圈输出端的V/Hz比率增大状态。V/Hz比率与I励磁同步增大，当其值达到3.0时，AAC的控制软件将有所变化。3辅助发电机的AAC励磁及输出调节当AAC计算出AA的电动机供电线圈输出的V/Hz比率已经达到3.0 V/Hz时，即通过ARC网络向智能显示器DS3发送信息， DS3接到信息后便命令CIO让FFR（磁场继电器）释放，使其触头断开。FFR继电器的触头断开后，蓄电池就不再向AA的励磁绕组供电。当由于失去了蓄电池供电电流而使I励磁值减小时，AAC能够检测到电机供电线圈输出的V/Hz比率的变化，输出更大的电流IAAC以补偿I励磁的减小，从而使V/Hz比率恢复到3.0并继续增大。直到AA的电动机供电线圈输出的V/Hz比率达到最终工作值3.83。AA的其它供电线圈也都能为机车上其它辅助系统提供所需要的电源。辅助发电机起动程序完成后。6.2交流发电机励磁电路辅助发电机有三套输出绕组，其中一套为励磁供电绕组。该绕组输出的交流电经励磁控制器转换为直流提供给牵引发电机TA和辅助发电机 AA的励磁绕组。使TA和AA输出交流电分别供给牵引回路和辅助回路。图6-10为该回路电路。ARC网络连接、连至BBC及更远处ARC网络连接、通过TMC、TBC及TAC与DS3相连AAC辅助发电机励磁控制器AA励磁供电绕组AA励磁绕组TAPARC网络连接、连至TBC、TMC、AAC等处ARC 网络连接、通过ECU与DS3相连TAC牵引发电机励磁控制器TA励磁绕组图6-10 辅助交流发电机励磁供电电路原理图6.2.1 辅助发电机励磁电路6.2.1.1 电路设备辅助发电机励磁电路由AA励磁供电绕组、AAC（辅助发电机励磁控制器）和AA的励磁绕组组成。另外，AAC还通过TMC，TBC及TAC 与DS3 相连。智能显示器DS3 控制AAC 的运行。 表6-1给出了这些器件在HXN5型机车上的安装位置及它们的功能。表6-1：辅助发电机励磁电路中的器件项 目安装位置功能AA励磁供电绕组交流发电机间（ALT）提供三相交流电给AA励磁AAC（辅助发电机励磁控制器）CA4（控制区4 ）将AA励磁供电绕组输出的三相交流电变换为直流并加以控制AA励磁绕组ALT利用AAC提供的直流电建立磁场，智能显示器3HCN（副司机操纵台）控制AAC的运行6.2.1.2 工作原理在司机控制器控制柴油机转速到第8位时，AA励磁供电绕组输出其最大值67VAC（线电压）。在智能显示器3的控制下，该交流电被AAC转换为直流电并加以控制。在智能显示器3 对AAC进行正常控制且供给AA励磁绕组直流电流的情况下，AA给机车所有控制、辅助系统提供电源。如果由于某种原因需要停止AA。智能显示器3可通过使AAC停止工作来实现。当CA2、CA3、CA4、CA5 的柜门敞开或们的连锁开关断开时，智能显示器3也可自动完成该工作。当然关断AAC的工作也可由操作人员手工完成。AAC除了接受智能显示器3 命令控制辅助发电机励磁电流外，还可通过读取AA的反馈信息对自己的工作状况进行监控。6.2.2 牵引发电机励磁电路6.2.2.1 电路设备TA励磁绕组电路由AA励磁绕组、TAC（牵引发电机控制器）、TAP（牵引发电机保护板）、TA励磁绕组组成。智能显示器3 控制TAC 的运行。其线路连接如图6-4所示。表6-2给出了这些器件在HXN5型内燃机车上的安装位置和功能。表6-2：辅助发电机励磁电路中的器件器件安装位置功能AA励磁供电绕组交流发电机间（ALT）提供三相交流电给TA励磁TAC（牵引发电机励磁控制器）CA2（控制区2 ）将AA励磁供电绕组输出的三相交流电变换为直流并加以控制TAPALT保护TATA励磁绕组CA2利用TAC提供的直流电建立磁场，智能显示器3HCN（副司机操纵台）控制TAC的运行6.2.2.2 工作原理在柴油机转速提到第8位手柄时，AA的励磁供电绕组输出达到最大值67VAC（线电压）。该交流电被施加到TAC的输入端。在智能显示器3 的控制下，TAC将交流电转换为直流电，并控制直流输出的大小和开断。通常TAC的输出直流电直接被送达三TA的励磁绕组，但在必要时可由TAP 加以短路。只有在TA的励磁绕组获得直流供电下，牵引发电机才能为HXN5型内燃机车的牵引系统提供电源。当牵引系统出现某种故障或原因需使牵引发电机停止工作时，智能显示器3 可以自动通过 TAC 断电来完成此项工作，从而使牵引发电机受到保护。另外，也可以通过人工控制来完成这项操作，从而确保人员和设备的安全。使TAC关断的另一个方法是将柴油机控制开关处于“隔离”或“起动”位。如果TA的输出端出现异常现象有可能损坏发电机，TAP此时将进行保护，它会给TAC的输出端提供一个短路通道，从而使TA的励磁绕组中无电流流过。6.2.3 GMM和辅助交流发电机接地检测电路6.2.3.1 GMM原理GMM是一接地检测单元，其原理图如图6-11所示励磁辅助蓄电池-蓄电池+GMM图6-11 接地检测单元GMM原理图该检测单元由一套含有7个电阻的电路组成，这些电阻实际上分为三套，每套电阻相当于一个电压衰减器，用来监测辅助交流发电机AA的三套绕组输出的接地状况。该监测单元与外界联线如图6-12所示。图6-12 GMM外接线路图从图中可看出，GMM对外联线分别到：辅助电动机供电绕组中性点AA有三个独立的功率输出绕组。其中一个绕组提供的三相交流电可使机车辅助系统的7台交流电动机运转。这个中性点就是辅助交流发电机该供电绕组的中性点。励磁供电绕组中性点这个连接点就是辅助交流发电机AA的励磁供电绕组的中性点。BATT+和BATT-分别表示蓄电池的正极和负极ACG蓄电池接地故障监测电路上的交流信号接地电容CIO机车的微处理器控制板，可以读取机车的模拟电压并将它们转换成数字信息。CIO检测机车的三个独立电压：第一个是辅助电动机供电电压，第二个是励磁供电电压，最后一个是蓄电池充电电压。 通过监测流进或流出辅助交流发电机AA相应绕组上的中心抽头的电流，GMM可以检测AA的辅助电动机供电电路和励磁供电电路的接地故障。至于蓄电池充电电路的接地检测与此不同。以上电路将在后面予以介绍。6.2.3.2 GMM位置（见图6-13）图6-13 GMM在机车上的位置图6.3蓄电池充电电路辅助发电机AA三个输出绕组中的第二个是蓄电池充电供电绕组。在起动柴油机后，该绕组可给蓄电池充电。同时，蓄电池充电电路也为其它的低压电器设备，如加热器、空调、计算机电源等供电。蓄电池充电电路原理图如图6-14：图6-14 蓄电池充电电路原理图6.3.1 电路设备如上图所示，在蓄电池充电电路中，除了AA的蓄电池充电供电绕组外，还有另外6个器件。分别是BBC（蓄电池充电控制器）、RC（逆流二极管）、LS（起动/蓄电池充电电感器）、CPF（控制电源滤波器）、BS（蓄电池开关）和蓄电池。图中除了给出各器件外，还给出了BCC到智能显示器3 的网络连接。智能显示器3 直接控制BCC的工作。关于各器件位置及功能见表6-3表6-3 辅助发电机励磁电路中的器件器件安装位置功能AA蓄电池充电供电绕组交流发电机间（ALT）为蓄电池充电提供三相交流电BCC（蓄电池充电控制器）CA4（控制区4）将AA蓄电池充电供电绕组输出的三相交流电源转换为直流充电电源，并进行调解RCCA4防止蓄电池向大负载供电LSCA6减小蓄电池充电电流的波动，CPFCA1减小蓄电池充电电压的波动BSCA1开关箱区域切除或投入蓄电池电源蓄电池蓄电池箱提供机车初始直流电源智能显示器3HCN（副司机操纵台）控制TAC的运行6.3.2 工作原理当司机控制器手柄提到第8档位时，辅助发电机AA的蓄电池充电供电绕组输出到最大值201VAC（线电压），该交流典输入BCC，在智能显示器3的控制下，BCC将交流电转换为直流电，同时对输出的直流电压进行调解。为了减弱BCC的输出中含有交流脉动成分，线路中设计有一些滤波设备。LS 具有阻止电流变化的特性，CPF具有平稳电压波形的作用。这样经过LS和CPF的滤波，BCC施加到负载的电源将拥有较好的品质。当机车起动后，蓄电池开关BS处于闭合状态，而经过滤波的直流电源则为蓄电池充电。除了给蓄电池充电，BCC还给机车的其它辅助、控制电路供电。由于有些设备需要在BCC关断的情况下仍然有电源输入，所以需要接在蓄电池的两端。而另外一些设备则有BCC通过滤波供电。在实际蓄电池充电线路中串有一逆流二极管RC。该二极管的存在防止了蓄电池向一些只能有BCC供电的设备提供电源。因而避免了蓄电池的深度放电。BCC通过监视蓄电池两端的电压来判断自己的工作状态。同时也检测其向低压电路供电电流的大小以防止过流。6.3.3 蓄电池充电电路接地检测剔除GMM中其它电阻，可得到蓄电池接地检测电路原理图如图6-15所示。图6-15 蓄电池接地检测电路原理图由图6-15可知，当蓄电池开关闭合时，这三个电路通过串联跨接到蓄电池两端， 若蓄电池充电电路无接地故障，由蓄电池端电压为74VDC可得到分配到每个电阻上的电压。为了防止输入CIO的电压超过15V，因此对电阻的阻值分配要注意。机车实际的阻值分配如上图所示。此时在CIO输入端监测到的电压应如下表6-4所示表6-4 CIO输入端检测电压输入端电压（Vdc ）A38.34B35.66由上表可计算A和B之间的电压差为2.68VDC 。所以，当CIO输入端的电压是2.6VDC2.7VDC时，表明蓄电池充电系统正常，无接地故障。 一般来说，蓄电池充电电路中可能的接地点可能分布在三个不同的地点，见图中虚框所示。一是蓄电池正极端，二是蓄电池负极段，三是充电电路的交流侧。以下进行具体原理分析。6.3.3.1蓄电池充电系统正极的接地故障监测原理此种情况如图中在正端接与车体之间串一接地漏电阻RG+ 。此时漏电流从蓄电池正端流出，经过接地漏电流电阻到达机车底架接地，然后经过下面的2k电阻。这样在该电阻就增加了额外的电流。增大了电阻压降。这将使150电阻和上面2k电阻上的压降变小。CIO测得输入端A和B之间的电压差变化。传输给DS3，DS3将处理这些数据。6.3.3.2蓄电池充电系统负端的接地故障检测原理此种情况如图中在蓄电池负端与车体之间串一接地漏电阻RG- 。漏电流从蓄电池负端流出，经过接地漏电阻到达机车底架接地，然后经过上面的2k电阻和150电阻。这样在该电阻就增加了额外的电流。增大了电阻压降。同时下面电阻的压降变小。CIO测得输入端A和B之间的电压差变化。传输给DS3，DS3将处理这些数据。6.3.3.3蓄电池充电系统交流侧的接地检测原理蓄电池充电系统上的AC交流源的接地故障这种情形示于图6-9，如同一个虚拟的AC电压源。 若这种故障出现，漏电流将从蓄电池充电电路的交流部分到达机车底架接地，然后通过上面的150和2k电阻或下面的2k电阻。由于增加了一个AC成分，流过这些电阻的额外电流改变了电阻上的压降。CIO测量该AC电压的变化，并将数据送到DS3。若该电压的幅值小于50 VRMS 或 71 VPeak ，智能显示器不作反应。当AC接地故障电压达到或超过这个门槛值，智能显示器会起动一个程序，通过关闭BCC，使AC电压源隔离。若AC电压仍然存在，BCC和控制系统依然不能消除AC电压，那么，DS3会把这个非限制性事件记录下来并再度开启BCC。若AC交流电压消失，表明BCC就是故障源，DS3会再度开启BCC。此时，假如AC电压又出现，DS3将确定其电压幅值是否超过100VRMS 或141 VPeak 。若电压幅值小于这个值，即作为一个非限制性事件记录下来并保持BCC继续运行。若电压幅值大于上限值，DS3将执行第二遍校验程序。若电压幅值仍大于上限值，那么BCC将被关闭，警铃鸣响30秒，以警告机车操作或维护人员。关于BCC运行次数的限制在一小时后解除，届时，DS3会指令BCC再开启，以使智能显示器可以复查持续出现的AC接地故障。6.4辅助电动机供电电路辅助发电机的最后一个输出绕组是辅助电动机供电绕组，该绕组为机车的7台辅助交流电动机供电。这7台电动机有2台是冷却风扇电机、1台牵引电机通风机电机、1台交流发电机通风机电机，第5台是用于对燃烧空气系统和牵引电机冷却空气系统中的除尘器进行真空清理的排尘风机电机，最后2台是空压机电机。图6-16 为这些电动机在机车上的位置。图6-16 辅助电动机在机车上的位置由于运用条件和要求的不同，机车对这7台电机的驱动方式有所不同，其中排尘风机电机、交流发电机通风机电机的驱动方式为直接驱动，空压机电机为接触器控制驱动方式，冷却风扇电机和牵引电机通风机电机采用跳波控制器来驱动。6.4.1跳波控制电路HXN5型机车的冷却风扇电机和牵引电机通风机电机采用跳波控制器驱动。交流电动机的转速取决于输入电源的频率。而在机车上，由于辅助交流发电机与输入电源的频率与柴油机有关。所以，如果采用直接接到辅助交流发电机的方式。那电动机就会一直随着柴油机的转速而保持最高转速。这样有时会造成能量和燃油的浪费。为了让冷却风扇和牵引电机通风机电机在保证冷却能力得情况下以最经济的方式运行。机车配制了一种跳波控制器。在微机控制下，可以控制相关电机按4种设定转速运行。这样可以根据需要合理发挥冷却能力。节省燃油。按照跳波控制器输入和输出电源频率的比较，出现下面4种情况：(1)输出电压、频率为“0”。(2)输出电压、频率为输入值得1/4 。(3)输出电压、频率为输入值的1/2。(4)输出电压、频率与输入值相同。因此，跳波控制器通过控制输出，能够控制冷却电机按4种设定值运转。分别为：(1)电动机停止运转。(2)电动机按1/4 最大转速运转 。(3)电动机按1/2 最大转速运转。(4)电动机全速运转。6.4.1.1 跳波控制器位置两个跳波控制器，RFC1和RFC2，位于HXN5型机车CA4区域，如图6-17所示，他们安装在控制区域的墙壁上。图6-17 RFC1和RFC2位置另一个跳波控制器TBC位于CA2 区域，如图6-18所示，它的位置在CA2 的壁面上。图6-18 跳波控制器TBC位置6.4.1.2 跳波控制器工作原理跳波控制器实际上是一种AC-AC变换器。它采用晶闸管SCR进行转换， 一个SCR类似于一个二极管。具有反向断开和正向触发导通特性。在一个跳波控制器中总共有14个SCR，其中7个把电流从电源传送到负载，另外7个把电流从负载传送到电源。图6-19示出了跳波控制器中SCR的示意图。图6-19 跳波控制器中SCR的示意图每个SCR有三个字母的标注。字母的含义解释如下：第一个字母（A、B或C）表示连接到交流输入侧的相；第二个字母（A、B或C但与前者不同）表示连接到交流输出侧的相；第三个字母（F或R）表示电流在AC/AC控制屏内流动的方向。F表示电流从输入到输出流动；R表示相反的方向。AC/AC控制器的内置微处理器应用其自身内部程序，通过机车系统的信号以及由ARCNet输入的控制信号来控制晶闸管的导通时刻。14个晶闸管由微处理器控制以不同的配套方式工作，并具有不同的导通顺序，从而产生不同的电动机转速。冷却风扇和设备通风机电动机正向全速运行时，晶闸管AAF、AAR、BBF、BBR、CCF和CCR被触发导通，以产生全电压全频率输出。半转速运行时，AAF、AAR、ABR、ACF、BBF、BAR、BCF、BCR、CCR、CAF、CBF和CBR被用来产生半电压半频率输出。当电动机运行在1/4转速时，又改为晶闸管AAF、AAR、BBF、BBR、CCF和CCR导通，但是导通顺序不同。当冷却风扇电动机全速反转时，使用在RFC1和RFC2屏上的AAF、AAR、BCF、BCR、CBF和CBR晶闸管。DS3可以命令RFC1关闭电机或以1/4转速、1/2转速、全转速运转。RFC2作用于RFC1相同，控制冷却风扇电机2运转。然而，牵引电机通风机电机正常以2种方式运行，即1/2 转速或全转速。因此，TBC通常也以此转速要求控制电机。如上所述，每个跳波控制器屏内的微处理器执行内部已经编好的程序。在同一台机车上，该软件应相同。因此每个面板完全一样，都能完成RFC1、RFC2和TBC的功能。这些面板的软件的拷贝存储在每个智能显示器内。新的AC/AC控制器安装到HXN5机车上以后，可以由智能显示器通过ARCNet来编程。由于几个跳波控制器软/硬件都一样，但执行的功能不同，所以必须有标识信息加以区分。在HXN5型机车上，该标识信息是通过跳线器提供的，跳线器把控制器上的有关连接器的几个引脚短路。除了从连接器1 上的跳线器配置来定义跳波控制器不同的功能外，软件还控制每个面板的操作。该软件允许控制面板执行以下功能：(1)在ARCNet 网络上与其他智能控制器通讯。(2)对输入电源到输出负载的功率进行适当调整转换 。(3)进行内部诊断，测量正常操作参数，并把故障状态报告给智能显示器。6.4.1.3牵引电机通风机电路1.器件在牵引电机通风机电路中，除了跳波控制器，还有AA电动机供电绕组、牵引电机通风机电机。如图6-20所示图6-20辅助交流发电机AA供电绕组回路图中除了给出牵引电机通风机电机的电路外，还给出了冷却风扇电机电路及到智能显示3的网络控制连接。表6-5列出了这些设备的功能和安装位置。表6-5 牵引电机通风机电机电路器件安装位置功能AA电动机供电绕组交流发电机间（ALT）给辅助电动机提供交流电TBCCA2（控制区2）需要时将来自AA的交流电变换为不同频率和幅值得输出值TMB冷却室（RAD）驱动牵引电机通风机电机智能显示器3HCN（副司机操纵台）控制TBC的的频率、电压变换，使TBM以正确的转速运行2.工作原理AA电动机供电线圈输出三相交流电，在柴油机第8手柄位时其达到402VAC的最大线电压。该交流电信号被施加到TBC的输入端。智能显示器3根据多种要素，计算出牵引电动机的温升，确定TMB需要提供多少冷却空气。因为智能显示器3同时也检测柴油机的转速，故它能够计算出与要提供的冷却空气量相对应的跳波比率。然后，智能显示器3控制TBC以正确的变换模式输出所需的频率及电压。通常，TBC仅采用前面提到的转速设定中的两种，即1/2转速与全速。TBC检测自身给牵引电机通风机电机的输出，然后，将自身的这种工作状态传送给智能显示器3。6.4.1.4冷却风扇电路1.器件在冷却风扇电路中，除了AA电动机供电线圈外，还有另外两个设备：一个风扇电路中为RFC1（冷却风扇电动机控制器#1）和RF1（冷却风扇电动机#1）；另一个风扇电路中为RFC2（冷却风扇电动机控制器#2）和RF2（冷却风扇电动机#2）。图6中也给出了到智能显示器3的控制网络连接。智能显示器3控制RFC1和RFC2的工作。表6-6是这些设备的清单，同时也给出了它们在HXN5型内燃机车上的位置及功能。表6-6 冷却风扇电路中的器件器件位置功能AA电机供电线圈ALT给RF1提供三相交流电RFC1、RFC2CA4在智能显示器3控制下，变换AA输出的频率和电压RF1、RF2RAD驱动冷却风扇智能显示器3HCN控制RFC1、RFC2的输出频率与电压，从而使RF1、RF2 以正确转速运行。2.工作原理AA电动机供电线圈输出三相交流电，在柴油机第8手柄位时其达到402VAC的最大线电压。该交流电被施加到RFC1、RFC2的输入端。智能显示器3通过传感器监测柴油机冷却水温度,传感器通过ECU将测得的数据传送给控制系统。如果温度变得过高，智能显示器3便计算出需要由散热器提供多大的冷却能力，同时确定与之相对应的冷却风扇电动机的转速。由于智能显示器3也监测柴油机的转速，故它能够计算出与该冷却能力相对应的跳波比率。智能显示器3将该信息传输给RFC1与RFC2，它们分别用来控制将输入频率和电压变换成所需的输出值。在RFC1与RFC2工作过程中可能要用到前面提到的所有四种速度设定，即关断、1/4转速、1/2转速和全速四种。另外，冷却风扇电机还有一种不常用的转速设定，即全速反向运行，该功能也由RFC1与RFC2在智能显示器3的指令控制下实现。RFC1和RFC2工作中也检测自身对冷却风扇电机的输出，并将电动机的工作状态信息传送给智能显示器3。6.4.2直接驱动电路图6-21给出了辅助电动机电路的直接驱动部分。这些电路为排风机电机和交流发电机通风机电机供电。图6-21 直接驱动电源电路从图6-21不难看出直接驱动的含意，即所有电动机电路由AA电动机供电线圈直接供电。在任何时候，所有3台电动机运转所需电能均由辅助发电机产生。原因如下 排风机电动机可以对燃烧空气系统和牵引电动机冷却空气系统中的旋风筒式除尘器进行真空清理。由于EM直接由AA供电，所以它与AA同时运行（通常，柴油机也在运行）。交流发电机通风机为TA和AA提供冷却空气，所以当这两个发电机工作时，通风机必须对它们进行通风。由于交流发电机通风机电动机直接由AA供电，所以只要AA在提供电源，通风机电动机便总在工作。6.4.2.1排风机电机电路1.电路设备尽管排风机电机电路是直接由AA供电的，但它并不是包括AA电动机供电线圈和排风机电动机（EM）。一个排风机电动机断路器（EMB）接在AA与EM之间。智能显示器3通过CIO中的一个输入信号监测EMB的状态。表6-7 给出了这些设备的清单，同时也给出了它们的位置和功能。表6-7 排风机电动机中的器件器件位置功能AA电动机供电线圈ALT给EM提供三相交流电EMBCA9在EM或其接线电缆发生故障时保护AA免受损坏EMRAD将灰尘从螺旋形除尘器中吸出CIOCA1为智能显示器3读取EMB的状态智能显示器3HCN检查EMB是否断开2.工作原理AA电动机供电线圈输出三相交流电，在柴油机第8手柄位时其达到402VAC的最大线电压，该交流电通过EMB施加给EM。由于排风机电机是三相交流感应电动机，故它的转速取决于施加给它的交流电频率。这意味着，当柴油机转速上升时，AA转速升高，从而导致AA输出频率增大。这样，排风机电机的转速就上升，从而它能将更多的灰尘从螺旋除尘器中吸出。这意味着，当柴油机对空气滤清有更大的需求和除尘器中堆积污物较多时，排风机电机由于直接由AA供电，能够提供更大的滤清能力。为了保护AA电动机供电线圈，GE铁路公司在辅助发电机与EM之间接入了排风机电机断路器，如果排风机电机或电路接线发生短路或接地故障，断路器EMB会断开。智能显示器3可从CIO读取EMB的状态数据，如果EMB断开，智能显示器会显示排风机电机停止运行的故障信息，提醒维修人员检查EMB、EM及它的电源电路。6.4.2.2 交流发电机通风机电动机电路1.电路设备交流发电机通风机电机电路仅包含直接驱动电路中显示的两个器件，即AA电动机供电线圈和交流发电机通风机电机（ABM）。表6-8中列出了这两个装置。表6-8 交流发电机通风机电动机电路中的器件器件位置功能AA电动机供电线圈ALT给ABM提供三相交流电ABMALT给TA和AA提供冷却空气2.工作原理AA电动机供电线圈输出三相交流电，在柴油机第8手柄位时其达到402VAC的最大线电压，它被直接施加给ABM。由于交流发电机通风机为三相交流感应电动机，故它的转速决取于施加给它的交流电的频率。这意味着，当柴油机转速上升时，AA转速升高（输出频率与电源容量增大），交流发电机通风机电动机转速也随之升高，这就使其提供更多的冷却空气。这意味着，当牵引发电机和辅助发电机发出更多的电能而产生的热量也增多时，发电机通风机提供的冷却空气也增多。6.4.3接触器控制电路HXN5型机车的空压机电机CDM1、CDM2由AA电动机供电绕组供电。三个一组的接触器控制每台空压机的运行。为了让空压机在柴油机整个转速范围中都获得较高的打风速率，DS3通过控制接触器的连接方式来改变电机CDM1、CDM2 的磁极数。从而达到改变空压机电机转速的目的。具体接线原理图见图6-22。图6-22 空压机接线原理图6.4.3.1 电路设备空压机驱动电路由AA电动机供电绕组、电流接触器（CDC11，CDC12，CDC13 和CDC21，CDC22，CDC23）、CDM1 、CDM2 组成。而智能显示器DS3决定哪个接触器工作，以便空压机电机以适当转速运行。表6-9 列出了这些装置的安装位置和功能。表6-9 空压机驱动电机电路中的器件器件位置功能AA电动机供电线圈ALT给CDM提供三相交流电CDC11、CDC21CA9在低速模式（LSM）时分别给CDM1和CDM2 提供电源（用内部4极接线结构）CDC12、CDC23CA9用于高速模式（HSM），转换CDM1 和CDM2 内部接线，使电机内部呈现2极。CDC12、CDC22CA9在高速模式（HSM）通过2极接线结构给CDM1 和CDM2 提供交流电源。CDM1、CDM2RAD空压机驱动电动机，其内部接线方式可变CIOCA1驱动CDC11或CDC13 之一运行CDM1 ，驱动CDC21或CDC23 之一运行CDM2 。智能显示器3HCN依据柴油机转速选择适当的电流接触器并驱动6.4.3.2 工作原理辅助交流发电机AA电动机供电绕组输出三相交流电，在柴油机载在第8位时其达到402VAC的最大线电压，他通过电流接触器被施加给每台空压机的驱动电机。如果主风缸MR1 的压力降低到规定的极限值下，CIO通过压力传感器接收到此信息，就会向DS3发出信号。DS3综合以下各种信息来确定CDM1和CDM2 以两个速度设定值之一运行。(1) 两台空压机排出的空气温度。(2) 柴油机的冷却水的温度。(3) 柴油机的转速。(4) MR1 的压力（与7个设定值相比较）DS3 通过驱动相关接触器来控制有关空压机的转速，具体不同的驱动方式见表6-10表6-10 空压机驱动电机电路中的器件驱动的电流接触器CDM磁极选定速度模式CDC11CDM1-4低（LSM）CDC12和CDC13CDM1-2高（HSM）CDC21CDM2-4低（LSM）CDC22和CDC23CDM2-2高（HSM）6.4.4辅助电动机电路接地检测电路HXN5型机车针对辅助交流发电机供电绕组和7台不同的交流电动机。设置了专门的接地检测电路。这些检测电路可检测AC型的接地故障，也可检测DC型接地故障。6.4.4.1 检测电路图6-23所示为辅助电动机供电接地检测电路图6-23 辅助电动机供电接地检测电路图6-23所示的GMM的电阻网络由两个电阻串接而成。这些电阻连接在辅助发电机的辅助电动机供电绕组的中性抽头和连HXN5 型机车底架上的接“地”之间。假如辅助电动机供电电路中不存在接地故障，那么150电阻上的压降，即CIO的两个输入端之间检测到的电压，应等于0。如果辅助电动机供电电路中发生接地故障，那么电阻两端的电位差将会被CIO检测到。检测网络中的电阻值的选定是为了保证（CIO）输入端的电压小于15V。实际上，即使在最严重的接地情况下，这个电压也不会升至12V以上。6.4.4.2 检测原理有几种不同的类型的接地故障可能出现在辅助电动机供电系统中，这里将逐一进行介绍。简化的接地故障状态的电路图示于图6-24。图6-24 辅助电动机供电系统接地点分布图可能出现在辅助电动机供电电路中的接地故障有三种类型：1. 在AA、ABM、EM 或EMB、或者从AA到这些设备的电缆上发生的接地故障这种情形在图6-24中以点划线所示，经过漏电阻到底架接地，R G1表示接地故障例#1。若这种故障出现，漏电流将流经漏电阻到达底架接地，然后经过 150和5k电阻。通常，这是一个AC电流。此电流流经这两个电阻，在电阻上产生压降。CIO只测量150电阻上的电压，并将测得的数据送到DS3。2. 在RF1、RF2、TMB和/或通往这些设备的电缆上发生的接地故障这种情形如图6-24中点划线所示，经过漏电阻到底架接地，R G2表示接地故障例#2。若这种故障出现，漏电流将流经漏电阻到达底架接地，然后经过 150和5k电阻。通常，这是一个AC电流。此电流流经这两个电阻，在电阻上产生压降。CIO只测量150电阻上的电压，并将测得的数据送到DS3。3. 在RFC1、RFC2或TBC内发生的接地故障这种情形如图6-24中点划线所示，经过漏电阻到底架接地，R G3表示接地故障例#3。若这种故障出现，漏电流将流经漏电阻到达底架接地，然后经过 150和5k电阻。这可能是一个AC或DC电流。此电流流经这两个电阻产生压降。CIO只测量150电阻上的电压，并通过ARCNet将这些信息送至智能显示器3。6.5柴油机起动HXN5 型内燃机车主辅交流发电机共用一个转子，这个转子直接连接到柴油机的曲轴上。通过给6个逆变器中的1个供直流电使其产生交流电来驱动交流发电机。从而拖动柴油机旋转，达到启动柴油机地目的。6.5.1 起动系统各部件及电路6.5.1.1 柴油机起动系统部件（见表6-11 ）表6-11 柴油机起动部件部件名称位置功能BATT蓄电池RAD起动电源64V，1000ABJ+蓄电池移车正极接触器CA4连接蓄电池到总线的正极BOS盘车开关ENR安全互锁禁止起动BS蓄电池开关CA1连接蓄电池到机车系统CIO集成输入/输出控制板CA1为SDIS-3提供输入/输出CRBL起动告警铃CA2指示柴油机起动CTS柴油机起动转换开关ALT主/辅起动选择器C5R，C6R起动逆变器5、6继电器CA5为CTS供电以完成起动选择DS3智能显示器#3HCN控制起动的计算机EC柴油机控制开关ECP为机车选择柴油机起动模式ECU柴油机控制单元CA2检测/控制柴油机转速EC1S，EC2S柴油机曲轴传感器ENL柴油机转速传感器EST柴油机起动开关ECP柴油机起动开关ESP1柴油机停机开关ECP柴油机停机按钮FCOL/RS燃油切断开关UPL/R地面燃油切断开关FPB燃油泵电路断路器CA1为燃油泵和起动控制供电FPC燃油泵接触器CA4起动燃油泵电动机FPM燃油泵电动机ENR提供低压燃油供应FPR燃油泵继电器CA1使燃油泵运行GSC柴油机起动接触器CA4连接起动电路到蓄电池负极GSS柴油机起动程序接触器CA4保持1000A的起动电流MBS维修蓄电池开关RAD使蓄电池与机车系统隔离P5AP-P5CN逆变器5CA3辅助起动逆变器P6AP-P6CN逆变器6CA3主起动逆变器R3起动电阻CA4将起动电流限制在1000ATA牵引交流发电机ALT用作起动电动机的交流发电机TMC牵引电动机控制器CA2起动逆变器控制器6.5.1.2 柴油机起动电路HXN5型内燃机车的集中控制体系结构（CCA）控制柴油机起动并将设定在惰转状态。牵引系统的某些部分提供起动所需动力。其构成的拖动系统用以驱动曲轴并使柴油机达到点火转速。当然也包括柴油机起动和运行提供燃油的燃油控制电路。柴油机起动系统主要包括以下几个电路，1. CCA电路没有集中控制体系结构（CCA），就不会有HXN5型机车的动作。智能显示器是机车的大脑，其他的设备，诸如集成式输入/输出（CIO）控制板、牵引电动机控制器（TMC）和柴油机控制单元均受其控制。图6-25示出了负责柴油机起动的CCA电路中的装置。图6-25 与柴油机起动有关的CCA电路各装置智能显示器3（DS3）控制起动过程。它通过CIO控制各个起动接触器和柴油机起动转换开关（CTS）动作。TMC为DS3提供方法以便控制主、辅起动逆变器的运行，与此同时监视逆变器的功能是否出现任何问题。智能显示器同时控制着柴油机的燃油供给，并通过柴油机控制单元（ECU）在起动过程中监视它的性能。2. 起动电路HXN5型机车使用牵引逆变器来起动柴油机，两个逆变器，一个为主，另一个为辅，以便提供一定的故障冗余。在实际运用中选择逆变器6作为主起动逆变器。在通常情况下逆变器2和逆变器5比其它逆变器工作的时间要短，所以决定将其中一个设为辅助逆变器。由于牵引交流发电机的电缆布置与牵引电动机5（TM5）的电缆布置趋于同一方向，所以选择逆变器5作为辅助起动逆变器。牵引电路中增加了一个装置用来选择主或辅助起动转换开关：即CTS。这些设备均示于图6-26。图6-26中还示出了起动接触器和限流电阻是怎样集成到起动电路中的。图6-26 与柴油机有关的牵引电路3. 起动控制电路在图6-26中，有几个部件是起动电路的一部分，其必须在CCA的调节和控制下来执行柴油机的起动控制任务。它们包括CTS和起动接触器：BJ+和GSS。用来控制和配置这些装置的电路均示于图6-27中。所有这些装置均由DS3通过CIO板来控制。大部分的装置都由CIO直接驱动。然而，CTS却是被间接控制的。CIO的输出被连接到两个继电器（C5R和C6R）上，这两个继电器用来控制CTS中的直流电动机的运行。这使得CTS将牵引系统设置为三种工作模式中的一种：牵引，主起动或辅助起动。CRBL是位于辅助间的CA2中的一个警铃。它在CCA起动柴油机之前响铃30秒。RCBL是一个备用警铃，它也位于交流电动机室。图6-27 柴油机起动控制电路4燃油控制电路在HXN5型内燃机车