内燃机车电力传动3第三章交直流传动恒功率

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1/15/20241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转速度变化可由调理牵引电动机的端电压UD及励磁磁通φD来实现。在交—直流电传动内燃机车上，牵引电动机电压的调理普通是经过调理牵引发电机的输出电压来到达，另外也可经过改动主电路的联接方式来到达。而牵引电动机磁通的调理，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的变化而自动调理；另一方面还可采用对牵引电动机磁场减弱的方法来扩展磁通调理范围，从而获得更为广大的恒功率运转速度范围。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转，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减弱来扩展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—并联换接扩展恒功率调速范围的方法。1/15/20242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安装，主要该当完成下述三项义务：〔1〕当机车运转在需求柴油机发出满功率时，应使机车在规定的运转速度范围内保证柴油机在额定功率下任务，既不过载也不欠载；〔2〕当机车仅需柴油机以部分负荷运转时，应使机车在规定运转速度范围内保证柴油机能按其经济特性运转；〔3〕机车应有良好的起动性能。在交—直流传动系统中，以上三项义务主要依托调理牵引发电机的外特性来到达。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，就需求改动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，需首先研讨满足上述要求的牵引发电机的理想外特性。1/15/20243一、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：ＰF＝1000〔Ｎe－Ｎfj〕ηFηZ＝ＵF·ＩFＰF—牵引发电机直流侧的功率〔Ｗ〕；Ｎe—柴油机有效功率〔ｋＷ〕；Ｎfj—由柴油机所驱动的辅助设备所耗费的功率〔ｋＷ〕；ηF—牵引发电机的效率；ηZ—硅整流器的效率；ＵF—整流后的牵引发电机电压〔Ｖ〕；ＩF—整流后的牵引发电机电流〔Ａ〕。假设Ｎfj不变，并忽略效率的变化，柴油机功率恒定，那么ＵF·ＩF=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ＵＦＰｍａｘ限制恒功率范围内的最大电流ＩＦＰｍａｘ限制由额定电流值ＩＦｄｅ分界，可分为短时任务区域与继续任务区1/15/20244辅助安装功率变化的影响实践上机车运转时辅助安装功率Ｎｆｊ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独一循着bcd曲线变化，而是随着Ｎｆｊ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，需求思索Ｎｆｊ值的变化。但Ｎｆｊ值的变化与额定功率相比较小，为便于讨论问题，可以忽略Ｎｆｊ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。1/15/20245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。普通应在第一手柄位时限流值较小，但在低手柄范围内限流值添加较快，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景象。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。

1/15/20246二、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，必需使励磁电流随着负载电流的变化而变化。当坚持柴油机的转速不变时，牵引发电机的励磁电流ＩＦＬ随负载电流ＩＦ的变化关系，称为牵引发电机的调整特性，即ＩＦＬ＝ｆ〔ＩＦ〕。牵引发电机的调整特性可经过它的自然外特性用图解法求得。调整特性展现了同步牵引发电机励磁电流大致的调理规律，为设计励磁控制系统、正确选择元件参数提供根据。1/15/20247第二节牵引发电机恒功率励磁系统的根本任务原理一、恒功率励磁系统的组成1/15/20248励磁系统的分类根据励磁调理安装在励磁系统中的位置不同，励磁系统大致可分为两类：１、直接控制的励磁系统

２、间接控制的励磁系统调理过程时间常数较小，有利于提高动态调理性能。但是，流过励磁调理元件的电流较大，对调理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参与一级或者两级中间放大环节，但调理过程的时间常数相对较大。1/15/20249二、恒功率励磁系统的任务原理恒功率励磁系统的任务过程：设牵引发电机已任务在恒功率外特性曲线上的某点a，那么功率给定信号Ｇ与功率检测信号Ｊ相等，即Ｇ＝Ｊ，偏向信号Pi等于零。假设采用了积分型调理器，调理器输出的调理信号Ｔ维持不变。假设机车运转中因阻力减小使牵引电动机转速添加，从而使牵引发电机电流减小时，那么在此瞬间，励磁电流未变，牵引发电机任务点将按其自然外特性abc上升至ｃ点。显然Pi＝Ｇ－Ｊ＜０，使调理信号Ｔ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任务点c‘重合在恒功率外特性曲线上时为止。此时Pi＝Ｇ－Ｊ＝０，励磁电流不再变化，整励磁系统才处于平衡形状。1/15/202410三、恒功率励磁系统的分类虽然各种恒功率励磁系统的各个组成环节根本一样，但由于采用的调理器类型不同，使系统的构造方式和性能会很不一样。因此按调理器的性质分类，可分为以下三类：〔1〕采用液力调理器的恒功率励磁系统；〔2〕采用电子调理安装的恒功率励磁系统〔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。1/15/202411１、采用液力调理器的恒功率励磁系统构造上，完成恒功率励磁调理义务的液力元件常与柴油机调速器组合在一同，称为结合调理器，所以这种系统也称为采用结合调理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的的控制，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：积分调理器1/15/202412２、电子恒功率励磁系统主要依托电子安装来完成恒功率调理义务的励磁系统。由于发电机输出功率比较容易检测，而柴油机功率普通不易直接检测，所以电子恒功率励磁系统通常以调理牵引发电机输出功率恒定为目的。其特点是只需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；整个电子系统的呼应速度快，具有良好的动态性能。但为了可以保证柴油机恒功率，必需处理辅助安装功率转移的问题。调理器：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1/15/202413辅助安装功率转移当机车上辅助安装功率变化时，相应改动牵引发电机功率以维持柴油机功率恒定。实现辅助安装功率转移的方法有下述两种：〔1〕设置辅助安装的功率检测环节〔2〕当辅助安装功率变化时，相应改动牵引发电机的功率给定信号值，以维持柴油机功率不变。改动牵引发电机功率给定信号的方法有多种，普通多利用结合调理器来实现辅助功率转移。1/15/202414３、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开展，微机本钱下降，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。机车上也开场运用了微机，并逐渐完善和加强微机功能，可以说目前新一代的内燃机车无不采用微机控制安装。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置器完胜利率检测、比较及调理等功能。实践上，微机的作用远不止于此，它还具有许多常规系统无法比较的复杂功能，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经过软件编程、数学运算来实现的，从而大大简化了电路构造。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转参数的实时检测、自动显示、存储及缺点报警等功能。1/15/202415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根本原理结合调理器式恒功率励磁系统的调理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理作用，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。当调理过程终了，调理系统处于平衡形状时，柴油机必定既处于给定转速值下，又在给定供油量下任务，柴油机功率坚持恒定。1/15/202416二、结合调理器的任务原理1/15/202417三、恒功率励磁控制系统调理过程1/15/202418三、恒功率励磁控制系统调理过程〔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场走车。〔二〕司机控制器主手柄位不变，外界负载有变化：1.恒功率的调理过程：调理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，辅助安装功率变化：相应改动牵引发电机功率，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动，从而改动柴油机输出功率，以调理机车的牵引力和速度顺应线路工况的变化。1/15/202419调理过程曲线1/15/202420五、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：由于构造上的缘由，柴油机各转速下的供油量给定值是经过线性关系的函数变换器〔即结合杠杆〕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遭到线性关系及其它要素的限制。〔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，因此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：调理信号传送过程中必需经过柴油机—发电机组这一很大的机械惯性环节，并且结合调理器本身是靠反响速度较慢的液力伺服器进展调理，从而使过渡过程的时间添加。1/15/202421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。在机车运转过程中，外界负载经常变化，因此要随时对牵引发电机输出功率进展调理。采用结合调理器的恒功率励磁调理系统在调理信号传送过程中，由于要经过柴油机—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响速度较慢，致使系统的动态性能较差，过渡时间较长。可以想象，假设对牵引发电机直接进展恒功率快速调理，使牵引发电机随时坚持恒功率运转，那么在辅助安装功率不变的情况下柴油机自然坚持恒功率运转，此时结合调理器根本处于稳态，抑制了经过结合调理器进展励磁调理的缺陷。这种快速调理的方法是随着电子技术的开展才得以实现的。采用电子安装来完成恒功率调理义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理牵引发电机输出功率恒定为目的。1/15/202422一、东风7型机车电子恒功率励磁系统的根本原理主要特点为：〔1〕将柴油机实践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，使得在改动司机手柄位时，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，使电路任务平安可靠；〔5〕参与防空转单元，检测出空转信号，使牵引发电机降低功率，以到达空转维护的目的；〔6〕给定信号、检测信号、调理信号全部采用模拟电压量，因此调整容易，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动给定信号单元有关参数即可。1/15/202423机车电子恒功率控制系统图1/15/202424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；12—f/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；14～19—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。1/15/202425电子恒功率控制系统的调理过程1、恒功率调理过程：功率给定信号—Upg和功率检测信号Upj进展比较，当出现偏向时，经过由运放F4组成的反相比例积分器改动调理信号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、限压调理过程：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展比较，当超限时，限流或限压信号送入由F4组成的PI调理器中，使调理器的输出电压Ut减小，从而使牵引发电机电压或电流不超越允许值，到达限压和限流的目的。3、机车动轮发生空转时的调理过程：空转牵引电动机的电流将会大幅度下降，防空转单元10经过对6台牵引电动机电流差别的检测发出空转信号UK，输入到PI调理器反相端，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、辅助安装功率转移的调理过程：当辅助安装功率Nfip变化时，首先引起柴油机功率变化，经过结合调理器的调理动作，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ΔUp，参与到PI调理反相输入端，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。1/15/202426二、电子恒功率系统性能分析电子恒功率励磁系统与采用结合调理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响到调理系统中，因此调理过程不用象结合调理器系统那样经过柴油机—发电机组的较大滞后的速度反响，并且各环节全由电子器件组成，因此整个调理系统反响灵敏，动态性能好，具有较高的控制精度。2、由于电子调理系统可以方便地综合各种信号进展控制，因此各种控制要求的系统均可综合在同一系统内。除了进展恒功率牵引控制外，尚能进展电阻制动控制、牵引电动机超速及机车空转维护等。3、电子恒功率控制安装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、多级空转维护等，这能在更广的范围内改善机车的运转性能。4、电子恒功率励磁安装具有很好的通用性，同一套安装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动少量参数即可，并且该安装调整非常方便。1/15/202427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展数据处置的微型计算机、程序、存储器以及将微机与机车设备相衔接的数字量和模拟量接口安装及信号传输总线。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经过计算机的数字运算来实现，从而大大简化了电路构造，即所谓用编程软件替代硬件。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，不仅可使控制系统构造简化、调试容易、本钱降低，抗干扰才干加强，而且能获得更多更复杂的控制功能、更好的调理质量及控制精度。此外，采用微机控制还能方便地实现机车运转参数的自动显示、存储、打印及缺点报警等；特别是微机系统的功能改动及功能扩展非常容易，通常仅需改动软件设计即可到达。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、优化支配以及参数检测显示和缺点诊断等功能。可以说，配备微机系统是现代化机车的重要标志。1/15/202428二、JWK—1S型微机恒功率控制安装由四方机车厂消费的JWK—1S型机车微机控制安装，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，柴油机转速超速维护，机车超速维护，柴油机任务小时累计等功能，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。1/15/202429JWK—1S型微机恒功率励磁控制的任务原理1/15/202430JWK—1S型微机控制系统构造1/15/202431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路通道带采样坚持的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缺点时，监视定时器能使系统复位而使CPU恢复任务。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中信息可掉电坚持；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。1/15/202432控制性能牵引发电机电压检测信号及电流检测信号、辅助安装功率检测信号〔即功调电阻信号〕等3路模拟电压信号输入8098单片机A/D口进展模数转换；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进展检测；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，送斩波器进展励磁控制；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展扫描〔查询〕，即可判别外部信号形状；8098单片机发出的恒速控制、柴油机转速维护、柴油机超速维护及机车超速维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展相应的控制或维护；8279控制键盘显示板：经过7404段驱动和75451位驱动控制4位LED显示，采用译码器，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。1/15/202433开关量指令及维护输出〔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展比较，根据两者的偏向输出开关量给柴油机无极调速安装，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安装功率的检测，将辅助安装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，微机控制斩波器进展励磁调理。1/15/202434〔5〕当柴油机转速到达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，进展光滑油压维护，当转速下降到715r/min时该信号吊销。〔6〕当柴油机转速到达1180r/min时，微机输出一组开关量信号进展超速维护，当转速下降到999r/min时该信号吊销。〔7〕当机车速度到达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，进展机车超速维护，当速度下降到79km/h时该信号吊销。1/15/202435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〔0.00~0.99〕、积分时间〔0.00~0.99s〕、辅助功率转移值〔0~60KW〕、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，以数据表格的方式可供查询，以作为功率给定值。这三条恒功曲线是：a.根本功率曲线，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，调理电位器W5选择曲线，调理W7选择修正量或修正系数。曲线调整后，可在水阻实验中进展功率曲线校核，假设功率略有偏向，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。

1/15/202436〔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，调理电位器W4使比例系数显示0.5~0.9；再按动参数显示转换键使LDE显示积分时间，调理W6使积分时间显示0.3~0.6s。调理过程中，应察看牵引发电机的电压和电流表，表针显示稳且调理灵敏，才阐明参数整定适当。〔4〕电压、电流定标在水阻实验中，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，设定提早限幅方式，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。设置提早限流和限压的目的，是在水阻实验中确保水阻台及机车电器的平安。1/15/202437机车微机控制安装在国内的运用由四方机车厂消费的JWK—1S型微机控制安装已在东风5型机车上获得了胜利的运用，此外还有大连内燃机车研讨所研制的WLK98—2型微机控制安装、大连所与四方厂结合研制的WK—1L〔S〕型微机控制安装均已批量地装用于东风5型机车上。大连机车厂研制的LTQ—Ⅱ型微机恒功励磁调理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。以上机车微机控制安装均是我国自行设计和研制的，经过实验、样机装车到投入小批量消费，从功能单一到多功能，使微机控制安装不断改良和完善，为今后机车全面推行运用微机控制系统打下了根底。为了吸收消化国外先进技术，1989年大连机车厂与美国GE公司协作，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型机车配备了以微机为中心的新一代电气控制系统，该系统可进展通常的机车系统控制和各种电气维护，可进展实时数据监控，还有对一些缺点进展自动处置等功能，成为我国内燃机车上配备微机系统功能最多，性能最好，运用最为胜利的新型机车，它的研制胜利，为我国今后其它类型机车采用微机控制发明了良好的开端。以后大连机车厂对东风6型机车开展了全面国产化的研制任务并已获得了胜利。戚墅堰机车厂在吸收美国GE公司技术的根底上，于1992年研制出首台配备新一代机车微机控制系统的东风11型内燃机车。1/15/202438三、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，供应6台ZD106型直流牵引电动机，经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，顺置陈列，有利于减轻机车在运转时的轴重转移及提高机车粘着分量利用率。6台牵引电动机1D~6D在主电路采用全并联电路方式。在牵引工况时，牵引电动机为直流串励电动机，驱动机车；在电阻制开工况时，它作为直流他励发电机运转，对机车产生制动作用，将制动能量耗费在制动电阻上，故称为电阻制动。1/15/2024392、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ZQF—80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转，经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任务，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，使其输出电压坚持为110±2V，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。1/15/2024403、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理安装，称为励磁一；同时保管了传统的液力伺服器控制功调电阻Rgt的励磁调理安装，称为励磁二作为后备。经过安装在低压柜内的万能转换开关WZK可对这两种励磁调理方式进展选择。1/15/2024414、磁场减弱调速为了提高机车的恒功率运转速度范围，在司机手柄位2位以上时，可对牵引电动机实施一级磁场减弱。磁场减弱可由微机或司机手动控制一个磁场减弱接触器XC的动作，实现一级磁场减弱过渡。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转，将机车运转的动能转化为电能，再将此电能供应制动电阻，以热能方式耗散于空气中，这时牵引电动机的反转矩作用于机车动轮，产生制动力。为了充分发扬制动功率，在机车一定速度范围内，经过微机控制可实现对励磁电流和制动电流的恒流控制。1/15/2024426、机车主电路的维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、轮对空转等两套维护电路：一套为微机控制维护系统，另一套为传统的继电器控制维护电路。7、电空制动安装机车上装有电空制动系统，经过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。1/15/2024438、速度监控安装为保证高速机车运转平安，机车上安装速度监控安装。机车设备接纳轨道电路的信息，供机车速度显示器显示目的速度，以及为速度监视设备提供地面信号要求的限制速度。速度监视安装检测列车实践走行速度，与地面信号要求的限速值进展比较，一旦运转超速，采取制动或紧急制动等减速或停车措施。总之，速度监控安装均为人工减速、超速防护，是属于人机联控、人控为主的列车自动控制系统。1/15/2024449、轴承温度检测安装在Ⅰ端司机支配台上装有MS—6B型电脑多路温度检测安装，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。经过32路温度传感器，进展远间隔测温，一旦发生缺点、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。1/15/202445〔二〕东风11型机车微机控制系统

1、机车微机系统构造1/15/2024462、微机系统的控制造用〔1〕牵引控制恒功率、限流、限压控制经过功调电阻实现辅助安装功率转移控制：在柴油机640r/m以上时，可实现辅助安装功率转移，到达柴油机恒功率的目的；640r/m以下时，功调电阻已不起负载调理作用，只能维持主发电机恒功率。在司机提升手柄位进展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景象，微机系统对功率的加载率进展了控制；在司机降低手柄位的过程中，为使牵引功率平滑改动，微机对功率的减载速率进展了限制，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越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越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〕下可进展一级磁场减弱。磁场减弱由微机自动控制，当机车到达预定的速度值时，先降低励磁，减小主发电机功率输出，然后进展磁场减弱正向过渡，在此过渡过程中，不致使柴油机过载。1/15/202447〔2〕电阻制动控制机车电阻制动时，主手柄可置于2~12位中的恣意一位。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坚持制动电流恒定〔称为恒流制动〕，在低速的一段范围内坚持励磁电流恒定〔称为恒励磁制动〕。按照规定，当机车速度超越km/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场呈线性减少，直至机车速度182km/h时的最小电流值。〔3〕空转/滑行维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/滑行维护系统。为此，在各牵引电动机换向器轴端装有速度传感器，丈量速度频率信号输入微机。微机系统延续地监测各轮轴的速度，并进展比较，假设速度差或加速度大于预置的限定值，就将实行相应的维护：撤砂、减少励磁和功率等。1/15/202448〔三〕缺点诊断与维护微机系统经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。假设检测到的监控参数超限，那么产生一条缺点信息，并在汉字诊断信息显示器CDID上进展缺点显示。同时，微机系统根据缺点类别及严重程度的不同，产生相应的维护动作：报警〔指示灯〕，记录缺点，柴油机减载，柴油机卸载，柴油机停机。当机车缺点被排除后，根据缺点的不同，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。1/15/202449主要维护功能1、主发电机过流、过压维护；2、主发电机磁场过流维护；3、牵引电动机过流维护；4、牵引电动机超速维护；5、制动电阻过流维护；6、牵引电动机磁场过流维护；7、主回路接地、漏电维护；8、轮对空转/滑行维护；9、柴油机机油压力低维护；10、柴油机曲轴箱超压维护；11、柴油机超速维护；12、柴油机机油、水温高维护；13、空气滤清器阻塞维护；14、柴油机燃油压力低维护。机车发生缺点时，缺点发生前一分钟的部分监控参数已被记录下来，缺点记录器共有64帧数据〔每秒记录一次〕，它记录的总是最近一次发生的缺点，以供分析缺点时运用。1/15/202450第六节牵引电动机磁场减弱采用牵引电动机磁场减弱的目的：扩展机车恒功率调速范围牵引电动机转速特性：恒电压：恒功率：可见，这个恒功率转速范围通常较窄，不能满足机车运转速度范围的要求。例如，对于东风4型货运机车，