电力机车控制复习题及参考答案

电力机车控制复习题及参考答案一、填空题1.电力机车的控制系统主要包括（电气控制系统）和（空气控制系统）两大部分。参考答案：电气控制系统；空气控制系统。电力机车运行中，电气控制系统负责控制电力机车的电气设备，如牵引电机的调速、制动电阻的投入等，实现对机车动力和制动的精确控制；空气控制系统则主要用于控制机车的空气制动系统、受电弓的升降等，利用压缩空气作为动力源来完成相应的操作。2.直流斩波器的基本工作方式有（脉宽调制）和（频率调制）两种。参考答案：脉宽调制；频率调制。脉宽调制是通过改变斩波器导通时间与周期的比值（即占空比）来调节输出电压；频率调制则是通过改变斩波器的工作频率来实现对输出电压的控制。3.电力机车的调速方法主要有（改变电枢电压调速）、（改变励磁电流调速）和（串并联换接调速）。参考答案：改变电枢电压调速；改变励磁电流调速；串并联换接调速。改变电枢电压调速可以平滑地改变电机转速，适用于调速范围较宽的场合；改变励磁电流调速是通过改变电机的励磁磁通来改变转速，常用于高速运行时的微调；串并联换接调速则是通过改变牵引电机的串并联连接方式来改变电机的端电压，从而实现调速。4.机车的制动方式主要有（电阻制动）、（再生制动）和（空气制动）。参考答案：电阻制动；再生制动；空气制动。电阻制动是将列车的动能转化为电能，再通过制动电阻将电能转化为热能消耗掉；再生制动是将列车的动能转化为电能并反馈回电网，实现能量的回收利用；空气制动则是利用压缩空气产生制动力，是一种传统且可靠的制动方式。5.电力机车的控制电路按其功能可分为（主控制电路）、（辅助控制电路）和（保护控制电路）。参考答案：主控制电路；辅助控制电路；保护控制电路。主控制电路主要用于控制机车的主电路设备，如牵引电机的启动、调速和制动等；辅助控制电路用于控制机车的辅助设备，如通风机、压缩机等；保护控制电路则是为了保护机车设备的安全运行，当出现过流、过压、欠压等故障时，能及时切断电路或采取相应的保护措施。二、选择题1.电力机车采用的受流装置是（）。A.集电靴B.受电弓C.接触轨D.馈电线参考答案：B。受电弓是电力机车从接触网获取电能的重要装置，它通过与接触网导线的滑动接触，将电能引入机车的电气系统。集电靴主要用于城市轨道交通的第三轨供电系统；接触轨是第三轨供电的一部分；馈电线是向接触网供电的线路。2.直流电动机的调速特性中，（）调速方法可以实现无级调速。A.改变电枢电压B.改变励磁电流C.串并联换接D.以上都不是参考答案：A。改变电枢电压调速可以通过调节电枢电压的大小，连续地改变电动机的转速，实现无级调速。改变励磁电流调速虽然也能调速，但调速范围有限且不是无级的；串并联换接调速只能实现有级调速。3.电力机车的电阻制动属于（）。A.机械制动B.电气制动C.空气制动D.再生制动参考答案：B。电阻制动是利用电机的电磁感应原理，将列车的动能转化为电能，再通过制动电阻将电能转化为热能消耗掉，属于电气制动的一种。机械制动主要是通过摩擦等方式产生制动力；空气制动是利用压缩空气产生制动力；再生制动是将电能反馈回电网。4.下列不属于电力机车保护装置的是（）。A.过流继电器B.欠压继电器C.时间继电器D.熔断器参考答案：C。过流继电器用于在电路中出现过流故障时及时切断电路，保护设备安全；欠压继电器用于检测电压是否低于规定值，当出现欠压情况时采取保护措施；熔断器在电路中电流过大时会熔断，起到短路保护作用。时间继电器主要用于控制电路的延时动作，不属于保护装置。5.电力机车的辅助电路主要为（）等设备提供电源。A.牵引电机B.受电弓C.通风机、压缩机D.制动电阻参考答案：C。电力机车的辅助电路主要为机车的辅助设备提供电源，通风机用于为机车设备散热，压缩机用于产生压缩空气，这些都属于辅助设备。牵引电机由主电路供电；受电弓主要是获取电能的装置；制动电阻用于电阻制动时消耗电能。三、判断题1.电力机车的主电路是指从接触网到牵引电机的电路。（√）参考答案：正确。电力机车的主电路的主要功能是将从接触网获取的电能传输到牵引电机，为机车提供动力，其范围就是从接触网到牵引电机的这部分电路。2.直流斩波器只能实现降压功能。（×）参考答案：错误。直流斩波器不仅可以实现降压功能，还可以实现升压、升降压等功能，通过不同的电路拓扑结构和控制方式可以达到不同的电压变换效果。3.再生制动时，列车的动能全部转化为电能反馈回电网。（×）参考答案：错误。在再生制动过程中，虽然列车的大部分动能可以转化为电能反馈回电网，但由于存在各种损耗，如电机的铜损、铁损，线路的电阻损耗等，不可能将列车的动能全部转化为电能反馈回电网。4.电力机车的控制电路中，继电器和接触器的作用是相同的。（×）参考答案：错误。继电器和接触器虽然都有控制电路通断的作用，但它们的应用场景和特点有所不同。继电器一般用于控制电路中，用于信号的转换、放大和控制等，其触点容量较小；接触器主要用于主电路和较大电流的控制电路中，触点容量较大，能够承受较大的电流。5.空气制动是电力机车唯一的制动方式。（×）参考答案：错误。电力机车有多种制动方式，除了空气制动外，还有电阻制动、再生制动等。不同的制动方式在不同的工况下发挥作用，以满足机车的制动需求。四、简答题1.简述电力机车受电弓的工作原理。参考答案：受电弓通过升降机构实现升起和降下动作。当需要升起受电弓时，压缩空气通过管道进入受电弓的气囊或气缸，推动受电弓的机械结构向上运动，使受电弓的滑板与接触网导线接触。受电弓的滑板具有良好的导电性和耐磨性，在与接触网导线滑动接触的过程中，将接触网上的电能引入机车的电气系统。在受电弓升起过程中，通过调整气囊或气缸内的气压，可以控制受电弓对接触网导线的接触压力，保证良好的接触状态。当需要降下受电弓时，排出气囊或气缸内的压缩空气，受电弓在重力和机械结构的作用下下降，脱离与接触网导线的接触。2.说明直流电动机改变电枢电压调速的原理。参考答案：根据直流电动机的转速公式n=（其中n为转速，U为电枢电压，I为电枢电流，R为电枢电阻，K为电机结构常数，𝛷为励磁磁通）。当保持励磁磁通𝛷和电枢电阻R不变时，改变电枢电压U，电机的转速n就会随之改变。当电枢电压U升高时，在其他条件不变的情况下，转速n会升高；当电枢电压U降低时，转速n3.简述电力机车电阻制动的工作过程。参考答案：当电力机车需要进行电阻制动时，首先将牵引电机从电动状态转换为发电状态。此时，列车的惯性带动牵引电机的转子旋转，电机的电枢绕组切割磁力线产生感应电动势。将电枢绕组与制动电阻连接成闭合回路，感应电流通过制动电阻，将列车的动能转化为电能，再由制动电阻将电能转化为热能消耗掉。在这个过程中，电机产生的电磁转矩方向与列车的运行方向相反，从而产生制动作用，使列车减速。同时，为了保证制动效果和设备安全，需要对制动电阻的温度、电流等参数进行监测和控制。4.电力机车的保护控制电路有哪些主要作用？参考答案：电力机车的保护控制电路主要有以下作用：（1）过流保护：当主电路或辅助电路中出现过流情况时，过流保护装置（如过流继电器）会及时动作，切断电路，防止设备因过流而损坏。（2）过压保护：检测电路中的电压是否超过规定值，当出现过压时，过压保护装置动作，采取相应措施，如切断电源或进行电压调节，保护设备免受过高电压的损害。（3）欠压保护：当电路电压低于规定值时，欠压保护装置（如欠压继电器）动作，避免设备在低电压下运行，防止电机等设备因欠压而损坏或无法正常工作。（4）接地保护：检测电路是否存在接地故障，当发生接地时，接地保护装置及时动作，切断故障电路，保证人员和设备的安全。（5）过热保护：对一些重要设备（如牵引电机、变压器等）的温度进行监测，当设备温度过高时，过热保护装置动作，采取降温或切断电源等措施，防止设备因过热而损坏。5.简述电力机车辅助控制电路的组成和作用。参考答案：电力机车辅助控制电路主要由控制电器（如继电器、接触器等）、保护电器（如熔断器、热继电器等）、控制信号装置（如按钮、开关等）和辅助设备（如通风机、压缩机、照明设备等）组成。其作用主要有以下几点：（1）控制辅助设备的运行：通过控制电器和控制信号装置，实现对通风机、压缩机等辅助设备的启动、停止、调速等控制，保证这些辅助设备能够按照机车运行的需要正常工作。（2）保护辅助设备：保护电器可以对辅助设备进行过流、过载、过热等保护，当辅助设备出现故障时，及时切断电路，防止设备损坏。（3）实现辅助设备之间的联锁控制：确保各辅助设备之间的工作顺序和协调运行，例如通风机和压缩机的启动顺序，避免设备之间的相互干扰和损坏。（4）提供控制信号和显示：通过控制信号装置可以向司机提供辅助设备的运行状态信息，如设备的启动、停止、故障等信号，方便司机进行操作和监控。五、论述题1.论述电力机车调速方法的优缺点及适用场合。参考答案：（1）改变电枢电压调速优点：可以实现无级调速，调速平滑性好，能够满足机车在不同运行工况下对速度的精确控制要求。调速范围宽，可以在较大的速度范围内实现稳定调速。调速过程中能量损耗较小，效率较高。缺点：需要一套专门的调压装置，如直流斩波器或整流器等，增加了设备的复杂性和成本。调压装置的可靠性和稳定性对调速性能有较大影响。适用场合：适用于对调速性能要求较高的场合，如城市轨道交通的电力机车，需要频繁启动、停车和调速，改变电枢电压调速可以满足其平稳运行和精确调速的需求。（2）改变励磁电流调速优点：调速方法简单，只需要调节励磁电流的大小即可实现调速。调速时不需要改变主电路的结构，对主电路的影响较小。缺点：调速范围有限，一般只能在一定的转速范围内进行调速。调速过程中会使电机的电磁转矩发生变化，可能会影响机车的牵引性能。适用场合：常用于高速运行时的微调，当机车达到较高速度后，通过适当减小励磁电流可以进一步提高机车的速度，但由于调速范围有限，不能作为主要的调速方式。（3）串并联换接调速优点：调速方法简单，通过改变牵引电机的串并联连接方式即可实现调速。不需要复杂的控制设备，成本较低。缺点：只能实现有级调速，调速的平滑性较差，会产生速度的突变。换接过程中可能会产生较大的电流冲击，对设备的使用寿命有一定影响。适用场合：适用于对调速平滑性要求不高的场合，如一些货运电力机车，在不同的运行阶段可以通过串并联换接调速来改变机车的速度，以满足不同的运输需求。2.分析电力机车制动方式的特点及相互配合使用的必要性。参考答案：（1）电阻制动的特点优点：制动效果稳定，不受轮轨粘着条件的限制，在高速运行时也能提供可靠的制动能力。制动过程中不会产生机械磨损，减少了制动部件的维护工作量。可以通过调节制动电阻的阻值来控制制动电流和制动力的大小，实现对制动过程的精确控制。缺点：制动时列车的动能全部转化为热能消耗在制动电阻上，造成能量的浪费。制动电阻需要较大的散热空间，增加了机车的体积和重量。（2）再生制动的特点优点：具有良好的节能效果，列车的动能可以转化为电能反馈回电网，提高了能源的利用效率。制动过程中对环境友好，减少了能量的浪费和热污染。制动平稳，对列车的冲击较小。缺点：要求电网具有吸收反馈电能的能力，如果电网条件不允许，再生制动的效果会受到限制。再生制动系统的设备成本较高，技术要求也较高。（3）空气制动的特点优点：制动力大，能够在短时间内使列车停车，是一种可靠的制动方式。技术成熟，设备简单，维护方便。不受电气系统故障的影响，在电气制动失效时可以作为备用制动方式。缺点：制动过程中存在机械磨损，需要定期更换制动部件，增加了维护成本。制动时会产生较大的噪音和粉尘污染。（4）相互配合使用的必要性电