DF4内燃机车电传动ppt课件.pptx

内燃机车电传动内燃机车电传动装置的功用内燃机车电传动装置的功用 内燃机车的原动机是柴油机。从柴油机到机车内燃机车的原动机是柴油机。从柴油机到机车轮对之间需要一套速比可变、满足机车牵引特性轮对之间需要一套速比可变、满足机车牵引特性要求的中间环节要求的中间环节传动装置传动装置。由一套电气设备组成的这个中间环节，称为由一套电气设备组成的这个中间环节，称为电力传动装置电力传动装置。柴油机柴油机电力传动装置电力传动装置轮对轮对v内燃机车理想牵引特性内燃机车理想牵引特性 基本要求：机车在运行时能充分利用其动力装置的额定功率基本要求：机车在运行时能充分利用其动力装置的额定功率 式中：式中：Ne柴油机功率（柴油机功率（kW）；）；F机车牵引力（机车牵引力（kN）；）；V机车速度（机车速度（km/h）；）；传动装置效率传动装置效率（暂假设不变）（暂假设不变）。=常数常数FV常数，即要求机车的牵引力常数，即要求机车的牵引力F与与机车的速度机车的速度V成反比的变化关系；成反比的变化关系；最大牵引力最大牵引力Fmax受机车动轮与钢轨之间受机车动轮与钢轨之间粘着牵引力的限制；粘着牵引力的限制；最高速度最高速度Vmax受机车构造速度的限制受机车构造速度的限制。FmaxFNVNVmaxVmin0机车理想牵引特性曲线及柴油机功率曲线q柴油机的扭矩特性和功率特性柴油机的扭矩特性和功率特性 nmaxnmin0nNMNNeM柴油机特性曲线及功率曲线q若柴油机直接驱动，则若柴油机直接驱动，则式中：式中：D机车动轮直径（机车动轮直径（m）；）；n柴油机转速（柴油机转速（r/min）；）；M柴油机扭矩（柴油机扭矩（kNm）；）；传动比；传动比；传动效率传动效率。说明，柴油机的扭矩特性即代表机车的牵引特性，说明，柴油机的扭矩特性即代表机车的牵引特性，显然，不符合理想牵引特性的要求。显然，不符合理想牵引特性的要求。1)柴油机功率得不到充分利用柴油机功率得不到充分利用；2)柴油机的转速变化范围很窄，过载柴油机的转速变化范围很窄，过载能力较差，故机车的运行速度范围能力较差，故机车的运行速度范围和负载变化受到限制；和负载变化受到限制；3)柴油机不能带负荷启动，故不能使柴油机不能带负荷启动，故不能使列车启动和低速运行；列车启动和低速运行；4)柴油机曲轴只能单方向旋转柴油机曲轴只能单方向旋转，故，故不能改变机车的运行方向。不能改变机车的运行方向。（F）（V）直接驱动的机车牵引特性曲线v对电传动装置的基本要求对电传动装置的基本要求1)1)当机车运行在满功率工况时，电力传动装置应该使机车在当机车运行在满功率工况时，电力传动装置应该使机车在尽可能大的速度范围内保持尽可能大的速度范围内保持柴油机额定功率不变柴油机额定功率不变，以充分，以充分利用柴油机的功率；当机车仅需部分功率运行时，传动装利用柴油机的功率；当机车仅需部分功率运行时，传动装置应使柴油机置应使柴油机按其经济特性恒功率运行按其经济特性恒功率运行。2)2)电力传动装置应保证柴油机在无负载情况下启动。电力传动装置应保证柴油机在无负载情况下启动。3)3)机车启动时，传动装置应保持有足够大的牵引力，使机车机车启动时，传动装置应保持有足够大的牵引力，使机车启动加速快，且保证机车启动过程平稳而无冲击。启动加速快，且保证机车启动过程平稳而无冲击。4)4)电力传动装置应该具有较高的效率。电力传动装置应该具有较高的效率。5)5)电力传动装置必须工作可靠，重量轻，体积小，维修方便。电力传动装置必须工作可靠，重量轻，体积小，维修方便。内燃机车电传动的分类内燃机车电传动的分类柴油机柴油机牵引牵引发电机发电机轮对轮对牵引牵引电动机电动机变流变流装置装置（直流（直流/交流）交流）（直流（直流/交流）交流）按照牵引发电机和牵引电动机电机所用的电按照牵引发电机和牵引电动机电机所用的电流制进行分类，电力传动装置可分为三大类：流制进行分类，电力传动装置可分为三大类：1 1 直流电力传动（直直流电力传动（直-直传动）直传动）2 2 交直流电力传动交直流电力传动 3 3 交流电力传动（交交流电力传动（交-直直-交传动，交交传动，交-交传动）交传动）v直流电力传动直流电力传动 传动方式是采用直流牵引发电机和直流牵引电动机，又称传动方式是采用直流牵引发电机和直流牵引电动机，又称直直直流电传动直流电传动。特点：调速方法比较简便，直流串特点：调速方法比较简便，直流串 励电动机的转速特性较软，适合于机励电动机的转速特性较软，适合于机车牵引；车牵引；我国我国60年代初开始生产，主要机型有年代初开始生产，主要机型有东风型、东风东风型、东风2型、东风型、东风3型以及进口型以及进口的的ND1型、型、ND2型等机车；型等机车；弊端：直流牵引发电机的功率受到换弊端：直流牵引发电机的功率受到换向条件和机车限界尺寸以及机车轴重向条件和机车限界尺寸以及机车轴重的限制，使单机组直流电力传动内燃的限制，使单机组直流电力传动内燃机车的功率几乎限制在机车的功率几乎限制在2200以下。以下。MMMMMM柴油机Gv交直流电力传动交直流电力传动 传动方式是采用交流牵引发电机，通过大功率硅整流器将交流电传动方式是采用交流牵引发电机，通过大功率硅整流器将交流电变为直流电，然后供给数台直流牵引电动机。变为直流电，然后供给数台直流牵引电动机。交流发电机无换向器，克服了制造交流发电机无换向器，克服了制造大功率直流牵引发电机换向时所出大功率直流牵引发电机换向时所出现的困难，并且结构简单、运用可现的困难，并且结构简单、运用可靠、省铜、重量轻、维护简便；靠、省铜、重量轻、维护简便；保留了直流牵引电动机保留了直流牵引电动机 调速性能调速性能的特点；的特点；我国我国70年代初开始生产，主要机型年代初开始生产，主要机型有东风有东风4型系列型系列、东风东风5型系列型系列、东东风风7型系列、东风型系列、东风8型系列、东风型系列、东风10型系列、东风型系列、东风11型及进口的型及进口的ND4型、型、ND5型等机车。型等机车。柴油机GMMMMMM随着重载和高速列车的发展、机随着重载和高速列车的发展、机车功率的提高，直流牵引电动机车功率的提高，直流牵引电动机的弊端已经显现的弊端已经显现。v交流电力传动交流电力传动 传动方式采用交流牵引发电机和交流牵引电动机，因两者都传动方式采用交流牵引发电机和交流牵引电动机，因两者都是交流电机，故称为交流电力传动。是交流电机，故称为交流电力传动。直流串励牵引电动机虽然具有良好的调速性能，但在结构上有换向直流串励牵引电动机虽然具有良好的调速性能，但在结构上有换向器，不仅重量和尺寸大、费铜，而且故障率高，维护保养不便，限器，不仅重量和尺寸大、费铜，而且故障率高，维护保养不便，限制了其在大功率、高速度机车上的应用制了其在大功率、高速度机车上的应用；交流电动机无换向器，具有结构简单、体积小、运行可靠等优点，交流电动机无换向器，具有结构简单、体积小、运行可靠等优点，不但可以提高单节机车的功率，而且由于其具有硬特性使机车具备不但可以提高单节机车的功率，而且由于其具有硬特性使机车具备良好的防止动轮空转打滑的性能；良好的防止动轮空转打滑的性能；交流异步电动机的转速主要决定于它的供电电源的频率，而在一定交流异步电动机的转速主要决定于它的供电电源的频率，而在一定功率下柴油机的转速不变，牵引发电机的频率也不变，因此交流电功率下柴油机的转速不变，牵引发电机的频率也不变，因此交流电力传动的关键是在交流牵引发电机和交流牵引电动机之间设置一个力传动的关键是在交流牵引发电机和交流牵引电动机之间设置一个功率大、调频宽的功率大、调频宽的变频装置变频装置，以满足交流牵引电动机的调速要求，以满足交流牵引电动机的调速要求。（1 1）交）交直直交流电力传动交流电力传动 具有中间直流环节的间接变频的交流电力传动，称为交具有中间直流环节的间接变频的交流电力传动，称为交直直交交流电力传动。流电力传动。柴油机驱动交流牵引发电机，所发出的三相交流电经柴油机驱动交流牵引发电机，所发出的三相交流电经硅整流器硅整流器Z整整流为直流电，再经过一个或数个流为直流电，再经过一个或数个逆变器逆变器N将直流电转变为频率可调将直流电转变为频率可调的交流电的交流电；中间直流环节使逆变器输出的三相交流电的频率与牵引发电机发出中间直流环节使逆变器输出的三相交流电的频率与牵引发电机发出的三相交流电的频率没有任何关系；在机车起动和调速的整个工作的三相交流电的频率没有任何关系；在机车起动和调速的整个工作范围内，逆变器输出的三相交流电的频率都能平滑地调节。范围内，逆变器输出的三相交流电的频率都能平滑地调节。柴油机GMMMMMMZN（2 2）交）交交流电力传动交流电力传动 没有中间直流环节的直接变频的交流电力传动，称为交没有中间直流环节的直接变频的交流电力传动，称为交交流交流电力传动。电力传动。由交流牵引发电机发出的三相交流电经一个或数个由交流牵引发电机发出的三相交流电经一个或数个变频装置变频装置BP后，直接变为频率可调的三相交流电；后，直接变为频率可调的三相交流电；交交交流变频装置输出的频率要低于输入频率，一般最高输出交流变频装置输出的频率要低于输入频率，一般最高输出电源频率只能达到输入电源频率的三分之一，因而要求交流牵电源频率只能达到输入电源频率的三分之一，因而要求交流牵引发电机具有较高的频率。因此交引发电机具有较高的频率。因此交交流传动比较适合于原动交流传动比较适合于原动机转速较高的设备（如燃气轮机）。机转速较高的设备（如燃气轮机）。柴油机GMMMMMMBP 内燃机车电传动电路的组成内燃机车电传动电路的组成 电力传动装置的各项功能是通过一定形式的电路驱动各种电气设电力传动装置的各项功能是通过一定形式的电路驱动各种电气设备得以实现的；电传动内燃机车机车上的电路，按其作用可以分备得以实现的；电传动内燃机车机车上的电路，按其作用可以分为主为主电路、励磁电路、辅助电路电路、励磁电路、辅助电路和和控制电路控制电路四大系统。四大系统。主电路主电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个系统，实现机车的功率传输，其性能决定了机车的基本特性。系统，实现机车的功率传输，其性能决定了机车的基本特性。励磁电路励磁电路通常是指内燃机车上保证柴油机发电机组正常运行通常是指内燃机车上保证柴油机发电机组正常运行的励磁调节系统；在交的励磁调节系统；在交-直流传动中进行恒功率励磁调节；在交直流传动中进行恒功率励磁调节；在交-直直-交流传动中对中间直流电压进行恒压励磁调节。交流传动中对中间直流电压进行恒压励磁调节。辅助电路辅助电路将机车上的各种辅助电气设备和辅助电源连成一个将机车上的各种辅助电气设备和辅助电源连成一个系统，成为保证机车正常运转不可缺少的电气装置。系统，成为保证机车正常运转不可缺少的电气装置。控制电路控制电路将控制主电路、励磁电路及辅助电路中各电气设备将控制主电路、励磁电路及辅助电路中各电气设备的控制电器、信号装置和控制电源连成一个电气系统，实现对机的控制电器、信号装置和控制电源连成一个电气系统，实现对机车的操纵和控制。车的操纵和控制。一、直流牵引电动机的工作原理一、直流牵引电动机的工作原理 在交直流电力传动装置中，广泛采用直流串励电动机作为驱动机车车辆的牵引电动机，它的工作原理与一般直流串励电动机相同。图21 直流电动机横向剖面 图22 直流电动纵向剖面1主极线圈；2主磁极；3换向极线圈；1吊环；2机座，3端盖；4风扇；5电枢绕组；4换向极；5电枢绕组；6底脚；6后压圈；7轴承；8轴；9电枢铁芯；10前压圈；7电枢槽；8机座（磁轭）；9电枢铁芯；11换向器压圈；12换向器；13 电刷；14刷握装置；10极靴。15前端盖；16主极线圈；17主极铁芯。v直流电动机的基本工作原理直流电动机的基本工作原理主磁极：由励磁磁势建立主磁场，磁场方向：N S静止的电刷（A和B）与换向器滑动接触，将直流电引入电枢线圈abcd电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力的作用 电磁力大小：fx=Bx l is 电磁力的方向：由左手定则决定 一对电磁力形成电磁转矩Mx电磁感应定律：运动导体切割磁力线必感应出电势（电动机中为反电势）感应电势大小：e=Bx l v 感应电势的方向：按右手定则决定 换向器：其作用是使旋转中的电枢线圈中电流换向，从而保证每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，使电磁转矩的方向不变，电机按一定方向连续旋转。换向器改变电源正负极，或改变磁场方向时，电枢线圈所受的电磁力都将反向，电枢反向旋转。fxfxexexv直流电机的可逆性直流电机的可逆性 在一定的条件下，直流电机既可作为电动机运行又可作为发电机运行，由此应用于机车上的牵引工况和电阻制动工况。电动机工况：克服反电势，输入电能，产生电磁转矩，驱动电机负载旋转，将电能转变为机械能。发电机工况：由原动机拖动电机旋转，在电枢绕组中产生感应电势，输出电能，即将机械能转变为电能；而电磁转矩的方向与拖动转矩的方向相反，称为制动转矩。三、直流电机的基本方程式三、直流电机的基本方程式 直流电机是传动系统中进行机电能量变换的元件。直流电机的基本方程式是指直流电机电系统中的电压平衡方程式、机械系统中的转矩平衡方程式以及功率平衡方程式。这些方程式综合了电机内部的电磁过程，同时也表达了电机外部的运行特性及功率平衡关系。四、直流牵引电动机的工作特性和速度调节四、直流牵引电动机的工作特性和速度调节 电传动机车是由牵引电动机驱动的，因此牵引电动机的工作特性必须满足机车牵引性能提出的要求。电动机输出的机械转矩和转速是说明电动机工作特性的两个重要的物理量，分别与机车牵引力和机车速度相对应，因此，转矩特性和转速特性是电动机的两个主要特性，是选用牵引电动机的重要依据。牵引电动机特性分析牵引电动机特性分析 对串励和他励两种型式得电机进行比较，分析它们各自的优缺点，并确立选用牵引电动机时应考虑的因素及基本原则。牵引调速性能：在内燃机车上，牵引电动机由恒功率电源供电，输出电压变化范围有限，串励电动机的“软特性”特点能使牵引电动机在电源电压较小变化时具有较大的转速和转矩变化，因而调速容易，调速范围较宽。牵引电动机之间的负载分配：机车上几台牵引电动机同时并联运行，由于电动机的特性不可能完全一致，或者动轮直径不完全相等，都将引起电动机之间负载分配的不均匀现象，个别电机在运转时将会发生严重过载情况。串励电动机由于具有“软特性”，这种负载分配的不均匀性远较他励电动机为小 。v防空转性能防空转性能 机车起动或满载爬坡时，常常因轮轨间得粘着破坏而发生个别动轮个别动轮空转的现象。此时若能迅速减小牵引电动机的电流和输出转矩，就能使粘着条件恢复。串励电动机的“软特性”不利于粘着条件的恢复。而他励电动机的“硬特性”却有利于防止动轮空转。v起动性能及过载能力起动性能及过载能力由于串励电动机的转矩特性M=f(Is)近似地按电枢电流平方的比例增长，因而起动转矩大，适合机车起动时较大起动牵引力的要求。最大转矩主要受短时允许的过载电流所引起的发热限制，在相同得过载电流下，串励电动机的最大转矩较他励电动机大。牵引电动机的速度调节牵引电动机的速度调节 由于机车运行条件比较复杂，经常需要按照线路情况来选择合适的运行速度，这就要求牵引电动机能够在宽广的范围内均匀而经济地调速，而且调速设备应简单，操作方便。根据转速公式可知直流牵引电动机的调速方法有三种：改变牵引电动机的电源电压U；调节牵引电动机的励磁；调节电枢回路的电阻RD。其中，采用在电枢回路中串联可调电阻的方法调速，方法虽然简单，但往往是有级地改变电阻值，因而调速不平稳，同时附加调节电阻要损耗大量电能，将使牵引效率降低。过去仅在小功率的机车和城市电车中采用。因此，在机车中不采用这种方法，而广泛采用改变牵引电动机的电源电压以及削弱牵引电动机的磁场的调速方法。五、直流牵引电动机的电枢反应五、直流牵引电动机的电枢反应 主磁极上的励磁磁势建立主磁场。当电枢绕组中有电流时，由电枢磁势建立电枢磁场，其轴线与主磁场轴线相互垂直，故又称电枢磁场为交轴磁场。电枢磁场使主磁场受到影响，电机的气隙磁场发生了变化，称之为电枢反应。电枢反应的结果是：（1）电机气隙中的合成磁场发生畸变；（2）电机气隙中的合成磁场有所削弱。严重的是由于磁场的畸变使电机换向条件恶化，容易产生火花。六、直流牵引电动机的结构六、直流牵引电动机的结构 同步同步牵引发动机牵引发动机 在交直流电力传动内燃机车中，牵引发电机采用同步发电机，称为同步牵引发电机。同步牵引发电机是根据电磁感应原理，将机械能转变为电能的旋转电机。同步电机有两种结构形式，一种是旋转电枢式，另一种是旋转磁极式。绝大多数的同步电机，特别是功率较大的电机，都采用旋转磁极式的结构。一、同步牵引发电机的基本原理一、同步牵引发电机的基本原理定子铁芯中嵌有三相对称绕组AX、BY、CZ，称为电枢绕组，对称条件是：这三组绕组的匝数和导线截面相等，在空间位置上互相距离120电角度。转子上绕有励磁绕组，当直流电流通过电刷和滑环送入励磁绕组时，使转子磁极产生极性不变的N极和S极，在气隙中形成一对磁极的主磁场。当原动机拖动转子旋转时，则定子绕组与转子磁场之间产生相对运动，根据电磁感应原理，在定子上的三相绕组中将产生感应电势波形大小和频率均相同，相位互差120 电角度的三相对称电势。二、同步牵引发电机的电枢反应二、同步牵引发电机的电枢反应转子励磁绕组中通入直流励磁电流，由励磁电流产生的旋转磁场转子磁场（主磁场），依次切割定子槽中的三相绕组，并在绕组中感应出三相对称交流电势。如果三相绕组不接负载（I=0），则此时的感应电势为空载电势：E0=4.44fWKr20当电枢绕组接通对称的三相负载，便有三相对称电流流过，也会产生一个旋转磁场定子磁场，或称电枢磁场。电枢电流是由感应电势产生的，故它们的频率相同，电枢绕组的极对数总是与转子磁极对数相等，因此电枢磁场的转速与转子磁场的转速相同，并且以相同的方向同步旋转，两者之间没有相对运动，“同步电机”由此而得名。电枢磁场对转子磁场的影响称做电枢反应。电枢反应与电枢电流的大小有关，此外还与负载的性质（即电阻性、电感性及电容性）有关。电枢反应将会使转子磁场（主磁场）发生畸变和去磁，从而影响同步发电机电枢绕组中感应电势的大小以及发电机的各种运行性能。三、同步牵引发电机的特性三、同步牵引发电机的特性 同步牵引发电机的特性是指：发电机在对称负载及恒定转速运行情况下，各个量之间的变化关系。主要有空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调节特性。从运行的角度看，外特性和调节特性是主要的运行特性，根据这些特性，可以判断发电机的工作是否正常，以便及时进行调整。空载特性、负载特性和短路特性则是检验发电机基本性能的重要依据。四、同步牵引发电机的结构四、同步牵引发电机的结构同步牵引发电机的结构同步牵引发电机的结构 三相异步三相异步牵引电动机牵引电动机 交流电机主要分为同步电机和异步电机两大类，二者的工作原理和运行性能有较大区别。同步电机主要用作发电机，而异步电机主要用作电动机。在交流电力传动内燃机车中，牵引电动机通常采用异步电机，其结构简单，运行可靠，维护方便，效率较高，在变频器的控制下实现机车牵引性能的调速要求。异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理图8-10 异步电动机工作 原理示意图当定子三相绕组中通入三相电流，则产生一个转速为no、顺时针方向的旋转磁场。转子导体与旋转磁场之间存在相对运动，必在转子导体中产生感应电势，其方向可用右手定则确定。由于转子绕组是闭合的，则感应电势在转子导体中产生感应电流。转子导体中的感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力F，其方向可用左手定则确定。电磁力F作用在转子上形成电磁转矩，使转子按旋转磁场的旋转方向转动。为了在转子导体中产生感应电势和电流，转子与旋转磁场之间必须存在相对运动，则异步电机转子转速n总是小于同步转速no，故称“异步电动机”。转差率：异步电动机的结构异步电动机的结构v转子绕组转子绕组2022/12/30牵引电动机的磁场削弱牵引电动机的磁场削弱 对东风4B型机车调速，实质上就是对牵引电动机调速，根据直流串励电动机的速率公式分析可知,改变nD的第一个方法就是改变加于牵引电动机电枢上的端电压uD。由于东风4B型机车上六台牵引电动机并联由牵引发电机通过主整流柜供电，因此可以认为uF(直流侧)等于uD，那么，在机车加速过程中uD也按UF相同的变化规律上升。当东风4B型机车速度上升至3843km/h(货运)或5157km/h(客运)时，uF(或uD)已十分接近该功率(额定装车功率)下的限压区，为避免牵引发电机最高电压对机车继续升速的限制，此时就可采取第二个调速方法，对牵引电动机进行磁场削弱，即根据速率公式减小牵引电动机的磁通。2022/12/30东风东风4B4B型机车的磁场削弱采取了分路电流法，即在励磁绕组上并接型机车的磁场削弱采取了分路电流法，即在励磁绕组上并接分路电阻。分路电阻。图中XC1、XC2为一、二级磁场削弱接触器主触头；Rx1、Rx2为一、二级磁场削弱分路电阻。2022/12/30电阻制动电阻制动电阻制动的基本概念电阻制动的基本概念 电阻制动是利用直流电机的可逆原理，在电力传动机车制动工况时，将牵引电动机改接为他励发电机，并通过轮对将列车的动能变化成上述发电机的电能，最终以热能的形式消耗在制动电阻上。此时改接成他励发电机的反转矩作用于动轮，产生制动力。采用电阻制动可以提高列车在下坡道上的运行速度，大大降低机车车辆轮箍的磨耗；大量节省制动闸瓦；最小限度的使用空气制动使闸瓦、轮箍的发热减小，因而提高了使用闸瓦时的制动效果；对于高速列车，电阻制动便成为高速运行下的主要制动方式。因为在时速200km/h以上，如果施行闸瓦制动，则由于高速摩擦产生巨大的热量，过高的温升使闸瓦与动轮轮箍间的摩擦系数下降至极小的数值，难以产生有效的制动力。2022/12/30机车从牵引工况转换到电阻制动工况，必须进行下列电路的转换：机车从牵引工况转换到电阻制动工况，必须进行下列电路的转换：(1)切断牵引电动机的供电电源，使牵引发电机不再向它的电枢绕组供电。(2)将各台牵引电动机的励磁绕组串联后由牵引发电机供电，此时牵引发电机构成了他励绕组的励磁电源。(3)在牵引电动机的电枢回路中接入制动电阻，作为他励发电机工况的牵引电动机的负载，以消耗电能，产生制动力。(4)为调节制动力及对电阻制动系统进行特殊保护的制动励磁控制电路和保护电路投入工作。2022/12/30DF4BDF4B型机车电阻制动的特点型机车电阻制动的特点 (1)6台牵引电动机在电阻制动工况下该接成他励发电机，每台电动机向其对应的制动电阻1RZ-6RZ供电。(2)6台牵引电动机的串励绕组串联起来，由牵引发电机通过硅整流装置提供励磁电流。此时励磁机已经不通过测速发电机提供励磁，而是由恒定的110V电源为励磁机励磁。励磁机的励磁电流由晶体管斩波器控制，以调节制动力。(3)以柴油机转速传感器2CF作为制动电流和制动励磁电流的给定信号源；以机车速度传感器1CF作为低速时短路制动电阻、以扩大电阻制动应用范围的动作速度信号源。(4)以霍尔元件检测器检测电阻制动工况下的制动电流和制动励磁电流。(5)在电阻制动主电路中布置着16RZC主触头，在规定的速度(22土2km/h)下，它们闭合，将全部制动电阻短路一半。在短路制动电阻过程中，为避免制动电流和制动力的突变，必须同时相应地降低励磁电流，然后再调节励磁电流随机车速度的降低而逐渐增加，在保持恒流制动的工况下使制动力逐渐达到最大值，这时的机车速度约为19km/h。2022/12/30(5)在电阻制动主电路中布置着16RZC主触头，在规定的速度(22土2km/h)下，它们闭合，将全部制动电阻短路一半。在短路制动电阻过程中，为避免制动电流和制动力的突变，必须同时相应地降低励磁电流，然后再调节励磁电流随机车速度的降低而逐渐增加，在保持恒流制动的工况下使制动力逐渐达到最大值，这时的机车速度约为19km/h。(6)为使电阻制动电流不超过规定的最大值(650A)，在制动电阻5RZ的抽头上，接入了制动过流继电器线圈ZLJ。当发生制动过流时，ZLJ动作，在励磁机励磁电路中的主触点断开，对电阻制动主电路进行保护。(7)在2RZ和5RZ上抽头处各接一台制动电阻通风机电动机2RZD和5RZD，并在这两台电动机的励磁绕组和制动电阻的联接点之间，接有风速继电器FSJ线圈，以确保制动电阻的通风冷却。2022/12/30继继 电电 器器 继电器的种类很多，分类原则也各不相同。在内燃机车上用于控制和协调机车各部分正常工作的称控制继电器，如时间继电器、中间继电器、过渡继电器等；另一类是当机车有关部件发生故障时，发出故障信号或切除故障电路的称保护继电器，如空转、接地、过电流、水温、油压等继电器。在东风4B型内燃机车上采用的大都是电磁式继电器。它们靠磁路系统中的电磁线圈通电而动作。另外，根据机车上不同的要求，还有利用液体压力或气体压力驱动的继电器，如油压继电器、水温继电器等。2022/12/301.空转继电器 空转继电器是一种保护继电器。当机车的轮对发生空转时，能迅速的向司机发出空转警告信号，并可能采取措施及时消除空转。空转发生的原因及危害 机车在起动或运行中，由于某些原因使粘着状态受到破坏。例如牵引重载列车起动或爬坡时，机车牵引力大于粘着牵引力；或者由于雨雪或油污使轮轨之间摩擦系数减小，从而引起粘着牵引力的降低等，都可能使动轮轮对发生空转。轮对空转的后果是很严重的，因为轮对空转不但降低了机车的牵引力、增加了轮箍的磨耗，而且空转轮对上电动机的反电势将急剧升高，在电刷上产生强烈的火花甚至发生“闪络”或“环火”，致使烧毁电刷及换向器。此外，由于空转的牵引电动机上的离心力与转速平方成正比，强大的离心力可能引起电机的机械损坏。因此，机车一旦发生动轮空转，必须迅速采取措施制止空转。2022/12/30空转继电器在机车电路中的接线原理 东风4B型内燃机车上装有空转继电器13KJ，其接线原理如图1420所示。当1D支路中电动机空转时，该电动机转速升高，电枢反电势上升，支路中电流显著下降。它在励磁绕组上的压降减小，a点电位下降，低于b点电位，a、b两点形成一定的电位差，则继电器1KJ线圈中有电流自b点流向a点。如前所述，当流过1KJ线圈中的电流超过0.5A时，继电器动作，空转信号灯亮。2022/12/302.2.接地、过流及制动过流继电器 接地、过流和电阻制动过流继电器都是保护电器，它们的结构相同，接地与制动过流继电器电磁线圈参数相同，有相同的动作电流。而过流继电器则根据接线需要，有不同的动作电流。这三种继电器在东风4B型内燃机车主电路上的接线如图142l所示。2022/12/30 制动过流继电器ZLJ是在电阻制动工况时，保护制动电阻Rz不致因电流过大而烧损。它被接在第五位牵引电动机5D正端和制动电阻5Rz的抽头上。当通过制动电阻上的电流达到660A时(此时，通过继电器ZLJ线圈的电流为100mA)，继电器ZLJ动作，制动过流红灯亮，同时切断电阻制动接触器ZC的电空阀电路，从而切除了电阻制动工况下牵引电动机的励磁。接地、过流和制动过流继电器还装有机械闭锁装置，其作用是继电器一旦闭合之后，衔铁就被闭锁杆顶住，即使此后继电器线圈失电，也不能自动复原，必须由操作人员推动解锁杆，继电器才会复原。2022/12/303.差示压力计 在内燃机车中，当柴油机曲轴箱内的正压力超过一定数值时，就可能引起爆炸，故在机车上装设有差示压力计，以防止发生这种爆炸事故。它是一根它是一根U U形有机玻璃管，内盛染形有机玻璃管，内盛染红的食盐水。红的食盐水。U U形管的一端通大气，形管的一端通大气，其上插入两根银针；另一端接到柴其上插入两根银针；另一端接到柴油机曲轴箱内。当柴油机正常工作油机曲轴箱内。当柴油机正常工作时，银针在食盐水液面之上。当柴时，银针在食盐水液面之上。当柴油机曲轴箱内的压力超过一定数值油机曲轴箱内的压力超过一定数值时，时，U U形管中食盐水液面升高，从而形管中食盐水液面升高，从而使银针与液面接触，两根银针便通使银针与液面接触，两根银针便通过食盐水而接通中间继电器过食盐水而接通中间继电器4ZJ4ZJ电路，电路，4ZJ4ZJ继电器动作，一方面使差示红灯继电器动作，一方面使差示红灯亮；另一方面使亮；另一方面使DLSDLS线圈失电，柴油线圈失电，柴油机便停机。机便停机。2022/12/304.油压继电器 油压继电器是用来使柴油机机油的压力根据不同工况保持一定数值的保护电器。若机油压力低于规定数值，则使柴油机卸载或停机，以免因润滑不良而损坏。东风4B型机车装有两种结构参数相同而动作参数不同的油压继电器，共四个。其中被称为1YJ，2YJ的两个是在柴油机转速780r/min以下时进行油压保护的。当油压100kPa时，其常开触头闭合，使柴油机调速器保证柴油机的正常工作。当机油压力低于80kPa时，常开触头断开，其触点切断DLS线圈供电电路，联合调节器动力活塞上下方油路沟通，在动力活塞弹簧作用下，通过杠杆系统将柴油机供油齿条拉到停油位，柴油机停机。另外两个油压继电器3YJ、4YJ其整定值为180kPa和160kPa，它们在柴油机转速780r/min以上起保护作用。作用时，其常开触头切断牵引发电机励磁接触器LC线圈供电电路，发电机停止发电，柴油机卸载。2022/12/305.水温继电器 水温继电器是用来防止柴油机冷却水温过高的保护继电器。当柴油机冷却水温超过88时。水温继电器WJ动作，通过中间继电器2ZJ，切断牵引发电机励磁接触器LC的线圈供电电路，同步牵引发电机因无励磁而停止发电，使柴油机卸载。对于东风4B型内燃机车的水温保护，只要求动作温度，即柴油机冷却水温超过88时动作，而不要求释放(返回)的温度。因为在司机控制器主手柄2位以上，一旦水温继电器动作，柴油机卸载，使水温下降后，由于中间继电器设有电气自锁装置，故柴油机也不能自动再加负荷。2022/12/306.中间继电器 中间继电器是一种控制电器，它的主要作用是增加触头数目(即起放大讯号数目作用)或提高被控电路的功率。东风4B型内燃机车上装有四个中间继电器，其主要用途如下：1ZJ用于平稳启动以及为磁场削弱过渡继电器准备好电源；2ZJ接受水温继电器WJ信号，进行水温保护；3ZJ线圈在司机控制器主手柄916位时有电，它动作时就将LC与LLC线圈供电电路转变为由油压继电器3YJ4YJ所控制，以便对柴油机进行高转速下的机油油压保护。4ZJ接入差示压力计保护电路中，它接受差示压力计CS的控制。当差示压力计不动作时，中间继电器4ZJ线圈中无电，它的常闭触点闭合，使柴油机联合调节器电磁联锁线圈DLS有电，柴油机可以维持正常工作。2022/12/307.联合调节器电磁联锁 联合调节器电磁联锁是用来控制柴油机投入正常工作或停止运行的装置，在机车电路图中，其吸引线圈以DLS表示。当吸引线圈通电后，电磁吸力将动铁芯吸向静铁芯。同时，动铁芯带动碰杆下移，将阀压下，使联合调节器动力活塞下方能建立油压，柴油机则可启动和正常运转。当线圈无电时，动铁芯在弹簧的作用下释放，油阀开启，使动力活塞上下方油路沟通。在动力活塞弹簧作用下，动力活塞下降，并通过杠杆系统把柴油机供油齿条拉到停油位，使柴油机停止运转。