[其他]一種機車推進系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 1986-06-19
• 公開（公告）號: CN1003230B
• 公開（公告）日: 1989-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 埃德加·托馬斯·巴爾奇;理查德·愛德華·比爾斯基;阿吉思·庫坦奈爾·庫馬
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B61C17/00
• 分類號: B61C17/00;B61C9/24
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 王忠忠

一般來說，本發(fā)明涉及諸如火車頭這樣的裝有渦輪增壓柴油機的內(nèi)燃電力牽引機車，特別涉及當發(fā)動機速度和/或負載增加時，用于防止機車排出不希望的煙塵的一種改進的推進系統(tǒng)。

象火車頭這樣的大型自推動牽引機車，通常使用熱原動機（典型的為16缸渦輪增壓柴油機）來驅(qū)動電氣傳動裝置，該裝置包括發(fā)電裝置，以對多個直流牽引電動機供電，這些電動機的轉(zhuǎn)子通過減速齒輪分別驅(qū)動車輛的輪軸組，發(fā)電裝置一般包括一個三相主牽引交流發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子機械地連接到發(fā)動機的輸出軸。當勵磁電流輸送到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的磁場繞組時，在交流發(fā)電機三相定子繞組中就產(chǎn)生交流電壓，這些電壓經(jīng)過整流后加到各牽引電動機的電框繞組上。

在“電動回轉(zhuǎn)”（motoring）或推進運行方式期間，不管機車速度如何，機車柴油機根據(jù)油門位置和環(huán)境條件趨向輸出恒定功率。為達到最高性能，必須適當控制牽引交流發(fā)電機的輸出電功率，以使機車利用發(fā)動機的滿功率。對于正常的列車運行提供中等輸出功率值，可使從最小到滿輸出進行分級控制。但是，不管發(fā)動機在什么功率級，它的負載不準超過它所能產(chǎn)生的功率。過載會引起過早的磨損，發(fā)動機失速或“停車”（bogging），排出過多的煙塵，或其它不良后果。在歷史上，已設計了一些機車控制系統(tǒng)，使得司機可從零到最大之間分級地選擇所需的牽引功率級，而且發(fā)動機能產(chǎn)生牽引力和附加的負載所要求的任何功率級。

發(fā)動機的功率與曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度和相對于這種運動的轉(zhuǎn)矩的乘積成比例，為了改變和調(diào)節(jié)有效功率的量起見，通常的作法是在機車發(fā)動機上裝設一個調(diào)速器，該調(diào)速器調(diào)節(jié)噴入每個發(fā)動機汽缸的加壓柴油燃料（即燃油）的量，以使曲軸的實際速度（RPM）與所需的速度相對應。所需速度是在許可范圍內(nèi)，通過人工操縱油門的操縱桿或手柄來設置的，油門能在低功率位置（N₁）和最大功率位置（N₈）的8級（擋）之間可選擇地移動。油門手柄是位于機車駕駛室內(nèi)的操縱臺的一部分。（除了慣用的8個功率擋外，該手柄還有一個“怠速”位置和一個“停車”位置）。

油門手柄的位置決定了相關(guān)聯(lián)調(diào)速器的發(fā)動機速度設置。在一個典型的調(diào)速器系統(tǒng)中，一個電動液壓裝置的輸出活塞通過機械連桿傳動連接到一對可動的燃油泵齒條上，該燃油泵齒條依次連到多個噴油泵，這些噴油泵分別計量加到發(fā)動機各個動力汽缸的油量。調(diào)速器對所需速度（由油門操縱）與發(fā)動機實際速度進行比較，其輸出活塞移動燃油泵齒條到達使它們之間的偏差減到最小值所必要的位置。

對8種不同速度設置中的每一種，發(fā)動機能產(chǎn)生一個相應的功率常量（假定為最大輸出轉(zhuǎn)矩）。當選擇油門擋8時，達到最高速（例如1050rpm）和最大額定總功率（例如4000馬力）。在正常情況下，每個擋的發(fā)動機功率與電氣推動系統(tǒng)所要求的功率相等，發(fā)動機驅(qū)動的主交流發(fā)電機提供該功率加上某些電氣和機械傳動的輔助設備所消耗的功率。

主交流發(fā)電機的輸出功率（KVA）與所產(chǎn)生的電壓和負載電流的有效值的乘積成比例。該電壓值隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)速而變，而且它也是交流發(fā)電機磁場繞組中勵磁電流值的一個函數(shù)。為了精確控制和調(diào)節(jié)供給電負載線路的功率，一般做法是調(diào)節(jié)牽引交流發(fā)電機的磁場強度以補償負載變化及使實際的KVA和所期望的KVA之間的誤差減至最小。該期望功率取決于發(fā)動機具體的速度設置。這種勵磁控制將形成一個平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，其結(jié)果使油門手柄的每個位置均具有基本恒定的最佳電功率輸出。

在實際應用中，以上概述的柴油-電力機車的控制系統(tǒng)還包括一些適于使系統(tǒng)正常操作無效和用于減小發(fā)動機負載的裝置，以響應一些暫時的異常情況，諸如輪子附著力降低，潤滑油系統(tǒng)或發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)的壓力降低或無論油門設定在什么速度上，負載超過了發(fā)動機的功率容量等。這種響應，通常稱之為“降值”（deration），以幫助機車從這樣一些情況中恢復過來和/或避免發(fā)動機嚴重損壞。另外，勵磁控制系統(tǒng)一般包括有必要時限制或減小交流發(fā)電機輸出電壓的裝置，用以使這個電壓值和負載電流值分別不超過最大預定安全電平或極限值。當機車從靜止狀態(tài)開始加速時，限流是有效的。機車在低速時，牽引電動機轉(zhuǎn)子是緩慢旋轉(zhuǎn)的，因此它們的反電動勢是低的。此時，交流發(fā)電機的低電壓能產(chǎn)生最大的負載電流，從而產(chǎn)生加速所需要的大的牽引力。另一方面，每當機車高速時，交流發(fā)電機電壓的幅度必須保持在其最大電平上不變。在高速情況下，牽引電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得極快，它有一個高的反電動勢，為了產(chǎn)生所需的負載電流，則必須要有高的交流發(fā)電機電壓。