電力機車新技術論文
電力機車是指從外界擷取電力作為能源驅動的鐵路機車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!
篇一
HXD3型電力機車電路分析
[摘 要]電力機車是指從外界擷取電力作為能源驅動的鐵路機車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。同樣使用牽引電動機的電傳動柴油機車、燃氣機車等不屬於電力機車。由牽引電動機驅動車輪的機車。電力機車因為所需電能由電氣化鐵路供電系統的接觸網或第三軌供給，所以是一種非自帶能源的機車。
[關鍵詞]HXD3型 電力機車 電路
中圖分類號：TM461 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X***2016***07-0333-01
機車的控制系統簡稱TCMS。TCMS主要功能是實現機車特性控制、邏輯控制、故障監視和診斷，能將有關資訊送到司機室內的機車控制狀態顯示裝置。TCMS包括一個控制裝置和兩個顯示單元，其中控制裝置設有兩套控制環節，一套為主控制環節，一套為備用控制環節。
機車的控制電路系統主要完成的功能是：
順序邏輯控制：如升、降受電弓，分、合主斷路器，閉合輔助接觸器、啟動輔助變流器等。
機車特性控制：採用恆牽引力/制動力+準恆速控制牽引電動機，實現對機車的控制。
定速控制：根據機車執行速度可以實現牽引、電制動的自動轉換，有利於機車根據線路情況的實現限速執行。
輔助電動機控制：除空氣壓縮機外，機車各輔助電動機根據機車準備情況，在外條件具備的前提下，由TCMS發出指令啟動、執行。空氣壓縮機則根據總風缸壓力情況由接觸器的分合來實現控制。
空電聯合制動控制：同交直傳動貨運機車***如SS4改機車***相同。
機車粘著控制：包括防空轉、防滑行控制、軸重轉移補償控制。
機車的控制電路可以分為以下幾個部分：
1. 控制電源電路***DC110V電源裝置***
機車控制電源的核心部件是DC110V充電電源模組PSU，機車DC110V控制電源採用的是高頻電源模組PSU與蓄電池並聯，共同輸出的工作方式，在通過自動開關分別送到各個支路，如微機控制、機車控制、主變路器、車內照明、車外照明等。PSU的輸入電源來自輔助變流器UA11或UA12的中間迴路電源，點UA11或UA12均正常時，由UA12向PSU輸入DC750V電源，當UA12故障時，轉向有UA11向PSU輸入750V電源。DC110V充電電源模組PSU含兩組電源，通常只有一組電源工作，故障時另一組電源開始供電，每組電源模組的輸入電壓為DC750V，輸出電壓為DC110V±2%，額定輸出電流為55A，輸出功率為6050KW***25℃***，採用自冷卻方式，控制電源電壓採用DC750V]。
2 .DC110V電源裝置電氣系統構成
充電器輸入電壓DC750V，功率6.05KW，採用自然冷卻方式，裝置電氣組成可以劃分為四大部分，依次為電源輸入電路、預充電電路、DC110V輸出電路和控制電路。
3. DC110V輸出迴路
IGBT、整流回路的絕緣變壓器IST1和整流器FR、平波迴路的電抗器DCL1和平波電容LC1構成了DC/DC轉換回路，微機系統以脈寬調製為原理控制IGBT動作，將輸出電壓變為交流脈衝電壓，輸入到變壓器的原邊。需注意的是IGBT工作在高頻段上，關斷瞬間會產生一個巨大的尖峰。這個尖峰對IGBT非常有害，所以在IGBT迴路中並聯一個無感電容，用以消除尖峰。而且這個電容要與IGBT的兩端直接相連，以防止線路中的雜散感抗進入迴路中，從而影響電容對尖峰的吸收效果，失去對IGBT的保護作用。DC/DC迴路中的輸出變壓器IST1為中頻變壓器，變為750V/150V，二次側輸出電壓經整流器、平波電抗DCL1和平波電容LC1構成濾波迴路後，輸出110V直流電壓。
4. 控制電路
控制電路是PSU的控制核心。中間部分是控制基板PWB，它收集PSU內部的各個器件的狀態以及電壓、電流訊號，並進行邏輯處理，然後控制繼電器***CTT、RY1等***動作、向IGBT發出指令。左側部分是基板的電源供電電路，經過一個小型的電源轉換器***記作psu***後，向基板提供正常工作所需的電源。右側為輸入/輸出訊號，並預留了RS-232C序列介面，方便與電腦相連。
5. 司機指令與資訊顯示電路
機車的2個司機室的控制指令通過相應的控制電器，分別送到TCMS。這些訊號有：司機電鑰匙開關訊號、主司機控制器換向手柄訊號和調速手柄控制級位訊號、輔助司機控制器手柄控制級位訊號、受電弓的升降弓訊號、主斷路器的分合訊號、空氣壓縮機的啟停訊號、以及司機室的其他訊號。其他還有：故障復位、緊急制動、過分相、定速控制等訊號。用於機車受電弓升降控制、主斷路器分合控制、空氣壓縮機的啟停控制、輔助變流器和牽引變流器的啟停控制、執行控制等，進一步地實現對機車相應的邏輯控制和牽引制動特性控制。
6. 機車邏輯控制和保護電路
機車的邏輯控制和保護電路主要是各自動開關、各流速繼電器故障隔離開關、高壓故障隔離開關、壓縮機接觸器狀態、主斷路器狀態、輔助變流器的庫內試驗開關、牽引變流器試驗開關、各種接地保護、空氣管路系統壓力繼電器等與TCMS介面，主要用於機車的各種工作邏輯控制、保護邏輯控制，並通過通訊將有關控制指令送到牽引變流器。
7. 輔助變流器控制電路
在機車主斷路器閉合後，由TCMS發出命令，閉合輔助變流器輸出電磁接觸器，並將資訊傳遞給輔助變流器控制單元，由輔助變流器控制單元發出指令，控制輔助變流器啟動。
在機車某一輔助變流器發生故障***無論是輔助變流器1或者2***後，故障的輔助變流器能及時的將資訊傳遞給TCMS，完成故障情況下輸出電磁接觸器的動作轉換。同時將資訊傳遞給另一組輔助變流器控制單元，故障的輔助變流器被隔離。所有輔助電動機全部由另一套輔助變流器供電，這時，該輔助變流器工作在CVCF狀態，不受司機控制器級位指令的控制，牽引電動機通風機和冷卻塔通風機也正常滿功率工作。
輔助變流器的隔離也可以由手動控制“輔助變流器隔離開關”來實現，對應兩套輔助變流器，機車上設兩個“輔助變流器隔離開關”，可以分別實施兩套輔助變流器的故障隔離執行。
在某一臺輔助變流器發生過流、短路等故障時，能自動實施電磁接觸器的鼓障轉換，並將資訊送TCMS。在輔助變流器發生接地故障時，跳主斷路器，並將資訊送TCMS，由司機來完成輔助變流器地接地故障的故障隔離。
隨著越來越多的交流傳動電力機車以其優越的效能賓士在世界上許多國家的鐵路網上，交流傳動電力機車已成為今後我國電力機車的發展方向。
參考文獻：
[1] 黃興平，劉磊.HXD3型電力機車整流系統的分析[J].科技致富嚮導，2014***32***：212.
[2] 張永明，李石磊.HXD3型電力機車典型故障原因分析及改進方案[J].機車電傳動，2012***3***：86-87.
篇二
電力機車空轉故障處理研究
摘 要：文章藉助於針對電力機車出現“空轉”這一問題的原因、對其應採取的判斷及檢測辦法、與之相對應的各種處理辦法、解決措施等予以“針對性分析”，從而在理論層面上給一系列機務部門在此領域的瞭解和預防提供具備對應性的理論依據。
關鍵詞：電力機車;空轉故障;處理
在鐵路事業已經進入“跨越式發展”階段的目前，為數不少的主幹鐵路線“紛紛”藉助於提速等活動，來對自身的牽引定數加以動態的提升，以至於機車也隨著不斷獲得更新換代的機會，不斷運用各種形式的新裝備、新技術，以至於出現越來越高的機車科技含量，自從SS3型起，電力機車先後設定了微機防空轉系統於微機櫃或電子櫃中，在出現機車空轉狀況時，系統對機車粘著係數、電機電流藉助於適當的特性、速度加以恢復，以此來將牽引力損失有效地加以控制，然而在出現空轉這一問題之際，經常會導致坡停、擦傷輪軌、解除安裝電流等一系列消極後果。
1 電力機車空轉故障的原因分析
1.1 司機操作不當
在電力機車的執行活動中，真空轉的最主要原因在於各種原因造成的手柄指令過高問題及其帶來的各種操作不當問題。也正因如此，在坡道上或雨天行駛、起車時，不應一次給太高的指令，而要在達到一定速度後進一步追加電流。在發生滑行或真空轉時，司機應對手柄級位加以適當降低，在獲得一定速度後再進行電流的追加，從而對真空轉加以抑制。
1.2 電力機車線路道岔油潤過多、輪緣噴油量太大等
此兩種情況同樣會造成機車真空轉，並伴有如減載、撒砂、空轉燈亮之類狀況的發生。在這一狀況之下，作為機車檢修部門應將之改為“乾式輪緣潤滑”形式的裝置或者對噴脂裝置噴油量加以適當調節，從而對真空轉加以預防。
1.3 假空轉原因
1.3.1 光電感測器故障：截至如今，TQG15B型是電力機車中“出場率”最高的光電感測器，而其發生線路接觸不良或開短路、損壞感測器引出線、絕緣或晶片之類出現損壞狀況，往往都會造成短時間內速度訊號輸出受到影響，最終導致假空轉等消極狀況的出現。
1.3.2 光電感測器故障：此方面狀況主要在於接線盒進水造成了短路或者線路接地狀況造成假空轉。
1.3.3 光電感測器***位於司機室端子排***和機車轉向架之間出現絕緣破損、接線開路之類狀況以至於速度訊號發生不應有的變化，導致假空轉。
1.3.4 電子櫃和司機室端子二者間出現接線方賣弄的問題，“防空轉外掛”***一般位於電子櫃中微機***出現設定方面的問題，同樣會造成空轉。
2 電力機車發生空轉或電流電壓波動等現象的檢測、判斷故障措施
2.1 普通故障的排除
在機車執行過程中，經常會由於空轉、滑行、電壓和電流不穩等各種狀況而造成大空轉。出現此問題時，常會出現電流電壓波動頻繁、自動撒砂、空轉燈亮狀況，同時會出現很大的電流電壓波動。而出現小空轉時會發生不下砂、空轉燈不亮的情況，僅僅是小範圍內電流電壓波動而已。在此情況下，只要對微機防空轉這一層面或者在“空轉保護”開關***一般位於電子櫃上方***來採取切除等動作，或者向倒B組方向維持電子櫃執行便能夠有效解決問題。
2.2 利用動態檢測儀進行庫內檢測
在機車執行中產生各種形式的空轉故障，並最終造成不得不回段報修的情況下，因為庫內檢測條件顯得相對有限，本單位針對此情況開發了“光電感測器動態檢測儀”這一裝置。後者實際上就是在靜止狀態下可以提供勻速速度訊號給光電感測器的儀器，並可以能夠對速度及頻率做出實時觀察，形成速度訊號輸出方面的相應波形。用這一裝置，可以在庫內這一場合下對機車光電感測器加以檢測，並順帶檢測和與之有關的各線路，能夠對故障點做出較準確的判斷，並進行相應處理以便對空轉故障的處理效率加以提升，並有效地對機車試運加以減少。
2.3 跟車進行動態檢測
對於不是經常出現的機車空轉這一故障問題而言，其實際上都是劇烈振動導致很多空轉保護系統發生不應有的線路接觸問題，以至於瞬間速度訊號丟失而導致空轉。而這一情況往往極難在庫內機車靜止時找到故障點，故而有必要排除人力以行動式示波器開展動態檢測。在出現訊號因受干擾而畸變的情況之下，經常會導致小空轉或電流電壓波動。在此之際依舊可以點亮“速度感測器速度訊號指示燈”***位於微機防空轉外掛上***。在此狀況下，也只有藉助於檢測空轉外掛上對應Ⅱ-Ⅴ軸的2-5A孔速度訊號來對故障點加以判斷。很多時候機車速度訊號頻率應該保持在對應0～100km/h這一速度範圍的0～1400Hz這一範圍之內，同時每個軸彼此間出現的速度訊號頻率差應保證被限制在20Hz內。在開展檢測這一活動中，若看出超過其範圍的情況，隨著出現電壓訊號波形的輸入者時有時無或不是規則的方波的話，則應判斷相應的軸位感測器訊號發生各種形式的變化，則應進一步檢測線路、感測器，以此來尋找其間的故障。
3 空轉故障的處理方法
3.1 光電感測器故障的檢測及處理
能夠藉助於車下檢測裝置來相應檢測電力機車裝置體系中的光電感測器，只要找出有故障者，就應對其加以第一時間更換。而在這一過程中，還要更新感測器晶片，並以環氧樹脂對感測器部件加以防水處理之後再行組裝。在最終安裝時，還要增加防水膠墊於軸箱與感測器間，並注意應斜向下佈置感測器引出線，從而避免出現進水狀況，並注意引出線彎曲過度的狀況。而接線盒則應和光電感測器之間保證接線插頭牢固並防止進水。
3.2 光電感測器訊號線故障的檢測及處理
此方面問題一般集中在接地、短路、開路等層面上，多應以“數字萬用表”來檢測線路狀況，以250V兆歐表檢測線路絕緣情況。一旦認定線路不良，其徹底處理方式只有換線。而此過程中應保證插頭及線不受損傷，並依據接線表對應接線以免出現錯誤。
3.3 空轉外掛故障判斷及處理
不少情況下，對四軸速度訊號應以空轉外掛加以檢測後發現無異常時，應判定執行中電流電壓波動、空轉之類狀況為空轉外掛故障。可採取倒B組維持執行、切除外掛的辦法加以處理，並在回段後加以更換。
4 電力機車空轉保護系統改進措施
直到目前，SS3型及此後開發的各型電力機車均安裝了防空轉系統。但是一段時間的實踐活動之後，卻不難看出其中依舊有著很多問題―― 一是其難以第一時間切換光電感測器及與之配套的線路;二是出現線路問題時，經常會由於各種消極動作造成開關電源中斷，使得很多裝置都因此失去電源的狀況。在此情況下，會造成“電子櫃預備燈”***位於***司機室顯示屏閃爍，最終造成機破。
為了能夠對光電感測器故障狀況下的線路加以自動切換，本單位開發了“光電感測器故障切除及轉換”這一系統。其作用在於出現上述故障時可以第一時間對感測器及線路中有故障著加以自動隔離，並且切換正常速度訊號***位於其他軸位***於引入電子櫃，從而保證行車安全。然而，單故障切除裝置卻不具備向正常感測器自動轉換該位訊號的功能，所以其裝置中將這一功能予以設定――換言之，就是在隔離了其中的故障之後，電子櫃中就會收入來自該位感測器的相應“無速度訊號”。在牽引時，速度反饋訊號則定位為四個速度訊號的最小值並被電子櫃所取。在沒有訊號進入某一感測器的情況下，電子櫃往往會判斷為“無實際速度”――在這一狀況下，自動控制環節將會對可控矽移相觸發角加以不斷開放，在此過程中整流櫃也會將輸出電壓“最大化”，以至於輸出電壓和機車實際速度之間形成正比例關係，恆速、恆流控制變得有名無實。由此可見此故障危害之重。
文章藉助於“電力機車空轉保護系統”這一原理，分析了故障原因，提出了與之配套的措施，減少了事故發生率，提高機車運用效率。
參考文獻
[1]康健.關於電力機車空轉故障的分析與處理[J].內蒙古科技與經濟，2015***5***.
[2]王立軍.SS9型電力機車空轉故障的排除[J].科技資訊，2015***15***.