内燃机车交流传动及控制系统研究

高天岗

摘要：我国的铁路运输事业正在高速发展，而铁路运输事业的高速发展与机车牵引系统的发展是密切相关的。内燃机车的交流传动部分及控制系统是两个非常重要的部分，内燃机车交流传动部分和控制系统的发展将使得铁路运输更加快捷。

关键词：内燃机车；交流传动；控制系统

前言：

内燃机车指的是以内燃机产生动力，并通过传动装置驱动车轮的机车。可以根据机车内燃机的种类将内燃机分为柴油机车和燃气轮机车，我国最常见的是柴油机车，所以在我国的内燃机车指的就是柴油机车。燃气轮机车的效率比柴油机车要小，而且所需的成本较高，所以我国铁路多是采用柴油机车，柴油在气缸内燃烧，然后将热能转换为机械能，但是机械能并没有直接作用于车轮，而是通过传动装置来使得机车获得足够的机械能，进而使得机车在轨道上行驶。内燃机车的两个重要部分就是传动装置和控制装置，传动装置将柴油燃烧所获得的机械能作用于车轮上，并使得车轮向前移动。控制装置则是控制机车的行驶速度、方向以及停车的设备，控制装置主要是保障机车的安全运行。本文将讲述交流传动内燃机车的结构，这其中包括了交流传动内燃机车的传动方式的发展过程。然后便详述内燃机车交流传动及控制系统。

1.我国发展交流传动内燃机车的必要性

我国的铁路运输事业正在以较快的速度发展着，铁路运输事业的高速发展就需要机车有更好的效能，要使得机车能牵引沉重的列车并且能够将列车较快的提速。内燃机车主要是燃烧柴油来获取足够的机械能，内燃机车相比于燃气轮机车而言有着更好的稳定性，而且内燃机车所能够牵引的货物重量也非常大[1]，并能够在牵引较重列车的情况下提升到较快的速度。内燃机车更加适合我国铁路运输缓慢的情况，内燃机车的传动部分是相对重要的部分，因为柴油燃烧转化的机械能并不是直接作用与车轮上，而是需要通过传动装置来作用与车轮。我国的交流传动技术发展的较晚，与国外发达国家的交流传动内燃机车有着较大的差距。交流牵引电动机的结构相对简单、维护简单、重量小而且可靠性极高，在很大程度上提高了内燃机车的牵引性能。

我国的铁路运输承担着总运输的很大一部分，铁路运输的负重多，速度快，是我国运输行业中广泛选用的工具。铁路运输承担着农资、煤炭、汽油、柴油、汽车以及大型机械的运输，这些物品的体积大质量重，只有依靠铁路进行运输。而且铁路运输还承担着部分军事物品的调运，例如可以使得装甲坦克长途大规模机动，而且为部队提供足够的供给。为了满足上述的要求只有靠发展内燃机车的交流传动才有可能实现，因此发展交流传动内燃机车对于我国的经济发展和军事用途是非常有必要的。

2.交流传动内燃机车的结构

内燃机车主要是利用柴油燃烧所产生的机械能来使得牵引发动机转动，牵引发电机向机车上的每台牵引电动机供电，牵引电动机的转动才使得机车的车轮转动，内燃机车电力传动装置中的牵引发电机和牵引电动机是两个非常重要的装置[2]，但是牵引发电机和牵引电动机的电流不相同，本文主要介绍内燃机车交流传动。

2.1.内燃机车交流电力传动

交流电力传动指的是牵引发电机和牵引电动机都采用的交流电，直流电机虽然能够较稳定的进行速度的控制，需要增加换向器，并且直流电机所耗费的材料较多、易发生故障，所以一般不采用直流电机。内燃机车交流电力传动不需要增加换向器，所以故障的发生率就非常低，交流电动机的结构比直流电机简单，而且比直流电机运行的更加稳定。交流电机可以使得柴油的效率得到最大化，因为交流传动内燃机车能够较少的空转，所以内燃机车交流传动可以最大限度的提高柴油利用率。

2.2.内燃机车交流传动的变频方式

内燃机车交流传动的变频方式主要是交流-直流-交流和交流-交流两种方式，交流—直流-交流的传动方式可以使得机车在启动过程和调速的过程中都能够稳定的调节，不会产生较大的变化。交流-交流的传动方式没有直流的环节，其是利用变频装置变频之后来获得相应的交流电，从而来满足交流牵引电动机的要求[3]。但是通过变频装置出来的电流频率只有变频之前的三分之一，这就需要交流发电机有较高的频率。交流-交流的传动方式不适合中低速的内燃机车，因为中低速的内燃机车的交流牵引发电机无法得到高频的交流电。

2.3.内燃机车交流传动的组成部分

内燃机车交流传动需要柴油机、交流牵引发电机、整流器、逆变器以及交流牵引电动机，这些部分都是由控制计算机进行控制的。

3.内燃机车交流传动的控制系统

内燃机车交流传动的控制系统对于整个内燃机车都有着非常重要的意义，通过内燃机车交流传动机车的微机控制技术可以对机车进行完善的控制。微机控制系统控制的包括机车、变流以及人际界面，内燃机车交流传动的控制系统可以使得机车的运行变得有条不紊，而且微机控制系统可以能够最大限度的增加机车控制的可靠性。

3.1.内燃机车交流传动微机控制系统的功能

内燃机车交流传动微机控制系统控制了机车的全部运行过程。内燃机车交流传动微机控制系统可以监测到柴油发电机的转速、压力以及温度，这样的话可以及时对柴油发电机进行有效的控制，避免安全事故的发生[4]。另外内燃机车交流传动发电机采用的是电子喷射技术，而微机控制系统可以控制柴油的喷射，这样的话能够保证牵引发电机功率的稳定性。

3.2.柴油机电子喷射系统的优点

现今国内控制内燃机车牵引电动机的转速是由液压式调速器进行控制的，液压式调速器的效果非常好，但是反应较慢。而电子喷射系统可以对发电机的转速进行稳定的控制，并且直接控制柴油喷射的开关。其主要优点是降低了柴油的消耗率、降低了柴油燃烧尾气的排放量、避免故障的发生以及改善了控制的精准度。

内燃机车交流传动机控制系统的改进必然会使得我国铁路运输速率大幅度提高，而且还加大了铁路运输的稳定性。

参考文献：

[1]韩小博；内燃机车交流传动及控制系统研究[D]；中国优秀硕士学位论文全文数据库；2011-12-20

[2]朱建伟；内燃机车交流传动系统研究[D]；大连交通大学；2010-06-13

[3]张东方 肖功彬 周少云；SDA1型交流传动内燃机车微机控制系统设计[J]；机车电传动；2013-07-10

[4]杨德萍 孟玉发 廖忠文；列尾装置集成控制系统在SDA1型交流传动内燃机车的应用研究[J]；铁道机车车辆；2012-10-25