模塊7 直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車電力傳動(dòng)系統(tǒng)《列車電力傳動(dòng)與控制》教學(xué)課件

《列車電力傳動(dòng)與控制》?精品課件合集第X章XXXX模塊7

直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車電力傳動(dòng)系統(tǒng)第7章直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車電力傳動(dòng)系統(tǒng)

7.1內(nèi)燃機(jī)車電力傳動(dòng)裝置的功能7.2同步牽引發(fā)電機(jī)7.3恒功率調(diào)速系統(tǒng)7.4采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功勵(lì)磁控制系統(tǒng)7.5電子恒功率勵(lì)磁控制系統(tǒng)—CHEC系統(tǒng)7.6微機(jī)控制的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)7.7牽引電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)削弱第7章直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車電力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車目前是以柴油機(jī)作為動(dòng)力，屬于自備能源的機(jī)車，其傳動(dòng)方式主要以電力傳動(dòng)為主，由柴油機(jī)拖動(dòng)牽引發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出，通過(guò)一套電氣設(shè)備完成電力的轉(zhuǎn)換、分配與控制，將適合的電能供給牽引電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，在輪軌之間產(chǎn)生牽引力，驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。在內(nèi)燃機(jī)車中，柴油機(jī)的工作性能直接影響著機(jī)車的牽引性能。由于受能源動(dòng)力供給總量的限制，如何充分發(fā)揮有限能源的作用，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)恒功率運(yùn)行是關(guān)鍵。7.1內(nèi)燃機(jī)車電力傳動(dòng)裝置的功能內(nèi)燃機(jī)車通常是以柴油機(jī)作為動(dòng)力。由于柴油機(jī)的特性不能滿足列車牽引的要求，因此從柴油機(jī)曲軸輸出端到機(jī)車輪對(duì)2024/8/225之間需要一套速比可調(diào)的中間環(huán)節(jié)，這一中間環(huán)節(jié)稱之為傳動(dòng)裝置。由一套電氣設(shè)備組成的傳動(dòng)裝置，稱之為機(jī)車電力傳動(dòng)裝置。機(jī)車在運(yùn)行時(shí)為能經(jīng)常利用其動(dòng)力裝置的額定功率，這就要求機(jī)車的牽引力與機(jī)車的運(yùn)行速度按反比例關(guān)系變化，以保持恒功率運(yùn)行。若機(jī)車牽引力為F、速度為v，柴油機(jī)的額定功率為PN，自柴油機(jī)至機(jī)車輪對(duì)間的效率為，則有（7-1）

根據(jù)恒功率運(yùn)行要求，機(jī)車運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持柴油機(jī)額定功率不變，暫設(shè)=C，則有Fv=C，即機(jī)車牽引力與速度的乘積等于常數(shù)，可用一條等邊雙曲線來(lái)表示，最大牽引力受機(jī)車輪對(duì)和鋼軌間粘著牽引力的限制，最大速度受機(jī)車構(gòu)造速度的限制，如圖7-1所示。該曲線稱為內(nèi)燃機(jī)車?yán)硐霠恳匦?，柴油機(jī)的功率與速度的關(guān)系如圖7-1中P=f(v)曲線所示。

1.直接驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃接車如果將柴油機(jī)曲軸與機(jī)車動(dòng)軸之間通過(guò)速比不變的齒輪直接相連，不采用傳動(dòng)裝置而構(gòu)成直接傳動(dòng)機(jī)車。其運(yùn)行速度v、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速n、輪軸牽引力F和柴油機(jī)扭矩T之間的關(guān)系，可用下式表示（7-2）

2024/8/227（7-3）

式中D——機(jī)車動(dòng)輪直徑；n——柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；T——柴油機(jī)扭矩（kN.m）；

——柴油機(jī)與機(jī)車動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比；——柴油機(jī)與機(jī)車動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率。由式（7-2）、（7-3）可知，若忽略的變化，可用柴油機(jī)扭矩T與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系來(lái)代替直接驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車牽引特性。直接驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車牽引特性和柴油機(jī)功率的變化曲線如圖7-2所示，顯然，它不符合圖7-1所示的理想牽引特性曲線的要求。這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)輸出功率與它的轉(zhuǎn)速近似呈正比變化，柴油機(jī)只有當(dāng)它的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)才發(fā)出額定功率。也就是說(shuō)，采用直接驅(qū)動(dòng)的機(jī)車，只有在柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的速度運(yùn)行時(shí)，柴油機(jī)功率才能得到充分利用，低于該運(yùn)行速度柴油機(jī)的功率得不到充分發(fā)揮，而且機(jī)車速度愈低，柴油機(jī)功率的利用率也愈低。此外，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)受最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速和最高工作轉(zhuǎn)速限制，低于最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速和高于最高工作轉(zhuǎn)速都不能工作。柴油機(jī)也不能帶負(fù)載起動(dòng)，而且承受過(guò)載的能力很差，因此直接驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車不能使列車起動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)車采用直接傳動(dòng)方式，還有其它不能滿足理想牽引特性要求的問(wèn)題，以上幾點(diǎn)足以說(shuō)明，在內(nèi)燃機(jī)車上采用直接2024/8/229傳動(dòng)方式是不行的。為此，必須要在柴油機(jī)與機(jī)車動(dòng)軸之間設(shè)置專用的傳動(dòng)裝置。為了使內(nèi)燃機(jī)車在寬廣的速度范圍內(nèi)能充分、經(jīng)濟(jì)地利用柴油機(jī)功率，要求傳動(dòng)裝置必須實(shí)現(xiàn)：不論機(jī)車在額定功率或部分功率運(yùn)行，都應(yīng)保證柴油機(jī)的功率恒定。因此，能夠保證柴油機(jī)恒定功率運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置，稱為“內(nèi)燃機(jī)車恒功率調(diào)速裝置”。

2.電力傳動(dòng)裝置的任務(wù)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行性能的好壞取決于電力傳動(dòng)裝置性能的優(yōu)劣。電力傳動(dòng)裝置通過(guò)調(diào)節(jié)同步牽引發(fā)電機(jī)的外特性來(lái)保證對(duì)柴油機(jī)的恒功率控制，為此對(duì)電力傳動(dòng)裝置提出以下要求，即電力傳動(dòng)裝置應(yīng)完成的任務(wù)：2024/8/2210當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在需要柴油機(jī)發(fā)揮額定功率時(shí)，電力傳動(dòng)裝置應(yīng)能使機(jī)車在盡可能大的速度范圍內(nèi)保持柴油機(jī)額定功率不變；當(dāng)機(jī)車僅需部分功率時(shí)，傳動(dòng)裝置應(yīng)使柴油機(jī)按其經(jīng)濟(jì)特性運(yùn)行。電力傳動(dòng)裝置應(yīng)保證柴油機(jī)在無(wú)負(fù)載情況下起動(dòng)。機(jī)車起動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置應(yīng)保證有足夠大的牽引力，機(jī)車起動(dòng)加速迅速，同時(shí)應(yīng)保證機(jī)車起動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)、無(wú)沖擊。電力傳動(dòng)裝置除應(yīng)具有較高的效率外，必須工作可靠，質(zhì)量輕、體積小、維修方便，造價(jià)便宜。3.電力傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)電力傳動(dòng)裝置能夠盡可能地利用機(jī)車的粘著質(zhì)量，擴(kuò)大機(jī)車牽引力和運(yùn)行速度的變化范圍，以便滿足列車的運(yùn)行需要。2024/8/2211能夠充分利用柴油機(jī)的功率，使柴油機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)。可利用牽引電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，提高機(jī)車承受過(guò)載的能力。電力傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率高，工作較可靠。自動(dòng)化程度隨著控制技術(shù)的發(fā)展在不斷提高，控制功能也在不斷擴(kuò)充中，控制方式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制。內(nèi)燃機(jī)車具備了完備的自動(dòng)故障診斷、處理、預(yù)警及及記錄等功能，柴油機(jī)采用燃油電子噴射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化控制。采用了高靈敏度的防空轉(zhuǎn)、防滑行及軸重轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，充分利用了電力傳動(dòng)裝置的資源。2024/8/22127.2同步牽引發(fā)電機(jī)同步電機(jī)是交流電機(jī)的另一個(gè)品種，其特點(diǎn)是在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與定子電流的頻率之間存在固定不變的關(guān)系，即

（7-4）式中n1——旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）。同步電機(jī)之名由此而來(lái)。同步電機(jī)既可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，目前主要作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，所有發(fā)電系統(tǒng)幾乎都采用同步發(fā)電機(jī)。內(nèi)燃機(jī)車牽引發(fā)電機(jī)就是采用同步發(fā)電機(jī)，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生三相交流電能，為機(jī)車提供牽引動(dòng)力。7.2.1同步牽引發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.同步牽引發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)型式，同步發(fā)電機(jī)可以分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。旋轉(zhuǎn)電樞式結(jié)構(gòu)的同步發(fā)電機(jī)其電樞裝在轉(zhuǎn)子上，主磁極裝在定子上，這種結(jié)構(gòu)在小容量同步發(fā)電機(jī)中應(yīng)用較多。旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在高壓、大容量的同步發(fā)電機(jī)中，由于勵(lì)磁部分的容量、電壓較電樞小得多，把主磁極裝設(shè)在轉(zhuǎn)子上，電刷和集電環(huán)的負(fù)載將大為減輕，工作條件得以改善。目前，旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)已成為中、大型同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。2024/8/2214在旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)中，電樞繞組設(shè)置在定子上。按照主磁極的形狀，又可分為隱極式和凸極式，如圖7-3所示。隱極式轉(zhuǎn)子作成圓柱形，氣隙均勻；凸極式轉(zhuǎn)子有明顯突出的磁極，氣隙不均勻。對(duì)于高速同步發(fā)電機(jī)(n1≥3000r/min)，從轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和妥善地固定勵(lì)磁繞組考慮，采用隱極式結(jié)構(gòu)較為適宜，將使勵(lì)磁繞組均勻分布在轉(zhuǎn)子表面鐵心槽內(nèi)，以減小離心力的作用。對(duì)于低速發(fā)同步電機(jī)(n1≤1000r/min)，轉(zhuǎn)子承受的離心力較小，一般采用凸極式結(jié)構(gòu)，將勵(lì)磁繞組集中安放，制造工藝簡(jiǎn)單。牽引發(fā)電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)凸極式結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)凸極式同步發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是能量交換的中心，電樞繞組裝在定子上，起著產(chǎn)生旋2024/8/2215轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、輸出電功率的作用。其結(jié)構(gòu)形式與異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子鐵心、三相對(duì)稱繞組和機(jī)座等組成；轉(zhuǎn)子由磁極、鐵心、轉(zhuǎn)軸以及集電環(huán)等部件組成。2.同步牽引發(fā)電機(jī)的工作原理同步牽引發(fā)電機(jī)的工作原理也是基于電磁感應(yīng)定律，當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)由直流勵(lì)磁的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至同步轉(zhuǎn)速n1時(shí)，定子繞組與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在定子繞組內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)（也稱為勵(lì)磁電勢(shì)），用E0表示。由于定子上的三相繞組結(jié)構(gòu)參數(shù)相同、匝數(shù)相等，且在空間互差120°電角度，因此在定子三相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為三相對(duì)稱電勢(shì)，其大小相等，相位互差120°電角度。如圖7-4所示。同步牽引發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，其輸出電壓U0=E0。改變勵(lì)磁電流If的大小可相應(yīng)地改變空載電勢(shì)E0的大小。當(dāng)同步牽引發(fā)電機(jī)定子繞組接入三相對(duì)稱負(fù)載時(shí)，定子繞組（電樞繞組）中流過(guò)對(duì)稱的三相電流，將產(chǎn)生一個(gè)以同2024/8/2217步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在穩(wěn)定狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子上的主極磁場(chǎng)保持相對(duì)靜止，這時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁極是拖動(dòng)者，定子合成磁場(chǎng)磁極是被拖動(dòng)者，轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)的軸線超前于定子合成磁場(chǎng)軸線，功率角＞0。由于功率角的存在，定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間產(chǎn)生了磁拉力且相互作用形成電磁轉(zhuǎn)矩，此時(shí)轉(zhuǎn)子上將受到一個(gè)與其旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)性電磁轉(zhuǎn)矩。為克服這一制動(dòng)性的電磁轉(zhuǎn)矩，必須要從轉(zhuǎn)子上吸收（輸入）機(jī)械能，轉(zhuǎn)子磁極依靠磁拉力拖動(dòng)定子合成磁場(chǎng)磁極一起同步旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能從電樞繞組（定子）上輸出，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，這就是三相同步牽引發(fā)電機(jī)的工作原理，如圖7-4(c)所示。功率角的大小表明了兩磁場(chǎng)之間切向磁拉力的大小，即2024/8/2218電磁轉(zhuǎn)矩的大小，也意味著牽引發(fā)電機(jī)所轉(zhuǎn)換功率的大小。如果逐步減少發(fā)電機(jī)的輸入功率（機(jī)械功率），根據(jù)功率平衡關(guān)系，這時(shí)發(fā)電機(jī)中所產(chǎn)生的電磁功率以及輸出的電功率將相應(yīng)地減少，磁拉力減小，功率角也逐漸減小。7.2.2同步牽引發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)同步牽引發(fā)電機(jī)在空載和負(fù)載運(yùn)行時(shí)，氣隙磁場(chǎng)差別較大，電磁過(guò)程也有所不同，在此需要分別討論。

1.空載運(yùn)行時(shí)的氣隙磁場(chǎng)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)同步發(fā)電機(jī)到達(dá)同步轉(zhuǎn)速，在勵(lì)磁繞組中通入直流勵(lì)磁電流，使電樞繞組開(kāi)路時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)稱為空載運(yùn)行。（1）空載磁場(chǎng)空載運(yùn)行時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)就是主極磁場(chǎng)，它由2024/8/2219勵(lì)磁電流通過(guò)勵(lì)磁繞組而建立的。由于磁路不同，主極磁通由主磁通和漏磁通兩部分組成。主磁通通過(guò)氣隙與定子繞組交鏈，參與能量的轉(zhuǎn)換，是發(fā)電機(jī)的工作磁通。主磁通經(jīng)過(guò)的磁路叫做主磁路，它包括了氣隙、電樞齒、電樞磁軛、主極鐵心和轉(zhuǎn)子磁軛等五部分；漏磁通不通過(guò)氣隙，只與勵(lì)磁繞組相交鏈，它不參與能量的交換。（2）空載特性當(dāng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主極磁場(chǎng)將在氣隙中建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它“切割”定子三相對(duì)稱繞組，在定子繞組中將感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)頻率為f的三相對(duì)稱電勢(shì)，即勵(lì)磁電勢(shì)，表示為（7-5）

2024/8/2220若忽略高次諧波的影響，勵(lì)磁電勢(shì)的有效值為，其中為每極主磁通。改變直流勵(lì)磁電流If的大小，便可得到相對(duì)應(yīng)的主磁通和勵(lì)磁電勢(shì)E0

。將勵(lì)磁電勢(shì)E0與勵(lì)磁電流If之間的關(guān)系稱為同步發(fā)電機(jī)的空載特性，即E0

=f(If)，空載特性曲線如圖7-5所示?？蛰d特性是同步發(fā)電機(jī)的一條基本特性，其意義、性質(zhì)以及測(cè)取方法與直流發(fā)電機(jī)一樣。同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，其端電壓U0=E0。從空載曲線上可以看出，當(dāng)勵(lì)磁電流較小時(shí)，磁路尚未飽和，勵(lì)磁電勢(shì)與勵(lì)磁電流之間成比例變化（線性關(guān)系）。隨著勵(lì)磁電流的增大，鐵心逐漸飽和，特性曲線開(kāi)始彎曲，空載電勢(shì)的增加速度變慢。

2.對(duì)稱負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)（1）電樞反應(yīng)同步牽引發(fā)電機(jī)帶上三相對(duì)稱負(fù)載后，定子繞組（電樞繞組）中將流過(guò)三相電流，電樞繞組將產(chǎn)生電樞磁勢(shì)Fa，其基波磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，電樞磁勢(shì)Fa與勵(lì)磁磁勢(shì)Ff相互作用，形成了氣隙合成磁勢(shì)，并以此建立負(fù)載時(shí)的氣隙磁場(chǎng)。盡管勵(lì)磁電流和勵(lì)磁磁勢(shì)未變，但氣隙磁場(chǎng)卻發(fā)生了變化，使得發(fā)電機(jī)定子繞組中的電勢(shì)也發(fā)生了變化，輸出端電壓已不再是E0了，也就是說(shuō)，負(fù)載時(shí)電樞磁勢(shì)會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)主磁場(chǎng)以及感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生很大影響。2024/8/2222同步發(fā)電機(jī)各電磁量都是按照正弦規(guī)律分布與變化的，三相同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下，電樞磁勢(shì)基波分量對(duì)勵(lì)磁磁勢(shì)的影響稱為電樞反應(yīng)。由此可見(jiàn)，同步發(fā)電機(jī)也是由定、轉(zhuǎn)子雙邊勵(lì)磁的電機(jī)，在這一點(diǎn)上和直流電機(jī)相同，它不同于異步電動(dòng)機(jī)的僅定子單邊勵(lì)磁，所以，從空載到負(fù)載，其氣隙磁場(chǎng)將會(huì)發(fā)生顯著的變化。電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于電樞磁勢(shì)和勵(lì)磁磁勢(shì)（主極磁勢(shì)）在空間的相對(duì)位置。分析表明，此相對(duì)位置取決于勵(lì)磁電勢(shì)和負(fù)載電流之間的相位差角，相位差角也叫做內(nèi)功率因數(shù)角。在此按照和同相位和異相位兩種情況分別來(lái)進(jìn)行討論。(2)——和同相位時(shí)2024/8/2224圖7-6a表示一臺(tái)兩極同步發(fā)電機(jī)的示意圖。為分析簡(jiǎn)單，圖中每相電樞繞組用一個(gè)集中繞組來(lái)表示，和的正方向規(guī)定為從繞組首端流出、從尾端流入。在圖7-6a所示瞬間，主極軸線與電樞A相繞組的軸線正交，所匝鏈的主磁通為零。因?yàn)殡妱?shì)滯后于感生它的磁通90°，故A相勵(lì)磁電勢(shì)的瞬時(shí)值達(dá)到正的最大值，其方向?yàn)閺腦端流入、A端流出；B、C兩相的勵(lì)磁電勢(shì)和分別滯后于A相勵(lì)磁電勢(shì)120°和240°，如圖7-6b所示。設(shè)電樞電流與勵(lì)磁電勢(shì)相位相同，即內(nèi)功率因數(shù)則在圖7-6b所示瞬間，A相電流亦將達(dá)到正的最大值，B相和C相電流分別滯后于A相電流120°和240°。根據(jù)多相交流繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論可知，在對(duì)稱三相繞組中通以對(duì)稱三相電流2024/8/2225時(shí)，若某一相電流達(dá)到最大值，則在此瞬間，三相基波合成磁勢(shì)的幅值將與該相繞組的軸線重合。如圖7-6a所示瞬間，電樞基波合成磁勢(shì)Fa的軸線應(yīng)與A相繞組的軸線和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)交軸重合。由于Fa與轉(zhuǎn)子均以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以在其他瞬間，F(xiàn)a的軸線恒與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)交軸重合。由此可見(jiàn)，時(shí)，

Fa是一個(gè)交軸磁勢(shì)，即交軸電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)。由于交軸電樞反應(yīng),使氣隙合成磁場(chǎng)B與主磁場(chǎng)B0在空間形成一定的相位差,如圖7-6d所示。對(duì)于同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)時(shí)，主磁場(chǎng)將超前于氣隙合成磁場(chǎng)，于是主極上將受到一個(gè)制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。所以，交軸電樞磁勢(shì)與產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩（7-6）

2024/8/2226及能量轉(zhuǎn)換直接相關(guān)。從圖7-6a、b可見(jiàn)，當(dāng)用電角度表示時(shí)，主磁場(chǎng)B0與電樞磁勢(shì)Fa之間的相位關(guān)系，恰好與匝鏈A相的主磁通和A相電流之間的時(shí)間相位關(guān)系相一致，且圖7-6a的空間矢量與圖7-6b的時(shí)間相量均為同步旋轉(zhuǎn)。這樣若把圖7-6b中的時(shí)間參考軸與圖7-6a中A相繞組的軸線取為一致，就可以把圖7-6a和圖7-6b合并，得到一個(gè)時(shí)-空統(tǒng)一的矢量圖，如圖7-6c所示。由于三相電勢(shì)和電流均為對(duì)稱，所以在統(tǒng)一矢量圖中，僅畫出A相一相的勵(lì)磁電勢(shì)、電流和與之匝鏈的主磁通，并把下標(biāo)省略，寫成、和。在統(tǒng)一矢量圖中，F(xiàn)f既代表主極基波磁勢(shì)的空間矢量，也表示時(shí)間相量的相位；既代表A相電流相量，又表示電樞磁勢(shì)Fa

的空間相位。2024/8/2227(3)——和不同相位時(shí)在圖7-7a所示瞬間，A相繞組的勵(lì)磁電勢(shì)達(dá)到正的最大值。若電樞電流滯后于勵(lì)磁電勢(shì)某一相位角(),則A相電流在經(jīng)過(guò)這段時(shí)間后才達(dá)到其正的最大值，也就是說(shuō)，在秒后，電樞磁勢(shì)的幅值才與A相繞組的軸線重合。所以電樞磁勢(shì)Fa

應(yīng)在距離A相軸線電角度處，即Fa

滯后于勵(lì)磁磁勢(shì)（主極磁勢(shì)）Ff已（）電角度。由于Fa與Ff同向、同速旋轉(zhuǎn)，所以它們之間的相對(duì)位置將始終保持不變。此時(shí)Fa可分解成兩個(gè)分量，即交軸電樞磁勢(shì)Faq和直軸磁勢(shì)Fad，故其中，，。（7-7）

2024/8/2229交軸電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的交軸電樞反應(yīng)，其作用已在前面作了分析。直軸電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)，對(duì)主極而言，其作用可為去磁，亦可增磁，這要視角的正、負(fù)而確定。從圖7-7a、b可看出，若電樞電流滯后于勵(lì)磁電勢(shì)，則直軸電樞反應(yīng)呈去磁性；若電樞電流超前于勵(lì)磁電勢(shì)，直軸電樞反應(yīng)呈增磁性，如圖7.7（c）所示。

直軸電樞反應(yīng)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能影響很大，若同步發(fā)電機(jī)單獨(dú)供電給一組負(fù)載時(shí)，呈去磁或增磁性的直軸電樞反應(yīng)將使氣隙內(nèi)的合成磁通減少或增加，從而使發(fā)電機(jī)的端電壓發(fā)生變化。若同步發(fā)電機(jī)接在電網(wǎng)上，其無(wú)功功率和功率因數(shù)是超前還是滯后，與直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)密切相關(guān)。2024/8/22307.2.3同步牽引發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步牽引發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性包括外特性、調(diào)節(jié)特性和效率特性。根據(jù)這些特性可以確定標(biāo)志發(fā)電機(jī)性能的基本數(shù)據(jù)，它包括發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率、額定勵(lì)磁電流和額定效率。

1.外特性外特性是指發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，且勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與電樞電流之間的變化關(guān)系，即當(dāng)同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n、勵(lì)磁電流If不變時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)E0也恒定不變。當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)（負(fù)載的性質(zhì)）不變時(shí)，隨著負(fù)載電流I的變化，發(fā)電機(jī)的漏阻抗壓降將隨之變化，故發(fā)電機(jī)的輸出電壓也將發(fā)生變化。也就是說(shuō)，對(duì)于不同功率因數(shù)的負(fù)載，發(fā)電機(jī)輸出電壓的變化是不同的，因此同步發(fā)電機(jī)將有不同的外特性。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)帶有感性負(fù)載或電阻性負(fù)載時(shí)，外特性是下降的，這是由于電樞反應(yīng)的去磁作用和漏磁阻抗壓降所引起的；當(dāng)同步發(fā)電機(jī)帶有電容性負(fù)載且內(nèi)功率因數(shù)角超前時(shí)，即＜0，這時(shí)電樞反應(yīng)的增磁作用、容性電流的漏抗壓降上升，使得外特性可能呈上升趨勢(shì)。從外特性可求出發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使電樞電流為額定電流、功率因數(shù)為額定功率因數(shù)、端電壓為額定電壓，此勵(lì)磁電流為發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流IfN，然后保持勵(lì)磁電流為IfN、轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，卸去負(fù)載(I=0)，此時(shí)端電壓升高的百分?jǐn)?shù)即為同步發(fā)電機(jī)的電壓的調(diào)整率，用表示，即（7-8）對(duì)于凸極同步發(fā)電機(jī)，通常控制；對(duì)于隱極同步發(fā)電機(jī)，由于電樞反應(yīng)較強(qiáng)，一般控制。在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車上，同步牽引發(fā)電機(jī)的輸出電壓頻率較高，它輸出的三相交流電通過(guò)硅整流裝置整流成直流電后供給直流牽引電動(dòng)機(jī)，電流的脈動(dòng)分量較小。由于牽引電動(dòng)機(jī)作為感性負(fù)載，其主極、換向極以及電樞繞組具有較大的電感，對(duì)整流電流的脈動(dòng)分量產(chǎn)生較大的電抗，起到平波的作用，故整流電流的脈動(dòng)分量將變得更小，可以看作是穩(wěn)定的直流。繞組的電抗對(duì)直流電流是僅呈現(xiàn)電阻作用而不起阻抗作用，因此從整流器端看牽引電動(dòng)機(jī)，它相當(dāng)于一個(gè)純電阻負(fù)載。整流裝置自身的電感很小，所以，同步牽引發(fā)電機(jī)的負(fù)載基本上是電阻2024/8/2233性的，。同步牽引發(fā)電機(jī)負(fù)載電流I總是滯后于感應(yīng)電勢(shì)E0，內(nèi)功率因數(shù)＞0，電樞反應(yīng)中總存在著呈去磁作用的直軸分量。隨著負(fù)載的增加（負(fù)載等效電阻減?。苍谠龃?，使得電樞反應(yīng)的去磁作用更加強(qiáng)烈，發(fā)電機(jī)磁路開(kāi)始離開(kāi)飽和區(qū)進(jìn)入線形區(qū)，這時(shí)發(fā)電機(jī)輸出電壓下降更快，其外特性呈凸起的下降曲線。所以，同步牽引發(fā)電機(jī)應(yīng)是具有強(qiáng)烈電樞反應(yīng)去磁作用的發(fā)電機(jī)，這樣可使?fàn)恳l(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)短路電流不會(huì)很大。在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車上，為了滿足柴油機(jī)恒功率運(yùn)行的要求，必須要對(duì)同步牽引發(fā)電機(jī)的外特性（自然外特性）進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其滿足恒功率的需要。在牽引發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中，采用了較小的氣隙、磁路比較飽和等措施，使發(fā)電機(jī)自然外特性2024/8/2234呈凸起下降的曲線。如果同步發(fā)電機(jī)具有較強(qiáng)的電樞反應(yīng)，隨著負(fù)載的增加，去磁作用逐步加強(qiáng)，這有利于減小對(duì)自然外特性的調(diào)節(jié)范圍，使其特性更接近于恒功率所要求的人為特性，而又使發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)短路電流不致太大，有利于機(jī)車電氣系統(tǒng)的安全保護(hù)。在內(nèi)燃機(jī)車中，同步牽引發(fā)電機(jī)的人為外特性隨著轉(zhuǎn)速、勵(lì)磁電流的變化而變化著，但曲線形狀相似。轉(zhuǎn)速越低、勵(lì)磁電流越小，特性曲線也逐步下移，特性變低。同步牽引發(fā)電機(jī)的相電壓U、相電流I與整流后的直流電壓、UF、電流IF之間存在著一定的比例關(guān)系，因此通常采用三相整流后的直流電壓UF與直流電流IF之間的關(guān)系來(lái)代替發(fā)電機(jī)的外特性，即UF=f(IF)，如圖7-8所示。2024/8/22362.調(diào)整特性調(diào)整特性表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，勵(lì)磁電流與電樞電流之間的關(guān)系，即。圖7-9表示帶有不同功率因數(shù)的負(fù)載時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性。由圖可見(jiàn)，在感性負(fù)載和純電阻負(fù)載時(shí)，為補(bǔ)償電樞電流所產(chǎn)生的去磁電樞反應(yīng)和漏阻抗壓降，隨著電樞電流的增加，必須相應(yīng)地增加勵(lì)磁電流，此時(shí)調(diào)整特性是上升的。在容性負(fù)載時(shí)，調(diào)整特性也可能是下降的。從調(diào)整特性上可確定額定勵(lì)磁電流。2024/8/22373.效率特性效率特性是指轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、功率因數(shù)為額定功率因數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)的效率與輸出功率的關(guān)系，即同步牽引發(fā)電機(jī)的基本損耗包括電樞的基本鐵耗pFe、電樞基本銅耗pcu、勵(lì)磁銅耗pcuf

和機(jī)械損耗。電樞的基本鐵耗是指主磁通在電樞鐵心齒部和軛部中交變所引起的損耗。電樞基本銅耗是指折算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)，電樞繞組的直流電阻損耗。勵(lì)磁銅耗包括勵(lì)磁繞組的基本銅耗、電刷的電損耗以及勵(lì)磁設(shè)備的全部損耗。機(jī)械損耗包括軸承、電刷的摩擦損耗和通風(fēng)損耗。雜散損耗包括電樞漏磁通在電樞繞組和其它金屬結(jié)構(gòu)部件中所引起的渦流損耗，高次諧波磁場(chǎng)掠過(guò)主極表面所引2024/8/2238起的損耗等。確定了總損耗后，效率可按下式確定

內(nèi)燃機(jī)車用同步牽引發(fā)電機(jī)額定效率一般在96%~96.5%之間。（7-9）無(wú)刷同步牽引發(fā)電機(jī)JF222，4200kVA，1170V，2070A；1000rpm，150Hz，6P；勵(lì)磁72V、7A；PF=0.95，H/H，Y0/y0，6140kgJF208A，2911kVA、425/770V，3955/2183A，1000rpm/150Hz，cosφ0.95H/H，三相四線；勵(lì)磁73/80V，6.5/7.1A，H/H，ZD109E額定功率630kW，最大值：1000V/1260A/2465rpm；額定值：755V/900A/855rpm；質(zhì)量2950kg，串勵(lì)，H/HJF208A同步牽引發(fā)電機(jī)JF208A，2911kVA、425/770V，3955/2183A，1000rpm/150Hz，cosφ0.95H/H，三相四線；勵(lì)磁73/80V，6.5/7.1A，H/H勵(lì)磁系統(tǒng)----在牽引發(fā)電機(jī)定子上端部裝設(shè)了12只磁極，由此構(gòu)成一臺(tái)小容量固定磁極式三相同步發(fā)電機(jī)，作為牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)。勵(lì)磁機(jī)輸出三相額定100Hz交流電源經(jīng)固定在電樞輸出端的三相橋式整流器整流成直流電，直接為旋轉(zhuǎn)磁極式牽引發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁。三相橋式整流器采用旋轉(zhuǎn)二極管相集成模塊，且并聯(lián)一個(gè)壓敏模塊，模塊采用無(wú)錫飛航電力電子有限公司生產(chǎn)的ZXQ200-12、MMY20K-750V。

整流模塊ZXQ200-12技術(shù)參數(shù)通態(tài)平均電流200A；通態(tài)峰值壓降<1.8V；反向重復(fù)峰值電壓1200V；反向重復(fù)峰值電流≤4mA；絕緣耐壓>2500V壓敏模塊MMY20K-750V。2024/8/22407.3恒功率調(diào)速系統(tǒng)交-直流電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車上，電力傳動(dòng)裝置主要由同步牽引發(fā)電機(jī)及直流牽引電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。同步牽引發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)拖動(dòng)產(chǎn)生交流電，經(jīng)硅整流器整流后供給直流牽引電動(dòng)機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，在輪軌之間產(chǎn)生牽引力，牽引列車運(yùn)行。在此主要介紹交-直流電力傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速的方法及原理。在交-直流電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車上，其恒功率條件下的運(yùn)行速度變化是通過(guò)調(diào)節(jié)牽引電動(dòng)機(jī)的電壓及磁通來(lái)獲得。牽引電動(dòng)機(jī)電壓的調(diào)節(jié)一般總是通過(guò)調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)的輸出電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)改變主電路聯(lián)接方式來(lái)達(dá)到。牽引電動(dòng)機(jī)磁通的調(diào)節(jié)，一方面由于機(jī)車采用的是串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)，其2024/8/2241磁通可隨著牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)；另一方面還通過(guò)對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)削弱的方法來(lái)獲得更為寬廣的恒功率運(yùn)行速度范圍。因此，需重點(diǎn)討論交-直流恒功率調(diào)速中的三個(gè)主要問(wèn)題：1.為保證機(jī)車在恒功率條件下運(yùn)行，牽引發(fā)電機(jī)應(yīng)具有的理想外特性。2.為獲得牽引發(fā)電機(jī)理想外特性而采用的勵(lì)磁控制系統(tǒng)。3.牽引電動(dòng)機(jī)采用擴(kuò)大恒功率調(diào)速范圍的方法---磁場(chǎng)削弱、串并聯(lián)轉(zhuǎn)換。2024/8/22427.3.1同步牽引發(fā)電機(jī)的理想外特性在內(nèi)燃機(jī)車中，牽引發(fā)電機(jī)既是柴油機(jī)的負(fù)載，又是牽引電動(dòng)機(jī)的電源。作為牽引電動(dòng)機(jī)的電源，就需要能改變輸出電壓以滿足機(jī)車起動(dòng)及調(diào)速的要求；作為柴油機(jī)的負(fù)載，在改變輸出電壓時(shí)要保持柴油機(jī)功率不變。也就是說(shuō)，當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在需要柴油機(jī)輸出滿功率時(shí)，應(yīng)使機(jī)車在規(guī)定的運(yùn)行速度范圍內(nèi)保證柴油機(jī)在額定功率下運(yùn)轉(zhuǎn)，既不過(guò)載也不欠載；當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在需要柴油機(jī)輸出部分功率時(shí)，應(yīng)使機(jī)車在規(guī)定的運(yùn)行速度范圍內(nèi)保證柴油機(jī)按其經(jīng)濟(jì)特性運(yùn)轉(zhuǎn)。所有這些主要是通過(guò)調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)的外特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.牽引發(fā)電機(jī)的理想外特性在內(nèi)燃機(jī)車上，柴油機(jī)所發(fā)出的功率除小部分供給機(jī)車輔2024/8/2243助設(shè)備外，絕大部分都供給同步發(fā)電機(jī)作為牽引之用，因此牽引發(fā)電機(jī)的輸出功率與柴油機(jī)有效功率之間的關(guān)系為式中PF——牽引發(fā)電機(jī)直流側(cè)的功率，kW；Pc——柴油機(jī)有效功率，kW；Pf——由柴油機(jī)所驅(qū)動(dòng)的輔助設(shè)備消耗的功率，kW；——發(fā)電機(jī)的效率；——硅整流器的效率；UF——整流后牽引發(fā)電機(jī)電壓(整流器輸出電壓)，V；IF——整流后牽引發(fā)電機(jī)電流(整流器輸出電流)，A；（7-10）

2024/8/2245機(jī)車各輔機(jī)消耗功率總和約占柴油機(jī)功率的10%~15%。輔機(jī)功率的大小與它們的工況有關(guān)，與機(jī)車運(yùn)行工況關(guān)系不大。牽引發(fā)電機(jī)、整流器的效率變化不大，先假設(shè)輔機(jī)功率不變，忽略效率的變化，則保持柴油機(jī)功率恒定不變的要求就轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)功率（整流器直流側(cè)功率PF=UFIF）保持不變，即牽引發(fā)電機(jī)在電壓、電流變化時(shí)仍要保持輸出功率不變。反映到外特性上就是要按等邊雙曲線輸出，這一曲線通常叫做牽引發(fā)電機(jī)的恒功率外特性曲線，如圖7-10所示。由于受UPmax和IPmax的限制，理想外特性曲線可分為三個(gè)區(qū)段。a-b段為限壓區(qū)，d-e段為限流區(qū)，b-d段為恒功率區(qū)，其中b-c段為持續(xù)工作區(qū)，它可持續(xù)長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行，c-d段為短時(shí)工作區(qū)，牽引發(fā)電機(jī)只能作短時(shí)運(yùn)行。2024/8/2246柴油機(jī)在滿負(fù)荷（最高手柄位）輸出時(shí)，發(fā)電機(jī)理想外特性上的c點(diǎn)就是發(fā)電機(jī)的額定工作點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的電壓、電流值分別為發(fā)電機(jī)的額定電壓UFN（低壓額定電壓）和額定電流IFN（持續(xù)電流）。恒功率曲線上的d點(diǎn)電壓稱為恒功率最低電壓UPmin，相應(yīng)的電流稱為恒功率范圍內(nèi)的最大電流IPmax。恒功率曲線上持續(xù)工作區(qū)內(nèi)的b點(diǎn)電壓稱為高壓額定電壓UPmax，相應(yīng)的電流稱為恒功率范圍內(nèi)的最小電流IPmin。高壓額定電壓與低壓額定電壓之比稱為牽引發(fā)電機(jī)的調(diào)壓比KPU，即KPU=UPmax/UFN，它是衡量牽引發(fā)電機(jī)恒功率范圍大小的重要參數(shù)。調(diào)壓比越大則機(jī)車的恒功率范圍越寬，即調(diào)速范圍也越寬。調(diào)壓比的大小受到牽引發(fā)電機(jī)自身因素（絕緣強(qiáng)度、冷卻能力等因素）的制約，故不可能無(wú)限制地2024/8/2247增大。當(dāng)務(wù)之急是如何在現(xiàn)有技術(shù)條件下，擴(kuò)大牽引發(fā)電機(jī)的調(diào)壓比，這是電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車控制系統(tǒng)急需解決的一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)牽引發(fā)電機(jī)在UPmin~UPmax之間運(yùn)行時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)相應(yīng)地在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)柴油機(jī)是在某一固定不變的有效功率值下穩(wěn)定運(yùn)行，這就達(dá)到了恒功率調(diào)速的目的。通常機(jī)車運(yùn)行的主要速度范圍是在發(fā)電機(jī)持續(xù)運(yùn)行的恒功率區(qū)段內(nèi)，牽引發(fā)電機(jī)在限流區(qū)及限壓區(qū)工作時(shí)，柴油機(jī)功率有所降低，但限流區(qū)段通常僅是機(jī)車在起動(dòng)階段時(shí)運(yùn)行的區(qū)段，而限壓區(qū)段是機(jī)車運(yùn)行中不希望進(jìn)入的區(qū)域。有些機(jī)車在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，牽引發(fā)電機(jī)不會(huì)進(jìn)入限壓區(qū)段工作，有些機(jī)車在高速運(yùn)行時(shí)才有可能進(jìn)入限壓區(qū)段。圖7-10所示的理想外特性是在假設(shè)輔機(jī)功率Pf不變時(shí)得到的，但實(shí)際上機(jī)車運(yùn)行時(shí)，Pf會(huì)有所變化，理想外特性也將隨著Pf的變化有一定的變化幅度，從Pf最大值到最小值之間變化，理想外特性曲線的變化情況如圖7-11所示。

當(dāng)機(jī)車輔助功率發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的牽引發(fā)電機(jī)理想外特性總是在區(qū)域之內(nèi)。由此可見(jiàn)，為維持柴油機(jī)功率不變，牽引發(fā)電機(jī)的理想外特性并不是唯一的，而是隨著Pf的變化在一個(gè)區(qū)域內(nèi)變化。在設(shè)計(jì)牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，需要考慮Pf的變化。但是，Pf的變化相對(duì)于柴油機(jī)的額定功率而言是比較小的，為了分析問(wèn)題的方便，可以不考慮Pf的變化，因此相對(duì)應(yīng)于柴油機(jī)某一功率下的牽引發(fā)電機(jī)理想恒功率曲線僅為一條。由于在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車上，柴油機(jī)一般都采用全制式聯(lián)合調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此司機(jī)控制器的每一級(jí)位與柴油機(jī)的一個(gè)轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)。司機(jī)各手柄位下的理想外特性，如圖7-12所示。柴油機(jī)在不同轉(zhuǎn)速（手柄位）時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)理想外特性，同樣由恒功率、限流、限壓區(qū)段組成，其構(gòu)成、形狀與額定轉(zhuǎn)速下的理想外特性相似，且低于額定轉(zhuǎn)速下的理想外特性。最高手柄位時(shí)牽引發(fā)電機(jī)理想外特性中恒功率區(qū)段的功率與柴油機(jī)額定功率相對(duì)應(yīng)，低手柄位時(shí)各恒功率區(qū)段的功率與柴油機(jī)各轉(zhuǎn)速下經(jīng)濟(jì)特性曲線上的功率相對(duì)應(yīng)。2024/8/2250低手柄時(shí)理想外特性曲線中的限流值應(yīng)該根據(jù)機(jī)車起動(dòng)要求來(lái)確定，因?yàn)闄C(jī)車的起動(dòng)牽引力是由各手柄位的限流值所決定的。一般來(lái)說(shuō)，限流值在第一位時(shí)可選得小一些，但在低手柄位范圍內(nèi)限流值增加較快，到高手柄位范圍內(nèi)增加較慢些，這樣處理可使機(jī)車起動(dòng)快而平穩(wěn)，并能有效地控制起動(dòng)時(shí)的空轉(zhuǎn)打滑。各手柄位的限壓值主要取決于牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的發(fā)熱情況。這里所討論的牽引發(fā)電機(jī)外特性均是指硅整流器直流側(cè)的電壓和電流之間的關(guān)系，由于硅整流器的交流輸入與直流輸出之間具有固定的比例關(guān)系，因此硅整流器直流側(cè)的電壓和電流間的關(guān)系即反映了牽引發(fā)電機(jī)交流側(cè)的外特性，這兩者之間沒(méi)有根本的區(qū)別。2024/8/22512.同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性為了得到同步發(fā)電機(jī)的理想外特性，必須使其勵(lì)磁電流隨著負(fù)載的變化而變化。當(dāng)保持柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速不變時(shí)，牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流隨著負(fù)載電流的變化關(guān)系，稱為牽引發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性，即IFL=f(IF)。牽引發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性可通過(guò)它的自然外特性利用圖解法求得。同步牽引發(fā)電機(jī)在某一轉(zhuǎn)速n下，對(duì)應(yīng)于不同勵(lì)磁電流的自然外特性如圖7-13所示。圖7-13中給出了勵(lì)磁電流分別為IFL1、IFL2、IFL3時(shí)的三條自然外特性，其中IFL1＞IFL2＞IFL3。在該轉(zhuǎn)速下，牽引發(fā)電機(jī)的恒功率理想外特性曲線為abcde，其中abcde各點(diǎn)分別為恒功率曲線與各自然外特性的交點(diǎn)或切點(diǎn)，這些交點(diǎn)或切點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)負(fù)載電流為IFa、IFb、IFc、2024/8/2252IFd、IFe。a點(diǎn)e與點(diǎn)在IFL1對(duì)應(yīng)的自然外特性上，b點(diǎn)與d點(diǎn)在IFL2對(duì)應(yīng)的自然外特性上，c點(diǎn)則在IFL3對(duì)應(yīng)的自然外特性上，將abcde各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流和負(fù)載電流值繪制在IFL-IF坐標(biāo)中，連接各點(diǎn)，即可得到轉(zhuǎn)速為n時(shí)同步牽引發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性，如圖7-14中曲線所示。按照同樣的方法，可求出理想外特性上的限壓和限流區(qū)段的調(diào)整特性em、ka。由于同步牽引發(fā)電機(jī)理想外特性的限壓段和限流段與最大勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的自然外特性很接近，其勵(lì)磁電流基本不變，故在調(diào)整特性上對(duì)應(yīng)的這兩個(gè)區(qū)段可近似為直線，調(diào)整特性曲線呈馬鞍形。同步牽引發(fā)電機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下，具有不同的自然外特性，它所對(duì)應(yīng)的理想外特性也不同，所以發(fā)電機(jī)應(yīng)有不同的調(diào)節(jié)特性，但各調(diào)整特性的變化規(guī)律相似，曲線形狀也為馬鞍形。2024/8/2254調(diào)整特性反映了同步牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的基本變化規(guī)律，它是勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中元件參數(shù)選擇的重要依據(jù)。在一些恒功率控制系統(tǒng)中，牽引發(fā)電機(jī)在各轉(zhuǎn)速下的限壓值和限流值是通過(guò)限制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)各轉(zhuǎn)速下的最大勵(lì)磁電流可通過(guò)相應(yīng)的調(diào)整特性來(lái)確定。7.3.2恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)能使?fàn)恳l(fā)電機(jī)按理想外特性運(yùn)行的勵(lì)磁系統(tǒng)稱為恒功勵(lì)磁系統(tǒng)。從自動(dòng)控制原理的角度上來(lái)看，恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)屬于無(wú)靜差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

1.恒功勵(lì)磁系統(tǒng)的組成恒功勵(lì)磁系統(tǒng)是基于“檢測(cè)偏差，糾正偏差”的原理工作。在內(nèi)燃機(jī)車上，基本都是以控制同步牽引發(fā)電機(jī)功率恒定為目標(biāo)，典型的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)圖7-15所示，它主要由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成2024/8/2256給定信號(hào)單元——由它發(fā)出機(jī)車各手柄位時(shí)的功率給定信號(hào)Pg，從而給出了各手柄位時(shí)柴油機(jī)或牽引發(fā)電機(jī)的功率值，給定信號(hào)也叫基準(zhǔn)信號(hào)。檢測(cè)單元——由它檢測(cè)柴油機(jī)或牽引發(fā)電機(jī)的實(shí)際功率。檢測(cè)單元輸出的檢測(cè)信號(hào)Pj與柴油機(jī)或牽引發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出功率成正比。比較環(huán)節(jié)——它的作用是將功率檢測(cè)信號(hào)Pj與功率給定信號(hào)Pg進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)Pi（Pi=Pg-Pj）送往調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器——調(diào)節(jié)器將偏差值轉(zhuǎn)換為執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其性能與整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能有很大關(guān)系。常用的調(diào)節(jié)器有比例放大器、積分器、比例積分器等。執(zhí)行元件——用以調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的裝置，也2024/8/2257叫勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。它可由變阻器、直流斬波器或可控整流器等組成。被調(diào)對(duì)象——在恒功勵(lì)磁系統(tǒng)中，被調(diào)對(duì)象是柴油機(jī)或牽引發(fā)電機(jī)。牽引發(fā)電機(jī)功率的恒定是通過(guò)調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，而勵(lì)磁電流是通過(guò)執(zhí)行元件來(lái)調(diào)節(jié)的。根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置與勵(lì)磁電源所處地位的不同，勵(lì)磁系統(tǒng)一般可分為兩類。（1）直接控制的勵(lì)磁系統(tǒng)將勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置直接設(shè)置在牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路中，直接調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，這樣的系統(tǒng)稱為直接控制的勵(lì)磁系統(tǒng)，其工作原理如圖7-16所示。在該系統(tǒng)中，勵(lì)磁機(jī)與同步牽引發(fā)電機(jī)TF均由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的輸出電壓恒定。勵(lì)磁機(jī)可由直流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)擔(dān)當(dāng)，若勵(lì)磁機(jī)采用交流發(fā)電機(jī)，首先應(yīng)通過(guò)整流器將交流整流成直流，這時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)具備整流和調(diào)節(jié)雙重功能。勵(lì)磁調(diào)節(jié)可采用可控整流裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)可控元件的導(dǎo)通角完成整流和調(diào)節(jié)功能，也可采用固定整流方式，然后再采用直流斬波器或其它調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。2024/8/2259圖7-17表示ND2型內(nèi)燃機(jī)車勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖。它采用他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)作為牽引發(fā)電機(jī)，其勵(lì)磁電源直接利用輔助發(fā)電機(jī)輸出電壓UFf，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置通過(guò)調(diào)節(jié)串入他勵(lì)繞組中的功調(diào)電阻Rgt，實(shí)現(xiàn)對(duì)他勵(lì)發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)節(jié)。在直接勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，因?yàn)槭侵苯诱{(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，故調(diào)節(jié)電流較大，對(duì)調(diào)節(jié)元件的容量要求也較大，但調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間常數(shù)較小。（2）間接控制的勵(lì)磁系統(tǒng)將勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁回路中，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)采用交流發(fā)電機(jī)，通過(guò)對(duì)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到間接地調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的目的，這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)稱為間接控制系統(tǒng)，其工作原理如圖7-18所示，圖中2ZL為勵(lì)磁機(jī)的整流器。在間接控制的勵(lì)磁系統(tǒng)中，通過(guò)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置對(duì)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，使勵(lì)磁機(jī)的電壓按同步牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁要求變化，而勵(lì)磁機(jī)則起中間放大作用。這種間接控制的勵(lì)磁系統(tǒng)，雖然調(diào)節(jié)過(guò)程的時(shí)間常數(shù)相對(duì)較大，但調(diào)節(jié)過(guò)程中的被調(diào)節(jié)電流較小，調(diào)節(jié)單元所需容量很小，特別適合于電子調(diào)節(jié)裝置。目前，這類間接調(diào)節(jié)系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于各種大功率內(nèi)燃機(jī)車上。2024/8/22612.恒功勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理恒功勵(lì)磁系統(tǒng)的工作過(guò)程可簡(jiǎn)述如下：假設(shè)牽引發(fā)電機(jī)已工作在恒功率曲線上的a點(diǎn)，則功率給定信號(hào)Pg與檢測(cè)信號(hào)Pj相等，即Pg=Pj。因?yàn)镻g=Pj，所以比較環(huán)節(jié)輸出的偏差信號(hào)Pi等于零。假定調(diào)節(jié)器采用積分器，則零值的偏差信號(hào)輸入到調(diào)節(jié)器時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)T不變（積分器屬于無(wú)靜差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。不包含積分元件的調(diào)節(jié)系統(tǒng)均為有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即需要存在一定值的偏差信號(hào)，可使系統(tǒng)得到一定值的調(diào)節(jié)信號(hào)Pi=Pg-Pj）。因此，由調(diào)節(jié)信號(hào)T控制的執(zhí)行元件將保持牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不變，從而使?fàn)恳l(fā)電機(jī)點(diǎn)的工況不變。當(dāng)因某種原因，例如機(jī)車在運(yùn)行中因阻力減小使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，從而使?fàn)恳l(fā)電機(jī)電流減小時(shí)，2024/8/2263由于此瞬間牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流未變，牽引發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)將沿其自然外特性acb上升到c點(diǎn)。這時(shí)，c點(diǎn)的功率大于恒功率曲線上任一點(diǎn)的功率，所以通過(guò)檢測(cè)元件得到c點(diǎn)的功率檢測(cè)信號(hào)Pj將大于功率給定Pg信號(hào)。由于Pj>Pg，因而經(jīng)比較環(huán)節(jié)得到一個(gè)偏差信號(hào)Pi=Pg-Pj<0,將負(fù)的偏差信號(hào)輸入給調(diào)節(jié)器，使調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)值下降，則執(zhí)行元件使?fàn)恳l(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流減小，即牽引發(fā)電機(jī)輸出功率隨著自然外特性的變化而下降。這一調(diào)節(jié)過(guò)程一直要進(jìn)行到牽引發(fā)電機(jī)新的工作點(diǎn)重合在恒功率曲線上時(shí)為止。此時(shí)，檢測(cè)信號(hào)Pj與給定信號(hào)Pg相等，偏差信號(hào)Pi=Pg-Pj=0，調(diào)節(jié)器輸出值將不再變化，勵(lì)磁電流相應(yīng)地也不再變化，整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)才處于平衡狀態(tài)。另一種情況是當(dāng)機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中因某種原因使?fàn)恳l(fā)電機(jī)工作點(diǎn)的功率低于2024/8/2264恒功率曲線上的功率時(shí)，則Pj<Pg，比較器輸出的偏差信號(hào)Pi=Pg-Pj>0，此偏差信號(hào)將使調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)值增大，從而使?fàn)恳l(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流增加，牽引發(fā)電機(jī)的輸出功率也將隨之增大，直至輸出功率達(dá)到恒功率曲線上的功率時(shí)為止。由上述調(diào)節(jié)過(guò)程可看出，只要牽引發(fā)電機(jī)的輸出功率值與給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率值不相等時(shí)，比較環(huán)節(jié)就會(huì)輸出一個(gè)偏差信號(hào)。由于偏差信號(hào)的存在，調(diào)節(jié)系統(tǒng)就不斷地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到消除偏差信號(hào)時(shí)為止。因此，調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，功率檢測(cè)信號(hào)必等于功率給定信號(hào)，此結(jié)論適合于任何采用積分器作為調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。所以，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，給定功率值的大小規(guī)定了柴油機(jī)或牽引發(fā)電機(jī)輸出功率值的大小，改變Pg值，就可改變被調(diào)對(duì)象的輸出值。2024/8/2265由上述調(diào)節(jié)過(guò)程可看出，只要牽引發(fā)電機(jī)的輸出功率值與給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率值不相等時(shí)，比較環(huán)節(jié)就會(huì)輸出一個(gè)偏差信號(hào)。由于偏差信號(hào)的存在，調(diào)節(jié)系統(tǒng)就不斷地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到消除偏差信號(hào)時(shí)為止。因此，調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，功率檢測(cè)信號(hào)Pj必等于功率給定信號(hào)Pg，此結(jié)論適合于任何采用積分器作為調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。所以，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，給定功率值Pg的大小規(guī)定了柴油機(jī)或牽引發(fā)電機(jī)輸出功率值的大小，改變值Pg，就可改變被調(diào)對(duì)象的輸出值。（2）動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)特性通常有很多度量指標(biāo)，如穩(wěn)定性、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間、超調(diào)量等。2024/8/2266對(duì)于恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間是衡量系統(tǒng)性能好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)機(jī)車運(yùn)行阻力變化、輔助裝置功率變化或牽引電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)削弱時(shí)，牽引發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)將偏離恒功率曲線，即擾動(dòng)（凡是使柴油機(jī)功率偏離穩(wěn)定值運(yùn)行的因素統(tǒng)稱為擾動(dòng)）發(fā)生，使柴油機(jī)輸出功率偏離穩(wěn)定值而發(fā)生過(guò)載或欠載，恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用又將使柴油機(jī)輸出功率恢復(fù)到原穩(wěn)定值。由擾動(dòng)發(fā)生到被調(diào)量又回到穩(wěn)定值的這一段變化過(guò)程稱為過(guò)渡過(guò)程，過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間稱為過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。過(guò)渡過(guò)程時(shí)間越短，控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能越好。過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短的勵(lì)磁控制系統(tǒng)將使柴油機(jī)能經(jīng)常工作在穩(wěn)定功率值下。超調(diào)量是衡量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的另一重要指標(biāo)。擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)使柴油機(jī)功率恢復(fù)到穩(wěn)定功率的過(guò)程中，可能會(huì)2024/8/2267發(fā)生一些過(guò)沖（過(guò)調(diào)）現(xiàn)象，即超調(diào)。超調(diào)量過(guò)大將使柴油機(jī)過(guò)載嚴(yán)重，同時(shí)使機(jī)車牽引力出現(xiàn)波動(dòng)、產(chǎn)生較大的沖擊，對(duì)粘著條件產(chǎn)生很嚴(yán)重的破壞作用，影響機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行且容易出現(xiàn)空轉(zhuǎn)、打滑。一般而言，超調(diào)量越大過(guò)渡過(guò)程時(shí)間越長(zhǎng)。

3.恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)的分類

恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)按所采用調(diào)節(jié)裝置不同可分為兩大類，即采用液力調(diào)節(jié)裝置的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)；采用電子調(diào)節(jié)裝置的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)，包括集成元件、計(jì)算機(jī)控制。(1)采用液力調(diào)節(jié)裝置的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)液力調(diào)節(jié)裝置的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)是一種依靠液力元件來(lái)實(shí)現(xiàn)恒功率勵(lì)磁調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在上世紀(jì)五十年代開(kāi)始廣泛2024/8/2268的應(yīng)用，六十年代已達(dá)到了非常成熟的地步。由于受結(jié)構(gòu)的制約，完成恒功率勵(lì)磁調(diào)節(jié)任務(wù)的液力元件與柴油機(jī)的調(diào)速器組合在一起，組成聯(lián)合調(diào)節(jié)器，也叫做采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)。我們國(guó)家生產(chǎn)的DF系列內(nèi)燃機(jī)車幾乎都采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)。聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)的特點(diǎn)是以柴油機(jī)的供油量和轉(zhuǎn)速為控制對(duì)象，進(jìn)行了恒供油量和恒轉(zhuǎn)速的控制。為了控制柴油機(jī)輸出功率恒定，必須要檢測(cè)柴油機(jī)的輸出功率。目前還不能直接檢測(cè)出柴油機(jī)的輸出功率，只能采取間接的方法來(lái)檢測(cè)。在電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)上，一般都裝有全制式調(diào)速器，通過(guò)調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用，柴油機(jī)能精確地保持各手柄位下的轉(zhuǎn)速不變。此時(shí)，就可以柴油機(jī)供油量信號(hào)作為柴油機(jī)的輸出功率信號(hào)。當(dāng)規(guī)定轉(zhuǎn)速下的供油量恒定時(shí)，則對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的柴油機(jī)輸出功率也將保持恒定。采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理，如圖7-20所示。2024/8/2270采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)是一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)，它由供油量閉環(huán)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)組成。函數(shù)變換器給出符合柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)特性曲線的轉(zhuǎn)速與供油量給定信號(hào)之間的關(guān)系曲線。供油量閉環(huán)是以柴油機(jī)供油齒條的位置作為供油量檢測(cè)信號(hào)，它與由手柄決定的供油量給定信號(hào)相比較，得到一個(gè)差值以驅(qū)動(dòng)功調(diào)伺服器，改變功調(diào)電阻Rgt的阻值，從而調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，改變柴油機(jī)的負(fù)載，一直到供油齒條的位置（即實(shí)際供油量）符合給定供油量要求為止。由于在這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中采用的調(diào)節(jié)器是由液力驅(qū)動(dòng)的積分式伺服器，故該閉環(huán)系統(tǒng)屬于無(wú)靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)；轉(zhuǎn)速閉環(huán)是以柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速作為檢測(cè)信號(hào)，將它與手柄給定轉(zhuǎn)速信號(hào)比較，輸出偏差信號(hào)使液力供油伺服器動(dòng)作，帶動(dòng)柴油機(jī)供油齒條移動(dòng)改變供油量，達(dá)到改變柴油機(jī)功2024/8/2271率、轉(zhuǎn)速之目的。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高于給定轉(zhuǎn)速，即負(fù)載功率小于柴油機(jī)輸出功率時(shí)，比較器輸出一負(fù)偏差信號(hào)，液力供油伺服器驅(qū)動(dòng)供油齒條朝著減小供油量的方向移動(dòng)，使供油量減小，直到柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)到給定轉(zhuǎn)速值為止。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速，這時(shí)比較器輸出一正偏差信號(hào)，液力伺服器驅(qū)動(dòng)供油齒條朝著增加供油量的方向移動(dòng)，使供油量增加，從而將柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速（功率）恢復(fù)到給定值。顯然這兩個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)是相互獨(dú)立但又有聯(lián)系的閉環(huán)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)是當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)改變供油量的大小以維持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恒定；供油量控制系統(tǒng)是當(dāng)供油量偏離給定值時(shí)，通過(guò)改變牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，以改變發(fā)電機(jī)輸出功率（柴油機(jī)負(fù)載）使供油量恢復(fù)到給定值。由此可見(jiàn)，維持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和供油量的恒定就是2024/8/2272保持柴油機(jī)輸出功率的恒定。由于兩個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)同時(shí)存在，所以在機(jī)車運(yùn)行時(shí)，因擾動(dòng)而產(chǎn)生的調(diào)節(jié)過(guò)程比較復(fù)雜。首先是柴油機(jī)負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速變化，由轉(zhuǎn)速變化引起供油量的變化，而供油量變化將引起牽引發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)作，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的功率使柴油機(jī)負(fù)載趨于恢復(fù)恒定值。當(dāng)調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，柴油機(jī)必定處于給定轉(zhuǎn)速、給定供油量下工作，所以柴油機(jī)的功率恒定不變。圖7-20中虛線框內(nèi)的元件均已組合到聯(lián)合調(diào)節(jié)器內(nèi)，其中有兩個(gè)液力伺服器，一個(gè)叫供油伺服器，另一個(gè)叫功調(diào)伺服器。執(zhí)行元件為功調(diào)電阻Rgt，Rgt相當(dāng)于一個(gè)可調(diào)節(jié)電阻，它是由功調(diào)伺服器的輸出量來(lái)改變其電阻值。（2）電子恒功勵(lì)磁系統(tǒng)電子恒功勵(lì)磁系統(tǒng)通常是以調(diào)節(jié)牽引發(fā)電機(jī)輸出功率恒定為目標(biāo)，系統(tǒng)框圖如圖7-21所示。電子恒功率勵(lì)磁控制系統(tǒng)需要檢測(cè)牽引發(fā)電機(jī)的輸出電壓和輸出電流值，將檢測(cè)結(jié)果送入乘法器便得到牽引發(fā)電機(jī)的輸出功率值。把這個(gè)實(shí)測(cè)功率與給定功率相比較，得出偏差值送2024/8/2274入調(diào)節(jié)器。常用的調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器(P)或比例積分（PI）調(diào)節(jié)器。由調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，通過(guò)執(zhí)行元件調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以達(dá)到控制牽引發(fā)電機(jī)的功率。執(zhí)行元件一般采用直流斬波器，斬波器元件采用可控硅、大功率晶體管或大功率MOSFET。直流斬波器有脈寬調(diào)制型（定頻調(diào)寬）和定寬調(diào)頻型兩種形式。在電子恒功率系統(tǒng)中，各參量一般都采用電壓量。根據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)工作原理，對(duì)于采用無(wú)靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)功率應(yīng)等于給定功率，即UPj=Upg。因此，只要確定了各手柄位的功率值UPg，UPj值也將保持恒定，牽引發(fā)電機(jī)就可獲得理想的外特性曲線。與此同時(shí)由于電子調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度很快，該系統(tǒng)具有良2024/8/2275好的動(dòng)態(tài)性能。需要指出的是，電子恒功系統(tǒng)一般只保證了牽引發(fā)電機(jī)輸出功率恒定，盡管牽引發(fā)電機(jī)輸出功率占柴油機(jī)輸出功率的絕大部分，但并不保證柴油機(jī)功率恒定。因此對(duì)于采用電子恒功率勵(lì)磁控制的系統(tǒng)而言，必須要考慮輔助裝置功率的轉(zhuǎn)移問(wèn)題，即如何使?fàn)恳l(fā)電機(jī)的勵(lì)磁隨著輔助系統(tǒng)功率的變化而調(diào)節(jié)，以維持柴油機(jī)的功率恒定。實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移的方法有兩種?！镌O(shè)置檢測(cè)環(huán)節(jié)檢測(cè)輔助裝置功率此方案設(shè)置了一套輔助功率檢測(cè)環(huán)節(jié)，通過(guò)此環(huán)節(jié)來(lái)檢測(cè)輔助裝置功率，原理框圖如圖7-22所示。將檢測(cè)到的輔助裝置功率信號(hào)UPfj與牽引發(fā)電機(jī)功率檢測(cè)信號(hào)UPj相加，即2024/8/2276(UPfj+UPj)，以此作為功率反饋信號(hào)加至勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)UPg=UPfj+UPj，當(dāng)UPg不變時(shí)，則（UPfj+UP）也不變。若輔助功率增加時(shí)，輔助功率檢測(cè)信號(hào)UPfj相應(yīng)增加，牽引發(fā)電機(jī)輸出功率將減小，其檢測(cè)信號(hào)UPj也減小；同理，若輔助功率減小時(shí)，牽引發(fā)電機(jī)輸出功率將增加，這樣就可以維持柴油機(jī)功率不變。由于這一方案需要檢測(cè)輔助裝置所消耗的功率，當(dāng)輔助裝置均采用電力驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，較容易實(shí)現(xiàn)。若采用其他非電力驅(qū)動(dòng)方式，如由柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，輔助功率的檢測(cè)相對(duì)要困難一些，檢測(cè)手段較復(fù)雜，此方案實(shí)施有一定的難度。★通過(guò)聯(lián)合調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)輔助功率轉(zhuǎn)移此方案利用聯(lián)合調(diào)節(jié)器上的功調(diào)電阻Rgt來(lái)修正功率給定信號(hào)，使?fàn)恳l(fā)電機(jī)功率給定信號(hào)隨輔助裝置功率的變化而變化，從而達(dá)到穩(wěn)定柴油機(jī)輸出功率的目的。當(dāng)輔助系統(tǒng)功率增大時(shí)，通過(guò)修正Rgt值使?fàn)恳l(fā)電機(jī)功率給定信號(hào)UPg減小，避免柴油機(jī)過(guò)載，維持柴油機(jī)功率恒定。當(dāng)輔助系統(tǒng)功率減小時(shí)，及時(shí)修正Rgt值使?fàn)恳l(fā)電機(jī)功率給定信號(hào)UPg增大，保持柴油機(jī)功率恒定不變。目前大多數(shù)采用電子恒功率勵(lì)磁裝置的內(nèi)燃機(jī)車，不論采用何種方式，基本上都依靠聯(lián)合調(diào)節(jié)器上的功調(diào)電阻來(lái)修正功率給定信號(hào)。盡管采用功調(diào)電阻修正功率給定信號(hào)這一形式相同，但在應(yīng)用不同的電子恒功率方式時(shí)對(duì)功調(diào)電阻的依賴程度卻大不相同。2024/8/2279（3）兩種恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)的性能比較電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)與采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)相比，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在動(dòng)態(tài)性能、控制特性精確度、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和系統(tǒng)通用性等方面。在動(dòng)態(tài)性能方面，電子恒功率勵(lì)磁控制系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)。采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)因調(diào)節(jié)過(guò)程需要通過(guò)柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組這個(gè)慣性很大的環(huán)節(jié)，因而調(diào)節(jié)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，在機(jī)車實(shí)際運(yùn)行中，由于負(fù)載的頻繁變化，所造成的功率波動(dòng)較大。電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)由于直接用牽引發(fā)電機(jī)輸出的電功率信號(hào)作為反饋信號(hào)，反饋到勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)中去，調(diào)節(jié)過(guò)程不需經(jīng)過(guò)柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速反饋，而且各個(gè)環(huán)節(jié)的元件全部采用電子器件，因此整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)慣性很小、反應(yīng)2024/8/2280很靈敏，動(dòng)態(tài)性能好。在電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)控制下，機(jī)車運(yùn)行時(shí)柴油機(jī)幾乎不受機(jī)車負(fù)載變化的影響，始終工作在規(guī)定的功率值上。良好的動(dòng)態(tài)性能是電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。在特性控制精確度方面，由于受結(jié)構(gòu)限制，聯(lián)合調(diào)節(jié)器上供油量給定信號(hào)與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速之間是一個(gè)近似線形關(guān)系，因此柴油機(jī)轉(zhuǎn)速與功率之間的配合，并不一定符合牽引發(fā)電機(jī)理想外特性的要求。同時(shí)在各手柄位時(shí)的限壓、限流值的控制，往往也不能達(dá)到牽引發(fā)電機(jī)理想外特性的要求。對(duì)于電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)而言，由于各手柄位下功率給定信號(hào)、限壓、限流給定信號(hào)均采用電模擬量或數(shù)字量，因而可以比較容易地按照牽引發(fā)電機(jī)理想外特性要求進(jìn)行控制。2024/8/2281在控制功能擴(kuò)展方面，采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)，可擴(kuò)展可能性很小。若需要進(jìn)行其他項(xiàng)目的控制，則必須要重新設(shè)置新的控制系統(tǒng)，這樣勢(shì)必要增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。而電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以方便地綜合各種信號(hào)進(jìn)行控制，不同控制要求的各系統(tǒng)可以綜合在同一系統(tǒng)內(nèi)，因而在電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)中，功能可擴(kuò)展能力較強(qiáng)，只要增加少量環(huán)節(jié)就同時(shí)能進(jìn)行電阻制動(dòng)的恒電流、恒勵(lì)磁控制，也可方便的實(shí)施牽引電動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)保護(hù)等。電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)通用性較好，同樣的裝置幾乎可應(yīng)用到任何功率等級(jí)的電傳動(dòng)機(jī)車上。同時(shí)采用電子恒功率勵(lì)磁控制的機(jī)車，控制精度高、調(diào)節(jié)方便，幾乎不用進(jìn)行水阻試驗(yàn)就可以調(diào)整各參數(shù)，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)自檢，這給現(xiàn)場(chǎng)使用帶來(lái)2024/8/2282了極大的方便。與采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)相比，電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)在輔助功率轉(zhuǎn)移方面存在明顯的不足或缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)能方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)車輔助功率的轉(zhuǎn)移，而對(duì)于電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)，當(dāng)輔助功率變化時(shí)，需要相應(yīng)地改變牽引發(fā)電機(jī)的功率給定信號(hào)，以維持柴油機(jī)功率不變。由于輔助功率的檢測(cè)比較復(fù)雜，因此解決輔助功率的檢測(cè)往往又會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，所以目前大多數(shù)采用電子恒功率勵(lì)磁系統(tǒng)的機(jī)車，仍采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)輔助功率的轉(zhuǎn)移。對(duì)于柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，由于高壓油泵、噴2024/8/2283油器的性能將下降，即使在同一供油量下，實(shí)際輸出功率也有所下降，供油量與輸出功率之間的匹配關(guān)系發(fā)生了變化。這時(shí)應(yīng)在供油量不變的情況下，及時(shí)調(diào)整柴油機(jī)輸出功率，相應(yīng)地降低柴油機(jī)功率，以避免因部件性能下降對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行帶來(lái)不利影響。采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功率控制系統(tǒng)，本身就是以保持供油量恒定為控制目標(biāo)，柴油機(jī)能夠自動(dòng)適應(yīng)變化，這是它的優(yōu)點(diǎn)。電子恒功率控制系統(tǒng)并不具有這一特點(diǎn)，必須通過(guò)附加的裝置來(lái)修正功率給定信號(hào)。一般功率給定信號(hào)通過(guò)功調(diào)電阻進(jìn)行修正，可以方便地解決輔機(jī)功率轉(zhuǎn)移及供油量調(diào)節(jié)的問(wèn)題?？煽啃詥?wèn)題，這在機(jī)車上是一個(gè)特別重要的問(wèn)題。美國(guó)作為內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)的強(qiáng)國(guó)，在電子恒功率控制方面，特別是在微機(jī)控制方面應(yīng)用十分普遍，從運(yùn)行可靠性來(lái)看絕不低于采用聯(lián)2024/8/2284合調(diào)節(jié)器的恒功率系統(tǒng)。在我國(guó)電子恒功率控制系統(tǒng)的應(yīng)用還不是很普遍，可靠性還有待提高，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)還不多，各主機(jī)廠和科研單位應(yīng)在此方面加大研發(fā)力度，采用新技術(shù)、新工藝以提高可靠性。通過(guò)上述分析可知道，電子恒功率控制系統(tǒng)盡管存在著一些不足，但從總體性能上來(lái)看，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是內(nèi)燃機(jī)車恒功率控制發(fā)展的方向，廣泛采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可使恒功率控制系統(tǒng)的性能更加完善，保證柴油機(jī)在最佳工況下運(yùn)行。7.4采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功勵(lì)磁控制系統(tǒng)目前，采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的恒功勵(lì)磁控制系統(tǒng)仍然在廣泛應(yīng)用，主要采用間接恒功勵(lì)磁控制，在小信號(hào)端進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)電路逐級(jí)進(jìn)行放大，達(dá)到對(duì)牽引發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的控制。我國(guó)主型內(nèi)燃機(jī)車DF4、DF8、DF11系列均采用兩級(jí)放大的間接恒功勵(lì)磁控制系統(tǒng)，在功調(diào)電阻和勵(lì)磁機(jī)之間加入了一級(jí)中間放大裝置-測(cè)速發(fā)電機(jī)，以減小功調(diào)電阻的容量和提高放大倍數(shù)，如圖7-23所示。2024/8/2286牽引發(fā)電機(jī)TF的勵(lì)磁由勵(lì)磁機(jī)L提供，勵(lì)磁機(jī)依靠直流測(cè)速發(fā)電機(jī)CF對(duì)其勵(lì)磁。測(cè)速發(fā)電機(jī)采用他勵(lì)方式，由柴油機(jī)拖動(dòng)，功調(diào)電阻Rgt串接在其他勵(lì)回路中，Rgt受聯(lián)合調(diào)節(jié)器的控制。在采用聯(lián)合調(diào)節(jié)器的內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)上，其工作特性是依靠聯(lián)合調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用而得到，故聯(lián)合調(diào)節(jié)器作為該類恒功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心元件，對(duì)柴油機(jī)以及機(jī)車性能的影響很大。7.4.1聯(lián)合調(diào)節(jié)器的基本功能柴油機(jī)可以工作在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之間，也可以運(yùn)行在額定功率與部分功率以至空載之間。國(guó)產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速一般為400～500r/min、額定轉(zhuǎn)速為1000r/min。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的控制是通過(guò)司控器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在額定轉(zhuǎn)2024/8/2287速以下，功率、轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的下降而下降。根據(jù)柴油機(jī)原理，一定的供油量對(duì)應(yīng)一定的輸出轉(zhuǎn)矩，因此對(duì)于某一確定的手柄位置（即確定的供油齒條位置），柴油機(jī)都有一個(gè)確定的轉(zhuǎn)速、功率和供油量。根據(jù)柴油機(jī)油耗曲線，油耗率是隨著轉(zhuǎn)速的升高而降低，也就是說(shuō)，在高轉(zhuǎn)速時(shí)油耗率較低，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，柴油機(jī)運(yùn)行在較高的轉(zhuǎn)速時(shí)較為有利。柴油機(jī)的這些特性需要通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。聯(lián)合調(diào)速器已由A型發(fā)展到了D型，調(diào)速性能有了很大提高，其基本結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能相同。在DF11部分新造車上裝用了調(diào)速性能優(yōu)良的PGMV型調(diào)速器，取得了很好的效果。PGMV調(diào)速器是在美國(guó)WoodWard公司生產(chǎn)的PGEV調(diào)速器基礎(chǔ)上，為適應(yīng)中國(guó)鐵路市場(chǎng)與機(jī)車接口的變形產(chǎn)品，它保留了PG類2024/8/2288調(diào)速器滑閥調(diào)整系統(tǒng)、補(bǔ)償系統(tǒng)，采用了聯(lián)合調(diào)節(jié)器的配速機(jī)構(gòu)，其外形接口、安裝尺寸和聯(lián)合調(diào)節(jié)器相同，可以和聯(lián)合調(diào)節(jié)器互換安裝。但其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)性能要優(yōu)于聯(lián)合調(diào)節(jié)器。PGMV調(diào)速器反饋補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，需要調(diào)整的環(huán)節(jié)不多，其調(diào)整過(guò)程比聯(lián)合調(diào)節(jié)器要簡(jiǎn)單。聯(lián)合調(diào)節(jié)器具有穩(wěn)速、配速和功率調(diào)節(jié)三個(gè)功能，其原理如圖7-24所示。1.穩(wěn)速（基本調(diào)速）功能為了分析問(wèn)題方便，暫不考慮功率調(diào)節(jié)作用，假定司控器手柄位置不變，即寶塔彈簧高度不變。在這里按柴油機(jī)穩(wěn)定工作、減載和增載三種工作情況來(lái)分別討論。（1）柴油機(jī)穩(wěn)定工作情況2024/8/2290當(dāng)柴油機(jī)負(fù)載不變時(shí)，其轉(zhuǎn)速也不變，這時(shí)飛鐵所受的離心力和寶塔彈簧的壓力相平衡，飛鐵處于垂直位置，調(diào)速滑閥中閥盤將通往供油伺服器的油路封閉，供油伺服器中的動(dòng)力活塞下方的油壓也正好與動(dòng)力彈簧的壓力相平衡，動(dòng)力活塞則靜止不動(dòng)，共油齒條的位置也不變，調(diào)速器穩(wěn)定在平衡位置，如圖7-24所示狀態(tài)。（2）柴油機(jī)負(fù)載減少時(shí)的工作情況當(dāng)柴油機(jī)的負(fù)載減小時(shí)，如輔助系統(tǒng)功率減小等，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速將迅速增加，使得飛鐵轉(zhuǎn)速也相應(yīng)增大，飛鐵所受的離心力大于寶塔彈簧的壓力，飛鐵開(kāi)始向外展開(kāi)，使托盤上升壓縮寶塔彈簧，進(jìn)而帶動(dòng)調(diào)速滑閥柱塞上移，通往供油伺服器的油路打開(kāi)，其動(dòng)力活塞下部的壓力油卸載，動(dòng)力活塞2024/8/2291下部背壓減小，在動(dòng)力彈簧的作用下，動(dòng)力活塞和供油齒條下移，使供油量減少。由于供油量的減少使轉(zhuǎn)速下降，飛鐵所受離心力減小，開(kāi)始由張開(kāi)位置向垂直位置收攏，寶塔彈簧開(kāi)始伸長(zhǎng)，調(diào)速滑閥柱塞下移、工作閥盤將通向供油伺服器的油路逐漸封閉，直到飛錘處于垂直位置調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束。經(jīng)過(guò)如此調(diào)節(jié)后，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變，但由于供油量減小使得輸出功率也相應(yīng)地減小，適應(yīng)負(fù)載的變化。（3）柴油機(jī)負(fù)載增加時(shí)的工作情況當(dāng)柴油機(jī)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降，調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過(guò)程與負(fù)載減小時(shí)的調(diào)節(jié)過(guò)程相反。隨著轉(zhuǎn)速下降，飛鐵因離心力減小而合攏，寶塔彈簧伸展、托盤及調(diào)速滑閥柱塞下移，與供油伺2024/8/2292服器之間的油路被打開(kāi)，壓力油進(jìn)入供油伺服器動(dòng)力活塞的下部，從下部對(duì)動(dòng)力活塞施加壓力，使其壓縮動(dòng)力彈簧開(kāi)始向上移動(dòng)，拉動(dòng)供油齒條朝增加供油量的方向移動(dòng)。與此同時(shí)，由于供油量增加柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升，使得飛鐵離心力增大，飛鐵由最初的合攏狀態(tài)開(kāi)始向垂直位置變化，調(diào)速滑閥中穩(wěn)速柱塞上移、通向供油伺服器間的油路被封閉，終止壓力油的供給使動(dòng)力活塞停止移動(dòng)、供油齒條保持在此位置上，飛鐵已恢復(fù)到垂直位置（平衡位置），整個(gè)調(diào)整過(guò)程結(jié)束。此時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)到了原來(lái)的轉(zhuǎn)速，供油量有所增大，輸出功率相應(yīng)增加以適應(yīng)負(fù)載的增加。通過(guò)上述分析，在不是人為地進(jìn)行功率調(diào)整的前提下，當(dāng)柴油機(jī)負(fù)載減小或增加時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，使供油量減少2024/8/2293或增大，柴油機(jī)的功率也相應(yīng)地減小或增加，而柴油機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變，達(dá)到了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的目地。在實(shí)際應(yīng)用中，調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過(guò)程不是一次能完成的，需要經(jīng)過(guò)幾次波動(dòng)后才使得柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。當(dāng)然希望調(diào)節(jié)過(guò)程越短越好。穩(wěn)速調(diào)節(jié)是在司控器位置不變、寶塔彈簧高度一定時(shí)，以轉(zhuǎn)速作為檢測(cè)信號(hào)，供油量作為輸出控制信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，以改變供油量為代價(jià)，最終使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到穩(wěn)定值、輸出功率適應(yīng)負(fù)載變化，柴油機(jī)在新的負(fù)載狀態(tài)下穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.配速（轉(zhuǎn)速給定）功能（1）司控器主手柄由低速位向高速位改變時(shí)的工作情況當(dāng)主手柄由低速位移向高速位時(shí)，聯(lián)合調(diào)節(jié)器中的寶塔彈2024/8/2294簧被壓縮，寶塔彈簧與飛鐵之間的平衡關(guān)系被破壞，寶塔彈簧所受壓力將大于飛鐵離心力，飛鐵開(kāi)始向內(nèi)收攏帶動(dòng)調(diào)速滑閥穩(wěn)速柱塞下移，壓力油進(jìn)入供油伺服器動(dòng)力活塞的下部，從下部對(duì)動(dòng)力活塞施加壓力，使其壓縮動(dòng)力彈簧開(kāi)始向上移動(dòng)，拉動(dòng)供油齒條朝增加供油量的方向移動(dòng)。與此同時(shí)，由于供油量增加柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升，使得飛鐵離心力增大，飛鐵由最初的合攏狀態(tài)開(kāi)始向垂直位置變化，穩(wěn)速柱塞開(kāi)始上移，工作閥盤將通向供油伺服器的油路封閉，切斷壓力油通路，終止壓力油的供給使動(dòng)力活塞停止移動(dòng)、供油齒條保持在此位置上，飛鐵已恢復(fù)到垂直位置（平衡位置），整個(gè)調(diào)整過(guò)程結(jié)束。此時(shí)，柴油機(jī)在較高的轉(zhuǎn)速及供油量下輸出較高的功率穩(wěn)定運(yùn)行。202