DF8DJ電傳動系統(tǒng)

由直流起動發(fā)電機通過變速箱帶動柴油發(fā)電機組起動,起動完成后轉(zhuǎn)為發(fā)電工況,發(fā)出110V 直流電,為照明、控制、行車安全控制、空調(diào)、蓄電池充電、空壓機電機等提供電源。起動發(fā)電機是在ZOF -412 的基礎(chǔ)上改進設(shè)計的,主要是將發(fā)電功率提高到90kW和擴大運用轉(zhuǎn)速范圍,以滿足機車輔助用電量增加和柴油機空載轉(zhuǎn)速降為350r/ min的需要。

主傳動采用交直交電傳動。主電路由雙星形繞組交流主發(fā)電機、牽引變流器、異步牽引電動機、電阻制動裝置等組成。柴油發(fā)電機組輸出三相交流電,經(jīng)主硅整流器整流成穩(wěn)定的中間直流電壓,再經(jīng)牽引變流器變換成電壓和頻率可調(diào)的三相交流電供給異步電動機,實現(xiàn)電動機變頻調(diào)速,從而控制機車的速度和牽引力。牽引變流器采用架控式、元件為GTO (4500V/3000A) 、水冷式,最高中間直流電壓2600V ,中間直流回路設(shè)支撐電容和制動電阻,支撐電容用以吸收整流回路輸出的交流分量和異步牽引電動機返回的無功能量;制動電阻在機車制動時由微機控制投入,同時制動電阻與GTO 元件串聯(lián)在中間直流回路還兼作中間直流電壓限制器,在機車牽引工況下用以吸收過高的直流電壓。機車牽引和制動工況的控制由控制系統(tǒng)控制變流器實現(xiàn),電動機變頻調(diào)速采用直接力矩控制方式。機車主電路中不設(shè)電空接觸器,機車方向的轉(zhuǎn)換由GTO 開關(guān)元件實現(xiàn), 線路得以大大簡化。

牽引變流器采用GTO大功率開關(guān)元件組成的相模塊,相模塊為水冷式,采用加有防凍液的冷卻水進行冷卻。冷卻水泵和冷卻風機均采用直流電機驅(qū)動,主整流模塊、變流控制用微機控制系統(tǒng)的機箱和冷卻水泵機組等均安裝在牽引變流器柜中。電氣室頂部設(shè)計成一個夾層,中間隔墻將其隔成電阻制動間和變流器冷卻間,兩側(cè)肩均為活動百葉窗。變流器冷卻風扇從機車一側(cè)肩部吸氣,經(jīng)通風機、冷卻散熱器,再從另一端排出車外,在風道進風口處設(shè)有防水和濾清裝置。電阻制動柜外形及接口尺寸與DF8B型機車的相同,制動電阻柜的通風機從制動電阻分壓獲取動力。該夾層采用活動結(jié)構(gòu),以方便下層各機組的吊裝,夾層結(jié)構(gòu)采用專門的防雨、隔熱結(jié)構(gòu),即使雨水隨吸風進入夾層,也能及時排出。電氣室側(cè)墻上除照明窗外,兩側(cè)各設(shè)有一百葉窗,為提高進入電氣間空氣的清潔度,在百葉窗進風口上裝有整體式機車側(cè)墻過濾網(wǎng),該過濾網(wǎng)采用特殊處理過的無紡棉作過濾材料,具有通風量大、過濾精度高、拆卸方便、易沖洗、抗震性強、使用壽命長等優(yōu)點,在風沙地區(qū)可確保進入電氣間和牽引電機的空氣清潔。

機車分上、下兩部分,上部分為車體及安裝在其上的設(shè)備,下部兩端為轉(zhuǎn)向架,中間為燃油箱,燃油箱左、右兩側(cè)為蓄電池箱。車體以5 道間壁將其分成6 個室,從前往后依次為Ⅰ司機室、電氣室、動力室、冷卻室、輔助室、Ⅱ司機室。兩個司機室具有完全相同的功能。由機車總體布置圖可見,除電氣室因裝牽引變流系統(tǒng)有較大改變外,機車其余部分的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)批量生產(chǎn)的DF8B機車相似。電氣室前端為低壓電器柜,柜門在司機室內(nèi)開。柜體立面與Ⅰ司機室隔墻焊固,底部與主車架鐵地板焊固,除必要的出氣孔和走線管外,全為密封結(jié)構(gòu)。柜內(nèi)采用正壓通風,風源引自前牽引電機通風機。司機室后端墻上對開有兩門,打開它可檢修和裝拆低壓電器柜內(nèi)的所有電器件。門采用特殊的密封結(jié)構(gòu),使低壓電氣柜形成的空腔具有良好的隔聲功能。電氣室中主要安裝有牽引變流器柜、起動變速箱、起動發(fā)電機、牽引電動機通風機等。另外,在靠動力室的側(cè)墻處布置行車安全裝置的控制柜、空調(diào)電源柜及空氣制動閥柜。

機車按"重載5000t 、最高速度90km/ h"和"快運貨物2000t 、最高速度120km/ h"牽引要求進行設(shè)計,車體和走行部按機車最大速度140km/ h 設(shè)計(牽引電機按滾動軸承抱軸結(jié)構(gòu)考慮) 。機車軸重按23t 和25t 兩種裝車方案設(shè)計,從23t 到25t 只需在機車兩側(cè)腰部加加重壓鐵。其總體技術(shù)水平要達到20 世紀90 年代末世界先進水平。結(jié)合內(nèi)燃機車國產(chǎn)化交流傳動系統(tǒng)能力和微機粘著控制水平,機車最大起動牽引力:25t 軸重機車按560kN、23t 軸重機車按520kN 設(shè)計(相應(yīng)的粘著系數(shù)為0138 和01385) ;機車持續(xù)牽引力按410kN設(shè)計。

為確保安全和考慮微機粘著控制水平的進一步發(fā)展,主傳動系統(tǒng)的主要部件采用冗余設(shè)計,如牽引變流器、牽引電動機按機車最大起動牽引力600kN、持續(xù)牽引力420kN 設(shè)計,牽引齒輪按機車最大起動牽引力620kN、持續(xù)牽引力440kN 設(shè)計。該機車的研制原計劃分兩步進行:第一步主要實現(xiàn)機車主傳動系統(tǒng)交流化、國產(chǎn)化,即機車主傳動系統(tǒng)及牽引發(fā)電機、牽引變流器裝置、異步牽引電動機、微機控制系統(tǒng)(包括牽引變流器控制和機車防滑空轉(zhuǎn)控制) 、電阻制動裝置等主要部件采用國內(nèi)研制件; 并研制采用電子噴射技術(shù)的16V280ZJ G型柴油機,將柴油機裝車功率提高到4000kW(考慮到柴油機的研制進度可能跟不上交流傳動機車樣機的試制進度,原設(shè)計評審和項目申報均提5000 馬力) ;走行部采用按傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的三軸轉(zhuǎn)向架。第二步是在機車主傳動系統(tǒng)交流化、國產(chǎn)化基礎(chǔ)上進一步將輔助傳動系統(tǒng)交流化,走行部采用引進美國EMD HTCR 徑向轉(zhuǎn)向架技術(shù)生產(chǎn)的三軸徑向轉(zhuǎn)向架。

機車設(shè)電阻制動,通過控制牽引電機的轉(zhuǎn)速實施電阻制動(牽引電機同步轉(zhuǎn)速小于實際轉(zhuǎn)速) ,而主回路不用任何操作轉(zhuǎn)換。制動電阻設(shè)兩組,臥式安裝,最大功率2 ×2075kW,可滿足自負荷試驗要求。在電阻制動工況下,機車的輪周制動功率約為3040kW,機車最大制動力約為280kN。電阻制動與空氣制動互相聯(lián)鎖。

軌距 1435mm

軸式 C0-C0

輪徑 1050mm

整備重量 138+3%t或150%t

通過最小曲線半徑 145mm

標稱功率 3350kW

機車最大速度 120km/h

最大恒功速度 110km/h

持續(xù)速度 28.8km/h

起動牽引力 機車23t軸重時為520kN機車25t軸重時為560kN

持續(xù)牽引力 410kN

外形尺寸(長X寬X高) 22300X3304X4736mm

燃油儲備量 9000L

機油儲備量 1200kg

冷卻水儲備量 1200kg

砂儲備量 800kg

機車全軸距 16.2m

轉(zhuǎn)向架軸距 2X1.8m

柴油機型號 16V280ZJG

柴油機標定功率 4200kW

柴油機裝車功率 4000kW

牽引發(fā)電機型號 JF220

牽引電動機型號 Jdl20