DF8DJ電阻制動系統(tǒng)

機(jī)車設(shè)電阻制動,通過控制牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速實施電阻制動(牽引電機(jī)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(fù)荷試驗要求。在電阻制動工況下,機(jī)車的輪周制動功率約為3040kW,機(jī)車最大制動力約為280kN。電阻制動與空氣制動互相聯(lián)鎖。

由直流起動發(fā)電機(jī)通過變速箱帶動柴油發(fā)電機(jī)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(jī)電機(jī)等提供電源。起動發(fā)電機(jī)是在ZOF -412 的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計的,主要是將發(fā)電功率提高到90kW和擴(kuò)大運(yùn)用轉(zhuǎn)速范圍,以滿足機(jī)車輔助用電量增加和柴油機(jī)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(jī)、牽引變流器、異步牽引電動機(jī)、電阻制動裝置等組成。柴油發(fā)電機(jī)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(jī),實現(xiàn)電動機(jī)變頻調(diào)速,從而控制機(jī)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(jī)返回的無功能量;制動電阻在機(jī)車制動時由微機(jī)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(jī)車牽引工況下用以吸收過高的直流電壓。機(jī)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(jī)變頻調(diào)速采用直接力矩控制方式。機(jī)車主電路中不設(shè)電空接觸器,機(jī)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(jìn)行冷卻。冷卻水泵和冷卻風(fēng)機(jī)均采用直流電機(jī)驅(qū)動,主整流模塊、變流控制用微機(jī)控制系統(tǒng)的機(jī)箱和冷卻水泵機(jī)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(fēng)扇從機(jī)車一側(cè)肩部吸氣,經(jīng)通風(fēng)機(jī)、冷卻散熱器,再從另一端排出車外,在風(fēng)道進(jìn)風(fēng)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(jī)車的相同,制動電阻柜的通風(fēng)機(jī)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(jī)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(fēng)進(jìn)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(jìn)入電氣間空氣的清潔度,在百葉窗進(jìn)風(fēng)口上裝有整體式機(jī)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(fēng)量大、過濾精度高、拆卸方便、易沖洗、抗震性強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),在風(fēng)沙地區(qū)可確保進(jìn)入電氣間和牽引電機(jī)的空氣清潔。

機(jī)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(jī)室、電氣室、動力室、冷卻室、輔助室、Ⅱ司機(jī)室。兩個司機(jī)室具有完全相同的功能。由機(jī)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(jī)車其余部分的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)批量生產(chǎn)的DF8B機(jī)車相似。電氣室前端為低壓電器柜,柜門在司機(jī)室內(nèi)開。柜體立面與Ⅰ司機(jī)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(fēng),風(fēng)源引自前牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)。司機(jī)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(jī)、牽引電動機(jī)通風(fēng)機(jī)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(jī)車按"重載5000t 、最高速度90km/ h"和"快運(yùn)貨物2000t 、最高速度120km/ h"牽引要求進(jìn)行設(shè)計,車體和走行部按機(jī)車最大速度140km/ h 設(shè)計(牽引電機(jī)按滾動軸承抱軸結(jié)構(gòu)考慮) 。機(jī)車軸重按23t 和25t 兩種裝車方案設(shè)計,從23t 到25t 只需在機(jī)車兩側(cè)腰部加加重壓鐵。其總體技術(shù)水平要達(dá)到20 世紀(jì)90 年代末世界先進(jìn)水平。結(jié)合內(nèi)燃機(jī)車國產(chǎn)化交流傳動系統(tǒng)能力和微機(jī)粘著控制水平,機(jī)車最大起動牽引力:25t 軸重機(jī)車按560kN、23t 軸重機(jī)車按520kN 設(shè)計(相應(yīng)的粘著系數(shù)為0138 和01385) ;機(jī)車持續(xù)牽引力按410kN設(shè)計。

為確保安全和考慮微機(jī)粘著控制水平的進(jìn)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(jī)按機(jī)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(jī)車最大起動牽引力620kN、持續(xù)牽引力440kN 設(shè)計。該機(jī)車的研制原計劃分兩步進(jìn)行:第一步主要實現(xiàn)機(jī)車主傳動系統(tǒng)交流化、國產(chǎn)化,即機(jī)車主傳動系統(tǒng)及牽引發(fā)電機(jī)、牽引變流器裝置、異步牽引電動機(jī)、微機(jī)控制系統(tǒng)(包括牽引變流器控制和機(jī)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(jī),將柴油機(jī)裝車功率提高到4000kW(考慮到柴油機(jī)的研制進(jìn)度可能跟不上交流傳動機(jī)車樣機(jī)的試制進(jìn)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(jī)車主傳動系統(tǒng)交流化、國產(chǎn)化基礎(chǔ)上進(jìn)一步將輔助傳動系統(tǒng)交流化,走行部采用引進(jìn)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。

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(biāo)稱功率 3350kW

機(jī)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(jī)車23t軸重時為520kN機(jī)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(jī)油儲備量 1200kg

冷卻水儲備量 1200kg

砂儲備量 800kg

機(jī)車全軸距 16.2m

轉(zhuǎn)向架軸距 2X1.8m

柴油機(jī)型號 16V280ZJG

柴油機(jī)標(biāo)定功率 4200kW

柴油機(jī)裝車功率 4000kW

牽引發(fā)電機(jī)型號 JF220

牽引電動機(jī)型號 Jdl20