JJK14—6／550型交流窄轨架线型交流窄轨架线日 电力机车与城轨车辆 cfticLocomotives&MassTransitVehicles V0l-27No.1 Jan.20th,2004 研激 JJK14—6/550型交流窄轨架线式电机车 林范坤 (戚墅堰机车车辆厂,江苏常州213011) 摘要:文章介绍了一种交流窄轨矿用机车的直一交逆变传动原理,总体布置,主要部件,机车性能,特 点以及该机车的运用考核情况,指出该车是适用于冶金,矿山等地面或井下长距离水平巷道运输比较理想的 牵引动力. 关键词:窄轨电机车;交流传动;运用考核 中图分类号:U267.1文献标识码:A文章编号:1672—1187(2004)01-0016-03 TypeJJK14-6/550ACnarrowgaugedoverheadlineelectriclocomotive LINFan-kun (Qishuyanl_ocomotive&RollingStockWorks,Changzhou213011,China) Abstract..TheDC—ACinversiontransmissiontheory,generalarrangement,majorparts,performance,charac— tefisficandservicetestofanACdriveminelocomotivearepresented.Thispaperpointsouttha tasaperfecttraction effortthislocomotiveisavailableforfarentrytransportationonthegroundorinthemineatmet allurgicalplantand mine. Keywords:narrowgaugedelectriclocomotive;ACdrive;servicetest O引言 窄轨电机车(轨距为900,762,600rain)是冶金,矿 山,隧道地面或井下长距离水平巷道运送物料与人员 的重要运输工具.为填补我国窄轨电机车交流传动的 空白,戚墅堰机车车辆厂于2000年10月研制了 JJK14—6/550型交流窄轨架线式电机车,并在西山煤 电集团西铭矿投入运用考核.它是我国首台主传动采 用交流传动的窄轨架线式电机车,由直流接触网供电, 经一台牵引逆变器将直流电逆变成电压,频率可调的 三相交流电,供给2台并联的交流异步牵引电动机,从 而驱动机车运行. 1机车总体布置与主要技术参数 机车总体布置如图1所示,机车的主要参数如下: 整备质量/t14 牵引电机功率/kW37×2 轨距/mm600 . 轮径/mm760 1一牵引装置;2一司机室;3一弹性翼板;4一轴箱;5一橡胶 弹簧;6一交流牵引电机;7一基础制动装置;8一减速器;9一万向 联轴节;10一弹性拉杆组成;11一座椅;12一司机操纵台:l3一司 控器;14一牵引逆变器;15一电控柜;16一受电弓;17一车体罩; l8一风源系统组成;19一警灯;20一风喇叭. 图1机车总体布置图 轴式 轴重/t 轴距/mm 最高速度/km?h 持续速度/km?h 起动牵引力/kN 7 17o0 30 9 39.2 收稿13期:2003-09—11 作者简介:;~(1971一),男.工程师.1995年毕业于西南交通大学机械制造工艺与设 备专业.工学学士.曾从事交流窄轨蓄电池式和架线 式电机车的总体设计工作,现从事内燃机车总体设计. 一 l6一 林范坤?JJK14.--6/550型交流窄轨架线年第l期 持续牵引力/kN28.5 受电弓工作高度/mml800~2800 接触网电压/VDC550(375~660) 外观尺寸(长X宽×高)/mm~mm~mm 5200×1360X1795 工作环境和温度/oC一30-40 通过最小曲线 车钩型式插销式(也可装用自动车钩) 车钩高度/mm320,430 制动型式充气制动 单向调压阀+快速排气阀 控制及照明电压/VDC24 装砂量/kg100 2机车的性能特点 (1)机车结构相对比较简单,维修方便,选用了车架式走行 结构. (2)车架与走行部轴箱的连接采用人字形橡胶弹 簧. (3)机车翼板采用橡胶弹性翼板,与采用钢翼板的 电机车相比,大大衰减了电机车通过卸载坑时的冲击 和振动. (4)机车主传动采用交流传动技术.牵引逆变器采 用模块化的IGBT功率元件,牵引电机为异步牵引电 机.机车采用变频控制,减少了接触器和转换开关的使 用,提高了可靠性.这些特点尤其适于煤尘较多,环境 恶劣的煤矿巷道内的施工作业. (5)机车除设置空气制动,手制动装置外,还利用 交流传动固有的特性,设置了再生制动,电阻制动,直 流制动.电制动作为常用制动,可直接制动到机车完全 停止.空气制动仅作为紧急制动,大幅度减少了闸瓦的消 耗,缓解了轮轨的磨耗.机车再生制动时向直流电网充 电,节约了能源. (6)机车具有匀速控制功能,提高了装煤的效率, 降低了劳动强度. (7)机车具有自动跟踪及复位功能.窄轨线路一般 运行条件比较恶劣,负载随机性大,受电弓受流状态不 好,会经常发生瞬间断电或逆变器进行封机保护.自动 跟踪及复位系统是通过对机车速度的动态识别,可在 任意车速下,使故障自动解除并且实现动态跟踪,即使 在瞬间断电时或逆变器因自动保护而封机时,逆变器 仍能根据原定工作条件自动进入运作时的状态,从而避免 进行复位,再启动等频繁操作,提高了机车运行的可靠 性与连续性. 3机车主要部件 3.1车架 车架采用矿用机车通用,成熟的目字型结构,是 机车的主要承载体.前后两端为装有弹性元件的车钩 缓冲连接器.司机室,牵引逆变器,空气压缩机,电抗 器,制动电阻,电抗器等部件通过紧固件连接于车架上 平面,便于拆卸.车架内安装牵引电机,空气管路系统, 基础制动装置等.车架与走行部的连接采用4组人字 形橡胶弹簧,并设置垂向刚性止档,以保护橡胶弹簧, 避免过度压缩. 3.2司机室 机车为双司机室结构,正向驾驶.I端司机室和? 端司机室的布置基本对称,区别仅在于I端司机室后 间壁下部中间设置了手制动,上部设置了牵引逆变器 以及逆变器显示屏和操作键盘. 为满足井下或平峒限界要求,即使在较狭窄的巷 道作业,司机仍能自由出入司机室,司机室门采用推拉 门结构.在最大开启位,有固定锁紧装置,关闭时,有门 锁可以锁紧. 3.3橡胶弹性翼板 机车牵引底卸式矿车组通过卸载坑是由机车两侧 的翼板来完成的.翼板是由钢板和橡胶粘合而成,利用 防振橡胶所具有的弹性来满足电机车通过卸载坑时的 缓冲隔振要求.避免电机车以一定速度和质量通过卸 载坑,翼板和卸载坑上的托辊接触时,产生的具大冲量 传递到机车上. 3.4牵引逆变器 牵引逆变器采用IGBT功率元件,电压型脉宽调制 PWM控制技术,一台100kVA的逆变器控制两台 37kW牵引电动机. 逆变器采用大电容滤波,对感性负载电流的衰减 起储能作用.由于其在突加电源时会产生很大的充电 电流,为限制充电电流,设置了充电电阻.制动时异步 电机进入发电状态,向电容提供能量,当中间直流电压 升高到一定限制时,通过泵升限制电路开关器件按斩 波运行方式,将电机发电产生的能量反馈到直流架空 线或通过制动电阻消耗掉.逆变器内部设有过压,过 流,欠压,短路保护,以确保逆变器各元件正常安全工 作. 3.5牵引电动机 机车采用两台三相交流异步牵引电动机,对置坐 于车架内,通过万向联轴节与走行减速器连接,驱动机 车车轮. 一 l7一 电力机车与城轨车辆?2004年第1期 其技术参数如下: 额定功率/kW 额定转速/r?min一 最高转速/r?min一 额定转矩/Nm 最大转矩/Nm 额定电压/V 额定电流/A 额定频率/Hz 额定功率因数 额定效率/% 防护等级 冷却方式 极对数 3.6电气控制管理系统 机车两司机室之间具有电气互锁功能.电气控制 系统主要由主电路,控制电路和辅助电路等组成. 主电路由直流接触网,受电弓,熔断器,电抗器,晶 体管开关,制动电阻,牵引逆变器,异步牵引电机等组 成,完成电能的传送以及转换功能. 控制电路由司控器,牵引逆变器,控制器等组成, 主要具有牵引(前进,后退)控制功能,制动能量反馈及 耗散功能,紧急制动及保护功能,点动控制功能和司机 室电气互锁功能. 辅助电路采取直流变换器NF550,将DC550V斩 波变成DC24V,用于机车的照明,信号,机车速度检 测与显示等. 空压机电机采用DC550V电源. 3.7机车走行部 机车走行部有2根动轴,牵引电机单独驱动.机车 的上部结构由车架通过车轴及人字形橡胶弹簧坐落在 2根动轴上.走行部最重要的包含轮对组成,减速器,轴箱 组成,轮对轴箱支承等. 走行减速器采用全封闭圆锥一圆柱两级齿轮减速 器,双向传动,采用滚动轴承抱轴半悬挂在车轴上,一 端与车架通过水平杆弹性连接,输入轴通过万向联轴 节与牵引电机连接,输出动力.轴箱采用4组人字形橡 胶弹簧作为牵引减振装置. 3.8电阻制动装置 为防止机车进行电气制动时,充电电压过高造成 电源损坏,在逆变器直流侧并联了一个制动电阻,当充 一 l8一 电电压高于设定值(660V)时,将多余能量消耗在制动 电阻上.电阻自然风冷并设置隔热,安全防护装置等. 额定电流/A620 最大电流/A670 额定电压/V717 对地电压/V920 电阻带最高工作时候的温度(考核电流为650A)/oC 电阻带材料 阻值/n 3.9制动系统 640 Cr20Ni80(镍,铬合金不锈钢) 4 机车制动系统包括空气制动系统,手制动,电气制 动系统和撒砂装置.电气制动为机车的常规制动,空 气制动为紧急制动时使用,手制动在机车停车后为防 止溜车使用. 3.1O受电弓 受电弓为滑动接触式双臂受电弓,安装在车体上. 通过气动或绳索手动能控制其升降的动作. 主要技术参数: 额定电压/V 额定电流/A 与导线 机车接地保护设施采用软扁铜线将车架与车轴通 过电刷与车轴
面径向触靠来导通,构成车架一车 轴一钢轨的流通路径,同时对其它可能形成电流通路 的地方加强橡胶绝缘,使之不形成通电路径. 4结束语 该机车于2000年1O月制造完成,2000年12月在 西山煤电集团公司西铭矿投入运用考核,2001年1O 月通过煤炭部组织的科技成果和新产品鉴定.2年半 的运用考核表明:该机车可完全适应煤矿连续运输 作业的要求并充分显示了交流传动机车的优越性,深 受用户好评. 参考文献: [1]中国统配煤矿总公司生产局.窄轨电机车司机[M].北京:煤炭工 业出版社,1992. [2]原魁,刘伟强.变频器原理[M].北京:冶金工业出版社,1997. [3]林范坤.JXK35-9/540型交流窄轨蓄电池矿用机车[J].电力机车 与城轨车辆,2003,(3). {三;??冷3【175464自
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