电力机车调速

对调速的基本要求：

①在调速过程中不能中断主电路供电，由一个速度级转换到另一速度级应平稳过渡，避免牵引力突变引起列车冲动。

②不因调速引起额外能量损耗。

③调速方法应力求简便、可靠 。

电力机车的调速分为直流电力机车调速、交流电力机车调速、交流-直流-交流传动系统变频调速。

（1）直流电力机车调速

又可分为变阻调速、变压调速、变磁调速(磁场削弱)、斩波调速。前三种为有级调速，最后一种为无级平滑调速。

（2）交流电力机车调速

在交流电力机车中，以整流器式电力机车用的最多。它由单相高压交流接触网供电，经过机车的牵引变压器降压和整流装置整流后以低压直流(实为脉流)形式供给直流牵引电动机。由于这种电力机车上装有牵引变压器、整流器，可以采用多种调压方式。这些调压方式既可用改变牵引变压器输出电压方法来调节牵引电动机的端电压，也可用直接改变整流装置的整流电压方法来凋节牵引电动机的端电压，以达到电力机车调速的目的。

（3）交流-直流-交流传动系统变频调速

20世纪70年代电力电子技术迅速发展，出现体积小、功率大、效率高、性能好的静止变颇装置，为发展交流传动系统采用异步牵引电动机(或同步电动机)创造了有利条件。

在交流电力牵引中，无沦交流-直流-交流系统或交流-交流系统，其共同特点是由仁频单相交流电源供电，而机车牵引电动机采用二相异步(或同步)电动机，为厂解决牵引网供电(工频单相交流)与机车用电(可调频率的三相交流)之间的矛盾，在机车主电路内需有调频装置 。

电力机车调速(electric locomotive speed control)是指电力机车牵引列车运行中，根据运行条件，对机车的运行速度进行控制和调节的技术。电力机车调速的目的是充分发挥机车的功率，提高运输能力，完成运输任务。

列车在线路上由于线路状态、坡度、曲线、牵引重量不同，及遇有临时线路施工、进出站等需要缓行或停车的情况，速度变化范围较大，要求电力机车具备良好调速性能，以满足运行需要 。

电力机车调速实质是牵引电动机的调速问题。电力机车是以牵引电动机通过齿轮等传动装置驱动机车运行的。电力机车中应用较多的是直流串励牵引电动机，这种电动机有调速简单，调节范围广，起动力矩大等优点。

通过改变牵引电动机端电压、牵引电动机电路中总电阻以及励磁磁通，都可以改变电动机的转速，从而达到调速的目的 。

调速器参数设置

图为该装置在机械压力机应用中的外部接线图，另外需在电枢电源前端加装快速熔断器、电抗器及滤波器，以起到保护直流调速装置、稳定电网、减少电磁干扰等作用，在直流电源输出和电机之间也要加装快速熔断器，电机一侧短路时可以快速熔断以保护直流调速装置。

图上直流调速装置上的1U、1V、l W端子为电枢可控整流电路三相交流电源引入端，KMl为主接触器，5U1、5W1端子是装置电子板供电电源输入端，4U1、4V1、4W1端子为装置散热风扇，3Ul、3Wl为电机励磁可控整流电路交流电源引入端，为了限制电源系统中的换相电压降，加装三相进线电抗器L2及励磁进线单相电抗器L1，直流电机电枢短路保护采用快速熔断器FU4、FU5，v1为电枢电压表，装置3C、3D端子为输出至电机励磁绕组，1C1、lD1端子为输出至电机电枢绕组，装置4、5端子为模拟量输入端子，用作给定输入，103、104端子是直流测速机反馈电压输入端，109、110端子是进线接触器合闸信号，装置的46和47，48和54端子都是可设置的输出开关量，46和47控制继电器K1，检测装置正常；48和54控制继电器K2，检测主电机零速，装置的14和15，16和17都是可选择的模拟量输出端子，14和15实际编程为电枢电流，16和17实际编程为磁场电流，都引至主操作面板电流表，作现场监视用。

查看西门子直流调速使用说明书，通过装置简易操作控制面板，将P051设置为40，先将负载电机的基本参数（额定电压、额定电流、励磁电压、励磁电流等）输入直流调速装置内，然后根据速度反馈的信号类型选择P083的数值，根据励磁控制类型选择P082的数值，根据基本工艺功能的选择设置电流限幅、转矩限幅、斜坡函数发生器等数据。

对于直流调速装置首次使用或者电机首次使用或电机维保之后应该对装置和电机匹配进行优化，在装置运行状态为07．0时，进行最优化运行：P051=25电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化（电机轴上无负载时进行，或将电机机械锁死），持续大约40S；P051=26速度调节器的优化（在电机轴上必须接上最终有效的机械负载），持续大约6S；P051=27励磁减弱的优化（此优化必须在无机械负载下执行），持续大约1min；P051=28摩擦和转动惯量补偿的优化（根据需要），持续大约40S；P051=29具有摆动机构的传动系统的速度调节器优化，持续大约10分钟。优化过程完成后，每个优化过程所对应的参数将被自动设置。

首次手动设置装置参数并优化成功后，可以通过Drive Monitor软件连接PC和直流调速装置，打开软件所有参数将件中显示，然后即可在线进行参数查看、设置、调整。也可将参数下载保存到PC中备份，以后换了新的直流调速装置可直接上传参数，不必再手动一一设置。

调速器常见故障

生产过程中，直流调速装置通常会因为直流调速系统硬件故障、电机故障、操作使用不规范或参数设置不准确等原因，造成装置报警无法正常运行，出现故障时，维修人员首先需要观察装置操作面板上显示的故障代码，用FXXX表示，参考西门子6RA70系列直流调速装置使用说明书中的故障信息进行故障排查，也可通过查看故障诊断存贮器r047中的内容对故障代码做进一步判断。在故障原因消除后，必须按下PMU上的P键消除故障报警。

常见故障代码如下：

F001 电子板电源故障。

F004 电枢电源中的相电压故障。

F005 励磁回路故障。

F030 换向故障或产生过电流。

F040 在激活了的故障状态下，电子板电源被切断。

F042 测速机故障。

F050 优化运行不可能。

调速器后期维护

1、注意事项

在雷雨季节，如果整个车间电网防雷效果不好，强烈雷击会造成电网不稳定，容易发生晶闸管模块击穿、熔断器烧坏现象，这在大功率直流调速器上表现的尤为严重。因此保证供电电网的稳定是直流调速稳定运行的基础条件，若遇到强烈雷雨天气或电网不稳定时，最好暂时停止使用设备，待电网稳定后再重新投入使用。

由于压力机的启动为重载启动，因此，电机不能频繁启动，次数限制在每小时不超过4次为宜，机床断电时，必须首先停主电机，等主电机停稳后，再切断电源。

只有经过审定合格的人员（具备有关整流器的知识，并理解所提供的资料的内容）才能从事整流器的安装、启动、操作、故障排除或修理工作。在电源断开后，吸收电容器上继续携带危险电压，出于这个原因，在整流器切断至少2分钟内一定不要打开整流器。为了避免飞弧和由此引起的不可挽回的损失，整流器必须对尘埃入口做彻底的保护，根据污染等级，尘埃和外来物体，特别是通过冷却气流带入的污染物必须定期清理，至少每年一次，整流器必须以干燥压缩空气来清扫，最大压力1bar。

2、后期维护

1）风扇的更换

风扇轴承的设计工作寿命为30000小时，为了维护晶闸管设备的有效性，在使用期满时应及时更换。

2）印刷电路板的更换

印刷电路板包含静电敏感元件，在触摸一块印刷电路板之前，执行工作人员必须自己进行静电放电，做到这一点最简单的方法是触摸一下一个导电接地导体，例如插座的接地线。

3）晶闸管模块的更换

晶闸管模块是通过自攻螺丝安装的，当一个模块更换时，散热器支撑表面必须清扫并且在晶闸管模块上涂上一层新的导热膏。使用和原来长度相同的公制螺钉和固定件去固定模块。

调速器控制调速法是一种转速控制方法,采用该方法的串励电动机调速电路中.调速器由连接触点的弹簧装置构成，被安装在电动机转轴上,经碳刷和滑环机构，电流流经调速器的触点，当电动机运行时，调速器触点根据动触点的固有振动频率快速开合，对于设定的弹簧张力，触点振动频率不变。

对于给定的弹簧张力，触点振动频率保持一定，当转速上升到超过由弹簧张力定的某一特定值时.触点保持断开的时间较长,而闭合的时间较短,因此,线路电阻R接人电路的时间延长,使转速下降;在转速下降至调整值以下时，电动机的调速原理与之类似.此时,触点闭合的时间较长，而断开的时间较短,因此,线路电阻R接入电路的时间缩短，电动机的转速趋于升高。

调速开关采用电子电路或微处理芯片去改变电机的级数、电压、电流、频率等方法控制电机的转速，以使电机达到较高的使用性能的一种电子开关。

对交流电机而言，调速方式有：电感式调速，抽头式调速，电容式调速,控硅调速，变频式调速。

对直流电机而言，调速方式有：电枢回路电阻调速，电枢电压调速，晶闸管变流器供电的调速，大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速，励磁电流调速 。

电机调速很多使用的是可控硅，也就是晶闸管，它主要是利用了一个PWM的控制原理。即让一个方波去控制可控硅，当方波处于高电平时，可控硅开启，方波处于低电平位置的时候，可控硅截止。这样调节高电平与低电平的比例(专业上称为占空比)，就可以改变电路导通和截止的时间比例，当全程导通时，风扇就全速运行，而全程不导通时，风扇就停止工作。同样的可以实现，半速，1/4速，3/4速等不同转速运行方案，理论上可以实现无级变速的可能。