一种内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统及其使用方法与流程

本发明涉及内燃机车技术领域，尤其涉及一种内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统及其使用方法。

背景技术：

制动电阻装置是机车车辆牵引系统进行电制动、自负荷试验时的能量吸收装置。

进行电制动时，内燃机车的牵引电动机处于发电工况，将列车的动能与位能转换为电能，制动电阻装置将牵引电动机所发出的电能转变为热能由风机吹至大气中，以这种能耗转换的方式降低机车速度。

进行自负荷试验时，内燃机车的柴油机拖动主发电机发出电能，制动电阻装置将主发电机发出的电能转变为热能进行消耗。

内燃机车制动电阻装置用于动力制动时的功率小于进行自负荷试验时候的功率，约为自负荷试验时候功率的65％左右。

如果内燃机车按进行自负荷试验所需的功率配置制动电阻装置的功率时，则制动电阻装置会配置过大，造成机车空间和成本的浪费，此外机车自负荷试验只有在机车出厂和故障时使用，平时很少使用。如果内燃机车按动力制动的功率配置制动电阻装置的功率时，又无法满足机车出厂和故障排查时进行自负荷试验所需的功率的要求。

基于此，现有技术仍然有待改进。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种内燃机车及具有扩展制动电阻装置的系统及其使用方法。

根据本发明，提供一种内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统，包括开关电路、制动电阻装置和扩展制动电阻装置，其中，

所述制动电阻装置通过所述开关电路连接至所述中间直流回路，所述扩展制动电阻装置可选择地接入开关电路和所述制动电阻装置。

进一步地，所述扩展制动电阻装置与所述制动电阻装置并联连接。

进一步地，所述开关电路包括设置在所述制动电阻装置两侧的第一接触器和第二接触器。

进一步地，所述扩展制动电阻装置与所述制动电阻装置和所述第二接触器并联连接，且所述扩展制动电阻装置与所述第一接触器串联连接。

进一步地，所述扩展制动电阻装置为独立外置的制动电阻装置。

进一步地，所述扩展制动电阻装置包括电阻带和冷却风机。

根据本发明，还提供一种内燃机车，包括如上所述的具有扩展制动电阻装置的系统。

根据本发明，还提供如上所述的内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统的使用方法，当内燃机车进行大功率自负荷试验且制动电阻装置正常工作时，在中间直流回路上通过开关电路连接制动电阻装置，所述扩展制动电阻装置接入开关电路和制动电阻装置；当开关电路导通时，制动电阻装置和扩展制动电阻装置同时消耗所述中间直流回路上的高压电。

根据本发明，还提供如上所述的内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统的使用方法，当内燃机车进行大功率自负荷试验且制动电阻装置故障时，断开电阻装置，在中间直流回路上通过开关电路连接扩展制动电阻装置；当开关电路导通时，扩展制动电阻装置消耗所述中间直流回路上的高压电。

进一步地，当内燃机车完成大功率自负荷试验后，将扩展制动电阻装置从内燃机车的回路中拆除。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

内燃机车中，越大功率的制动电阻装置的体积越大、占用机车空间越大、成本越高。内燃机车只有在出厂和出现故障时才会进行大功率自负荷试验，因为偶尔使用的满功率自负荷试验而配备较大的制动电阻装置本身就是一种资源的浪费。

本发明的一种内燃机车扩展制动电阻装置的接入解决了上述的资源浪费问题，机车仅需配备满足电制动功率的制动电阻装置即可。在进行机车大功率自负荷试验时仅需将扩展制动电阻装置的接入即可增大功率，操作简单。此外，当机车上的制动电阻装置出现故障时，利用本发明的扩展制动电阻装置也可以进行自负荷试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为不接入扩展制动电阻装置的内燃机车制动电阻装置电路拓扑结构图；

图2为本发明一实施例的内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统的示意图；

图3为本发明一实施例的内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统的电路示意图。

附图标记列表

1-柴油机、2-主发电机、3-整流器、4-中间直流回路、5-牵引逆变器、6-牵引电动机、7-原始开关电路、8-制动电阻装置、9-扩展制动电阻装置、10-开关电路、16-第一接触器、17-第二接触器、181-电阻带、182-冷却风机、191-电阻带、192-冷却风机

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图1所示的不接入扩展制动电阻装置的内燃机车制动电阻装置电路拓扑结构图，该电路主要由以下几部分组成：柴油机1、主发电机2、整流器3、中间直流回路4、牵引逆变器5、牵引电动机6、原始开关电路7和制动电阻装置8组成。原始开关电路7可以是单独的电阻接触器，用于是制动电阻装置8接入到原始开关电路7或从原始开关电路7断开。

当机车进行电制动时，牵引电动机6处于发电工况，发出三相交流电经过牵引逆变器5整流为直流电输出到中间直流回路4上，此时原始开关电路7导通，将制动电阻装置接入到中间直流回路4上，将牵引电动机5发出的电能在制动电阻装置8上消耗。

当机车进行大功率自负荷试验时，柴油机1拖动主发电机2发出三相交流电，经过整流器3整流为直流电输出到中间直流回路4上，此时开关电路7导通，将制动电阻装置8接入到中间直流回路4上，进而将主发电机2发出的电能在制动电阻装置8上消耗。

制动电阻装置8的阻值等于中间直流回路的最大电压值的平方除以机车制动功率。即制动电阻装置8的阻值根据机车的制动功率和直流回路的最大电压值决定，可以保证最佳的放电效果。

由于主发电机2、整流器3、牵引逆变器5和牵引电动机6都有效率，因此内燃机车制动电阻装置8用于动力制动时的功率小于进行自负荷试验时候的功率，动力制动时的功率约为自负荷试验时候功率的65％左右。

如果内燃机车按自负荷试验的功率进行制动电阻装置配置，则制动电阻装置会配置过大，造成机车空间和成本的浪费，此外机车自负荷试验只有在机车出厂和故障时进行，平时很少进行。

如果内燃机车按动力制动的功率配置制动电阻装置功率时，又无法满足机车出厂和故障排查时答功率自负荷试验的要求。

基于以上，提出采用外置的扩展制动电阻装置9解决上述问题。

如图2，图3所示，内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统包括柴油机1、主发电机2、整流器3、中间直流回路4、牵引逆变器5、牵引电动机6、开关电路10、机车上的制动电阻装置8和外置的扩展制动电阻装置9。制动电阻装置8包括电阻带181和冷却风机182。

使用时，主发电机2、三相整流装置3、中间直流回路4、牵引逆变器5和牵引电机6串联，制动电阻装置8通过开关电路10与中间直流回路4的导通与关断。开关电路10包括设置在制动电阻装置8两侧的第一接触器16和第二接触器17。第一接触器16闭合且第二接触器17断开、或者第一接触器16和第二接触器17均断开，则断开制动电阻装置；第一接触器和第二接触器均闭合，则接入制动电阻装置。

扩展制动电阻装置9可选择地接入开关电路10和制动电阻装置8。制动电阻装置8的功率满足机车动力制动时功率需要，其布置在内燃机车上，而扩展制动电阻装置9为外置的装置，当机车需要进行大功率自负荷试验时，将外置的扩展制动电阻装置9接入开关电路10和制动电阻装置8上，扩展制动电阻装置9和制动电阻装置8提供的总功率使机车满足大功率自负荷试验要求。

如图3所示的扩展制动电阻装置9接入后与制动电阻装置8和第二接触器17并联连接，且扩展制动电阻装置9与第一接触器16串联连接。

扩展制动电阻装置9包括电阻带191和冷却风机192。

当内燃机车进行自负荷试验且制动电阻装置9的功率低于自负荷试验所需的功率时，且扩展制动电阻装置9接入开关电路10和制动电阻装置8，第一接触器16和第二接触器17均闭合，以使扩展制动电阻装置9和制动电阻装置8接入至中间直流回路4。

当内燃机车进行自负荷试验且制动电阻装置8故障时，扩展制动电阻装置9接入开关电路10和制动电阻装置8，第一接触器闭合16且第二接触器17断开，以断开故障的制动电阻装置8且扩展制动电阻装置9通过开关电路10连接至中间直流回路4。

内燃机车中具有扩展制动电阻装置的系统在使用时：

内燃机车在非电制动和非自负荷试验时，第一接触器16和第二接触器17断开，制动电阻装置8不接入机车回路中。

当内燃机车进行电制动时，闭合第一接触器16和第二接触器17，将制动电阻装置8接入开关电路和制动电路中，此时牵引电动机发出的电能在制动电阻带181上转变热能，并通过冷却风机182将热量吹至大气中。

如图3所示，当内燃机车进行大功率自负荷试验时(机车上的制动电阻装置8功率不能满足自负荷功率要求时)，将外置的扩展制动电阻装置9接入到开关电路10和制动电阻装置8，外置的扩展制动电阻装置9可以放置在地面上，然后闭合第一接触器16和第二接触器17，制动电阻装置8和扩展制动电阻装置9并联，此时接入到机车回路中的制动电阻功率为制动电阻装置8和扩展制动电阻装置9之和，制动电阻装置和扩展制动电阻装置消耗中间直流回路上的高压电。这样就满足了机车大功率自负荷功率要求。完成满功率自负荷试验后，将扩展制动电阻装置9从机车回路中拆除。

如图3所示，当内燃机车上制动电阻装置8发生故障，此时机车需要进行大功率自负荷试验时，可将外置的扩展制动电阻装置9更换为更大功率的展制动电阻装置(满足大功率自负荷所需的功率即可)接入，此时闭合第一接触器16，断开接触器17，将制动电阻装置8从机车回路上断开，扩展制动电阻装置9通过开关电路10直接连接在中间直流回路4上，扩展制动电阻装置9消耗中间直流回路4上的高压电，机车就可以继续进行大功率自负荷试验。当内燃机车完成大功率自负荷试验后，将扩展制动电阻装置9从内燃机车的回路中拆除。

本实施例通过将开关回路设置成两个接触器16、17，实现制动电阻故障模式下大功率自负荷试验的切换。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。