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1、毕 业 设 计 报 告华东交通大学成教学院01 级电力机车大专班毕业设计姓 名： 胡 鹰 军 指导老师： 倪 勇 -1-SS3B型电力机车防止错打反向器的电路设计内容提要：此设计针对 SS3B 型电力机车在防止司机误操作 错打机车反向器造成严重后果，经几个方案的权衡，最后采用逻辑电路来实现机车的电路保持，同时，也分析阐述了该电路的实用性，以及存在的问题和解决的方式。关键词：环火 保持电路 逻辑电路 测速电机 输入 输出 复位 报警 反向器-2-目 录一、封面二、标题三、内容提要四、关键字五、目录六、正文1、前述2、设计流程图3、机车运动与机车换向手柄的状态分析4、机车运动状态取样5、机车换向手
2、柄位置取样电路6、逻辑分析7、电源电路8、控制走车电路9、故障处理10、故障灯显11、结束语12、感谢13、参考文献-3-前 述现存问题：SS3B 型电力机车长期存在着司机操纵错误，错误打反向器，机车给牵引电源后，使牵引电机的转动方向与机车实际运行方向相反，造成牵引电机发生环火，接地特别机车高速时，给大电流甚至使电机电枢绕组变形，造成严重后果，轻者，降低牵引电机的使用寿命，重者，造成机破事故，影响正停车。另外，机车六台牵引电机的环火报废，直接经济损失即达 60 万元以上，故设计一个保护电路，以防止司机误操作，造成损失。设计该保护电路的指导思想是：第一，要不影响正停车安全；第二，实用、可靠、作用
3、稳定；第三，机车改造简单，造价低廉、经济。设计此保护电路，方案一：采用继电器，电路为-4-方案二：采用逻辑电路，经比较分析，采用方案一继电器，工作不稳定，体积大，造价高，第二方案逻辑电路，稳定，工作可靠，体积小，改造方便，造价低廉，符合该设计保护电路的指导思想。二、设计流程图如图（1）走平控制电图手柄位置取样故障切除控制走平控制电路直流测速电机输出信 号机车运动状态取 样逻辑分析报警( 灯显 )（图 1）2、机车运动与机车换向手柄的状态分析（如图 2）A 向 B 向（图 2）（1）车子在实际 A 向运动时：若手柄在 A 向位，允许给流，若手柄在 B 向位，不允许给流。（2）车子在实际 B 向运
4、动时：若手柄在 B 向位，允许给流，若手柄在 A 向位，不允许给流。电源电路-5-3、机车运动状态取样（如图 3）F1 该电路整形后，供逻辑电路使用。F2 该电路整形后，供逻辑电路使用。在机车轴端加装一个直流测速电机，设定该电机输出的两个信号源分别为C1、C 2。说明：DW 作用，防止机车高速时，C 1、C 2 电压高造成 T4、T 6 输入电流过大损坏。C4、C 5 是两个滤波电容；R1 为一个下拉电阻；R2 为一个负载电阻；T4、T 5、T 8 为 NPN 型三极管（起放大作用） ；-6-T6、T 7、为 PNP 型三极管。输 入 输 出 信号状态 C1 C2 F1 F2A 走向 + 0
5、1B 走向 + 1 0停车 0 0 1 14、机车手柄位置取样电路，如图 4、图 5说明：304 为电力机车走平控制电路中两位置转换开关，电空阀电源电路司机控制器换向手柄在前位时，N304 有电，电空阀得电动作，使机车主电路转换。N1 为失电耦合器，主要是为了让走车控制电路通过光电隔离，实现电器隔离，以免电路出现故障时互相影响。（参考图 6）304 的电源经 R1 限流至，失电耦合器中的发光二极管，二极管点毫照射压光敏三极管上，光敏三极管导通，T C1（集电器）极为低电位，T1b（基极）降为低电信，T 1 截止，于是，S 1 输出高电位。相反， 304 无电时，电路中的光电耦合器中的发光二极管
6、点不亮，光敏 三极管不导通，T C1（集电极）为高电位，T 1b（基极）为高电位，T 1 截止，于是 S1 输出低电位。（图 5）图 5 作用原理与图 4 相同，这里不再重述。-7-输 入 输 出 信号状态 304 305 S1 S2A 走向 1 0 1 0B 走向 0 1 0 1电阻制动 0 0 0 05、逻辑分析：如图 7S1=1，S 2=0 （G）给流=1A 走向：F 1=0，F 2=1 S1=0，S 2=1 （G）给流=0S1=0，S 2=1 （G）给流=1B 走向： F1=1，F 2=0 S1=1，S 2=0 （G）给流=0制动：S 1=0，S 2=0，不论 F1、F 2 为何值，给
7、流都为 1，停车时：F 1=1，F 2=1，不论 S1、S 2 为何值，给流都为 1，S 1=1，S 2=1（换向手柄）的情况在机械上已联锁不予考虑。F1=0，F 2=0（实际运动方向）的情况在运行中不可能出现逻辑电路的复痊，延时在 1 秒左右。输 入 输出 信号状态 F1 F2 S1 S2 G手柄正确 0 1 1 0 1手柄错误 0 1 0 1 0非牵引状态 0 1 0 0 1A向运行 取样电路故障 0 1 1 1 0手柄正确 1 0 0 1 1手柄错误 1 0 1 0 0非牵引状态 1 0 0 0 1B向运行 取样电路故障 1 0 1 1 0检测电路故障 0 0 1 0 0检测电路故障 0
8、 0 0 1 0检测电路故障 0 0 0 0 0运行方向 手柄取样电路故障 0 0 1 1 0准备向 A 向运行 1 1 1 0 1准备向 B 向运行 1 1 0 1 1非牵引 1 1 0 0 1机车停止 手柄取样电路故障 1 1 1 1 0（图 7）化简图 7-8-G=F1F2S1S2+ F1F2S1S2+ F1F2S1S2+ F1F2S1S2+ F1F2S1S2+ F1F2S1S2+ F1F2S1S2+ F1F2S1S2G=F2S2+ F1S1+ F1F26、电源电路：如图 8、图 9-9-220V 交流电源在机车电子柜有。这样我们就得到：L：+5V M：5V K：+24V参考电子技术基础
9、模拟部分第 10 直流稳城市电源 10.2.3 三端集成稳压器（P 455P463）7、控制走车电路如图 10、图 11说明：如图 10，R 3 为限流电阻，C 3 为确保 J1 可靠的吸合而设，使得 J1 吸合初期有较高电流吸合后，保持较小电流，D 3 为续流二极管，防止 T9 被击穿。原理：如图 10。当 G 为高电位时，T 9 导通，D 3 充电，J 1 得高电位，吸合。-10-C2 充满电后，J 电位经 R3 限流降低，J 1 保持吸合状态。当 G 为低电位时，T 9 截止，J 1 线圈中产生的过高的反电势经 D3 构成放电回路，保护 T9 不被击穿。说明：图 11。N314 电力机车
10、走车控制电路中取得。当司机控制器调速手柄离开“0”位，314 有电，在“0”位时，无电。当 J1 得电时，其常开触头闭合，允许 LWSJ 得电，LWSJ 得电时，机车自行换向，LWSJ 失电时不得换向（参考电力机车乘务员手册中 SS3B 走车控制电路）见图 6。8、故障处理：如图 11 中的 QCKE 是当保持电路出故障时，打至 “故障位”短接，J1 常开联锁，从而达到切除保护电路的目的。图 11、图 12说明：按下自复 开关 FWA，F 就有 1 个时约为持续 1S 的强制清“0”信号（又叫复位信号）送至图 7B 的 F2 点强制清“ 0”，用来清除保护电路刚投入工作通电时产生的错误信号。电
11、路原理：未按下 FWA 时，C 6 是充满电的，所以 Z 点为高电位，T 13 基极也为高电位，T 13 导通所以 T14 基极为低电位。T 14 截止。按下 FWA 时，C 6 放电，即使 FWA 断开，C 6 充电，Z 点电压升至+4V 需约 1S 时间，稳压管方可导通，在这 1S 的时间内， T13 基极为低电信，T 13 截止，所以 T14 基极为高电位，T 14 导通，G 点电位强制拉到 “0”电位。当 C6 充电至Z 点电压达到+4V 及其以上稳压管导通，T 13 基极高电位，T 13 导通，T 14 基极低电位，T 14 截止，G 点不再接地，解除强制清“0” 。9、故障灯显如图
12、 13-11-说明：灯显 E 采小灯泡使用电源+24V 安装在司机台上。原理：当 G 点送出一个为“0”的故障信号，经一个非门变成 T15 基极的高电位，T 15 导通，E 灯亮，提示司机，保护电路故障或司机误打反向器 3。10、总图11、结束语：本电路是针对实用性进行设计的，对保护电路及机车电路各方面有可能发生的实际情况作了较周密的考虑，成本低廉，改造简单，电路较为稳定，整个电路设计有较强的实用性。设计过程中碰到最大的问题是如何得到识别机车向 A 向或向 B 向运动的信号。方案一：考虑采用机车轮喷信号，但根据实际工作经验，轮喷信号不是很稳定的。方案二：在其轮对轴端加装一直流测速电机，由该直流
13、测速电机向-12-两个输出端正负变化来确定机车的走向。方案三：利用现有机车上已装的速度传感器得到机车走向的取样信号。在永安机务段自行车间，了解到，现有的机车上安装的速度传感器是利用失电原理发出脉冲信号，而该信号无正负之分，从而也无法识别机车的运行方向，经权衡再三，决定采用方案二。这次毕业设计涉及了牵引电机学 、 电子技术基础等多学科，并且将4 年学到的理论知识与实践相结合，做到了理论来之于实践，又回到实践中升华，让我的基础知识和专业知识得到进一步的提高。感谢：华东交通大学倪勇副教授永安机务段：自行车间工作人员参考文献：1、书名：电子技术基础数字部分 出版社：高等教育出版社作者 J 华中理工大学电子学教研室编 2、书名：电子技术基础模拟部分出版社：高等教育出版社作者：华中理工大学电子学教研室编 3、书名：电力机车乘务员学习手册出版社：福州铁路分局作者：邵武机务段教育科
