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1、电力机车电路 主电路一、机车电路的分类 整流器电力机车的电气线路通常都由三部分 组成,分别是主线路、辅助线路和控制线路。 各种保护设在各线路之中,在电方面不独立存 在。 主线路 (或动力电路),是产生机车牵引力和 制动力的主体电路。又按电压级分为网侧高压电 路、调压电路和牵引制动电路三级。 辅助电路是专向各辅助机械供电的电路,按 电压等级可分为380V、220V两个部分。 一、机车电路的分类 控制电路(含电子电路)是主令电 路,司机通过主令电路发出指令来 间接控制机车主电路及辅助电路, 以完成各种工况的操作属低压电路 。 机车的三大线路在电方面是相互独 立的。它们之间通过电磁、机械或 电空传动
2、相联系。二、对机车主电路的基本要求 由于主线路是高压线路,因此在升弓带电情况 下,要保证工作人员与高压带电部分离。 能快速接通与断开电路。 在网压波动的允许范围内能可靠地工作,具有 一定的过载能力,对地有良好的绝缘。 能改变机车的运行方向,能进行起动和调速。 尽可能做到起动平稳、调速平滑、减少冲击。 二、对机车主电路的基本要求 在故障情况下有维持运行的故障线路。 有充分的保护。 有电气制动的机车应能可靠地进行牵引-制动 转换,并保证电气制动的电气稳定性和机械稳 定性。 应有使机车入库的低压电源入库线路。三、电力机车主电路的组成 变压器一次侧线路。 变流调压电路。 负载电路。 保护线路。四、变流
3、调压方式高压侧调压高压侧调压四、变流调压方式低压侧调压 四、变流调压方式相控调压 本章后续再详解五、供电方式及电机联结方式 五、供电方式及电机联结方式六、磁场削弱方式 磁场削弱的方式可以有励磁绕组分 段法、励磁绕组串-并联转换法、磁 场分路法及带感应分路的磁场分路 法四种方式,其中常用的是后两种 。 七、电气制动方式 电气制动方式有电阻制动和再生制动之分。八、牵引电动机型式及联结方式 串励牵引电动机和复励牵引电动机 一般采用全并联的联结方式。 八、检测及保护方式 1、过流保护通常用断路器、过载继电器、自动开关和熔断 器进行过电流保护。 2、接地保护 3、过电压保护 4、欠电压保护 5、其它保护
4、 防空转保护、再生制动的特殊保护、油流、风 速监视等。SS9型机车原理图中所用代号的意义 “AC”-司控器、控制器; “TA“电流互感器 ;“EL“-灯; “QP”转换开关;“KA”中间继电器; “KE”接地继电器 ;“KF”压力继电器; “KM”接触器;“KT”-时间继电器; “MA”电动机;“PA”电流表; “PV”电压表;“QA”自动开关; “QS”隔离开关;“RS”分流器; “SB”按钮;“SA“-扳键开关; “TC”控制电源变压器;“SC“-电流传感器; “SV”-电压传感器;“XS“-插座; “RV“压敏电阻;“KC“-过流继电器; “SD”速度传感器。SS9型电力机车主电路的特点
5、 1主传动型式采用交一直传动和串励式脉流 牵引电动机,调速特性控制简单。 2整流调压与磁场削弱采用三段不等分半控 整流桥无级调压,其中一段占12的整流电压,另 两段占另12的整流电压。前者用于低速区,而后 者用于高速区,以提高高速区的功率因素。机车采 用晶闸管分路来达到无级磁场削弱,可提高列车高 速运行时的平稳性。机车在整个调速区间内均是无 级的。 3电制动方式电制动采用加馈电阻制动,在 低速区可以有较大的制动力。 SS9型电力机车主电路的特点4牵引电动机供电方式采用转向架独 立供电方式,即每台转向架有三台并联的牵 引电动机,由一组整流器供电。优点是当一 台转向架的整流电路故障时,可保持12的
6、 牵引能力,实现机车故障运行;前后两个转 向架可进行各架轴重转移电气补偿,即对前 转向架减荷后转向架增荷,以充分利用黏着 ,发挥最大牵引能力;实现以转向架供电为 基础的电气系统单元化供电控制系统,装置 简单。SS9型电力机车主电路的特点5测量系统直流电流和电压的测量均 采用霍尔传感器,交流电流和电压的测量采 用交流互感器,使高压电路与测量控制系统 隔离,以利于司机安全,并且使控制、测量 、保护一体化,同时提高了控制精度。 6保护系统机车采用双接地保护,每 一台转向架电气回路单元各接一台主接地继 电器,以利于查找接地故障。 SS9型电力机车网侧电路 网侧电路又称高压电路,在主变压器高压绕组AX
7、的A侧为高压部分,主要设备有受电弓1-2AP、高压 隔离开关17QS、18QS、真空断路器4QF、高压电 压互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、 主变压器的高压绕组AX。 低压部分有:电流互感器9TA、网压表103PV、 104PV、电度表105PJ、自动开关102QA、接地碳 刷110E160E及变压器100TV。SS9型电力机车网侧电路网侧电流从接触网流入升起的受电弓,经主断路 器4QF、高压隔离开关17QS(或lSQS)、主变压器的 高压绕组(AX)进人车体,通过车体与转向架的软 连线、接地电刷110E160E、轮对、钢轨,返回 变电所。高压电压互感器6TV接在主断路器主触头
8、 之前,在其二次侧通过保护用自动开关102QA,接 有安装于司机室内的网压表103PV、104PV,电度 表105PJ的电压线圈。升起受电弓,就可判断接触 网是否有电。在接地端X处,接有交流电流互感器 9TA (300A5A),为电度表提供电流信号。SS9型电力机车网侧电路 在主断隔离开关与主阀之间接有避雷器5F ,用于抑制操作过电压及运行时的雷击过电 压。高压电流互感器7TA是原边电流的测量 装置,其作用为原边的过流保护。高压隔离 开关 17QS、18QS用于隔离故障受电弓。整流调压电路 整流调压电路 整流调压电路分为两个独立的单元,分别向相应的转向 架供电。 牵引绕组a1b1x1、a2x2
9、电压有效值均为6868 v,其中a1b1、b1x1为3434v,与相应的整流器构 成三段不等分整流桥。先开放由牵引绕组a2x2供电的整 流桥的晶闸管T5、T6,顺序移相,整流电压由零逐渐升 至1/2Ud。整流电流由二极管D1、D2和D5、D6续流。在 电源正半周时,电流由牵引绕组a2T5D2D1导线 71平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线 T2D5D4x2a2,当电源负半周时,电流由牵引绕 组x2D3D2D1导线71平波电抗器牵引电动机 电枢主极绕组导线72D6T6a2x2。这时第二 段桥的元件交替导电,第一段桥的整流管D1、D2起续流 作用。 整流调压电路 当晶闸管T5、T6将满开放,但还
10、未满开放时,投 入绕组a1b1段的整流桥,触发T1、T3,而T5、 T6继续维持满开放。当电源为正半周时,若在相控 角a时触发T3,则电流由a1D1导线71平波电抗 器牵引电动机电枢主极绕组导线 72D5D4x2a2T5T3b1a1。当电源 为负半周时,则电流由A1T1导线71平波电抗 器牵引电动机电枢主极绕组导线 72D6T6a2x2D3D2a1b1。与前面 不同的是T1、D2导通,T3、D1截止。T1、T3顺序 移相,整流电压在1/2Ud至3/4Ud之间调节。 整流调压电路 当绕组a1b1段整流桥将满开放时,投入 绕组b1xl段的整流桥,其过程与前类似。 T2、T4顺序移相,整流电压在3/
11、4Ud至Ud之 间调节。 在整流器的输出端并联了电阻75R和76R, 其电阻的作用有两个:一是机车高压空载做 限压试验时,作整流器的负载,起续流作用 ;二是正常运行时,能够吸收部分过电压。 磁场削弱电路 当电机电压达到最高值后,要求机车继续 加速时,就要进行磁场削弱。SS9型电力机 车采用晶闸管无级分路,来实现从满磁场到 最深削弱磁场的连续平滑控制,以改善高速 区的牵引功能。 磁场无级削弱电路也是按转向架分为两个 相同而独立的部分。以前转向架为例,从电 枢和磁场绕组的连接点14、24、34分别到第 二段桥的二个桥臂中点78和79,串入三对磁 场分路晶闸管。磁场削弱电路磁场削弱电路现以牵引电动机
12、1M为例来说明磁场无级削弱的工作原理 。如图33所示,、为满磁场的工作情况。这时与分路 晶闸管联接的整流桥处于满开放输出状态,晶闸管Tll、T12 不参与工作,正半波元件T5、D5、D4导通,负半波D3、D6 、T6导通,与前述的情况相同。图33的、为磁场削弱 晶闸管Tll、T12参与工作的情况。当电源正半周时,相当于 的工况。在T11未触发时,元件T5、D5、D4处于导通状 态;在某一时刻触发晶闸管Tll,因T11加有正向压降,其值 等于励磁绕组上的压降,D5受反向电压作用而迅速截止,电 枢电流经Tll、D4构成回路,此时流过励磁绕组的电流被分流 ,励磁电流仅靠励磁绕组电感储存的电能释放来维
13、持,由固 定分路绕组14R构成续流电路,电流将按指数曲线下降,原 来励磁绕组中的电流减少。磁场削弱电路 电压过零时,即电源为负半波的工作情况 如图33的所示。由于元件T6、D6的导通 使元件D5、D4因反向电压而截止,而流经元 件Tll的电流无通路而截止,在T12触发后将励 磁绕组再次分流。 因此,元件Tll、T12导电时间的长短,决定 了分路时间的长短。调节晶闸管Tll、T12移相 触发角,就能达到所需的磁场削弱系数。 牵引电路 牵引电路 机车牵引供电电路,采用转向架独立供电方式。 第一转向架的1M、2M、3M牵引电动机并联,由主 整流器70V供电。第二转向架的4M、5M、6M牵引 电动机并
14、联,由主整流器80V供电。两组供电电路 完全相同且完全独立。 牵引电动机共有4个绕组,即电枢绕组、补偿绕组 、附加极绕组和主极绕组。前3个绕组在电机出厂前 已固定连接,简称之为电枢绕组;因此对外连接的 就只有电枢绕组和主极绕组,串励电机的转向取决 于这两个绕组的连接方式。牵引电路 由于三轴转向架第一台牵引电机与第二、第三台牵 引电机布置方向一致,其相对旋转方向相同。以第一 转向架前进方向为例,从1M、2M、3M电机非换向 器端看去,电枢旋转方向应为顺时针方向;第一转向 架与第二转向架反向布置,因此第二转向架4M、5M 、6M电机为顺时针方向。 由此,各牵引电机的电枢与主极绕组的相对接线方 式是
15、: 1M:AllAl2DllDl2 2M:A21A22 D21D22 3M:A31A32D31D32 4M:A41A42D42D41 5M:A51A52 D52D51 6M:A61A62D62D61牵引电路 上述接线方式为机车向前方向时的状况。当机车 向后时,主极绕组通过“前”-“后”换向鼓反向接线。 牵引支路的电流路径是:正极母线71或81平波 电抗器11L61L线路接触器12KM62KM电枢 电流传感器lllSC161SC位置转换开关的“牵”-“ 制”鼓107QPR或108QPR位置转换开关的“前”-“ 后”鼓107QPV或108QPV主极磁场绕组 “前”-“ 后”鼓107QPV或108QPV电流传感器113SC 163SC电机开关隔离19QS69QS “牵”-“制”鼓 107QPR或108QPR负极母线7282。牵引电路 由于单相相控电路整流电压波形有很大波动,即 含有相当大的高次谐波电压,因此必须在电动机支 路中串有平波电抗器11L61L以抑制该支路中谐波 电流分量,改善电动机的换向。否则电动机将不能 工作。 线路接触器12KM2KM有三个主要