电力机车主电路

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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