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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),是产生机车牵引力的制动力的主体电路。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、机械或电空传动相联系。,二、对机车主
2、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、变流调压方式,高压侧调压,四
3、、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 防空转保护、再生制动的特殊保护
4、、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,1主传动型
5、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的牵引能力,实现机车故障运行;前后
6、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的A侧为高压部分,主要设备有受电弓1-2AP、高压隔离
7、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
8、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01b1x1、02x2电压有效值均为6868 v,其中a1b1、b1x1为3434v,与相应的整流器构成
9、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、02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,
10、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3/4Ud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
11、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
12、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
13、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
14、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: 1M:AllAl2DllDl2 2M:A21A22D21D22 3M:A31A32D31D32 4M:A41A42D42D41 5M:A51A52D52D51 6M:A61A62D62D61,牵引电
15、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113SC163SC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
16、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有三个主要作用:一是当牵引电动机过流或其他故障时开断该支路,保护电动机;二是防止位置转换开关带电转换,因而在位置转换开关动作之前,线路接触器必须先开断电路;三是与牵引电机隔离开关配合完全隔离电机。若没有线路接触器,假如某一电机发生烧损造成接地,则接地故障无法隔离,机车无法运行。,牵引电路,在主极绕组上并联了固定分路电阻14R64R,其作用是将电枢电流中的交流分量分流,使电机机座及主极中因交变磁通的涡流损耗减小,改善电动机的换向和主极温升。 牵引电机隔离开关19QS69QS为