电力机车电气线路概述电力机车电气线路概述电力机车电气线路概述电力机车电气线路概述 1 2 3 电力机车的重联运行电力机车的重联运行4 电气线路的组成及功能电气线路的组成及功能机车电气线路中的保护机车电气线路中的保护 电气线路常用的联锁电气线路常用的联锁 一、主电路 主电路是指将牵引电动机及其相关电气设备用导线或铜排连接而成的线路电力机车主电路一般由变压器一次侧线路、变流及调压线路、负载线路和保护线路组成由于机车主电路的电压为牵引电动机端电压，电流为牵引电动机电流，因此该线路具有电压高，电流大的特点，又称高压线路 主电路的主要作用是实现牵引和制动，又叫动力电路机车主电路要进行功率传递，其结构决定了机车的类型，同时在很大程度上也决定了机车的基本性能，直接影响机车性能的优劣、投资的多少、维修费用的高低等技术经济指标 1电气线路的组成及功能电气线路的组成及功能 机车的电气线路通常由主电路、辅助电路和控制电路组成，各种保护设在主、辅、控三大线路之中，在电方面不独立存在机车三大线路在电方面相互独立，通过电磁、机械或电空传动相互联系 二、辅助电路 辅助电路是指将辅助电机和辅助设备及其相关的电气设备连接而成的线路。
辅助电路的作用是保证主电路设备正常工作，改善司乘人员工作条件 辅助电路主要由供电线路、负载线路、保护线路三部分组成 供电线路由牵引变压器辅助绕组提供单相380 V和220 V交流电源,其中单相380 V交流电通过分相设备分成三相380 V交流电供给各辅助机组 负载线路包括三相负载和单相负载三相负载主要有空气压缩机电动机、通风机电动机、油泵电动机单相负载主要有加热、取暖设备及空调 保护线路主要是在辅助系统发生过流、接地、过电压、欠电压和单机过载故障时，使相应电器动作，从而达到及时保护的目的 三、控制电路 机车控制电路是一种逻辑线路，属于低压直流小功率电路，主要由司机控制器、低压电器、主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈和联锁、开关等构成，通过司机台上的按键开关和司机控制器手柄位置操纵，完成对主电路、辅助电路中各电气设备工作的控制，从而实现机车牵引、制动的操纵和控制 控制电路是机车三大线路中最复杂的部分，就机车运行中出现的故障而言，控制电路中故障也较多因此，熟练地掌握控制电路原理，就能在平时对机车进行全面保养，在发生故障时能迅速准确的进行分析与处理，以确保行车安全 2机电气线路中的保护 为了保证机车可靠运行，在机车的线路中必须设置一系列的保护，使机车在发生故障时能迅速切断相应电路，避免电气设备遭到损坏或防止故障进一步扩大。
当机车故障不能及时排除时，能够方便地组成故障电路，使机车能在故障情况下维持运行 根据机车故障现象的不同性质，电路中的保护一般分为过流保护（包括短路和过载保护）、接地保护、过电压保护、欠电压保护及其它一些特殊保护保护的方式则根据故障对机车电路、电气器设备及对列车运行的影响大小而不同，主要有： （1）切断机车的总电源 （2）切断故障电路的电源 （3）仅给司乘人员以某种信号引起注意 （4）在故障发生后自动予以调整 一、过电流保护 过电流是指电气设备过载、设备及电路短路引起的电流剧增过电流容易造成电气设备的绝缘老化，设备烧损，严重时引起火灾过流保护包括过载保护和短路保护两种机车上通常采用断路器、自动开关和熔断器进行过电流保护 二、过电压保护 过电压是指对电气设备绝缘有危险的电压升高，它是由系统的电磁能量发生瞬间突变所引起的机车过电压有大气过电压和操作过电压两种，见图1为了防止大气过电压带来的危害，在机车顶部装有放电间隙或氧化锌避雷器；为了防止操作过电压带来的危害在变压器二次侧绕组并联阻容吸收装置图1 过电压保护三、零电压和欠电压保护 零电压和欠电压的产生是由于接触网的电压突然失压或过低当接触网电压消失时，机车因无电要停止运行，如果网压又突然恢复，会造成很大的电气和机械冲击，这是不允许的。
如果接触网电压过低，机车就不能以正常功率运行，辅助机组不能正常工作，再生制动时很容易发生逆变失控 在交-直型机车上，一般在变压器的辅助绕组上装设零（欠）压继电器或电子装置，当电压低于某一数值或者失压时间超过2s时，通过零（欠）压继电器或电子装置使主断路器跳闸 需要注意的是，机车运行过程中由于振动而造成受电弓短暂离线会，职业时间不超过2s是允许的，一旦离线超过2s则按失压进行保护 四、接地保护 接地是指机车上电气设备或电路因绝缘破坏、飞弧或其它意外情况，使带电导体与金属部分接触根据接地点是否稳定分为“死接地”和“活接地”与车体钢结构直接接触的为“死接地”；裸露导线部分通过空气对钢结构放电或通过绝缘物表面对钢结构爬电的为“活接地”接地将导致短路故障而烧损设备和导线，因此在机车的主电路、辅助电路和控制电路中必须设有接地保护 交-直型电力机车采用接地继电器进行保护，如图2所示正常运行时，接地继电器J中不通过电流而处于释放状态当主电路中任一点接地时，直流电源E通过接地继电器J与接地点构成回路，使接地继电器J动作图2 接地保护装置电气线路常用的联锁 机车控制电路必须设置机械联锁和电气联锁，以满足主、辅线路对控制电路的要求，如电器按一定的次序动作，司机按一定的顺序操作等。
1机械联锁 为避免司机误操作造成人身及设备伤害，机车上设置有机械联锁，目前采用的机械联锁主要有： （1）司机控制器换向手柄和调速手轮间的机械联锁 （2）司机台上的按键开关与电钥匙的联锁 （3）换向手柄、电钥匙与钥匙箱的联锁 2机械联锁 电气联锁种类较多，主要有串联联锁、并联联锁、自持联锁、延时联锁等串联联锁、并联联锁比较简单，在此不做分析 （1）自持联锁 在某些电器工作线圈前的电路中并联有该电器本身的常开联锁，这个联锁称为自持联锁，如图3所示 电路特点：电器吸合时需要一定的条件，在电器吸合后这种条件可能消失，但电器此时仍能保持吸合状态，只有在电路其它部分断开时，该电器才能释放2）延时联锁 延时联锁是指电器的线圈得电失电与其联锁动作不同步，其符号见图4a）延时闭合正联锁 （b）延时断开正联锁 （c）延时闭合反联锁 图3 自持联锁 （d）延时断开反联锁 4电力机车的重联运行 随着铁路运输的不断发展，在铁路干线电力牵引运行中，单台机车牵引有时不能满足运输要求，或遇长大坡道单台机车牵引力不足，需要多台机车牵引增加总的牵引力采用多机牵引可以使线路的通过能力大大增加，提高铁路的运输经济指标 在干线上使用多机牵引时，可以由几名司机各操纵一台机车相互配合，也可以由一名司机在一台机车上操纵，而将各台机车通过机车两端的多芯电缆插头使其电气线路连接起来，实现由一名司机操纵多台机车，称后一种运行方式为机车的重联运行。
司机操纵的那台机车称为本务机车，非操纵机车称为重联机车 机车采用重联运行可以减少乘务人员，在干线电力机车上，一般采用两台机车重联，由于一台机车故障后，会对整列列车运行产生较大影响，所以采用一组乘务人员操纵本务机车，而在重联机车上设专人进行监视，发现故障时及时予以处理 SS4 SS4改电力机车操纵改电力机车操纵SS4改电力机车操纵 1SS4改电力机车起车操作1、操纵台上，LKJ-2000开机，LCDM屏置本机位大闸、小闸全制位，主手柄零位，换向手柄零位大闸和小闸位置见图1，司机控制器位置图2图1 大闸和小闸位置图2 司机控制器位置看：故障信号 “主断”、“预备”、“零压”灯亮，如图3所示图4 闭合电钥匙，机车信号显示，机车信号显示2、闭合电钥匙开关570QS，机车信号显示白灯 看：零位灯亮，听：保护阀287YV吸合声机车信号显示如图4所示图3 司机台信号显示3、闭合后受电弓扳键开关403SK，其操作如图5所示8秒后网压表显示25 kV左右，图6为网压表显示图5 闭合受电弓操作图6 网压表显示4、闭合主断路器琴键开关，如图5所示主断路器信号灯先亮后灭听：主断路器闭合声，看：零压灯灭，图6为主断路器闭合时的信号显示。
图5 闭合主断路器操作图6主断路器闭合信号显示图7 控制电压表显示看：控制电压表上升至110V，见图7图8为司机操纵台图8 电力机车司机操纵台5、闭合劈相机琴键开关404SK，见图9看：劈相机信号灯亮了1 s后灭，听：启动电阻接触器213KM、劈相机接触器201KM吸合声，控制电压表显示见图10图10 控制电压表显示图9 闭合劈相机操作6、闭合压缩机开关405SK，见图11空压机泵风，总风上升至900kPa，见图12图11 闭合压缩机开关操作图12 总风缸压力表显示7、闭合通风机开关406SK，见图13辅助回路灯先亮后灭，第一牵引风机启动3秒后，辅助回路灯先亮后灭，第二牵引风机启动3秒后，辅助回路灯先亮后灭，主变压器风机和油泵启动，信号如图14所示图13 闭合通风机开关操作图14 通风机启动信号显示8、换向手柄前进位，见图15， “预备”灯灭图15 换向手柄前位9、大小闸手柄回运转位，均衡风缸、列车管风压充风至600kPa，制动缸下降为0，见图16图16 大小闸运转位10、主手柄在牵引区提1级，“零位”灯灭，见图17主手柄逐渐提级，4个分流表逐渐有电流显示，速度表逐渐上升，见图18图17 主手柄牵区1级图18 主手柄逐渐提级 SS4改电力机车停车操作改电力机车停车操作21、主手柄逐渐回零位，见图19。
零位灯亮，4个分流表显示为0，见图20图19 主手柄逐渐回零位图20 主手柄零位时的信号显示2、大闸制动区，见图21均衡风缸、列车管风压充风至600kPa，制动缸下降为0，如图22所示图22 风缸压力显示图21 大小闸手柄回运转位3、大闸全制位，小闸全制位，见图23图23大闸全制位4、换向手柄回0位，“预备”灯亮，如图24所示6、断开主断路器5、依次断开各辅机开关8、换向手柄从0位取出，见图257、降下受电弓9、取出电钥匙图25 换向手柄从0位取出 SS4SS4改电力机车电阻制动改电力机车电阻制动 电力机车电阻制动 1 2 34 电阻制动的基本要求 电阻制动的控制方式电阻制动时的电枢电路电阻制动时的励磁电路 1电阻制动的基本要求 1.将串励电机改为它励电机 在直流传动电力机车中，一般采用串励牵引电机由于串励电机的特性很软，若作为发电机运行，输出电压稳定性很差，因此在进行电气制动时需将串励电机改为它励电机 采用它励电阻制动时，首先切断牵引电机电枢与电网的连接，使电枢绕组与制动电阻结成回路，励磁绕组则由其它电源供电，并且励磁电流方向与牵引时相反，以改变电磁转矩方向电机做它励发电机运行，其工作原理见图1。
图1 它励电阻制动原理 2.具有机械稳定性和电气稳定性 （1）机械稳定性 机械稳定性是指由于偶然因素(电网电压波动、线路纵断面变化等）引起机车速度变化，不会破坏原有的运行状态，制动力要能适应速度的变化此时，制动系统若能建立起新的平衡状态或当偶然因素消失后能恢复到原来的平衡状态，这种系统就称为稳定系统，否则就称为不稳定系统实际上电力机车无论是电阻制动还是再生制动，其制动特性在高速区、保持制动电流恒定的条件下，特性曲线的变化率均大于零，故电气制动在高速区具有机械稳定性 （2）电气稳定性 电气稳定性是指电传动机车在正常运行时，不会由于偶然因素，电流发生微量变化，而使牵引电机的电平衡状态遭到破坏电阻制动时，电阻压降的斜率必须大于电机电势曲线的斜率，系统才具有电气稳定性 1.恒磁通控制 恒磁通控制是指它励电机的励磁电流固定，制动力的调节依靠制动电阻的大小来进行，由于这种控制方式是有级调速，速度调节不连续，并且电路比较复杂，在直流传动电力机车上不单独使用，而仅作为一种弥补手段在低速区域制动力明显不足时，为扩大机车制动力短接一部分制动电阻，进行分级电阻制动 2.恒电流控制 恒电流控制是指保持制动电流不变，制动力的调节依靠调节它励电流来实现，机车特性呈恒功率曲线，此种方式能够充分利用机车的制动功率，但机械稳定性。