電力機(jī)車電路

1、整流器電力機(jī)車的電氣線路通常都由三部分組成，分別是主線路、輔助線路和控制線路。各種保護(hù)設(shè)在各線路之中，在電方面不獨(dú)立存在。 主線路 (或動(dòng)力電路)，是產(chǎn)生機(jī)車牽引力的制動(dòng)力的主體電路。又按電壓級(jí)分為網(wǎng)側(cè)高壓電路、調(diào)壓電路和牽引制動(dòng)電路三級(jí)。 輔助電路是專向各輔助機(jī)械供電的電路，按電壓等級(jí)可分為380V、220V兩個(gè)部分。 控制電路(含電子電路)是主令電路，司機(jī)通過主令電路發(fā)出指令來間接控制機(jī)車主電路及輔助電路，以完成各種工況的操作屬低壓電路。 機(jī)車的三大線路在電方面是相互獨(dú)立的。它們之間通過電磁、機(jī)械或電空傳動(dòng)相聯(lián)系。 由于主線路是高壓線路，因此在升弓帶電情況下，要保證工作人員與高壓帶電部分離

2、。 能快速接通與斷開電路。 在網(wǎng)壓波動(dòng)的允許范圍內(nèi)能可靠地工作，具有一定的過載能力，對(duì)地有良好的絕緣。 能改變機(jī)車的運(yùn)行方向，能進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速。 盡可能做到起動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速平滑、減少?zèng)_擊。 在故障情況下有維持運(yùn)行的故障線路。 有充分的保護(hù)。 有電氣制動(dòng)的機(jī)車應(yīng)能可靠地進(jìn)行牽引-制動(dòng)轉(zhuǎn)換，并保證電氣制動(dòng)的電氣穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。 應(yīng)有使機(jī)車入庫的低壓電源入庫線路。 變壓器一次側(cè)線路。 變流調(diào)壓電路。 負(fù)載電路。 保護(hù)線路。本章后續(xù)再詳解磁場(chǎng)削弱的方式可以有勵(lì)磁繞組分段法、勵(lì)磁繞組串-并聯(lián)轉(zhuǎn)換法、磁場(chǎng)分路法及帶感應(yīng)分路的磁場(chǎng)分路法四種方式，其中常用的是后兩種。 七、電氣制動(dòng)方式電氣制動(dòng)方式有電阻制動(dòng)

3、和再生制動(dòng)之分。 八、牽引電動(dòng)機(jī)型式及聯(lián)結(jié)方式串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)1. 一般采用全并聯(lián)的聯(lián)結(jié)方式。 1、過流保護(hù) 通常用斷路器、過載繼電器、自動(dòng)開關(guān)和熔斷器進(jìn)行過電流保護(hù)。2、接地保護(hù)3、過電壓保護(hù)4、欠電壓保護(hù)5、其它保護(hù)防空轉(zhuǎn)保護(hù)、再生制動(dòng)的特殊保護(hù)、油流、風(fēng)速監(jiān)視等。 “AC”-司控器、控制器； “TA電流互感器； “EL-燈； “QP”轉(zhuǎn)換開關(guān)； “KA”中間繼電器； “KE”接地繼電器； “KF”壓力繼電器； “KM”接觸器； “KT”-時(shí)間繼電器； “MA”電動(dòng)機(jī)； “PA”電流表； “PV”電壓表； “QA”自動(dòng)開關(guān)； “QS”隔離開關(guān)； “RS”分流器； “SB”按鈕

4、； “SA-扳鍵開關(guān)； “TC”控制電源變壓器； “SC-電流傳感器； “SV”-電壓傳感器； “XS-插座； “RV壓敏電阻； “KC-過流繼電器； “SD”速度傳感器。1主傳動(dòng)型式采用交一直傳動(dòng)和串勵(lì)式脈流牽引電動(dòng)機(jī)，調(diào)速特性控制簡(jiǎn)單。2整流調(diào)壓與磁場(chǎng)削弱采用三段不等分半控整流橋無級(jí)調(diào)壓，其中一段占12的整流電壓，另兩段占另12的整流電壓。前者用于低速區(qū)，而后者用于高速區(qū)，以提高高速區(qū)的功率因素。機(jī)車采用晶閘管分路來達(dá)到無級(jí)磁場(chǎng)削弱，可提高列車高速運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性。機(jī)車在整個(gè)調(diào)速區(qū)間內(nèi)均是無級(jí)的。3電制動(dòng)方式電制動(dòng)采用加饋電阻制動(dòng)，在低速區(qū)可以有較大的制動(dòng)力。 4牽引電動(dòng)機(jī)供電方式采用轉(zhuǎn)向架

5、獨(dú)立供電方式，即每臺(tái)轉(zhuǎn)向架有三臺(tái)并聯(lián)的牽引電動(dòng)機(jī)，由一組整流器供電。優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一臺(tái)轉(zhuǎn)向架的整流電路故障時(shí)，可保持12的牽引能力，實(shí)現(xiàn)機(jī)車故障運(yùn)行；前后兩個(gè)轉(zhuǎn)向架可進(jìn)行各架軸重轉(zhuǎn)移電氣補(bǔ)償，即對(duì)前轉(zhuǎn)向架減荷后轉(zhuǎn)向架增荷，以充分利用黏著，發(fā)揮最大牽引能力；實(shí)現(xiàn)以轉(zhuǎn)向架供電為基礎(chǔ)的電氣系統(tǒng)單元化供電控制系統(tǒng)，裝置簡(jiǎn)單。5測(cè)量系統(tǒng)直流電流和電壓的測(cè)量均采用霍爾傳感器，交流電流和電壓的測(cè)量采用交流互感器，使高壓電路與測(cè)量控制系統(tǒng)隔離，以利于司機(jī)安全，并且使控制、測(cè)量、保護(hù)一體化，同時(shí)提高了控制精度。6保護(hù)系統(tǒng)機(jī)車采用雙接地保護(hù)，每一臺(tái)轉(zhuǎn)向架電氣回路單元各接一臺(tái)主接地繼電器，以利于查找接地故障。 網(wǎng)側(cè)電路又

6、稱高壓電路，在主變壓器高壓繞組AX的A側(cè)為高壓部分，主要設(shè)備有受電弓1-2AP、高壓隔離開關(guān)17QS、18QS、真空斷路器4QF、高壓電壓互感器6TV、高壓電流互感器7TA、避雷器5F、主變壓器的高壓繞組AX。 低壓部分有：電流互感器9TA、網(wǎng)壓表103PV、104PV、電度表105PJ、自動(dòng)開關(guān)102QA、接地碳刷110E160E及變壓器100TV。網(wǎng)側(cè)電流從接觸網(wǎng)流入升起的受電弓，經(jīng)主斷路器4QF、高壓隔離開關(guān)17QS(或lSQS)、主變壓器的高壓繞組(AX)進(jìn)人車體，通過車體與轉(zhuǎn)向架的軟連線、接地電刷110E160E、輪對(duì)、鋼軌，返回變電所。高壓電壓互感器6TV接在主斷路器主觸頭之前，在

7、其二次側(cè)通過保護(hù)用自動(dòng)開關(guān)102QA，接有安裝于司機(jī)室內(nèi)的網(wǎng)壓表103PV、104PV，電度表105PJ的電壓線圈。升起受電弓，就可判斷接觸網(wǎng)是否有電。在接地端X處，接有交流電流互感器9TA (300A5A)，為電度表提供電流信號(hào)。 在主斷隔離開關(guān)與主閥之間接有避雷器5F，用于抑制操作過電壓及運(yùn)行時(shí)的雷擊過電 壓。高壓電流互感器7TA是原邊電流的測(cè)量裝置，其作用為原邊的過流保護(hù)。高壓隔離開關(guān) 17QS、18QS用于隔離故障受電弓。 整流調(diào)壓電路分為兩個(gè)獨(dú)立的單元，分別向相應(yīng)的轉(zhuǎn)向架供電。 牽引繞組01b1x1、02x2電壓有效值均為6868 v，其中a1b1、b1x1為3434v，與相應(yīng)的整流

8、器構(gòu)成三段不等分整流橋。先開放由牽引繞組a2x2供電的整流橋的晶閘管T5、T6，順序移相，整流電壓由零逐漸升至1/2Ud。整流電流由二極管D1、02和D5、D6續(xù)流。在電源正半周時(shí)，電流由牽引繞組a2T5D2D1導(dǎo)線71平波電抗器牽引電動(dòng)機(jī)電樞主極繞組導(dǎo)線T2D5D4x2a2，當(dāng)電源負(fù)半周時(shí)，電流由牽引繞組x2D3D2D1導(dǎo)線71平波電抗器牽引電動(dòng)機(jī)電樞主極繞組導(dǎo)線72D6T6a2x2。這時(shí)第二段橋的元件交替導(dǎo)電，第一段橋的整流管D1、D2起續(xù)流作用。 當(dāng)晶閘管T5、T6將滿開放，但還未滿開放時(shí)，投入繞組a1b1段的整流橋，觸發(fā)T1、T3，而T5、T6繼續(xù)維持滿開放。當(dāng)電源為正半周時(shí)，若在相控

9、角a時(shí)觸發(fā)T3，則電流由a1D1導(dǎo)線71平波電抗器牽引電動(dòng)機(jī)電樞主極繞組導(dǎo)線72D5D4x2a2T5T3b1a1。當(dāng)電源為負(fù)半周時(shí)，則電流由A1T1導(dǎo)線71平波電抗器牽引電動(dòng)機(jī)電樞主極繞組導(dǎo)線72D6T6a2x2D3D2a1b1。與前面不同的是T1、D2導(dǎo)通，T3、D1截止。T1、T3順序移相，整流電壓在1/2Ud至3/4Ud之間調(diào)節(jié)。 當(dāng)繞組a1b1段整流橋?qū)M開放時(shí)，投入繞組b1xl段的整流橋，其過程與前類似。 T2、T4順序移相，整流電壓在3/4Ud至Ud之間調(diào)節(jié)。 在整流器的輸出端并聯(lián)了電阻75R和76R，其電阻的作用有兩個(gè)：一是機(jī)車高壓空載做限壓試驗(yàn)時(shí)，作整流器的負(fù)載，起續(xù)流作用；二

10、是正常運(yùn)行時(shí)，能夠吸收部分過電壓。 當(dāng)電機(jī)電壓達(dá)到最高值后，要求機(jī)車?yán)^續(xù)加速時(shí)，就要進(jìn)行磁場(chǎng)削弱。SS9型電力機(jī)車采用晶閘管無級(jí)分路，來實(shí)現(xiàn)從滿磁場(chǎng)到最深削弱磁場(chǎng)的連續(xù)平滑控制，以改善高速區(qū)的牽引功能。 磁場(chǎng)無級(jí)削弱電路也是按轉(zhuǎn)向架分為兩個(gè)相同而獨(dú)立的部分。以前轉(zhuǎn)向架為例，從電樞和磁場(chǎng)繞組的連接點(diǎn)14、24、34分別到第二段橋的二個(gè)橋臂中點(diǎn)78和79，串入三對(duì)磁場(chǎng)分路晶閘管。 現(xiàn)以牽引電動(dòng)機(jī)1M為例來說明磁場(chǎng)無級(jí)削弱的工作原理。如圖33所示，、為滿磁場(chǎng)的工作情況。這時(shí)與分路晶閘管聯(lián)接的整流橋處于滿開放輸出狀態(tài)，晶閘管Tll、T12不參與工作，正半波元件T5、D5、D4導(dǎo)通，負(fù)半波D3、D6、T

11、6導(dǎo)通，與前述的情況相同。圖33的、為磁場(chǎng)削弱晶閘管Tll、T12參與工作的情況。當(dāng)電源正半周時(shí)，相當(dāng)于的工況。在T11未觸發(fā)時(shí)，元件T5、D5、D4處于導(dǎo)通狀態(tài)；在某一時(shí)刻觸發(fā)晶閘管Tll，因T11加有正向壓降，其值等于勵(lì)磁繞組上的壓降，D5受反向電壓作用而迅速截止，電樞電流經(jīng)Tll、D4構(gòu)成回路，此時(shí)流過勵(lì)磁繞組的電流被分流，勵(lì)磁電流僅靠勵(lì)磁繞組電感儲(chǔ)存的電能釋放來維持，由固定分路繞組14R構(gòu)成續(xù)流電路，電流將按指數(shù)曲線下降，原來勵(lì)磁繞組中的電流減少。 電壓過零時(shí)，即電源為負(fù)半波的工作情況如圖33的所示。由于元件T6、D6的導(dǎo)通使元件D5、D4因反向電壓而截止，而流經(jīng)元件Tll的電流無通路

12、而截止，在T12觸發(fā)后將勵(lì)磁繞組再次分流。 因此，元件Tll、T12導(dǎo)電時(shí)間的長(zhǎng)短，決定了分路時(shí)間的長(zhǎng)短。調(diào)節(jié)晶閘管Tll、T12移相觸發(fā)角，就能達(dá)到所需的磁場(chǎng)削弱系數(shù)。 機(jī)車牽引供電電路，采用轉(zhuǎn)向架獨(dú)立供電方式。第一轉(zhuǎn)向架的1M、2M、3M牽引電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，由主整流器70V供電。第二轉(zhuǎn)向架的4M、5M、6M牽引電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，由主整流器80V供電。兩組供電電路完全相同且完全獨(dú)立。 牽引電動(dòng)機(jī)共有4個(gè)繞組，即電樞繞組、補(bǔ)償繞組、附加極繞組和主極繞組。前3個(gè)繞組在電機(jī)出廠前已固定連接，簡(jiǎn)稱之為電樞繞組；因此對(duì)外連接的就只有電樞繞組和主極繞組，串勵(lì)電機(jī)的轉(zhuǎn)向取決于這兩個(gè)繞組的連接方式。 由于三軸轉(zhuǎn)向架第

13、一臺(tái)牽引電機(jī)與第二、第三臺(tái)牽引電機(jī)布置方向一致，其相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相同。以第一轉(zhuǎn)向架前進(jìn)方向?yàn)槔?，?M、2M、3M電機(jī)非換向器端看去，電樞旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)為順時(shí)針方向；第一轉(zhuǎn)向架與第二轉(zhuǎn)向架反向布置，因此第二轉(zhuǎn)向架4M、5M、6M電機(jī)為順時(shí)針方向。 由此，各牽引電機(jī)的電樞與主極繞組的相對(duì)接線方式是： 1M：AllAl2DllDl2 2M：A21A22D21D22 3M：A31A32D31D32 4M：A41A42D42D41 5M：A51A52D52D51 6M：A61A62D62D61 上述接線方式為機(jī)車向前方向時(shí)的狀況。當(dāng)機(jī)車向后時(shí)，主極繞組通過“前”-“后”換向鼓反向接線。 牽引支路的電流路徑是

14、：正極母線71或81平波電抗器11L61L線路接觸器12KM62KM電樞電流傳感器lllSC161SC位置轉(zhuǎn)換開關(guān)的“牽”-“制”鼓107QPR或108QPR位置轉(zhuǎn)換開關(guān)的“前”-“后”鼓107QPV或108QPV主極磁場(chǎng)繞組 “前”-“后”鼓107QPV或108QPV電流傳感器113SC163SC電機(jī)開關(guān)隔離19QS69QS “牽”-“制”鼓107QPR或108QPR負(fù)極母線7282。 由于單相相控電路整流電壓波形有很大波動(dòng)，即含有相當(dāng)大的高次諧波電壓，因此必須在電動(dòng)機(jī)支路中串有平波電抗器11L61L以抑制該支路中諧波電流分量，改善電動(dòng)機(jī)的換向。否則電動(dòng)機(jī)將不能工作。 線路接觸器12KM2K

15、M有三個(gè)主要作用：一是當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)過流或其他故障時(shí)開斷該支路，保護(hù)電動(dòng)機(jī)；二是防止位置轉(zhuǎn)換開關(guān)帶電轉(zhuǎn)換，因而在位置轉(zhuǎn)換開關(guān)動(dòng)作之前，線路接觸器必須先開斷電路；三是與牽引電機(jī)隔離開關(guān)配合完全隔離電機(jī)。若沒有線路接觸器，假如某一電機(jī)發(fā)生燒損造成接地，則接地故障無法隔離，機(jī)車無法運(yùn)行。 在主極繞組上并聯(lián)了固定分路電阻14R64R，其作用是將電樞電流中的交流分量分流，使電機(jī)機(jī)座及主極中因交變磁通的渦流損耗減小，改善電動(dòng)機(jī)的換向和主極溫升。 牽引電機(jī)隔離開關(guān)19QS69QS為單刀雙投開關(guān)，有上、中、下三個(gè)位置。上為運(yùn)行位，中為牽引工況故障位，下為制動(dòng)工況故障位。在牽引工況，若牽引電機(jī)之一故障或相應(yīng)通風(fēng)機(jī)

16、故障時(shí)，將相應(yīng)牽引電機(jī)隔離開關(guān)置中間位，其相應(yīng)常開聯(lián)鎖接點(diǎn)打開接觸器12KM62KM線圈之一，使得該電機(jī)支路與供電電路完全隔離，不投入工作。 在牽引電路中，牽引電機(jī)主極繞組與接地電器相連，處于低電位，而電樞AllA61點(diǎn)及附加極繞組處于高電位。 庫用開關(guān)20QS、50QS為雙刀雙投開關(guān)，有兩個(gè)位置。當(dāng)在運(yùn)行位時(shí)，其主刀與主電路隔離，相應(yīng)輔助接點(diǎn)接通受電弓電磁閥，方可升弓；放在庫用位，不能升弓，其主刀將庫用插座30XS或40XS的庫用電源分別與2M或5M電機(jī)正、負(fù)兩端相連接，即可在庫內(nèi)動(dòng)車。刀開關(guān)上設(shè)有接通llKM61KM線圈的輔助聯(lián)結(jié)點(diǎn)，在庫用位時(shí)可通過11KM61KM使相應(yīng)電機(jī)得電，達(dá)到動(dòng)車、旋輪和試驗(yàn)轉(zhuǎn)向的目的。 每臺(tái)牽引電機(jī)電樞電流、磁場(chǎng)電流和電機(jī)電壓將用電流傳感器lllSC161SC、113SC163SC和電壓傳感器112SV162SV測(cè)量，電壓傳感器接在1M6M的電樞兩端。傳感器除提供司機(jī)室