交直型電力機車主電路與輔助電路

章交直型電力機車主電路

和輔助電路本章要點：主電路設計考慮的主要因素我國主要干線機車主電路機車的牽引特性及制動特性概念“粘著”、”“空轉”、“滑行”、“輛重補償”主電路保護的種類與原理機車輔助電路的結構與功能交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!節(jié)概述

電力機車能量傳遞過程：車上受電弓牽引變壓器牽引整流器轉向架牽引電機機車車輛27.5kv單相接觸網(wǎng)交流直流機械能電能交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!機車電路分類主電路功能：牽引和制動時，完成能量傳遞和轉換；特點：大功率、高電壓、大電流；主要有：牽引變壓器、整流器、牽引電機交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!機車電路分類（續(xù)１）輔助電路（有兩類）交流輔助電路功能：給主電路的通風、冷卻輔助電機等供電；特點：三相380V交流供電,功率較??；主要有：單／三相變換器、通風電機、壓縮電機等交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!機車電路分類（續(xù)３）控制電路（有兩類）電器控制功能：完成電路和氣路的開關及邏輯互鎖；特點：電動或氣動的邏輯開關．主要有：繼電器、電控閥、氣動開關。近年來生產(chǎn)機車上的邏輯聯(lián)鎖已由邏輯控制單元（LCU)完成。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!主電路設計考慮的內(nèi)容主要考慮因素：滿足機車牽引中的起動、調(diào)速和制動的基本要求；功率大、控制復雜、工作條件差，體積、重量受到限制；牽引性能的好壞、技術難易程度，維護費用及可靠性。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!一、牽引電機的連接與激磁方式交直型電力機車采用脈流牽引電機（直流電機）。１、激磁方式問題：直流電機的激磁方式有幾種？各有何種特點？交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!一、牽引電機的連接與激磁方式（續(xù)2）復激部分繞組是與電樞串聯(lián)，部分繞組為它激。特點：兼有串激和并激的優(yōu)點，但電機結構和控制復雜。實際情況：機車多用串激電機、６K機車/SS7采用了復激電機，沒有采用并激的。說明：斬波地鐵機車中，有采用它激電機，但其激磁電流控制是按電樞電流規(guī)律控制的。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!一、牽引電機的連接與激磁方式（續(xù)４）實際應用：普遍采用電機并聯(lián)方式，只有8K機車采用電機串聯(lián)。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!二、供電方式（續(xù)１）獨立供電（軸控）每一個牽引電機由一套貿(mào)獨立的整器供電。特點：機車的粘著利用好，一臺電機故障時不影響其它電機的運行。但變壓器、整流器及控制復雜。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!二、供電方式（續(xù)２）說明：隨著的發(fā)展和高速重載的需求，新型的交直流機車開始采用軸控技術，這樣整車的粘著利用充分，同時在一軸故障整車的牽引力影響不大。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!三、整流線路（續(xù)１）

Ｌp－平波電抗器，減小電流脈動，改善電機換相性能。Ｌf－激磁繞組。Ｒf－磁場分路電阻，減小磁場電流脈動。問題：平波電抗器如何減小電流的脈動？磁場分路電阻如何減少磁場電流脈動？交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!四、調(diào)速方式（續(xù)１）分兩步：調(diào)速調(diào)壓：在額定電壓之下，改變電機電樞電壓Ｕd實現(xiàn)電機調(diào)速；弱磁調(diào)速：在端壓達到額定電壓后，削弱磁場進步提高速度。問題：為何要先調(diào)壓后弱磁？交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!四、調(diào)速方式（續(xù)３)弱磁調(diào)速：激磁繞組并電阻調(diào)速，SS1、SS3、SS4、SS6；相控弱磁，相控弱磁有兩種不同的形式。6K、SS7是復勵電機，由它勵繞組的相控電路勵磁；8K、SS5是串勵電機、由分路晶閘管弱磁；方式①為無級、方式②為有級。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!五、電氣制動兩類制動：機械制動：常備制動，低速時投入；電氣制動：一般高速時投入效果好；電阻制動能耗電阻制動：穩(wěn)定可靠，多用。SS1-SS4加饋電阻制動：在低速時可獲大的制動力.SS5再生制動

向電網(wǎng)回饋能量，功率因數(shù)低控制復雜。8K（２臺）、SS5、SS7。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!第二節(jié)交直型機車主電路我國交直型機車主電路的發(fā)展過程：有觸點調(diào)壓不控整流器SS1有觸點與相控結合SS3相控多段橋SS4相控多段橋無級弱磁再生制動SS5交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!一、SS1型機車主電路(續(xù)１)圖１-２SS1機車主電路原理交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)３）1-17級TK26正向位，a1x1與o1-1,a2X2與o2-9反向串聯(lián)，電壓相減。0-1級QKT-18右旋20o，TK31、TK39合，a1x1與o1-1,a2X2與o2-9電壓相減。U左=1040-1000=40(V)U右=1040-1000=40(V)Ud=0.9×40=36(V)問題：Ud中的系數(shù)0.9是如何來的？交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)5）16-17級QKT-18左旋到340o，TK47,TK48合，a1x1與o1-1,a2X2與o2-9電壓相減。U左=1040VU右=1040VUd=0.9×1040=936(V)交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)5）２、電壓計算公式由上述分析過程可知，級電壓為36V；隨后每級位增加一級，輸出電壓級增加：0.9×125/2=56.25V，電壓輸出可寫為：Ｕd=36+56.25×(n-1)56.25其中：n＝１～３３，調(diào)壓手柄級位。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)７）４、奇數(shù)級位和偶數(shù)級位差異

奇數(shù)級位時，輸入正負半波電壓對稱；偶數(shù)級位時輸入電壓正負半波相差125V,會引起變壓器的直流磁化，影響變壓器工作，但實際證明影響不大。問題：直流磁化是如何影響變壓器的？交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!二、６Ｇ機車主電路交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!機車電路分類（續(xù)２）直流輔助電路功能：給電器控制、電子控制及照明、空調(diào)設備供電；特點：直流110V供電，有蓄電池作后備電源；主要有：DC110V交直流變換電源，蓄電池、車燈、空調(diào)。此外，用于客車牽引的機車上有DC600V直流電源供客車車廂內(nèi)空調(diào)、采暖、照明及旅客信息服務系統(tǒng)供電。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!機車電路分類（續(xù)３）電子控制功能：配合主輔助電路完成機車的控制；特點：弱電控制、控制復雜；含有：給定積分器、特性控制、防空／防滑、移相控制、功率放大、脈沖變壓器等控制單元。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!主電路設計考慮的內(nèi)容（續(xù)１）更具體來講五個方面：電機連接與激磁方式；電機的供電方式；整流線路；調(diào)速方式；電氣制動方式。下面將參這五個方面的內(nèi)容進行詳細分析。

交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!一、牽引電機的連接與激磁方式（續(xù)１）串激

特點：起動力矩大、恒功性能好，有“牛馬”特性，并聯(lián)時負載分配較易均衡，但特性較軟，防空轉能力差；并激（它激）特點：特性較硬，防空轉性能好，但是其它性能（起動和恒功）較差；交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!一、牽引電機的連接與激磁方式（續(xù)３）２、電機聯(lián)接方式串聯(lián)特點：主電路開關電器少、簡化主電路結構，電機負荷分配均勻，但防空轉性能差；并聯(lián)特點：防空轉性能好，整車粘著利用充分，但主電路結構復雜；交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!二、供電方式集中供電（車控）

整機車牽引電機由一套整流器供電。特點：變壓器結構簡單，集中冷卻簡化了通風設備，但一臺電機故障時，影響整車工作；交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!二、供電方式（續(xù)２）部分集中（架控）同一轉高架上的電機由一套整流器供電。特點：簡化了電路和變化器結構，粘著利用較為充分，同時實現(xiàn)一定的冗余。實際應用：SS1、SＳ3機車采用集中供電；其它部分機車由部分集中供電，其中6K機車上有一個轉向架上兩臺電機分別由兩套不同的整流器供電；沒有交直型車采用獨立供電。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!三、整流線路

50Hz單相交流整流，SS1采用二極管不控整流；其它機多用半控橋整流且是二段橋、三橋甚至四段橋。

圖１－１整流器的簡化線路圖交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!四、調(diào)速方式調(diào)速要求：在不中斷主電路的情況下，盡量使牽引力變化平滑，有盡可多的級位均勻分布在整調(diào)范圍內(nèi)。問題：直流電機如何調(diào)速的？交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!四、調(diào)速方式（續(xù)2)調(diào)壓調(diào)速：有觸點調(diào)壓，SS1、８Ｇ機車；有觸點與相控結合調(diào)壓，SS3；無觸點相控調(diào)壓，SS4、SS5、6K、8K等；其中方式①為有級調(diào)壓，方式②和③為無級調(diào)壓。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!四、調(diào)速方式（續(xù)４)由上可知：有級調(diào)速分有級調(diào)壓調(diào)速和有級弱磁調(diào)節(jié)速兩種；無級調(diào)速也分為無級調(diào)壓和無級弱磁兩種。二者比較：

無級調(diào)速可實現(xiàn)牽引電流和牽引力的連續(xù)調(diào)節(jié)；有級調(diào)速在級間變換時有電流沖擊和機械沖擊。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!習題１、機車主電路設計時要考慮那幾方面的因數(shù)？主要涉及機及主電那些方面？２、畫出串激直流電機和并激直流電機牽引時的牽引力（Ｆ）與速度力（Ｖ）關系曲線，并說明其特點。３、分析牽引電機有級電壓調(diào)速和有級弱磁調(diào)速時的電流和牽引力沖擊情況。交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!一、SS1型機車主電路特點：

二組管整流，調(diào)節(jié)整流器的交流輸入電壓調(diào)節(jié)輸出電壓，可實現(xiàn)33級調(diào)壓和３級磁場削弱，功率因數(shù)高。

圖１-２SS1機車主電路簡圖交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)2）調(diào)壓過程

QKT-18組合開關和TK26反向開關組合，使變壓器的不變繞組和可調(diào)繞組分段正接和反接，改變整流器的輸入電壓，從而實現(xiàn)了33級整流電壓。０級開關31-38全部斷開，形成不了回路，Ud=0；

交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)4）1-2級QKT-18左旋到40o，TK39合,TK32合，TK31分，a1x1與o1-1,a2X2與o2-9電壓相減。U左=1040-7×125=165(V)U右=1040-1000=40(V)Ud=(0.9×40+0.9×165)/2=92.25(V)ΔUd=0.9×165/2=56.25(V)交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)5）

18-33級TK26反向位，a1x1與o2-9,a2X2與o1-1正向串聯(lián)，電壓相加。17-18級QKT-18左旋到340o,K47和K4６合，k48斷開。U左=1040＋125=1165VU右=1040VUd=0.9×(1165+1040)/2=992.5(V)直至33級,a1x1與o2-9全部串聯(lián)，a2X2與o1-1全部串聯(lián)，電壓相加。Ud=0.9×(1000+1040)=1836(V)

交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!一、SS1型機車主電路（續(xù)６）３、過渡硅機組相鄰級位轉換時先合后分，有兩個方面的作用：保證調(diào)速時電流連續(xù)，不中斷主電路；減少級間轉換開關斷開時產(chǎn)生的電弧。問題：電弧是如何產(chǎn)生的？交直型電力機車主電路與輔助電路共41頁