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.WORD完美格式. SS4改電力機(jī)車目錄1、電力機(jī)車主電路組成：22、電力機(jī)車輔助電路組成53、電力機(jī)車控制系統(tǒng)8SS4改電力機(jī)車是 “六五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，1985年9月問世，主型貨運(yùn)干線機(jī)車。SS4是八軸2（B0-B0），兩節(jié)車重聯(lián)組成。兩節(jié)車之間，主電路在車頂用軟辮線連接傳遞25kV電壓，控制電路用三根43芯電纜連接，輔助電路則各自單用。采用轉(zhuǎn)向架供電、三段不等分繞組與四段半控橋整流、采用加饋電阻制動(dòng)、三級(jí)磁場(chǎng)削弱等。1、電力機(jī)車主電路組成：1、主電路結(jié)構(gòu)1、網(wǎng)側(cè)高壓： 單相工頻25kV經(jīng)受電弓、車頂母線進(jìn)入車體，經(jīng)主變壓器、車體、轉(zhuǎn)向架、車輪到鋼軌回流。車體與轉(zhuǎn)向架間軟線連接，轉(zhuǎn)向架與輪軸間電刷聯(lián)接。組成：牽引變壓器、牽引電動(dòng)機(jī)及其相關(guān)電氣設(shè)備；特點(diǎn)：高電壓、大電流、控制復(fù)雜、工作條件差等；作用：傳遞功率，實(shí)現(xiàn)電能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。對(duì)主電路的基本要求：滿足起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)要求，保證牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速獨(dú)立可調(diào)，且范圍寬。采用無級(jí)調(diào)壓，無再生制動(dòng)用半控，因此可改善功率系數(shù)。2、牽引電機(jī)供電方式轉(zhuǎn)向架獨(dú)立供電。兩車各有一主變壓器，都有兩個(gè)副邊，每個(gè)副邊接一整流裝置向同一轉(zhuǎn)向架的兩并聯(lián)電機(jī)供電（先串平波電抗器再并聯(lián)）。優(yōu)點(diǎn)：靈活性大，一主整流器故障，只須切除對(duì)應(yīng)兩電機(jī)，機(jī)車保留3/4的牽引力；對(duì)同車前后轉(zhuǎn)向架軸重轉(zhuǎn)移電氣補(bǔ)償，即對(duì)軸重較輕的前轉(zhuǎn)向架電機(jī)供較小電流或電壓，以充分利用粘著力；轉(zhuǎn)向架電氣系統(tǒng)單元化。缺點(diǎn)：一組故障時(shí)，功率降低一半。 3、調(diào)速與磁場(chǎng)削弱方式：起動(dòng)及低速時(shí)調(diào)電機(jī)端壓、高速時(shí)用削磁來調(diào)速。削磁方式：電阻分流（三級(jí)）。4、電制動(dòng)方式：加饋電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)。5、牽引電動(dòng)機(jī)型式及聯(lián)結(jié)方式：串勵(lì)6、檢測(cè)及保護(hù)方式1檢測(cè)：交流側(cè)：交流電壓、電流互感器，測(cè)網(wǎng)壓、變壓器一次電流。直流側(cè)：直流電壓、電流互感器或傳感器，檢測(cè)牽引電機(jī)端壓、電樞電流、勵(lì)磁電流（電氣制動(dòng)狀態(tài)）。2保護(hù)種類：過流（含短路和過載）、接地、過壓、欠壓及其它保護(hù)。方式：切斷機(jī)車總電源、切斷故障電路電源等，或僅給司機(jī)信號(hào)引起注意。電力機(jī)車的功率系數(shù)， “交-直”環(huán)節(jié)，使電力機(jī)車具有功率系數(shù)的特殊性。功率因數(shù)與功率系數(shù) 1、交流電路（,正弦），有功P與視在S之比，叫功率因數(shù)?！敖?直”機(jī)車，電壓正弦，電流畸變（理想情況下為矩形波）。牽引變壓器原邊有功P與視在S之比叫功率系數(shù)，用來表示。2、功率系數(shù)的物理意義（1）定義 （4-1） 電壓正弦，電流非正弦基波、諧波，其與電壓同頻基波產(chǎn)生有功功率、不同頻諧波只產(chǎn)生無功功率。因此 (4-2)式中，U為正弦有效值，I為電流總有效值，I(1)為基波電流有效值, 為基波電流的相位系數(shù)，為基波電流的有功分量。引入電流波形畸變系數(shù)（亦即電流基波系數(shù)），則有 可見：畸變，無畸變，有。通常情況， 。（2）淺析 ：一是基波電流與電壓不同相，；二是電流畸變有諧波，。 提高，一是使與同相，二是使電流接近正弦。理想情況：硅元件正向管壓降為零；直流側(cè)Ld=；變壓器繞組漏抗、電阻忽略不計(jì)；變壓器次邊電壓正弦。2、三段不等分橋式整流電路采用不等分三段繞組、四段半控橋整流。優(yōu)點(diǎn)：無級(jí)平滑調(diào)壓，功率系數(shù)較高，諧波電流干擾降低。 圖示電路，變壓器副邊ax1、bx2兩段，其ax1段半控橋，bx2段中抽式半控橋，故實(shí)際上是三段不等分（電壓比例為1：1：2）。D1D4提供續(xù)流通道。 圖4-12 三段不等分半控橋電路圖4-13 三段不等分半控橋波形第一段，低壓調(diào)節(jié)（大橋調(diào)壓）。繞組ax1、T1、T2、D1、D2工作，D3、D4聯(lián)通電路；T3T6均關(guān)斷。據(jù)波形，整流電壓平均值 (4-29)式中，Uax1為ax1段電壓有效值，是副邊總電壓有效值的一半（即0.5U2）?？梢?1=，Ud=0；1=0，Ud=0.9Uax1=0.5Ud0。即1由0，Ud從00.5Ud0。第二段，中壓調(diào)節(jié)（小橋調(diào)壓）。大橋滿開放（即1=0），繞組bc、T3、T4、及D3、D4投入工作，整流電壓平均值為 (4-30)式中，Ubc為bc段電壓有效值，為副邊總電壓有效值的四分之一（即0.25U2?？梢?2=，Ud=0.5Ud0；2=0，Ud=0.75Ud0。即2從0，Ud從0.5Ud00.75Ud0。第三段，高壓調(diào)節(jié)，前兩段橋滿開放（即1=0、2=0），繞組cx2、T5、T6也工作，整流電壓平均值為（4-31） 式中，Ucx2為cx2段電壓有效值，為副邊總電壓有效值的四分之一（即0.25U2）。可見：3=，Ud=0.75Ud0；3=0，Ud=Ud0。即3從0，Ud從0.75Ud0Ud0。按前述方法，可求出，并得=f(Ud/Ud0)曲線，見后圖4-14的曲線5所示。比較曲線4、5可見，三段比兩段的高，且波形畸變小，故被“交-直”機(jī)車廣泛用。SS4改、SS8、SS34000等機(jī)車采用三段不等分橋調(diào)壓。8K機(jī)車亦之，不同的是第一段橋?yàn)槿貥?，類似半控橋工作，可再生制?dòng)；第一段全橋移相/20，當(dāng)1=0時(shí)再順序開放第二段橋。3、牽引、制動(dòng)電路三段繞組，中抽兩段空載均335V，另一段空載670V，副邊總電壓共1 340V。電機(jī)固定電阻削磁0.96，而級(jí)電阻削磁同SS3，分別為0.7、0.54、0.45。電阻制動(dòng)。一節(jié)車四電機(jī)主極串聯(lián)，由主變壓器勵(lì)磁繞組經(jīng)可控硅整流他勵(lì)（電流反向，使電機(jī)電勢(shì)反向）供電，各電機(jī)電樞與各RZ串成回路。兩級(jí)電阻制動(dòng)。高速時(shí)RZ為1，而低于34km/h時(shí)短接2/5為0.6，保證在20km/h左右低速區(qū)有大制動(dòng)力，使低速區(qū)的制動(dòng)力提高65。SS4下坡道電阻制動(dòng)時(shí)，采用恒速控制為主、恒勵(lì)磁控制為輔的控制方式。4、主電路保護(hù)原邊：主斷路器采用新型真空斷路器，優(yōu)點(diǎn)是固有分閘時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分閘時(shí)無需壓縮空氣，因而不象空氣斷路器那樣易受壓縮空氣污染以及導(dǎo)致的高壓瓷瓶?jī)?nèi)部閃絡(luò)甚至于擊穿的惡性事故。副邊：仍采用阻容吸收電路保護(hù)。整流器：內(nèi)部短路或外部短路（如電機(jī)環(huán)火）由串聯(lián)的快速熔斷器保護(hù)。牽引電機(jī)：過流、接地保護(hù)用同型號(hào)（利于通用化）的電壓型繼電器。其接地保護(hù)與SS3不同，每轉(zhuǎn)向架電氣單元均接一個(gè)接地繼電器，利于查找接地故障。 關(guān)于檢測(cè):主電路直流電流、電壓檢測(cè)全互感化，使主、控間電氣隔離，還使復(fù)雜的駕駛臺(tái)儀表接線插座化，其同一檢測(cè)量作指示、過流保護(hù)、反饋控制三用。交流網(wǎng)壓25kV首次使用高精度25kV/100V交流電壓互感器，并與特制的防振直讀式單相電度表配合，使機(jī)車有功電能測(cè)量比較滿意。（1）不等分三段繞組供電、三段半控橋整流。（2）一節(jié)車主變壓器的兩個(gè)副邊繞組，分別向前、后轉(zhuǎn)向架供電，便于軸重轉(zhuǎn)移電氣補(bǔ)償。（3）加饋電阻制動(dòng)。以33km/h為界，高于為純電阻制動(dòng)（同SS4，但RZ不變，調(diào)IL來調(diào)B），低于為加饋電阻制動(dòng)。（注意：加饋電阻制動(dòng)時(shí)，同轉(zhuǎn)向架電機(jī)（2臺(tái)）的電樞串制動(dòng)電阻后并聯(lián)，再按前、后轉(zhuǎn)向架接對(duì)應(yīng)主整流器；一節(jié)車4電機(jī)）勵(lì)磁繞組串聯(lián)后由變壓器副邊專用繞組經(jīng)半控橋整流器供電（勵(lì)磁方向與牽引時(shí)相反）。調(diào)制動(dòng)力由調(diào)主整流器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)某電機(jī)或RZ故障時(shí)，拉下相應(yīng)的隔離開關(guān)，甩開對(duì)應(yīng)的電機(jī)電樞回路。（4）有功功率補(bǔ)償。在主變壓器副邊裝PFC裝置（兩節(jié)車共4組），通過LC串聯(lián)諧振濾波，降低3次諧波含量，提高。2、電力機(jī)車輔助電路組成“單-三”相異步劈相機(jī)供電，三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載。電源：變壓器副邊輔助繞組a6-b6-x6（中抽式），其中a6-x6額壓為400V，而b6-x6額壓為226V。設(shè)有庫(kù)用插座，在庫(kù)內(nèi)可用380V的單、三相庫(kù)內(nèi)電源供電。1、單-三相供電系統(tǒng)異步劈相機(jī)電阻分相起動(dòng)，電壓繼電器監(jiān)測(cè)起動(dòng)過程及控制切除起動(dòng)電阻。注意：劈相機(jī)參數(shù)有調(diào)整，以克服SS1、SS3劈相機(jī)起動(dòng)電流較大、分相起動(dòng)后切除起動(dòng)電阻的自起動(dòng)性能較差等缺點(diǎn)。（1）劈相機(jī)分相起動(dòng)電路說明接觸器201KM控制劈相機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與停止。接觸器213KM將起動(dòng)電阻263R接入第二電動(dòng)相D2與發(fā)電相D3之間。電壓繼電器283AK監(jiān)測(cè)起動(dòng)過程并控制起動(dòng)電阻的開斷，其工作電源（直流110V）從導(dǎo)線531經(jīng)533KT常開聯(lián)鎖由導(dǎo)線281引入。劈相機(jī)起動(dòng)過程 按下主駕駛臺(tái)上劈相機(jī)按鍵213KM閉合（接入263R） 201KM閉合（接入電源）劈相機(jī)開始起動(dòng)；283AK監(jiān)測(cè)發(fā)電相電壓（由導(dǎo)線279、280引入）間接反映劈相機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)達(dá)約0.9倍額定轉(zhuǎn)速時(shí)（即283AK測(cè)得發(fā)電相電壓接近比較電壓（額定網(wǎng)壓下約為220V，由導(dǎo)線202、206引入），283AK動(dòng)作213KM失電斷開263R，起動(dòng)完成；起動(dòng)后，283AK失去工作電源處于閉置狀態(tài)。（注意：設(shè)有備用起動(dòng)電阻，一組燒壞可換另一組，若兩組均燒損則通過閘刀開關(guān)296QS倒向233改用電容分相起動(dòng)。）（2）通風(fēng)電動(dòng)機(jī)電容分相起動(dòng)劈相機(jī)故障備用電路:第一牽引通風(fēng)電動(dòng)機(jī)、分相起動(dòng)電容。劈相機(jī)出故障切除劈相機(jī)，以253C對(duì)第一牽引通風(fēng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分相起動(dòng)。這時(shí)，劈相機(jī)故障轉(zhuǎn)換開關(guān)242QS打向“1”位，即把283AK接入到第一通風(fēng)電動(dòng)機(jī)的第三相上（從導(dǎo)線3MAD3、3MAD4引入），同時(shí)閘刀開關(guān)296QS倒向233位接入起動(dòng)電容。起動(dòng)過程：仍由283AK控制，起動(dòng)完后283AK動(dòng)作使213KM失電斷開起動(dòng)電容。此后它既是一臺(tái)通風(fēng)電機(jī)，又是一臺(tái)劈相機(jī)。網(wǎng)壓19kV以上，該電動(dòng)機(jī)能分相起動(dòng)；網(wǎng)壓22kV以上，該機(jī)能起動(dòng)所有其他輔助機(jī)組。注意：機(jī)車兩節(jié)車的輔助電路不重聯(lián)，則一節(jié)車用劈相機(jī)電阻分相起動(dòng)，另一節(jié)車（其劈相機(jī)故障時(shí)）用第一牽引通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電容分相起動(dòng)。 2、三相負(fù)載電路劈相機(jī)起動(dòng)后，輔助電路導(dǎo)線201、202、203提供三相不完全對(duì)稱電源，各輔助機(jī)組依次間隔陸續(xù)投入工作。（1）三相負(fù)載（一節(jié)車）壓縮電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，牽引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)2臺(tái)，制動(dòng)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)2臺(tái)，變壓器風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，變壓器油泵1臺(tái)。各輔助電動(dòng)機(jī)由各自的交流接觸器進(jìn)行通斷控制。為改善對(duì)稱性，在兩臺(tái)牽引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)及第一臺(tái)制動(dòng)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的二、三相間接入移相電容，隨其投入使用而一并投入。（2）接觸器 采用3TB系列三相交流繼電器，其中變壓器風(fēng)機(jī)、油泵電動(dòng)機(jī)的接觸器額定工作電流75A，而其余額定工作電流均170A。3TB系列純直流控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械壽命長(zhǎng)，可靠性高。（3）庫(kù)用插座294XS和庫(kù)用轉(zhuǎn)換開關(guān)235QS（如圖5-7所示)機(jī)車線路上運(yùn)行，235QS倒向“運(yùn)行”位，變壓器副邊輔助繞組a6-x6通過導(dǎo)線204、205經(jīng)235QS與導(dǎo)線201、202連接，提供單相380V劈相機(jī)。機(jī)車在庫(kù)內(nèi)，235QS倒向“庫(kù)用”位：輸入單相380V。由庫(kù)用插座294XS的207、208輸入，經(jīng)235QS及導(dǎo)線201、202供電給劈相機(jī)。209不帶電，若誤從208、209輸入，也可避免劈相機(jī)的不正常起動(dòng)及造成的損壞。在制造廠和大修廠時(shí)使用。輸入三相380V。由294XS的207、208、209輸入，經(jīng)235QS及導(dǎo)線209與203連接母線直接為輔助電路供電。段內(nèi)時(shí)使用。3、單相負(fù)載電路（1）380V單相負(fù)載電路 一路給窗加熱玻璃，另一路給壁爐、腳爐供電。有自動(dòng)開關(guān)作電路過載保護(hù)。（2）220V單相負(fù)載電路 司機(jī)的空調(diào)、熱飯電爐。有自動(dòng)開關(guān)作電路過載保護(hù)。4、保護(hù)電路（1）零壓保護(hù) 是接觸網(wǎng)供電的失壓保護(hù)，電路如圖5-8所示。組成：零壓變壓器281TC、整流290U、電容256C及零壓時(shí)間繼電器286KT。 圖5-8 SS4改型輔助電路保護(hù)原理：電網(wǎng)正常供電，導(dǎo)線204、205的380V交流電壓281TC261R290U零壓時(shí)間繼電器286KT吸合；電網(wǎng)失壓，286KT失電動(dòng)作，其常閉聯(lián)鎖閉合，經(jīng)零壓中間繼電器將接通主斷路器分閘電路，并顯示零壓信號(hào)。改進(jìn)型零壓保護(hù)裝置：保證網(wǎng)失電2秒內(nèi)斷開主斷路器，以避免牽引變電所故障重合閘（間隔2秒）引起主、輔電路的沖擊。網(wǎng)壓消失，a6-x6端壓隨時(shí)間衰減到零，兩穩(wěn)壓管（穩(wěn)壓50V）串，使286KT在網(wǎng)失壓2秒內(nèi)動(dòng)作，以達(dá)保護(hù)的準(zhǔn)確性。穩(wěn)壓管并電容256C，電壓不躍變，使286KT線圈上電壓有一衰減過程（即吸合電流隨時(shí)間衰減），使286KT的常閉觸頭可靠吸合，無抖動(dòng)。另：零壓保護(hù)電路還起門聯(lián)鎖保護(hù)閘287YV的交流保護(hù)作用。 287YV兩路供電，即使出現(xiàn)控制電路切斷而機(jī)車高壓供電依然存在的情況，287YV仍得電，門聯(lián)鎖鎖閉，各室門打不開，達(dá)到確保人身安全的目的。（2）接地保護(hù) 繞組的x6與地間接輔助電路接地保護(hù)電路，如圖5-8示。組成：輔接地繼電器285KE、整流291U、限流262R、電容257C、故障隔離開關(guān)237QS等。支路由導(dǎo)線464經(jīng)110V控制電源接地，屬有源保護(hù)裝置。工作原理：當(dāng)輔助電路某點(diǎn)接地，接地保護(hù)系統(tǒng)形成回路，285KE動(dòng)作吸合，主斷路器分閘線圈得電跳閘，駕駛臺(tái)輔接地信號(hào)顯示。此時(shí)285KE常閉觸頭斷開，串入262R限流，避免大電流燒損接地繼電器；同時(shí)接通“自鎖”回路，保持信號(hào)記憶。故障解除后，借助主斷路器合閘操作使285KE恢復(fù)，保持信號(hào)消失。262R兩端接電容257C，是為了使285KE動(dòng)作時(shí)可靠吸合，以提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。另：輔接地保護(hù)故障隔離開關(guān)237QS，在輔助電路一點(diǎn)接地且不能排除時(shí)，切除保護(hù)電路，使機(jī)車作故障運(yùn)行。 （3）過壓保護(hù) 同主電路過壓保護(hù)，即在a6-x6兩端并RC（圖中255C、260R），吸收過電壓。（4）過流保護(hù) 過流繼電器保護(hù)，如圖5-6中的282KC。當(dāng)輔助電路短路超過2 800A時(shí)，過流繼電器282KC吸合動(dòng)作使主斷路器分閘，并顯示輔過流信號(hào)。（4）輔機(jī)過載保護(hù) 7臺(tái)三相異步電機(jī)，均接三相自動(dòng)開關(guān)。自動(dòng)開關(guān)，以熱脫扣和電磁脫扣方式進(jìn)行保護(hù)。短路保護(hù)：是電磁脫扣方式，保護(hù)動(dòng)作及時(shí)，可在0.5秒內(nèi)動(dòng)作，切斷故障支路。過流保護(hù)：是熱脫扣方式，有反時(shí)限特性：故障電流大，動(dòng)作時(shí)間短；反之相反。注：自動(dòng)開關(guān)脫扣動(dòng)作后，需間隔23分鐘后才能恢復(fù)接通。 3、SS4改型電力機(jī)車控制系統(tǒng)1、控制系統(tǒng) SS4改不等分三段繞組、三段半控橋，無移相橋向開關(guān)橋過渡，控制較SS4簡(jiǎn)單。但采用恒速、恒流雙環(huán)控制，速度外環(huán)是主反饋，電流內(nèi)環(huán)是局部反饋。控制器（調(diào)速手輪）：給定速度（電壓）與速度反饋（電壓）比較，經(jīng)速度PI調(diào)節(jié)得電流信號(hào)，再與電流反饋比較，然后由電流PI調(diào)節(jié)輸出控制形成觸發(fā)脈沖。則一旦給定速度，也就給定了相應(yīng)的電流?？刂频幕驹硐嗨朴赟S4。注意：當(dāng)調(diào)速手輪在6大級(jí)以上時(shí)，可三級(jí)削磁調(diào)速，由換相手柄來控制。 SS4用兩條反饋支路，兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器，恒值控制兩個(gè)量。恒流、恒速雙閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)框圖：如圖所示。速度主反饋，電流局部反饋。 給定速度un與速度反饋unf比較，偏差un經(jīng)速度PI輸出ui電流調(diào)節(jié)信號(hào)；ui與電流反饋uif比較，ui經(jīng)電流PI輸出直流控制電壓uc去控制產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，從而控制牽引電機(jī)端電壓，保證在給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)。2（B0B0），每個(gè)轉(zhuǎn)向架有一套控制系統(tǒng)，如圖6-38所示。 最大（飽和限幅決定），ui最大，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器控制Ud迅速增大，Id也迅速增大至最大起動(dòng)電流。第二階段：加速。隨Idui；因控制電路電磁慣性Id超調(diào)ui改變極性（為負(fù)），電流調(diào)節(jié)器控制Ud開始，Id回到恒定，但大IdM電磁M負(fù)載電機(jī)加速。第三階段：最大電流加速起動(dòng)（雙環(huán)起動(dòng)過程主要階段）。速度調(diào)節(jié)器仍