電力機車主電路分析與檢查（一）

1、電力機車主電路分析與檢查電力機車電氣線路通常由三部分組成，即主電路、輔助電路和控 制電路。主電路是指將牽引電動機及其相關的電氣設備連接而成的線路， 該線路具有電壓高、電流大的特點，因此亦稱高壓線路或牽引動力電 路。根據(jù)機車的運行情況，對機車提出了各種要求，以滿足機不安全 運行的需要。主線路的結構將直接影響機車運行性能的好壞、投資的 多少、維修費用的高低等重要經(jīng)濟指標。本章通過對各型機車主電路 單元電路的結構方式，如整流調(diào)壓方式、供電方式、磁場削弱方式、 電氣制動方式的討論過渡到具體機車的主電路。學完本章應達到如下 目標：1. 掌握機車主線路的組成及結構特點；2. 會分析ss&型電力機車

2、主線路原理；3. 熟練掌握主要設備的維護與檢查；4. 熟悉機車保護線路的原理，熟悉主型機車上采取的保護措施。預備知識一、機車電氣線路的分類電力機車的電氣線路就是將各電氣設備在電方面連接起來構成 一個整體，用以實現(xiàn)一定的功能。整流器電力機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。各種保護設在 各線路之中，在電方面不獨立存在。主線路是指將牽引電動機及與其相關的電氣設備（如：牽引變壓 器、調(diào)壓開關、整流元件、轉換開關等）用導線（或銅排）連接而成的線 路。由于該線路的電壓為接觸網(wǎng)電壓與牽引電動機電壓，電流為變壓 器繞組電流與牽引電動機電樞電流，因此該線路中的電壓較高、電流 大

3、，又稱高壓線路。輔助線路是指將輔助電機（如：劈相機、壓縮機電機、通風機、油 泵等）和輔助設備（如：取暖設備、電熱玻璃等）及與其相關的電氣 設備連接而成的線路。其工作電壓視輔助電機類型而定，一般為交流 380伏、220伏或直流幾百伏。控制線路是指司機控制器、低壓電器及主線路、輔助線路中各電 器的電磁線圈等所組成的線路。通過控制線路可以使主線路和輔助線 路中的電器協(xié)調(diào)動作。該線路屮一般采用低壓直流電源，電壓值為 50-110伏，所以又叫低壓線路，我國生產(chǎn)的電力機車其控制線路的 電壓為110伏。機車的三大線路在電方面基本上是相互獨立的。它們之間通過電 磁、機械或電空傳動相聯(lián)系。二、對機車主線路的基本

4、要求根據(jù)機車的運行情況，對機車的電氣線路提出一定要求，機車主 線路本身應滿足以下幾方面的要求：（-）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隔離。（-）.能快速接通和斷開電路。（三）在網(wǎng)壓波動的允許范圍內(nèi)能可靠地工作，具有一定的過 載能力，對地有良好的絕緣。（四）能改變機年的運行方向，能進行起動和調(diào)速。（五）盡可能作到起動平穩(wěn)、調(diào)速平滑、減少沖擊。（六）在故障情況下有維持運行的故障線路。（七）有防空轉保護裝置。（八）有充分的保護。（九）.有電氣制動的機車應能可靠地進行牽引一一制動轉換， 并保證電氣制動的電氣穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性。（十）應有使機車入庫的低壓電源及入

5、庫線路。電力機車主線路是非常重要的。機車主線路要進行功率傳遞，其 結構決定了機車的類型，同時在很大程度上也決定了機車的基本性 能，直接影響機車性能的優(yōu)劣、投資的多少、維修費用的高低等技術 經(jīng)濟指標。三、電力機車主線路結構分析衡量電力機車主線路性能，一般從以下六個方面進行考察：（一）變流調(diào)壓方式整流器電力機午的變流調(diào)壓方式有高壓側調(diào)壓低壓側不可控整 流、低壓側調(diào)壓不可控整流、晶閘管移相調(diào)壓和晶閘管級間平滑調(diào)壓 等兒種方式，相控調(diào)壓的基本原理已在第二十章中詳述，其基本特點是可以使 輸出電壓平滑調(diào)節(jié)，實現(xiàn)所謂的無級調(diào)壓。相控調(diào)壓可以分為金控整 流調(diào)壓、半控整流調(diào)壓兩類，其中在無再生制動情況下以半控整

6、流調(diào) 壓為好，主要表現(xiàn)在功率因數(shù)的改善方面。低壓側調(diào)壓與半控整流調(diào) 壓相結合就是晶閘管級間相控平滑調(diào)壓，其主要解決的問題也在于提 高機車的功率因數(shù)。（二）供電方式供電方式可分為集屮供電、半集屮供電及獨立供電等幾種方式。圖2-1為典型的集中供電線路，它是由一套調(diào)壓整流裝置給所有 的牽引電機供電。集中供電線路在配線和總體布置上都比較簡單，整 流裝置的容量較大，缺點是當各牽引電動機在特性上出現(xiàn)差異時在并 聯(lián)電機支路中有環(huán)流存在，當該機車由其它機車拖動與原運行方向相 反時，牽引電動機將依靠剩磁發(fā)電，其屮發(fā)電機電勢較高的一個電機 將通過其它電機形成自勵回路，最后造成牽引電機并聯(lián)自勵發(fā)電短路，為此在機車線

7、路中都加設了線路接觸器。此外，當一組整流器故 障時，將使整臺機車的功率降低一半。圖2-1 集屮供電線路圖22半集中供電線路半集中供電線路如圖22所示，機車主線路有兩組整流裝置，每 組整流器給一半牽引電動機供電，這種供電線路的特點是每組整流器 的容量可以相對小一些，但當一組整流器故障時，也將使整臺機車的 功率降低一半。對于co-co> bob°軸式的機車，半集中供電也叫做轉向架獨立供電。(a)變壓器二次側共用繞組式(b)變壓器二次側獨立繞組式圖2-3獨立供電線路圖2-3所示兩種獨立供電線路，其共同特點是可以避免上述兩種 電路存在的缺陷。即當各電機特性有差異時不會形成環(huán)流，若一組整

8、 流器故障時，僅切除相應的一臺牽引電動機而不影響其它支路，機車 功率下降要少一些。圖22-3(a)所示電路為變壓器二次側共用繞組式供 電線路，當這種線路屮的整流元件為可控元件時，若一組整流器換向 時，其余各支路整流元件的陽極電壓均下降為元件的正向壓降。這樣, 各整流支路就會發(fā)豐逐個換向的現(xiàn)象，造成各支路輸出平均電壓不相 等，電動機特性差異增加。為克服上述缺點可采用圖22-3(b)所示的 變壓器二次側獨立繞組式供電線路，這種線路還使變壓器二次側繞組 屮的電流減小，但卻使變壓器繞組增加了許多，繞組間還有絕緣方面 的要求。(三) 磁場削弱方式磁場削弱的方式有改變勵磁繞組匝數(shù)的勵磁繞組分段法、勵磁繞

9、組串并聯(lián)轉換法和改變勵磁電流的電阻分路法及晶閘管分路法四種 方式，其中常用的是后兩種。電阻分路法是在勵磁繞組旁并聯(lián)電阻使流過勵磁繞組中的電流 減小，達到磁場削弱的目的，通常用兩個電阻實現(xiàn)三級磁場削弱。晶 閘管分路法是在勵磁繞組旁并聯(lián)晶閘管，對牽引電動機的勵磁電流根 據(jù)要求的b值進行旁路，從而達到削弱磁場的冃。晶閘管分路加上相 控調(diào)壓可以實現(xiàn)機車的全無級調(diào)速。!1!電氣制動方式電氣制動方式有電阻制動和再生制動。目前，大功率電力機車都 配備有電氣制動。電阻制動線路如圖24所示，制動時一般將牽引電動機接為它勵, 各牽引電機的電樞分別與制動電阻接成獨立回路，各牽引電機的勵磁 繞組串聯(lián)后由一半控橋供電。電動機轉為發(fā)電機運行，電能消耗在制 動電阻中。為了使電阻制動在低速區(qū)也獲得最大恒制動力特性，近年來在機 車上乂采用了加饋電阻制動方式，線路如圖25所示。從電路中可以 看出，制動力是靠整流橋相控輸出整流電壓ud,對制動電路實施電 流加饋，以維持制動電流不變（i二（5+e） /r）,實現(xiàn)