交直型電力機(jī)車電氣線路-電力機(jī)車電氣線路概述

電力機(jī)車電氣線路概述

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電力機(jī)車的重聯(lián)運(yùn)行4電氣線路的組成及功能機(jī)車電氣線路中的保護(hù)電氣線路常用的聯(lián)鎖

一、主電路主電路是指將牽引電動(dòng)機(jī)及其相關(guān)電氣設(shè)備用導(dǎo)線或銅排連接而成的線路。電力機(jī)車主電路一般由變壓器一次側(cè)線路、變流及調(diào)壓線路、負(fù)載線路和保護(hù)線路組成。由于機(jī)車主電路的電壓為牽引電動(dòng)機(jī)端電壓，電流為牽引電動(dòng)機(jī)電流，因此該線路具有電壓高，電流大的特點(diǎn)，又稱高壓線路。主電路的主要作用是實(shí)現(xiàn)牽引和制動(dòng)，又叫動(dòng)力電路。機(jī)車主電路要進(jìn)行功率傳遞，其結(jié)構(gòu)決定了機(jī)車的類型，同時(shí)在很大程度上也決定了機(jī)車的基本性能，直接影響機(jī)車性能的優(yōu)劣、投資的多少、維修費(fèi)用的高低等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1電氣線路的組成及功能機(jī)車的電氣線路通常由主電路、輔助電路和控制電路組成，各種保護(hù)設(shè)在主、輔、控三大線路之中，在電方面不獨(dú)立存在。機(jī)車三大線路在電方面相互獨(dú)立，通過電磁、機(jī)械或電空傳動(dòng)相互聯(lián)系。

二、輔助電路輔助電路是指將輔助電機(jī)和輔助設(shè)備及其相關(guān)的電氣設(shè)備連接而成的線路。輔助電路的作用是保證主電路設(shè)備正常工作，改善司乘人員工作條件。輔助電路主要由供電線路、負(fù)載線路、保護(hù)線路三部分組成。供電線路由牽引變壓器輔助繞組提供單相380V和220V交流電源,其中單相380V交流電通過分相設(shè)備分成三相380V交流電供給各輔助機(jī)組。負(fù)載線路包括三相負(fù)載和單相負(fù)載。三相負(fù)載主要有空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、油泵電動(dòng)機(jī)。單相負(fù)載主要有加熱、取暖設(shè)備及空調(diào)。

保護(hù)線路主要是在輔助系統(tǒng)發(fā)生過流、接地、過電壓、欠電壓和單機(jī)過載故障時(shí)，使相應(yīng)電器動(dòng)作，從而達(dá)到及時(shí)保護(hù)的目的。三、控制電路機(jī)車控制電路是一種邏輯線路，屬于低壓直流小功率電路，主要由司機(jī)控制器、低壓電器、主電路與輔助電路中的各電器電磁線圈和聯(lián)鎖、開關(guān)等構(gòu)成，通過司機(jī)臺(tái)上的按鍵開關(guān)和司機(jī)控制器手柄位置操縱，完成對(duì)主電路、輔助電路中各電氣設(shè)備工作的控制，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車牽引、制動(dòng)的操縱和控制。控制電路是機(jī)車三大線路中最復(fù)雜的部分，就機(jī)車運(yùn)行中出現(xiàn)的故障而言，控制電路中故障也較多。因此，熟練地掌握控制電路原理，就能在平時(shí)對(duì)機(jī)車進(jìn)行全面保養(yǎng)，在發(fā)生故障時(shí)能迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行分析與處理，以確保行車安全。

2機(jī)電氣線路中的保護(hù)為了保證機(jī)車可靠運(yùn)行，在機(jī)車的線路中必須設(shè)置一系列的保護(hù)，使機(jī)車在發(fā)生故障時(shí)能迅速切斷相應(yīng)電路，避免電氣設(shè)備遭到損壞或防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)機(jī)車故障不能及時(shí)排除時(shí)，能夠方便地組成故障電路，使機(jī)車能在故障情況下維持運(yùn)行。根據(jù)機(jī)車故障現(xiàn)象的不同性質(zhì)，電路中的保護(hù)一般分為過流保護(hù)（包括短路和過載保護(hù)）、接地保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)及其它一些特殊保護(hù)。保護(hù)的方式則根據(jù)故障對(duì)機(jī)車電路、電氣器設(shè)備及對(duì)列車運(yùn)行的影響大小而不同，主要有：（1）切斷機(jī)車的總電源。（2）切斷故障電路的電源。（3）僅給司乘人員以某種信號(hào)引起注意。（4）在故障發(fā)生后自動(dòng)予以調(diào)整。

一、過電流保護(hù)過電流是指電氣設(shè)備過載、設(shè)備及電路短路引起的電流劇增。過電流容易造成電氣設(shè)備的絕緣老化，設(shè)備燒損，嚴(yán)重時(shí)引起火災(zāi)。過流保護(hù)包括過載保護(hù)和短路保護(hù)兩種。機(jī)車上通常采用斷路器、自動(dòng)開關(guān)和熔斷器進(jìn)行過電流保護(hù)。二、過電壓保護(hù)過電壓是指對(duì)電氣設(shè)備絕緣有危險(xiǎn)的電壓升高，它是由系統(tǒng)的電磁能量發(fā)生瞬間突變所引起的。機(jī)車過電壓有大氣過電壓和操作過電壓兩種，見圖1。為了防止大氣過電壓帶來的危害，在機(jī)車頂部裝有放電間隙或氧化鋅避雷器；為了防止操作過電壓帶來的危害在變壓器二次側(cè)繞組并聯(lián)阻容吸收裝置。圖1過電壓保護(hù)三、零電壓和欠電壓保護(hù)零電壓和欠電壓的產(chǎn)生是由于接觸網(wǎng)的電壓突然失壓或過低。當(dāng)接觸網(wǎng)電壓消失時(shí)，機(jī)車因無電要停止運(yùn)行，如果網(wǎng)壓又突然恢復(fù)，會(huì)造成很大的電氣和機(jī)械沖擊，這是不允許的。如果接觸網(wǎng)電壓過低，機(jī)車就不能以正常功率運(yùn)行，輔助機(jī)組不能正常工作，再生制動(dòng)時(shí)很容易發(fā)生逆變失控。在交-直型機(jī)車上，一般在變壓器的輔助繞組上裝設(shè)零（欠）壓繼電器或電子裝置，當(dāng)電壓低于某一數(shù)值或者失壓時(shí)間超過2s時(shí)，通過零（欠）壓繼電器或電子裝置使主斷路器跳閘。需要注意的是，機(jī)車運(yùn)行過程中由于振動(dòng)而造成受電弓短暫離線會(huì)，職業(yè)時(shí)間不超過2s是允許的，一旦離線超過2s則按失壓進(jìn)行保護(hù)。四、接地保護(hù)接地是指機(jī)車上電氣設(shè)備或電路因絕緣破壞、飛弧或其它意外情況，使帶電導(dǎo)體與金屬部分接觸。根據(jù)接地點(diǎn)是否穩(wěn)定分為“死接地”和“活接地”。與車體鋼結(jié)構(gòu)直接接觸的為“死接地”；裸露導(dǎo)線部分通過空氣對(duì)鋼結(jié)構(gòu)放電或通過絕緣物表面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)爬電的為“活接地”。接地將導(dǎo)致短路故障而燒損設(shè)備和導(dǎo)線，因此在機(jī)車的主電路、輔助電路和控制電路中必須設(shè)有接地保護(hù)。交-直型電力機(jī)車采用接地繼電器進(jìn)行保護(hù)，如圖2所示。正常運(yùn)行時(shí)，接地繼電器J中不通過電流而處于釋放狀態(tài)。當(dāng)主電路中任一點(diǎn)接地時(shí)，直流電源E通過接地繼電器J與接地點(diǎn)構(gòu)成回路，使接地繼電器J動(dòng)作。圖2接地保護(hù)裝置電氣線路常用的聯(lián)鎖機(jī)車控制電路必須設(shè)置機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖，以滿足主、輔線路對(duì)控制電路的要求，如電器按一定的次序動(dòng)作，司機(jī)按一定的順序操作等。

1．機(jī)械聯(lián)鎖為避免司機(jī)誤操作造成人身及設(shè)備傷害，機(jī)車上設(shè)置有機(jī)械聯(lián)鎖，目前采用的機(jī)械聯(lián)鎖主要有：（1）司機(jī)控制器換向手柄和調(diào)速手輪間的機(jī)械聯(lián)鎖。（2）司機(jī)臺(tái)上的按鍵開關(guān)與電鑰匙的聯(lián)鎖。（3）換向手柄、電鑰匙與鑰匙箱的聯(lián)鎖。

2．機(jī)械聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖種類較多，主要有串聯(lián)聯(lián)鎖、并聯(lián)聯(lián)鎖、自持聯(lián)鎖、延時(shí)聯(lián)鎖等。串聯(lián)聯(lián)鎖、并聯(lián)聯(lián)鎖比較簡單，在此不做分析。

（1）自持聯(lián)鎖在某些電器工作線圈前的電路中并聯(lián)有該電器本身的常開聯(lián)鎖，這個(gè)聯(lián)鎖稱為自持聯(lián)鎖，如圖3所示。電路特點(diǎn)：電器吸合時(shí)需要一定的條件，在電器吸合后這種條件可能消失，但電器此時(shí)仍能保持吸合狀態(tài)，只有在電路其它部分?jǐn)嚅_時(shí)，該電器才能釋放。（2）延時(shí)聯(lián)鎖延時(shí)聯(lián)鎖是指電器的線圈得電失電與其聯(lián)鎖動(dòng)作不同步，其符號(hào)見圖4。（a）延時(shí)閉合正聯(lián)鎖（b）延時(shí)斷開正聯(lián)鎖（c）延時(shí)閉合反聯(lián)鎖圖3自持聯(lián)鎖

（d）延時(shí)斷開反聯(lián)鎖

4電力機(jī)車的重聯(lián)運(yùn)行隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，在鐵路干線電力牽引運(yùn)行中，單臺(tái)機(jī)車牽引有時(shí)不能滿足運(yùn)輸要求，或遇長大坡道單臺(tái)機(jī)車牽引力不足，需要多臺(tái)機(jī)車牽引增加總的牽引力。采用多機(jī)牽引可以使線路的通過能力大大增加，提高鐵路的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在干線上使用多機(jī)牽引時(shí)，可以由幾名司機(jī)各操縱一臺(tái)機(jī)車相互配合，也可以由一名司機(jī)在一臺(tái)機(jī)車上操縱，而將各臺(tái)機(jī)車通過機(jī)車兩端的多芯電纜插頭使其電氣線路連接起來，實(shí)現(xiàn)由一名司機(jī)操縱多