1、SS4改电力机车电气线路分析山东职业学院毕业论文题 目 SS4改电力机车电气线路分析原所在系： 机械工程系 原专业班级： 模具设计与制造0933 转入后班级： 机车一班 姓 名： 甄洪乾 指导老师： 袁立新 完成日期： 山东职业学院毕业论文评审表指导教师：论文成绩：指导教师评语： 指导教师签名：年 月 日复审人：论文复审成绩： 复审人评语： 复审人签名：年 月 日山东职业学院毕业论文答辩情况记录 答 辩 题 目对学生回答问题的评语正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩委员会（或小组）评语：答辩成绩： 答辩负责人签名： 年 月 日系毕业论文领导小组审核意见： 组长签名：年 月 日摘 要随着我国电
2、气化铁路及电力机车技术的迅速发展，电力机车在产品的结构、形式、质量方面都有了很大的的改进和提高，专业的对口，作为司乘人员，在铁路机务部门工作，必须熟悉和掌握电力机车控制电路的基本作用原理，和通过系统的分析与设计来提高自己的专业素质。 韶山4G型电力机车电气线路的设计与分析是选自机车运用的实际课题，涉及范围较广。电力机车的控制线路是一个复杂的系统。本课题要求学生在已学的机车线路基础上，整体分析SS4G型电力机车主电路。关键字：控制电路前 言韶山4型（SS4），是中国铁路使用的电力机车车款之一。这款电力机车分SS4型（1158号）、SS4改型（159号以后）两个发展阶段，但是规范的型号仍然是SS4
3、型电力机车。韶山4型电力机车主电路采用先进的大功率晶阀管多段桥相控整流方式，对机车进行无级平滑调速控制。牵引工况采用恒压或恒流控制，电阻制动工况采用两级制动，恒励磁或准恒速控制。韶山4改型机车采用不等分三段顺控半控桥，但是牵引特性为恒流、准恒速特性控制，电阻制动为加馈电阻控制，其特性为准恒速限流控制，具有与再生制动相当的优良低速制动，缺点是耗能较大。韶山4型电力机车的布置继承了韶山系列电力机车的传统特点，如双侧走廊、分室斜对称布置，设备屏柜化，成套化，结构紧凑接近容易，维修方便。机车通风系统采用传统的车体通风方式，进风口为车体侧墙大面积立式百叶窗，过滤材料采用无纺棉毡代替原来的棕丝板，以便于清
4、洗。韶山4型机车各通风支路均为并联方式，具有相对的独立性。机车两节车体用车钩连接，并设有防脱钩安全装置，车钩上方为连接风挡，中间设有通道。整个车体为整体承载结构。韶山4改型机车车体吸收消化8k型电力机车技术采用了大顶盖和高台架结构。第一章零位控制SS4改型机车是由完全相同的两节机车重联而成，每节机车只有一个司机室，每个司机室内装有主、辅司机控制器各一只，所以，一台机车总共有四只司机控制器。每节车都有自己独立的零位中间继电器558KA和零位延时时间继电器532KT。单节车时，控制过程如下：导线464经604QA，使导线465有电，再经570QS和532KT的常闭，使导线418有电，并送入司机控制
5、器调速手轮的第一层接点上；若此时调速手轮处于“0”位，则导线418经627AC，使导线411有电，再经628AC（辅控制器），使导线412有电，558KA、568KA得电动作。当主司机控制器调速受论离开“0”位（机械“0”位）时，导线411失电，最终导致558KA和568KA失电；同时，因627AC调速手轮离开“0”位后，导线415得电，零位延时时间继电器532KT得电吸合，其常闭点打开，导线418无电，进一步保证558KA和568KA失电。另外，因532KT的常开点闭合，使线路基础器得电动作，这一控制环节在下面作详细介绍。当两节车重联时，通过N415去控制另一节车的532KT，通过N418去
6、控制另一节车的558KA和568KA，达到两节机车零位同步控制的目的。如非操纵司机控制器不在“0”位，且570Q已合上，则通过N415重联线使操纵节532KT吸合，操纵节虽在“0”位，因532KT常闭打开导致全车558KA、568KA不能吸合、控制环节（见图1）。当两台机车重联时，通过W2415和W2418分别控制另一台车的532KT和568KA，以达到所有重联机车零位同步控制的目的第二章低级位延时控制当627AC调速手轮转到1、5级以上时，吊线417有电，525KT受导线417的控制，525KT得电，并开始延时，25S后，其常闭点打开。525KT是低级位延时主要用于在机车低级位时免开通风机、
7、进行调车作业以及在起动通风机的过程中快速起动机车，并具有防止机车因信号不正常而引起“串车”的作用图1 零位中继控制环节第三章线路接触器控制线路接触器是沟通牵引电机主回路的主要电器，它的控制环节（见图2）。导线531经532KT（此时，司机控制器调速手轮已离开“0”位，532KT得电，其常开点闭合）、10QP、60QP，使导线501有电。其中，10QP、60QP 分别是1、2高压柜中空载试验转换开关的辅助接点，打到运行位时，常开点闭合。当机车处于牵引状态时，导线501经561KA 的两对常闭接点，分别使导线496和497有电，导线496经575QS使导线481有电，然后，分别经19QS、29QS
8、，使线路接触器12KM和22KM得电动作；而导线497分别576QS，使导线485有电，然后，导线485分别经39QS和49QS使线路接触器32KM和42KM得电动作，此时，牵引状态的电机主回路构成。上述支路中，19QS49QS分别是牵引电机14的隔离开关的辅助接点。当机车处于制动状态时，导线501一路经581QS、561KA常开点（制动时，其常开点闭合），使导线496有电；另一路经582QS、561KA的另一对常开点，使导线497有电，接下来的环节与牵引时相同。581QS和582QS分别是制动风机1和制动风机2的隔离开关，当某一制动风机故障时，在隔离相应风机的同时，也隔离了牵引电机，避免烧坏
9、制动电阻。前述575QS与576QS牵引风机隔离开关的作用与此相似，避免牵引电机无风烧损。图2 线路接触器的控制环节第四章调速控制SS4改型机车是无级调速的全相控机车，它的调速控制主要是由无接点控制电路（电子控制电路）来完成。在此，只对与调速有关的有接点控制电路进行介绍：4.1调速信号给定 机车的速度给定信号由司机控制器输出，当司机转动调速手轮时，速度给定及相应电流给定信号也随之改变，达到控制机车速度的目的。主司机控制器627AC输出的速度给定信号通过电位器637R完成。这一环节中，1701是从电子控制柜内送出来的+15V的电源线；700是地线；1703是速度给定信号线，送入电子柜内，电子柜根
10、据这一信号的大小，对机车速度及电机电流实施控制。4.2磁场削弱控制SS4改型机车的磁削只有当调速手轮转到六级以上时才起作用，这是根据机车的牵引特性和磁削的基本原理而设置的一个环节。当调速手轮转到六级以上时，导线401经627AC使导线410有电，此时，把627AC的转换手把打到级磁削弱位，导线410经627AC使导线407有电，级磁削的两个电磁阀17YV和47YV得电动作，受其控制的相应接触器闭合，电机完成级削弱；若此时，把627AC的转换手把打到级，则导线410经627AC使导线408有电，而407失电。导线408分别经17KM和47KM，使导和48YV得电动作，相应的接触器闭合，电机完成级
11、削弱；若把627AC的转换手打到级位，则导线410经627AC使导线407和408得电，17YV、47YV、18YV、48YV都得电动作，磁削的所有接触器都闭合，电机完成级磁削，提高了机车运行速度。（见图3）。图3 磁削控制环节4.3励磁接触器控制（见图4）当司机机控制器的转换手把打到“制动位”时，导线405有电，经516KF（制动缸压力继电器，低于150kPa闭合），12KM、22KM、32KM、42KM以及107QPB和108QPB，使导线439有电。一路使92KM得电动作；另一路经559KA（励磁过流中间继电器）使导线454有电，91KM由此得电动作，两个励磁接触器都闭合，这是正常工作时
12、的情况。当某一台牵引电机故障时，需要将相应的电机隔离开关打到故障位，这样，就断开了主回路中故障牵引电机的工作回路。在控制回路中，用相应隔离开关的辅助接点短接线路接触器的联锁，以牵引电机1为例，当牵引电机1故障时，需要把19QS打到故障位，则12KM失电打开，19QS的常闭点短接12KM的常开点。那么，导线405经516KF后，经19QS、22KM、32KM、42KM等，最后使91KM和92KM得电动作。当制动风机1故障时，需要把581QS打到故障位，12KM和22KM都失电，导线405经516KF后，经581QS、575QS、560KA使导线447有电。以后的情况与前文相同。当牵引风机1故障时
13、，需要把575QS打到故障位。此时，若还想使用电制动，必须将1高压柜中的19QS和29QS隔离开关达到故障位。在牵引电机1和2退出主回路的同时，用18QS和29QS的常闭点，使导线图4 励磁接触器控制环节447有电。以后情况与前文相同第五章功补接触器控制导线531经功补隔离开关572QS，使导线494有电，经55KA（功补过流中间继电器）、4QF，使导线492有电，一路经126KM、129QS 及166QS分别使124KM及164KM得电动作。其中，126KM和166KM是补过电容的放电接触器，129QS和169QS分别是78PFC、88PFC主隔离开关的辅助接点；另一路经116KM、119Q
14、S及156KM、159QS，分别使114KM、154KM得电动作，其中，116KM、156KM是功补电容的放电接触器，119QS、159QS是77PFC、87PFC的主隔离开关的辅助接点。这样，四个功补接触器都闭合，为功补投入做好了准备。在上述支路里，加4QF环节是为了满足先合主断后投功补的要求。功补电容的放电接触器116KM、126KM、156KM、166KM受导线531控制，当司机拿掉钥匙，即570QS处于“0”位（非工作位）时，导线531失电，则116KM、126KM、156KM、166KM都失电，它们的放电触点闭合，对电容放电；同时，它们的辅助常开点都打开，分别使图5 功补接触器控制1
15、14KM、124KM、154KM、164KM失电，功补退出主回路。（见图5）。图3-21 功补接触器控制环节第六章重联中间继电器控制当两台机车重联时，除400线以外的所有重联控制信号都经过重联中间继电器的接点，以便于意外时及时切断重联控制信号。每一节机车上分别装有四个重联中间继电器，受一个隔离开关的控制（见图6）。导线531经570QS，使导线525有电，经592QS使导线526有电，545KA548KA四个中间继电器都得电，接通重联控制信号。当两节重联时，通过内重联线N526，使另一节车的526得电，另一节车的545KA548KA得电动作，接通了后一节车的外重联控制信号。当两台车重联（外重联
16、）时，其控制环节（见图7）图6 重联中继控制图3-22 重联中继控制环节假设1号车的A节图3-22 重联中继控制环节车为操纵端，则1号A节车的钥匙570QS打到“1”位（工作位），导线525（1号A节车）有电，通过内重联N525a送入B节车的N525b，到达中央端子板，然后，从中央端子板出来，线号变成W525b，到B节车车头的外重联插座内；通过外重联电缆的交叉差重联，使2号车A节的592QS打到“1”位（重联位），则2号车的2组545KA548KA（共八只中间继电器）得点动作，接收从1号车送来的重联控制信号，完成两台车重联同步操作所必须做的第一步工作。所以，对被重联车来说，只是在与操纵端同一方
17、向的司机室内的重联选择图7 机车外重联环节工开关才起作用，其它司机室内的重联选择开关不起作用。图3-23 机车外重联环节工作图第七章司机钥匙互锁控制为了防止一台车的两个司机室内都使用了钥匙开关，而造成机车窜车的现象，在SS4改型机车上加装了钥匙互锁环节。控制过程见图8。当A节为操纵端时,B节应该是非操纵端,即B节车的570QS应处于“0”位(非工作位)，所以，A节车的401有电，B节车的401无电。A节车的401通过内重联线N401a送入B节车的N401b，作用于B节车的569KA，使569KA得电动作，其常闭点打开，进一步确保非操纵端送入电子柜的操纵端信号419无电，使非操纵端的电子柜始终接
18、收调制信号。若在A节车给上钥匙的情况下，B节车也给上了钥匙，则两节车的401都有电，两节车的569KA都得电，即两节车的419都无电，两个电子柜都处于接收状态，结果牵引无电流图8 钥匙互锁控制图第八章保护控制保护控制是指保护与主电路、辅助电路有关的执行控制。根据机车的使用情况和可能产生故障的严重程度，其保护结果有两种：一是跳主断路器；二是跳接触器。跳主断路器有以下几种情况：原边过流（网侧过流）、次边过流、牵引电机过流、辅助系统过流、主电路接地、辅助回路接地、零电压及紧急制动。跳接触器只有两种情况：励磁过流和功补过流。事实上，还有一些辅助保护环节，如：风速保护环节、辅机保护环节、风压保护环节等。
19、这些环节有的已经在前面作了介绍，有的将在电子部分作介绍，在此，只对跳主断路器和跳接触器的保护环节详细介绍（见图9）。8.1原边过流 当原边过流继电器101KC检测到原边过流而动作时，导线531经101KC，使导线552有电，565KA（原边过流中间继电器）得电动作，其常开点闭合并自锁，导线531经565KA的常开点，使导线544有电，促使主断路器分断。 8.2次边过流次边过流的检测信号送到电子柜，当电子柜判断出次边过流时，送出+110V的电压信号，这一信号直接作用于565KA，使565KA得电动作自锁，最后使主断路器分断。这一信号的标注线号是552（与原边过流执行信号共用）。8.3牵引电机过流
20、检测牵引电机的电流信号，直接送入电子柜，由电子柜来判断电机是否过流及哪一台过流。若一旦判断出某台电机过流，则电子柜送出+110V的电压信号，这一信号直接作用于牵引电机过流中间继电器557KA，使557KA得电动作。557KA得电后一方面通过其本身的常开点自锁，另一方面导线531通过它的另一对触点使导线544有电，促使主断路器分断。图9 机车保护控制图8.4主回路接地SS4改型机车的主电路是分转向架独立供电，每一转向架的主回路上设有一个接地继电器。当某一接地继电器动作时，其接点接通了531与544之间的回路，使导线544有电，主断路器分断。如97KE或98KE动作，导线531通过97KE或98K
21、E的触点，使导线544有电。8.5辅助系统过流辅助系统过流是通过辅助系统过流继电器282KC来检测。当282KC检测到辅助系统过流时本身动作，其常开点闭合，接通了辅助系统过流中间继电器564KA的供电回路，导线550得电，564KA得电动作并自锁，导线531经564KA的常开点，使导线544有电，促使主断路器分断。8.6辅助回路接地当辅助回路接地时，辅助回路接地继电器285KE得电动作，导线531经285KE，使导线544有电，促使主断路器分断。8.7零电压检测机车是否处于零电压状态，是通过零电压继电器286KT来检测的，检测环节见附图辅助电路原理图。当机车处于零电压或机车失压超过2s以上时，286KT失电，其常闭点恢复到闭合位，导线546经286KT的常闭点，使导线551有电，零压中间继电器536KA得电动作，其常开点闭合，导线561经隔离二极管503V、零压隔离开关236QS及563KA的常开点，使导线544有电，促使主断路器分断。其中导线561受劈相机中间继电器567KA的控制，所以，零压保护只有当劈相机投入工作时才起作用。
