毕业设计(论文)-SS4改电力机车控制电路分析之电力机车转换开关

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摘   

SS4改型电力机车(从159#车起)是八轴重载货运机车,由两节完全相同的四轴机车用车钩与连挂风挡连接组成,其间设有电气系统高压连接器和重联控制电缆,以及空气系统重联控制风管,可在其中任一节车的司机室对全车进行统一控制。另外,在机车两端还设有重联装置,可与一台或数台SS4改进型机车连接,进行重联运行。机车采用国际标准电流制,即单相工频制,电压为25kV。采用传统的交—直传动形式,使用传统的串励式脉流牵引电动机。机车具有四台两轴转向架,采用推挽式牵引方式,固定轴距较短,采用转向架独立供电方式,全车四个两轴转向架,具有相应的四台独立的相控式主整流装置。主整流装置采用三段不等分半控调压整流电路。机车电气制动系统采用加馈电阻制动,使机车低速制动力得以提高。机车辅助系统采用传统的旋转式劈相机单——三相交流系统。机车设备布置采用双边纵走廊、分室斜对称布置,设备屏柜化,成套化。机车通风采用车体通风方式,进风口为车体侧墙大面积立式百叶窗,各主要设备的通风支路采用串并联方式,来满足机车通风要求。

 

关键词:写作规范;排版格式;论文

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

引   

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(1—158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改型还采用了三次谐波滤波器以改善机车功率因数,缺点是增加了系统的复杂性。两种机车都具有轴重转移的电器补偿控制环节和空转与滑行保护装置,以改善机车的粘着利用。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。

 

 

SS4G 电力机车主要参数

韶山4改型电力机车主要用于干线货运

轨距1435 mm

限界机车在受电弓降下时,在平直道上外界尺寸符合国标GB146.1—83《标准轨距铁路机车车辆限界》的要求

额度工作电压单相交流50Hz 25kV

传动方式交—直流电传动

轴式2×(Bo—Bo)

机车重量2×92 % t

轴重23t

持续功率2×3200kW

最高运行速度100 km/h

持续速度51.5 km/h

起动牵引力628kN

持续牵引力450kN

电制动方式加馈电阻制动

电制动功率5300kW

电制动力382kN(10~50km/h)

传动方式双边斜齿减速传动

传动比88/21

牵引电动机型号ZD105

 

 

 

 

 

1.SS4改型电力机车控制电路

SS4改型电力机车的控制电路分为有触点和无触点电路。本章主要介绍有联锁控制电路原理。

有联锁控制电路根据各环节作用的不同,分为控制电源、整备控制、调速控制、保护控制、信号控制、照明控制等电路。为方便大家读识控制电路图,现将SS4改型电力机车采用的主要部件的符合种类归纳如下:司机控制器 AC; 琴键开关SK; 按钮开关SB; 中间继电器KM; 电磁阀YV; 故障转换开关 QS; 位置转换开关 QP; 电源开关 SA; 自动空气开关 QA;过流继电器KC ; 接地继电器 KE 等。

1.1 整备控制电路

1.1.1 受电弓控制

受电弓的升起是由压缩空气进入升弓气缸推动气缸内的活塞而进行的,所以,要升起受电弓,必须具备足够的压缩空气。

压缩空气的开通和关断受电磁阀287yv控制,具体控制过程如下:

1. 电源有602QA自动开关提供,经主台按键开关电联锁570QS,使导线531有电,一路经20QP,  50QP, 297QP 使保护阀287yv得电动作,开通了通向高压室门联锁阀的气路。

保护阀供电电路为:464·602QA·570QS·531·20QP·50QP·297QP·287YV·400

若此时门联锁以正常关闭,则门联锁阀动作,使高压室门联锁,并开通通向受电弓电磁阀的气路,为升弓做好准备.

另一经路‘前受电弓’按键开关 403 SK及受电弓隔离开关587QS,使导线533有电,如果此时,588QS在重联位,即“0”位时,导线533经内重联插头使另一节车的N533b有电,受电弓升起。

2. 两台机车重联时,导线532经重联中间继电器546KA使导线W2532有电,经外重联电缆后,使另一节车的W2532导线有电,促使另一节车的受电弓升起。

1.1.2 主断路器的合闸控制

主断路器的合闸控制与受电弓控制为同一供电支路。当按下“主断合”按键开关401SK后,导线531经401SK、586QS、568KA、539KT、567KA、使导线541有电,若此时主断路器的风缸风压足够(大于450KPa)4KF动作,则主断路器的合闸线圈4QFN得电,主电路器合闸电路为:531· 401SK·586QS·568KA·539KT·567KA·4QFN·4KF·400 几条支路。

1. 导线516经劈相机的启动中间继电器566KA联锁,使分相接触器213KM和劈相机启动延时继电器533kt得电动作,同时527KT线圈经劈相机启动中间继电器566KA联锁得电,527KT常开联锁闭合,为劈相机的接触器201KM闭合做好准备。

其电路为:561·(566KA + 527KT)·(533KT + 213KM) ·400

          561·566KA·527KT·400

2. 导线561经213KM的辅助联锁,使导线527有电,经劈相机故障隔离开关242QS使201KM得电动作,劈相机的电路接通,开始启动。

其电路为:561·(201KM + 213KM + 205KM)· 242QS·201KM·400

1.1.3 压缩机控制

SS4改型电力机车同其他韶山系列机车一样装有两种压缩机,供应全车所需的高压用风,另一种是辅助压缩机,只在全车无风而需要升受电弓、合主断路器时使用它,给辅助风缸和控制风缸泵风。现在分别说明如下:

1. 主压缩机控制

首先按下“压缩机”按键开关405SK,导线577经405SK、517KF(压力调节器,风压低于700KPa时闭合,风缸高于900KPa时断开)、566KA、579QS使压缩机接触器203KM的触点动作,压缩机开始工作。

其电路为:577· 405SK·517KF·566KA·579QS·203KM·400

2. 辅助压缩机控制

机车升弓前若总风缸中已无压缩空气储存,则需利用升弓压缩机向辅助风缸和控制风缸泵风,供机车受电弓和主断路器合闸使用。其电源由610QA自动开关提供,导线680经596SB,使其442KM得电动作,其主触头闭合,导线680经442KM的主触头是升弓压缩机447MD得电动作,开始打风。

其电路为:464·610QA·( 596SB1 + 596SB2 )·442KM·400

          680·442KM·447MD·400

1.1.4 通风机控制

SS4改型机车的通风机控制除了正常的手动控制外,还有自动启动的控制环节,下面分别加以介绍:

1. 手动控制

按下“通风机”按键开关406SK,导线577经407SK使导线578有电,经566KA、242QS,通风机1隔离开关575QS使通风机1接触器205KM的电动作,通风机1开始启动。

其电路为:577·406SK·578·566KA·579·242QS·575QS·205KM·400

同时,205KM联锁打开,使535KT失电,延时3S后,535KT联锁闭合。导线579经535KT使导线581有电,再经通风机2的隔离开关576QS使通风机2的接触器206KM得电动作,通风机2开始动作。

其电路为:579·(575QS+535KT)·581·576QS·206KM ·400

同时,206KM联锁打开,536KT线圈失电,延时3S后536KT联锁闭合,导线581经536KT使导线678有电,然后,分别经584QS和599QS使212KM和211KM同时得电动作,即油泵和变压器风机同时开始启动,直至正常工作。

其电路为:581·536KT·687·584QS·212KM·400

          581·536KT·687·599QS·211KM·400

至此完成通风机的控制。

2. 自动控制

所谓自动控制是指司机的调速手轮转到目一级位后,通风机能够自动地启动,投入正常工作,从原理图上看,是417导线供电,自起风机中间继电器549KA得电动作,此时,570QS在“1”位,406SK在非按下位。所以,导线577经406SK联锁、570QS、549KA的正联锁为549KA提供电源使其自持。其电路为:

577·406SK·570QS·603·549KA·417·549KA·400.

调速,导线603经549KA的另一对正联锁和509V,使导线578有电。其电路为:

603·549KA·509V·578  

接下来的控制过程与手动控制完全一样。

当司机控制器调速手轮退到“0”位时,导线417不在从司机控制器中得电,而是通过自持从导线577得电。所以,调速手轮回到“0”位时,通风机并不自动关闭。若要关闭通风机,必须操作一下406SK,切除549KA的供电电路,时其解锁,然后再关闭406SK,也就关闭了通风机,设计此环节的目的在于避免通风机频繁启动。

1.1.5 制动风机控制

按下“制动风机”按键开关407SK,导线577经407SK、566KA、581QS使制动风机1的接触器209KM得电动作,制动风机1(5MA)开始启动。其控制电路为:

577·407SK·566KA·589·581QS·209KM·400

其中,566KA是劈相机启动中间继电器,581QS是制动风机1的隔离开关。当制动风机1故障或其他原因需要切除时,可以将581QS置故障位。

在制动风机1接触器209KM得电动作后,受其反联锁控制的526KT因209KM反联锁打开而失电,延时3S后,526KT联锁闭合,导线589经526KT联锁、制动风机2的隔离开关582QS使制动风机2的接触器210KM得电动作,制动风机2(6MA)开始启动,并进入正常工作状态。

其控制电路为:589·(581QS+526KT)·582QS·210KM·400

两台制动风机启动完毕。

当两节机车重联时,通过内重联线入N590控制另一节车的制动风机。当两台车重联时,通过外重联线W2590控制另一台车的制动风机。

1.1.6 牵引控制

牵引控制有两种情况:一种是牵引向前,另一种是牵引向后。由司机控制器控制两位值转换开关进行转换。下面一主司机控制器控制为例分别加以说明:

1. 牵引向前

当闭合电钥匙后,导线466有电,经12KM、22KM、32KM联锁或20QP常开联锁或50QP常开联锁使线路接触器中间继电器558KA线圈得电常开联锁闭合。

其控制电路为:464·604QA·465·570QS·466· (12KM·22KM·32KM·42KM+20QP+

50QP)·558KA·400

当主司机控制器627AC的换向手柄置“前”位时,导线402、403、406有电。

其控制电路为:465·570QS·401·627AC1·402

              465·570QS·401·627AC2·403

              465·570QS·401·627AC5·406

其中导线402为调速手轮的导线,导线403向前位的电线,导线406牵引位的电线。导线403经558KA,使107YVF和108YVF两个电磁阀得电,其控制电路为:403·558KA·(107YVF+108YVF)·400

两位值转换开关方向转到“向前位”。

导线406经558KA、560KA、92KM,使107YVT、108YVT两个电磁阀得电,其控制电路为:406·558KA·560KA·92KM·(107YVT+108YVT)·400

两位值转换开关工况鼓转换到“牵引”位。从而完成了牵引向前的转换控制。

2. 牵引向后

当主司机控制器627AC的转换手柄之“后”位时,导线402、404、406有电。

其控制电路为:465·570QS·401·627AC1·402

              465·570QS·401·627AC3·404

              465·570QS·401·627ac5·406

其中导线402、406的作用与牵引向前时相同,导线404是向后得电线。

其向后控制环节如下:

404·558KA·(107YVBW+108YVBW)·400

两位值转换开关方向转到“向后”位。其中,107YVBW负责1号高压柜两位值转换开关完成向后转换;108YVBW负责2号高压柜两位值转换开关完成向后转换。

1.1.7 制动控制

当主司机控制器换向手柄置“制动”位时,导线402、403、405有电。

其控制电路为:465·570QS·401·627AC1·402

              465·570QS·401·627AC2·403  

              465·570QS·401·627AC·405

其中导线402的作用与牵引时相同;导线403的作用只是给空气管路部分提供向前的信号,对控制电路无特殊含义;导线405制动位得电。

制动控制环节为:

405·(560KA+561KA)·400

465·560KA·558KA·()107YVB+108YVB·400

两位置转换开关工况鼓转换到“制动”位。从而完成了向前制动的转换控制。

1.2 调速控制电路

当机车整备完毕,机车状态信号显示一切正常时,就可以进行调速控制。调速控制通过司机控制器的调速手轮来完成,根据前后顺序,下面分几个环节加以介绍。

1.2.1 零位控制

SS4改型机车是由完全相同的两节车重联而成,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,一台机车共有4只司机控制器。每节车都有自己独立的零位中间继电器568KA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(1)闭合位和532KT的常开联锁,使导线418有电,并送入司机控制器调速手轮的第一层联锁上;若此时调速手轮处于零位,则导线418经627AC使导线411有电,再经628AC使导线412有电,568KA得电动作。其控制电路为:

464·604QA·570QS·466·532KT·418·627AC1·411·628AC1·412·568KA·400

当主司机控制器调速手轮离开零位时,导线411失电,最终导致568KA失电;同时,因627AC调速手轮离开零位后,导线415得电,零位延时时间继电器532KT得电吸合,其反联锁打开,导线418无电,进一步保证568KA失电,另外因532KT的正联锁闭合,将使线路接触器得电动作,线路接触器控制环节将在下面详细介绍。

1.2.2 低级位延时控制

当627AC的调速手轮转到1.5级以上时,导线417有电,525KT得电并开始延时,25S后,其反联锁打开。525KT是电子式低级位延时时间继电器,得电后延时主要用于在机车低级位时免开通风机进行调车作业以及在启动通风机的过程中快速启动机车,并具有防止机车音信号不正常而引起“窜车”的作用。

1.2.3 线路接触器控制

线路接触器是沟通牵引电机主电路的主要点器。其控制关系是:导线531经532KT.10QP.60QP联锁,使导线501有电。其控制电路为:

531·532KT·10QP·60QP·501

其中,10QP、60QP分别是1,2高压柜中空载试验转换开关的辅助联锁,只运行位时闭合。

当机车处于牵引状态时,导线501经561KA的两队常开联锁,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,使线路接触器12KM和22KM得电动作;而导线497经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,牵引状态的电机主电路构成。上述支路中,19QS~49QS 分别使牵引电机1~4的隔离开关的辅助联锁,575QS与576QS是牵引风机隔离开关,在隔离相应风机的同时,也隔离了牵引电机,避免牵引电机无风烧损。以第一电机线路接触器为例,其控制电路为:

501·561KA·496·575QS·19QS·471·12KM·400

当机车处于制动状态时,导线501一路经581QS.561KA正联锁使导线496有电;另一路经582QS.561KA的另一对正联锁,使导线497有电,接下来的环节与牵引是相同。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,避免烧坏制动电阻。仍以第一电机线路接触器为例,其控制电路为:

501·581QS·561KA·575QS·19QS·12KM·400

1.2.4 调速控制

SS4改型机车是全相控无级调速机车,它的调速控制主要是由无接点控制电路来完成,在此,仅对于调速有关的有接点控制电路进行介绍。

调速信号给定 

机车速度的信号给定有司机控制器输出。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输出的信号给定信号通过电位器627R完成。在这一环节中,1701是从电子控制柜内,电子柜根据这一信号的大小,对机车速度及电机电流实施控制。

1.3 照明控制电路

1.3.1 前照明控制电路

电源由464经“前照灯”自动开关606QA提供,按下主、副台“前照灯”按键开关410SK、418SK,前照灯接触器440KM得电吸合,前照灯449EL点亮。

1.3.2 副照明灯控制

副照明灯电源由464经607QA提供。

当按下副前照灯按键开关417SK,经限流电阻633R,接通468EL1、469EL1,副前照灯投入工作。当按下副后照灯按键开关409SK,经限流电阻634R接通468EL2,副后照灯投入工作,限流电阻是限流灯泡冷态启动电流,可以提高灯泡寿命。

当按下前标志灯按键开关415SK,前标志灯465EL1投入工作。当按下后标志灯按键开关416SK,后标志灯464EL2投入工作。

1.3.3 各室照明控制

各室照明电源由464经608QA提供。

司机室照明灯448EL1、449EL1受副台按键开关442SK控制。

各室照明灯460EL、461EL、462EL受副台按键开关420SK控制。

走廊照明灯452—456EL1、452—456EL2、457EL受副台按键开关421SK与走廊开关571QS交叉控制通断。

1.3.4 仪表照明控制

仪表照明为24V电源,其电源由464经614QA、逆变器426VC至780提供。用过副台仪表照明按键开关419SK控制。

1.3.5 电风扇控制

电风扇电源由464经610QA提供。按下电扇开关413SK,电扇开始工作。

 

 

 

 

 

 

结   

SS4改型电力机车控制电路分为整备控制、调速控制、保护控制、信号控制、照明控制电路等。其电源为110V,由整流稳压装置提供。

在机车正常运行时单相半空桥式整流稳压装置及蓄电池并联使用,主要由110V整流电路提供电源,蓄电池起稳压等作用;在降弓情况下,蓄电池供机车作低压试验、辅助压缩机打风及照明用。在运行中电源柜故障时,蓄电池作维持机车故障运行的控制电源。它具有恒压或恒流控制的牵引特性和恒速或恒励磁控制的电阻制动特性。

SS4改采用三场削弱电子柜控制,系统能实现机车的牵引控制、制动控制、防空转防滑保护。SS4型电力机车则采用电子柜控制,系统除了能实现机车的制动控制、防空转防滑保护、自动过分相控制等功能外,系统还具有故障监控、故障记录和故障诊断功能。

 

 

致   

 

 

考 文 献

  1. 周平.铁道概论.北京. 中国铁道出版社.2007.
  2. 华平.电力机车控制.北京:中国铁道出版社.2003.
  3. 张有松.朱龙驹.SS4改电力机车(上下册).北京:中国铁道出版社.2009
  4. 郑树选.8K型电力机车.北京:中国铁道出版社.2009
  5. 诸邦田.电子电路实用抗干扰技术[M].北京:人民邮电出版社.2008
  6. 余卫斌.韶山9型电力机车.北京:中国铁道出版社.2006.
  7. 杨绍昆.SS4改型电力机车乘务员.北京:中国铁道出版社.2008
  8. 吴强.机车辅助变流器的技术发展.机车电传动[J]. 2002.
  9. 华平.电力机车电器.北京:中国铁道出版社.2003.
  10. 张桂香.电气控制与PLC应用.2版.北京:化学工业出版社.2006
  11. 董锡明.高速动车组工作原理与结构特点.北京. 中国铁道出版社.2006.
  12. 郭世明.黄年慈.电力电子技术.成都. 西南交通大学出版社.2009

 

 

 



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