【機(jī)械課件】第二十二章 電力機(jī)車主電路

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1、第二十二章 電力機(jī)車主電路 電力機(jī)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(dòng)機(jī)及其相關(guān)的電氣設(shè)備連接而成的線路，該線路具有電壓高、電流大的特點(diǎn)，因此亦稱高壓線路或牽引動(dòng)力電路。根據(jù)機(jī)車的運(yùn)行情況，對(duì)機(jī)車提出了各種要求，以滿足機(jī)車安全運(yùn)行的需要。主線路的結(jié)構(gòu)將直接影響機(jī)車運(yùn)行性能的好壞、投資的多少、維修費(fèi)用的高低等重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本章通過(guò)對(duì)各型機(jī)車主電路單元電路的結(jié)構(gòu)方式，如整流調(diào)壓方式、供電方式、磁場(chǎng)削弱方式、電氣制動(dòng)方式的討論過(guò)渡到具體機(jī)車的主電路。學(xué)完本章應(yīng)達(dá)到如下目標(biāo)： 1. 掌握機(jī)車主線路的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2. 會(huì)分析SS8型電力機(jī)車主線

2、路原理； 3. 熟悉機(jī)車保護(hù)線路的原理，熟悉主型機(jī)車上采取的保護(hù)措施。 第一節(jié) 概 述 一、機(jī)車電氣線路的分類 電力機(jī)車的電氣線路就是將各電氣設(shè)備在電方面連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)整體，用以實(shí)現(xiàn)一定的功能。整流器電力機(jī)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(hù)設(shè)在各線路之中，在電方面不獨(dú)立存在。 主線路是指將牽引電動(dòng)機(jī)及與其相關(guān)的電氣設(shè)備(如：牽引變壓器、調(diào)壓開關(guān)、整流元件、轉(zhuǎn)換開關(guān)等)用導(dǎo)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(dòng)機(jī)電壓，電流為變壓器繞組電流與牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流，因此該線路中的電壓較高、電流大，又稱高壓線路。

3、輔助線路是指將輔助電機(jī)(如：劈相機(jī)、壓縮機(jī)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)、油泵等）和輔助設(shè)備(如：取暖設(shè)備、電熱玻璃等）及與其相關(guān)的電氣設(shè)備連接而成的線路。其工作電壓視輔助電機(jī)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(jī)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(guò)控制線路可以使主線路和輔助線路中的電器協(xié)調(diào)動(dòng)作。該線路中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(guó)生產(chǎn)的電力機(jī)車其控制線路的電壓為110伏。 機(jī)車的三大線路在電方面基本上是相互獨(dú)立的。它們之間通過(guò)電磁、機(jī)械或電空傳動(dòng)相聯(lián)系。 二、對(duì)機(jī)車主線路的基本要求 根據(jù)機(jī)

4、車的運(yùn)行情況，對(duì)機(jī)車的電氣線路提出一定要求，機(jī)車主線路本身應(yīng)滿足以下幾方面的要求： 1.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。 2．能快速接通和斷開電路。 3．在網(wǎng)壓波動(dòng)的允許范圍內(nèi)能可靠地工作，具有一定的過(guò)載能力，對(duì)地有良好的絕緣。 4．能改變機(jī)車的運(yùn)行方向，能進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速。 5．盡可能作到起動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速平滑、減少?zèng)_擊。 6．在故障情況下有維持運(yùn)行的故障線路。 7．有防空轉(zhuǎn)保護(hù)裝置。 8．有充分的保護(hù)。 9．有電氣制動(dòng)的機(jī)車應(yīng)能可靠地進(jìn)行牽引——制動(dòng)轉(zhuǎn)換，并保證電氣制動(dòng)的電氣穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。 10．應(yīng)有使機(jī)車入庫(kù)的低壓電源及入

5、庫(kù)線路。 電力機(jī)車主線路是非常重要的。機(jī)車主線路要進(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)。 三、電力機(jī)車主線路的組成 電力機(jī)車主線路一般均由以下幾部分組成： 1．變壓器一次側(cè)線路； 2．變流調(diào)壓線路； 3．負(fù)載線路； 4．保護(hù)線路。 第二節(jié) 電力機(jī)車主線路結(jié)構(gòu)分析 衡量電力機(jī)車主線路性能，一般從以下六個(gè)方面進(jìn)行考察： 一、變流調(diào)壓方式 整流器電力機(jī)車的變流調(diào)壓方式有高壓側(cè)調(diào)壓低壓側(cè)不可控整流、低壓側(cè)調(diào)壓不可控整流、晶閘管移相調(diào)壓和晶閘管級(jí)間平滑調(diào)壓等幾種方式，

6、 相控調(diào)壓的基本原理已在第二十章中詳述，其基本特點(diǎn)是可以使輸出電壓平滑調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)所謂的無(wú)級(jí)調(diào)壓。相控調(diào)壓可以分為全控整流調(diào)壓、半控整流調(diào)壓兩類，其中在無(wú)再生制動(dòng)情況下以半控整流調(diào)壓為好，主要表現(xiàn)在功率因數(shù)的改善方面。低壓側(cè)調(diào)壓與半控整流調(diào)壓相結(jié)合就是晶閘管級(jí)間相控平滑調(diào)壓，其主要解決的問(wèn)題也在于提高機(jī)車的功率因數(shù)。 二、供電方式 供電方式可分為集中供電、半集中供電及獨(dú)立供電等幾種方式。 圖22-1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(jī)供電。集中供電線路在配線和總體布置上都比較簡(jiǎn)單，整流裝置的容量較大，缺點(diǎn)是當(dāng)各牽引電動(dòng)機(jī)在特性上出現(xiàn)差異時(shí)在并聯(lián)電機(jī)支路中有環(huán)流存在，

7、當(dāng)該機(jī)車由其它機(jī)車拖動(dòng)與原運(yùn)行方向相反時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)將依靠剩磁發(fā)電，其中發(fā)電機(jī)電勢(shì)較高的一個(gè)電機(jī)將通過(guò)其它電機(jī)形成自勵(lì)回路，最后造成牽引電機(jī)并聯(lián)自勵(lì)發(fā)電短路，為此在機(jī)車線路中都加設(shè)了線路接觸器。此外，當(dāng)一組整流器故障時(shí)，將使整臺(tái)機(jī)車的功率降低一半。 圖22-1 集中供電線路 圖22-2 半集中供電線路 半集中供電線路如圖22-2所示，機(jī)車主線路有兩組整流裝置，每組整流器給一半牽引電動(dòng)機(jī)供電，這種供電線路的特點(diǎn)是每組整流器的容量可以相對(duì)小一些，但當(dāng)一組整流器故障時(shí)，也將使整臺(tái)機(jī)車的功

8、率降低一半。對(duì)于C0-C0、B0-B0軸式的機(jī)車，半集中供電也叫做轉(zhuǎn)向架獨(dú)立供電。 （a）變壓器二次側(cè)共用繞組式 （b）變壓器二次側(cè)獨(dú)立繞組式 圖22-3獨(dú)立供電線路 圖22-3所示兩種獨(dú)立供電線路，其共同特點(diǎn)是可以避免上述兩種電路存在的缺陷。即當(dāng)各電機(jī)特性有差異時(shí)不會(huì)形成環(huán)流，若一組整流器故障時(shí)，僅切除相應(yīng)的一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)而不影響其它支路，機(jī)車功率下降要少一些。圖22-3(a)所示電路為變壓器二次側(cè)共用繞組式供電線路，當(dāng)這種線路中的整流元件為可控元件時(shí)，若一組整流器換向時(shí)，其余各支路整流元件的陽(yáng)極電壓均下降為元件的正向壓降。這樣，各整流支路就會(huì)發(fā)生逐個(gè)換向的現(xiàn)象，造成各支路

9、輸出平均電壓不相等，電動(dòng)機(jī)特性差異增加。為克服上述缺點(diǎn)可采用圖22-3(b)所示的變壓器二次側(cè)獨(dú)立繞組式供電線路，這種線路還使變壓器二次側(cè)繞組中的電流減小，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(chǎng)削弱方式 磁場(chǎng)削弱的方式有改變勵(lì)磁繞組匝數(shù)的勵(lì)磁繞組分段法、勵(lì)磁繞組串-并聯(lián)轉(zhuǎn)換法和改變勵(lì)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(lì)磁繞組旁并聯(lián)電阻使流過(guò)勵(lì)磁繞組中的電流減小，達(dá)到磁場(chǎng)削弱的目的，通常用兩個(gè)電阻實(shí)現(xiàn)三級(jí)磁場(chǎng)削弱。晶閘管分路法是在勵(lì)磁繞組旁并聯(lián)晶閘管，對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流根據(jù)要求的β值進(jìn)行旁路，從而達(dá)到削弱磁場(chǎng)的目。晶

10、閘管分路加上相控調(diào)壓可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車的全無(wú)級(jí)調(diào)速。 四、電氣制動(dòng)方式 電氣制動(dòng)方式有電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)。目前，大功率電力機(jī)車都配備有電氣制動(dòng)。 電阻制動(dòng)線路如圖22-4所示，制動(dòng)時(shí)一般將牽引電動(dòng)機(jī)接為它勵(lì)，各牽引電機(jī)的電樞分別與制動(dòng)電阻接成獨(dú)立回路，各牽引電機(jī)的勵(lì)磁繞組串聯(lián)后由一半控橋供電。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電能消耗在制動(dòng)電阻中。 圖22-4 電阻制動(dòng)線路 圖22-5 加饋電阻制動(dòng)線路 為了使電阻制動(dòng)在低速區(qū)也獲得最大恒制動(dòng)力特性，近年來(lái)在機(jī)車上又采用了加饋電阻制動(dòng)方式，線路如圖22-5所示。從電路中可以看出，制動(dòng)力是靠整流橋相控輸出整流電壓Ud，對(duì)制動(dòng)電

11、路實(shí)施電流加饋，以維持制動(dòng)電流不變(I=（Ud+E）/R)，實(shí)現(xiàn)恒制動(dòng)力特性。 采用再生制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)勵(lì)磁電路與電阻制動(dòng)時(shí)相同，所不同的是電樞回路，如圖22-6所示，牽引電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，變流器此時(shí)作為逆變器，將發(fā)電機(jī)的電能反饋到接觸網(wǎng)中去。變流器必須采用全控整流線路或中抽式可控整流線路才能實(shí)現(xiàn)逆變要求。此外，在牽引電機(jī)電樞回路中還應(yīng)串再生穩(wěn)定電阻Rw。 圖22-6 再生制動(dòng)線路 五、牽引電動(dòng)機(jī)型式及聯(lián)結(jié)方式 牽引電動(dòng)機(jī)型式主要有串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)。為更好的利用機(jī)車的粘著力，一般采用全并聯(lián)的聯(lián)結(jié)方式。 六、檢測(cè)及保護(hù)方式 為使機(jī)車乘務(wù)人員隨時(shí)了解機(jī)車的運(yùn)行狀

12、態(tài)，掌握牽引電動(dòng)機(jī)的工作情況，機(jī)車通常設(shè)有各種檢測(cè)電路。機(jī)車主線路的交流側(cè)通過(guò)電流、電壓互感器對(duì)接觸網(wǎng)電壓、一次側(cè)電流進(jìn)行檢測(cè)，牽引電機(jī)電流的檢測(cè)方式是用直流電流傳感器檢測(cè)牽引電機(jī)的電樞電流和勵(lì)磁電流（電氣制動(dòng)狀態(tài)），檢測(cè)的電流信號(hào)接到安裝在司機(jī)臺(tái)的電流表上，直接向司機(jī)指示牽引電動(dòng)機(jī)電流。電壓的檢測(cè)是用直流電壓傳感器，檢測(cè)獲得電壓信號(hào)后接到安裝在司機(jī)臺(tái)的電壓表上，直接向司機(jī)指示牽引電機(jī)電壓。 為了保證電力機(jī)車可靠運(yùn)行，在機(jī)車的電氣線路中必須設(shè)置一系列的保護(hù)，使機(jī)車線路在發(fā)生故障時(shí)迅速切斷相應(yīng)電路，避免機(jī)車電氣設(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)，還應(yīng)能夠方便地組成故障

13、線路，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)，線路中的保護(hù)一般分為過(guò)流保護(hù)（包括短路和過(guò)載保護(hù)）、接地保護(hù)、過(guò)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)車線路、電氣設(shè)備及對(duì)列車運(yùn)行的影響大小而不同，有切斷機(jī)車的總電源，或切斷故障線路的電源，也可以僅給司乘人員以某種信號(hào)引起注意，還可以在故障發(fā)生后自動(dòng)予以調(diào)整。 1．過(guò)流保護(hù) 過(guò)電流是指電氣設(shè)備過(guò)載、設(shè)備及線路短路引起的電流劇增。過(guò)電流容易造成電氣設(shè)備的絕緣老化，設(shè)備燒損嚴(yán)重的引起失火。機(jī)車上通常用斷路器、過(guò)載繼電器、自動(dòng)開關(guān)和熔斷器進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。 電力機(jī)車的短路保護(hù)一般采用高速自動(dòng)開關(guān)或主斷路

14、器。在整流器機(jī)車上，變壓器的一次側(cè)設(shè)有過(guò)流保護(hù)繼電器，當(dāng)變壓器一次側(cè)或二次側(cè)發(fā)生短路時(shí)，均引起變壓器一次側(cè)電流劇增，超過(guò)保護(hù)繼電器動(dòng)作值而使其動(dòng)作時(shí)，使主斷路器跳閘。 牽引電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)多采用電磁式過(guò)載繼電器。牽引電動(dòng)機(jī)回路中的母線穿過(guò)繼電器鐵心，當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載電流超過(guò)繼電器動(dòng)作值時(shí)，繼電器動(dòng)作，引起主斷路器跳閘。對(duì)于相控機(jī)車，用直流互感器檢測(cè)牽引電動(dòng)機(jī)電流，并把過(guò)載信號(hào)送入牽引過(guò)載繼電器，此時(shí)不僅要切斷機(jī)車總電源，同時(shí)還要封鎖電子觸發(fā)線路。 電氣制動(dòng)時(shí)的牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載也可用過(guò)載繼電器，但一般不切斷機(jī)車總電源，而只切斷勵(lì)磁回路電源，同時(shí)封鎖相應(yīng)的電子觸發(fā)線路。 輔助線路的過(guò)電流保護(hù)有

15、兩種保護(hù)方式，一種是通過(guò)過(guò)流繼電器切斷機(jī)車總電源，另一種是切斷輔助線路電源，后者對(duì)機(jī)車運(yùn)行有利，但須增設(shè)一斷路器。 對(duì)于控制線路及其它部件（如：電爐、電熱玻璃等）的過(guò)載一般采用熔斷器、自動(dòng)開關(guān)等進(jìn)行保護(hù)。 2．接地保護(hù) 機(jī)車上電氣設(shè)備或電氣線路因絕緣破壞、飛弧或其他意外情況，使帶電導(dǎo)體與金屬部分接觸即為接地。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(guò)空氣對(duì)鋼結(jié)構(gòu)放電或通過(guò)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)備或?qū)Ь€，因此在電力機(jī)車的主線路和輔助線路必要時(shí)控制線路中必須設(shè)有接地保護(hù)。主要的接地保護(hù)手段是采用

16、接地繼電器。 圖22-7 接地保護(hù)裝置原理 接地保護(hù)裝置如圖22-7所示。圖中J為接地繼電器，正常運(yùn)行時(shí)，繼電器J中不通過(guò)電流而處于釋放狀態(tài)。當(dāng)主線路任一點(diǎn)接地時(shí)，直流電源E可通過(guò)J與線路中接地點(diǎn)構(gòu)成回路，使接地繼電器動(dòng)作。這種保護(hù)裝置消除了保護(hù)“死區(qū)”，保證了接地保護(hù)的可靠性。由于主線路對(duì)地電位處于浮動(dòng)狀態(tài)，在回路與地（車體）之間具有潛布的電容電流，該電流經(jīng)過(guò)接地繼電器有可能造成繼電器的誤動(dòng)作。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在接地繼電器線圈兩端并聯(lián)一電阻R1，使部分電容電流通過(guò)電阻，減小了接地繼電器中的電容電流，使其不致誤動(dòng)作。此外，該電阻還可在線路發(fā)生接地的瞬間，避免過(guò)電壓對(duì)接地繼電器本

17、身的危害。 發(fā)生接地故障后，如運(yùn)行途中不能及時(shí)處理而需要維持機(jī)車運(yùn)行時(shí)，在確認(rèn)只有一點(diǎn)接地時(shí)，可以用故障轉(zhuǎn)換開關(guān)將接地繼電器切除，在圖22-7中，將轉(zhuǎn)換開關(guān)由1位轉(zhuǎn)至2位，將主線路經(jīng)由一大電阻R接地，維持機(jī)車運(yùn)行。 3．過(guò)電壓保護(hù) 過(guò)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，對(duì)電力機(jī)車的電氣設(shè)備會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害，如使絕緣擊穿、電機(jī)環(huán)火等。過(guò)電壓主要有兩種，一種是大氣過(guò)電壓（外部過(guò)電壓）它是由外部直擊雷或雷電感應(yīng)突然加到機(jī)車上引起的；另一種是操作過(guò)電壓（內(nèi)部過(guò)電壓），由于線路本身的變化產(chǎn)生，如切斷感性回路、整流裝置換相或故障等引起的機(jī)車內(nèi)部電磁能量的振

18、蕩、積聚、釋放。這兩種過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí)，電壓增長(zhǎng)速度很快，以沖擊波形式出現(xiàn)，因而一般不用帶有傳動(dòng)件的電器保護(hù)。 為防止大氣過(guò)電壓帶來(lái)的危害，一般在機(jī)車頂部裝有放電間隙或避雷器，如圖22-8所示。當(dāng)大氣過(guò)電壓襲擊時(shí)，若電壓大于放電間隙的擊穿電壓，則放電 圖22-8 放電間隙 圖22-9 阻容吸收電路 間隙FDQ被擊穿成短路狀態(tài)直接接地，將過(guò)電壓的能量排泄掉，使過(guò)電壓不致進(jìn)入機(jī)車內(nèi)部。 對(duì)于低于放電間隙擊穿電壓的過(guò)電壓，則可以進(jìn)入機(jī)車內(nèi)部，雖然是變壓器和主斷路器所能承受的，但它可通過(guò)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)進(jìn)入變壓器二次側(cè)，仍能損壞機(jī)車內(nèi)部的其它電氣設(shè)備。另外，機(jī)車操作

19、過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備也有損害。因此對(duì)這兩種過(guò)電壓的保護(hù)采用阻容吸收電路，如圖22-9所示。 阻容吸收電路是由電阻與電容串聯(lián)而成的支路構(gòu)成，并接在變壓器二次側(cè)繞組處。電容元件具有端電壓不能躍變的特性，可抑制尖峰狀過(guò)電壓。為了避免電容與電感產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，在保護(hù)電路中串入阻尼電阻，待過(guò)電壓消失后，電容再通過(guò)串聯(lián)的電阻構(gòu)成放電回路而緩慢放電。 除上述兩種過(guò)電壓外，運(yùn)行中還會(huì)出現(xiàn)緩慢增加的過(guò)電壓，如由于網(wǎng)壓的波動(dòng)有時(shí)會(huì)使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)的電壓超出額定電壓。再如機(jī)車在電氣制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的發(fā)電電壓也會(huì)由于各種原因超過(guò)額定電壓（如：運(yùn)行速度較高、勵(lì)磁電流較大等）。但是，這種過(guò)電壓由于增長(zhǎng)得比較緩慢，

20、且幅值不是太大，因而危害也小些，不需要專設(shè)保護(hù)裝置，僅靠?jī)x表監(jiān)視或給司機(jī)以某種信號(hào)（如：裝設(shè)過(guò)壓音響信號(hào)），引起司機(jī)注意，通過(guò)操作來(lái)消除。 4．欠電壓保護(hù) 欠電壓的產(chǎn)生是由于接觸網(wǎng)的電壓過(guò)低或者突然失壓，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓過(guò)低時(shí)，使機(jī)車不能以正常功率運(yùn)行，輔助機(jī)組不能正常工作，在再生制動(dòng)時(shí)很容易使逆變失控，接觸網(wǎng)電壓消失時(shí)，機(jī)車當(dāng)然要停止運(yùn)行，但如果電壓又突然恢復(fù)，會(huì)造成電氣及機(jī)械上很大的沖擊，這是不能允許的，因而也必須進(jìn)行保護(hù)。 在整流器機(jī)車上，一般在變壓器的輔助繞組上裝設(shè)欠電壓繼電器或電子裝置，當(dāng)電壓低于某一數(shù)值時(shí)，通過(guò)欠電壓繼電器或電子裝置都能使主斷路器跳閘保護(hù)。在機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中受電弓短

21、暫離線會(huì)使機(jī)車失壓，這種情況是允許的，因此，欠電壓繼電器應(yīng)有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。 5．其它保護(hù) 除了以上介紹的幾種保護(hù)以外，在電力機(jī)車上還有一些其它的保護(hù)，如防空轉(zhuǎn)保護(hù)、再生制動(dòng)時(shí)的特殊保護(hù)，以及油流、風(fēng)速監(jiān)視等。 大功率的貨運(yùn)電力機(jī)車在牽引狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，容易發(fā)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生空轉(zhuǎn)后，粘著條件被破壞，造成牽引力喪失，牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速劇增，易造成轉(zhuǎn)子綁線甩開、絕緣損壞形成“掃膛”等。同時(shí)空轉(zhuǎn)也會(huì)增加機(jī)車輪箍的磨耗，因而在機(jī)車上應(yīng)設(shè)有防空轉(zhuǎn)保護(hù)。防空轉(zhuǎn)保護(hù)的方法有很多種，一般取牽引電動(dòng)機(jī)的電流、電壓或速度作為信號(hào)，將各電機(jī)信號(hào)進(jìn)行比較，規(guī)定一差值限度，當(dāng)電機(jī)之間的差值超過(guò)這一差值限度時(shí)，即視為牽引電

22、動(dòng)機(jī)發(fā)生了空轉(zhuǎn)，這時(shí)可通過(guò)電子裝置自動(dòng)降低牽引電動(dòng)機(jī)的電壓，以減小機(jī)車牽引力，使之恢復(fù)到粘著條件之內(nèi)。也有的機(jī)車在發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)保護(hù)裝置使機(jī)車動(dòng)輪自動(dòng)地小量上閘來(lái)制止空轉(zhuǎn)。對(duì)于防空轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，目前大量的保護(hù)裝置都是在機(jī)車發(fā)生了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象后，采取措施迅速地阻止其發(fā)展而恢復(fù)粘著狀態(tài)。比較理想的保護(hù)方法應(yīng)該是空轉(zhuǎn)即將發(fā)生時(shí)，將其滑動(dòng)過(guò)程（即空轉(zhuǎn)意識(shí)）測(cè)出，從而防止空轉(zhuǎn)發(fā)生。先進(jìn)的防空轉(zhuǎn)保護(hù)是利用儀器對(duì)車軸的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，由于一個(gè)輪對(duì)的兩個(gè)輪子的粘著情況是不同的，當(dāng)空轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，必然是其中的一個(gè)輪子首先失去粘著力，這樣就在車軸內(nèi)形成一種特有的振動(dòng)，用一種儀器將此時(shí)的振動(dòng)測(cè)出之后，以此作為控制信號(hào)來(lái)對(duì)機(jī)車進(jìn)行自

23、動(dòng)調(diào)整，這樣可以更有效地防止空轉(zhuǎn)發(fā)生。 對(duì)于在進(jìn)行再生制動(dòng)，其保護(hù)原則與牽引時(shí)有很大的區(qū)別，整流器電力機(jī)車在再生制動(dòng)時(shí)，如果電網(wǎng)電壓突然消失，即變壓器二次側(cè)繞組電勢(shì)消失，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的負(fù)載消失而造成失壓短路。因此這種機(jī)車除對(duì)受電弓的性能要求較高，再生制動(dòng)工況實(shí)施雙弓運(yùn)行外，還可利用高速開關(guān)切斷發(fā)電機(jī)電路。 機(jī)車上的變壓器、牽引電動(dòng)機(jī)、整流機(jī)組、平波電抗器等都用油冷、風(fēng)冷等強(qiáng)迫冷卻，因而對(duì)它們的冷卻系統(tǒng)要有監(jiān)視，以防在冷卻系統(tǒng)不正常時(shí)使電氣設(shè)備因過(guò)熱損壞。一般采用油流繼電器和風(fēng)速繼電器進(jìn)行監(jiān)視，一旦冷卻系統(tǒng)故障，通過(guò)油流和風(fēng)速繼電器的聯(lián)鎖切斷相應(yīng)的回路或引起降級(jí)。但這類保護(hù)應(yīng)有一定的延時(shí)，以

24、免因冷卻系統(tǒng)瞬時(shí)故障影響機(jī)車的正常運(yùn)行。 第三節(jié) SS8型電力機(jī)車主線路分析 為便于理解機(jī)車電氣線路，約定在機(jī)車電氣線路原理圖中，所有開關(guān)和觸頭表示兩位置開關(guān)在機(jī)車工端向前牽引位；按鍵開關(guān)在斷開位；繼電器、接觸器、電空閥在無(wú)電釋放；行程開關(guān)、刀開關(guān)觸頭和聯(lián)鎖觸頭在運(yùn)行位：主斷路器聯(lián)鎖觸頭在主斷路器的斷開位。 SS8型電力機(jī)車的主電路如附圖一所以示，主電路的線號(hào)為100～199號(hào)。機(jī)車主電路從六個(gè)方面考查其特點(diǎn)： 1、主傳動(dòng)形式：采用傳統(tǒng)的交-直傳動(dòng)型式和串勵(lì)式脈流牽引電動(dòng)機(jī)。 2、牽引電動(dòng)機(jī)供電方式：采用轉(zhuǎn)向架獨(dú)立供電方式即每臺(tái)轉(zhuǎn)向架外兩臺(tái)并聯(lián)的牽引電動(dòng)機(jī)，由一組整流器供電。當(dāng)

25、一組整流器損壞時(shí)，能保留1/2牽引力。 3、整流調(diào)壓電路：采用三段不等分順控橋控制，平滑調(diào)節(jié)整流電壓，這樣可使機(jī)車功率平滑變化，機(jī)車功率因數(shù)較高，諧波電流降低。采用單相半控橋式全波整流。為改善牽引電機(jī)換向性能，在機(jī)車主電路中設(shè)有平波電抗器，在牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組兩端并聯(lián)了固定分路電阻。 4、電制動(dòng)方式：采用加饋電阻制動(dòng)，可使機(jī)車速度低至12km/h時(shí)，仍保持最大制動(dòng)力136kN。 5、磁削方式：采用晶閘管分路的無(wú)級(jí)磁場(chǎng)削弱，以改善列車高速運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性。在速度0~170km/h范圍內(nèi)，牽引力可平滑調(diào)節(jié)。 6、檢測(cè)保護(hù)：直流電流與直流電壓的測(cè)量采用霍爾元件制成的傳感器，交流電壓與電流的測(cè)

26、量采用交流互感器，達(dá)到高壓電路和低壓電路的隔離，以利司機(jī)安全，并且使控制、測(cè)量、保護(hù)一體化，提高了系統(tǒng)的控制精度。 （1）網(wǎng)側(cè)高壓電路（25kv電路） 網(wǎng)側(cè)高壓電路的主要功能是由接觸網(wǎng)取得電能。主要設(shè)備有，高壓部分：受電弓1～2AP、空氣斷路器QF、高壓電壓互感器1TV、高壓電流互感器1TA、避雷器F、主變壓器TM的高壓繞組AX；低壓部分：電流互感器2TA，網(wǎng)壓表1PV、2PV，電度表PJ，自動(dòng)開關(guān)QA，接地電刷1E～4E，變壓器3T。 網(wǎng)側(cè)電流從接觸網(wǎng)流入升起的受電弓，主斷路器QF→主變壓器一次側(cè)AX繞組→車體→車體與轉(zhuǎn)向架軟連線→接地電刷1E～4E→輪對(duì)→鋼軌。 低壓部分主要用于檢

27、測(cè)機(jī)車網(wǎng)壓，提供電度表用的電壓信號(hào)。變壓器3T為微機(jī)提供同步電壓信號(hào)。 （2）整流調(diào)壓電路 機(jī)車性能與整流電路的選擇有很大關(guān)系，從供電性能來(lái)說(shuō)，機(jī)車主要有兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)是功率因數(shù)和諧波電流；另一個(gè)是機(jī)車的效率和節(jié)能。為了提高機(jī)車的功率因數(shù)，減少諧波電流，目前晶閘管相控機(jī)車主電路結(jié)構(gòu)上廣為采用多段橋，SS8型采用的是三段不等分橋整流調(diào)壓電路。 SS8型電力機(jī)車的調(diào)壓整流電路分為兩個(gè)獨(dú)立的相同單元，分別向相應(yīng)的轉(zhuǎn)向架供電?，F(xiàn)以其中一個(gè)調(diào)壓供電單元為例，說(shuō)明其調(diào)壓過(guò)程。圖22-10為1端轉(zhuǎn)向架單元的整流調(diào)壓簡(jiǎn)化電路。 網(wǎng)側(cè)高壓繞組AX的25kV電壓經(jīng)主變壓器TM降壓至次邊繞組a1-bl-x1

28、、a2-x2，其中a1-bl-x1段分為兩段a1-b1/b1-x1電壓分別為343.4V，a2-x2電壓為686.8V，構(gòu)成三段不等分電壓，與相應(yīng)的整流橋式電路構(gòu)成三段不等分整流半控橋。調(diào)壓原理分析如下： 第一段：繞組a2-x2工作，移相T5、T6、D2D1、D6D3、D5D4 提供電流通道。 電流路徑：在電源正半周時(shí)，電流由牽引繞組a2+→平波電抗器1L→牽引電動(dòng)機(jī)電樞→勵(lì)磁繞組→導(dǎo)線3→D6→T6→X2- 。在電源負(fù)半周時(shí)，電流由牽引繞組X2+→T5→D2D5→導(dǎo)線1→平波電抗器1L→牽引電動(dòng)機(jī)電樞→勵(lì)磁繞組→導(dǎo)線3 →D5→D4→a2-。整流輸出電壓： Ud1=0.9 α=π→0

29、時(shí)，Ud1=0→Ud，波形見(jiàn)圖22-10（a） 第二段：T5、T6滿開放時(shí)，投入繞組a1-b1段，移相T1、T3。電流路徑在電源正半周時(shí)，電流由a1+→導(dǎo)線1→負(fù)載→導(dǎo)線3→D6→T6→x2a2→D3→T3→導(dǎo)線81→b1-。電源負(fù)半周時(shí)，與上述不同的是T1、D2導(dǎo)電，T3、D1截止。整流輸出電壓： Ud2=Ud1max+0.9Ua1b1=0.9Ua2x2+0.9Ua1b1 當(dāng)α=π→0時(shí)，Ud2=Ud→Ud，波形見(jiàn)圖22-10（b）。 第三段：在第二段a1－b1繞組將滿開放時(shí)，投入b1－x1繞組，移相T2、T4。電流路徑在電源正半周時(shí)，電流由a1+→D1→導(dǎo)線1→負(fù)載→導(dǎo)線3→D6→

30、T6→a2x2→D3→T4→x1。電源負(fù)半周時(shí)，與上述不同的是D2、T2導(dǎo)電，D1、T4截止。整流輸出電壓： Ud3=Ud2max+0.9Ua1b1=0.9Ua2x2+0.9Ub1X1+0.9Ua1b1 當(dāng)α=π→0時(shí)，Ud3=Ud→Ud，波形見(jiàn)圖22-10（c） 由于受牽引電動(dòng)機(jī)允許的最高電壓值（1.1UN＝1100V）限制，半控橋通過(guò)維持先開放的整流橋滿開放，調(diào)節(jié)最后一段的移相電壓，以滿足總的整流電壓不超過(guò)電壓限制值的要求。SS8型電力機(jī)車采用二級(jí)限壓，當(dāng)電機(jī)端電壓達(dá)到1030V時(shí)，開始第一次限壓，此時(shí)電機(jī)電樞電流開始下降第二次限壓，限壓值為1100V，1030～1100 V之間隨電

31、流下降電壓線性增加。當(dāng)電機(jī)電壓達(dá)到1100V后，可以進(jìn)行磁場(chǎng)削弱。 當(dāng)機(jī)車進(jìn)行整流橋的空載試驗(yàn)時(shí)，負(fù)載電阻19R并聯(lián)在導(dǎo)線1、3之間。電阻中流過(guò)的電流應(yīng)大于晶閘管的維持電流。 圖22-10 SS8型電力機(jī)車整流調(diào)壓簡(jiǎn)化電路及波形圖 （3）磁場(chǎng)削弱電路 當(dāng)電機(jī)電壓達(dá)限制值后，還要繼續(xù)升速時(shí)，可通過(guò)磁場(chǎng)削弱進(jìn)行調(diào)速。SS8型機(jī)車采用晶閘管分路，來(lái)實(shí)現(xiàn)從滿磁場(chǎng)到最深削弱磁場(chǎng)叩（βmin＝43％）的連續(xù)平滑控制，以改善高速區(qū)的牽引性能。 無(wú)級(jí)磁削的電路，也是與主整流器一樣，以轉(zhuǎn)向架分為兩個(gè)相同而獨(dú)立部分，現(xiàn)以前轉(zhuǎn)向架部分（見(jiàn)主電路原理圖105-106）為例，其組成是從電機(jī)電樞和勵(lì)磁繞組

32、的連接點(diǎn)15和25分別到第一段橋的二個(gè)橋臂中點(diǎn)18和19，串入二對(duì)磁場(chǎng)分路晶閘管。現(xiàn)以牽引電機(jī)1M為例來(lái)說(shuō)明無(wú)級(jí)磁削（磁場(chǎng)分路）的工作原理。圖22-11為其調(diào)節(jié)原理圖及元件導(dǎo)通圖。分析中假定為理想整流器和平波電抗器電感量足夠大。 圖22-11 SS8型半控橋電路及無(wú)級(jí)磁削電路原理圖 圖①②為滿磁場(chǎng)的工作情況，這時(shí)與分路晶閘管聯(lián)接的整流橋D3、D6D6、D5D4、T5 處于滿開放輸出狀態(tài)（該半控橋?yàn)槿尾坏确职肟貥虻牡谝欢握鳂颍藭r(shí)晶管T9、T10不參與工作。在電源正半周時(shí)（圖①）：D3、D6、T6導(dǎo)通，電流路徑為： a2+→D3→1/2Ud→L1→1M電樞→15→D11 D21

33、（1R）→D6→T6→x2-。 在電源負(fù)半周時(shí)（圖②）：D5、D4、T5導(dǎo)通，電流路徑為： x2+→T3→1/2Ud→L1→1M電樞→15→D11D21（1R）→D5→T4→a2-。 輸出的整流全波電壓施加于平波電抗器L1、電機(jī)電樞和勵(lì)磁繞組D11D21及固定分路電阻1R上。 圖③④為分路晶閘T9、T10工作狀態(tài)。在電源正半周時(shí)（圖③），D3D6T6與電機(jī)電樞構(gòu)成電流通路；當(dāng)ωt=α?xí)r，觸發(fā)T10，因T10加有正向壓降，其值等于勵(lì)磁繞組上的壓降，故當(dāng)T10觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，D6受反向電壓作用而迅速截止。在ωt=α～π之間，T10一直導(dǎo)通，導(dǎo)通角θ＝л-α，這時(shí)電樞回路電流路徑為： a2+→

34、D3→1/2Ud→L1→1M電樞→15→T10→T6→x2-。 即不經(jīng)過(guò)勵(lì)磁繞組D11D21和固定分路電阻1R。那么此時(shí)勵(lì)磁電流iF僅靠勵(lì)磁繞組電感儲(chǔ)存的電能釋放，經(jīng)分路電阻1R來(lái)維持繼續(xù)流動(dòng)，并按指數(shù)曲線下降。 當(dāng)ωt=α?xí)r，T6D6截止使T10中的電流降到維持電流以下而截止，同時(shí)T5觸發(fā)導(dǎo)通，進(jìn)入電源負(fù)半波，相當(dāng)于④的工況。侍到當(dāng)ωt=π＋α?xí)r，給T9觸發(fā)脈沖而導(dǎo)通．在ωt=(π＋α)～2π之間，D5受反壓截止，使勵(lì)磁繞組D11D21與固定分路電阻1R自成續(xù)流。SS8型機(jī)車用晶閘管分路，可以實(shí)現(xiàn)從滿磁場(chǎng)到最深削弱磁場(chǎng)（βmin＝43％）的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，不僅改善了工作性能，而且還節(jié)省了有

35、觸點(diǎn)開關(guān)和發(fā)熱元件，減少了線路連線，從而減少了維修量；提高了可靠性。 （4）負(fù)載電路 1.牽引電路 主電路牽引工況時(shí)的簡(jiǎn)化電路見(jiàn)圖22-12。 由于SS8型采用轉(zhuǎn)向架獨(dú)立供電方式，故第一轉(zhuǎn)向架的1M和2M牽引電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，由主整流器1V供電；第二轉(zhuǎn)向架上的3M和4M牽引電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，由主整流器2V供電，兩組電路完全相同獨(dú)立。 牽引支路的電流路徑是：正極母線1或2→平波電抗器1L~4L→線路接觸器IKM～4KM→電樞→電流傳感器1SC~4SC→兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)工況鼓1～2QPR→兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)反向器1～2

36、QPV→勵(lì)磁繞組和固定分路電阻1R～4R→反向器1～2QPV→電流傳感器5SC～8SC→牽引電機(jī)故障隔離開關(guān)1QS～4QS→工況鼓1～2QPR→負(fù)極母線3或4。 圖22-12 SS8型電力機(jī)車主電路牽引工況簡(jiǎn)化電路 同一轉(zhuǎn)向架上兩臺(tái)牽引電機(jī)為背向布置，以換向器端為基準(zhǔn)，其相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反。各牽引電機(jī)的電樞與主極繞組的相對(duì)接線方式是： 1M A11B21-D11D21 2M A12B22-D22D12 3M A13B23-D13D23 4M A14B24-D24D14 因此兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)的反向器均在

37、"前"位。 機(jī)車?yán)脦?kù)用電源入庫(kù)動(dòng)車或進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)及旋輪時(shí)，通過(guò)主電路庫(kù)用插座1XS或2XS，將庫(kù)用轉(zhuǎn)換開關(guān)7QS或8QS從運(yùn)行位轉(zhuǎn)向庫(kù)用位，使庫(kù)用電源分別與2M或3M、電機(jī)的正、負(fù)兩端連接，人工扳好兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)在相應(yīng)位置，合上隔離開關(guān)2QS或3QS，就可用2M或3M庫(kù)內(nèi)動(dòng)車。若前轉(zhuǎn)向架2M處于故障狀態(tài)需庫(kù)內(nèi)動(dòng)車時(shí)，可借助線路接觸器2KM使1M的線路接觸器1KM閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)。庫(kù)用電源為直流，采用正線輸入，負(fù)線接地（車體），再經(jīng)鋼軌回流，見(jiàn)附圖一的108、109-A、B區(qū)。 庫(kù)用開關(guān)7QS～8QS為雙刀雙擲開關(guān)，一刀接地，一刀接庫(kù)用插座正極。它有兩個(gè)位置，當(dāng)在運(yùn)行位時(shí)，其主刀與主電路隔離

38、，輔助聯(lián)鎖接通受電弓電空閥，可以升弓；置庫(kù)用位時(shí)，不能升弓，其主刀將庫(kù)用插座的庫(kù)用電源分別接在牽引電機(jī)正、負(fù)端。 2.制動(dòng)電路 SS8型機(jī)車采用加饋電阻制動(dòng)，在電制動(dòng)時(shí)，各勵(lì)磁繞組串聯(lián)后由勵(lì)磁電源供電，電樞電路除串有制動(dòng)電阻外，還串入一段整流電源，簡(jiǎn)化電路如圖22-13。 圖22-13 SS8型電力機(jī)車加饋電阻制動(dòng)簡(jiǎn)化電路 電制動(dòng)時(shí)，位置轉(zhuǎn)換開關(guān)1QPR～2QPR轉(zhuǎn)換至制動(dòng)位，將牽引電機(jī)的電樞和勵(lì)磁繞組隔開，接成它勵(lì)發(fā)電機(jī)電路。此時(shí)1M～4M的勵(lì)磁繞組全部串聯(lián)，聯(lián)接順序?yàn)?M→2M→4M→3M，經(jīng)勵(lì)磁接觸器5KM，與由第一段半控橋（D3、D5D4、D6T6、T5）、勵(lì)磁繞組a5x

39、5、接觸器6KM組成的勵(lì)磁電源相聯(lián)，構(gòu)成它勵(lì)狀態(tài)。電樞電路中串入制動(dòng)電阻5～8R，然后與牽引繞組a1-b1-x1,a3-b3-x3及其對(duì)應(yīng)的整流橋組成制動(dòng)加饋電路。加饋電阻制動(dòng)分為兩個(gè)速度控制區(qū)： （a）高速區(qū) 在高速區(qū)，由于電機(jī)電勢(shì)很高，足以維護(hù)一定的制動(dòng)電流，所以無(wú)需加饋電源參與工作，主整流器僅起續(xù)流作用，晶閘管處于封鎖狀態(tài)。制動(dòng)電流電路如下： 牽引電機(jī)電樞繞組發(fā)電正端→5～8R制動(dòng)電阻→主整流器二極管→平波電抗器1～4L→線路觸器1KM～4KM→牽引電機(jī)電樞繞組發(fā)電負(fù)端。 在速度高于72km/h時(shí)，隨著速度增加，必須減少勵(lì)磁電流值，以保證制動(dòng)電流不超過(guò)規(guī)定值。在速度為72km/h

40、，勵(lì)磁電流達(dá)到最大值970A。此時(shí)制動(dòng)力的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁來(lái)實(shí)現(xiàn)的，原理公式為： Iz=== （b）加饋區(qū) 在加饋區(qū)，勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)已達(dá)到最大值（970A）的限制值，而這以后發(fā)電機(jī)由于機(jī)車速度低，其發(fā)電機(jī)電勢(shì)Ef隨速度下降而減小，制動(dòng)電流無(wú)法維持不變，而在低速區(qū)要獲得最大恒制動(dòng)力特性，則必須保持最大的制動(dòng)電流，因此，只能依靠主整流橋D1D2T2T4與繞組a1x1（以前架為例）組成的直流加饋電源Uj，對(duì)制動(dòng)電路實(shí)施電流加饋，以維持制動(dòng)電流不變。此時(shí)制動(dòng)力的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)主整流橋的觸發(fā)角α來(lái)實(shí)現(xiàn)的，原理公式為： α=π→0 即相當(dāng)于牽引電機(jī)電勢(shì)串聯(lián)一個(gè)整流電壓，整流電壓隨相

41、控角變化而自動(dòng)變化，以保證達(dá)到最大制動(dòng)電流。加饋時(shí)繞組a1b1x1全電壓投入工作，不做兩段橋運(yùn)行。 牽引電機(jī)的勵(lì)磁回路在電制動(dòng)時(shí)四臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁繞組全部串聯(lián)起來(lái)由勵(lì)磁半控橋供電，其工作電路如下： ①主變壓器勵(lì)磁繞組端子X(jué)5為正時(shí)： X5＋→6KM勵(lì)磁電源接觸器→導(dǎo)線20→D3→導(dǎo)線5→1QPR1→ 1QS→D21D11→1QPR2→ 2QS→D12D22→2QPR2→ 4QS→D14D24→2QPR1→ 3QS→D23D13→5KM勵(lì)磁接觸器→導(dǎo)線3→D6→T6→a5

42、- ②主變壓器勵(lì)磁繞組端子a5為正時(shí)：a5＋→T5→導(dǎo)線5→1PQR1→ 1QS→D21D11→1PQR2→ 2QS→D12D22→2QPR2→ 4QS→D14D24→1QPR1→ 3QS→D23D13→5kM勵(lì)磁接觸器→導(dǎo)線3→D5→D4→導(dǎo)線20→6KM勵(lì)磁電源接觸器→x5- 從機(jī)車主電路可以看出，它勵(lì)磁組D21D11、D23D13與D12D22、D14D24的接線相反，同樣亦是因電機(jī)背向布置安裝方式不同所致。 比較圖22-12和圖22-11主電路中電機(jī)勵(lì)磁電流、電樞電流的方向不難看出，電樞回路因串有整流

43、器因此兩種工況下電樞電流方向相同，制動(dòng)時(shí)勵(lì)磁電流方向應(yīng)與牽引時(shí)相反（由兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)的工況鼓保證），以改變電機(jī)電勢(shì)的方向產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （5）保護(hù)電路 SS8型機(jī)車主電路保護(hù)有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)及接地保護(hù)四個(gè)方面。 1.短路保護(hù) 短路保護(hù)器件為網(wǎng)側(cè)主斷路器。主電路的短路有網(wǎng)側(cè)過(guò)流，這種故障往往是車內(nèi)25KV高壓電路的對(duì)地短路，包括主變壓器高壓繞組的擊穿，導(dǎo)電桿的對(duì)地短路等，但車頂設(shè)備對(duì)地短路需由牽引變電所的油開關(guān)跳閘進(jìn)行保護(hù)，不屬于機(jī)車內(nèi)部保護(hù)。整流器側(cè)短路（二次側(cè)短路）：包括牽引繞組短路、整流元件擊穿形成的內(nèi)短路、整流器母線間的短路、硅元件擊穿的短路。 2.牽引電機(jī)過(guò)載

44、保護(hù) 包括牽引工況下電機(jī)的過(guò)載和環(huán)火，制動(dòng)工況下電機(jī)過(guò)載及環(huán)火，勵(lì)磁過(guò)載。短路及過(guò)載保護(hù)值見(jiàn)表22-1。 表22-1　SS8型機(jī)車主電路過(guò)載電流整定參數(shù)及保護(hù)器件 3.小齒輪“馳緩”的保護(hù) 當(dāng)傳動(dòng)小齒輪與傳動(dòng)軸間“馳緩”即打滑時(shí)，牽弓電動(dòng)機(jī)處于空載，轉(zhuǎn)速飛速上升，其時(shí)電樞電流迅速減小，其表現(xiàn)與輪對(duì)空轉(zhuǎn)相似。但對(duì)空轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，減載后可以恢復(fù)，而“弛緩”則不能恢復(fù)，還將繼續(xù)空轉(zhuǎn)，從而形成電樞“掃膛”。對(duì)“馳緩”的保護(hù)是通過(guò)電機(jī)電樞電流的檢測(cè)，當(dāng)同一轉(zhuǎn)向架上電機(jī)電流相差30％，防空轉(zhuǎn)裝置作用后5秒仍不起作用，這時(shí)中間繼電器22KA動(dòng)作，斷開主斷路器。 4.過(guò)電壓保護(hù) 過(guò)電壓形成于雷擊過(guò)電

45、壓或操作過(guò)電壓、整流元件的換相過(guò)電壓。主要保護(hù)形式有（自側(cè)網(wǎng)起）： （a）避雷器F：接于主斷路器之后，為金屬氧化物避雷器，主要用于防止主斷分、合過(guò)程中的操作過(guò)電壓，也用于機(jī)車運(yùn)行中的雷擊過(guò)電壓。標(biāo)準(zhǔn)沖擊波電壓　90K發(fā)，工頻放電電壓65KV。 （b）阻容保護(hù)：在牽引繞組側(cè)設(shè)有RC網(wǎng)絡(luò)吸收器1整流裝置中的RC網(wǎng)絡(luò)吸收器1～4C，11～14R。 （c）壓敏電阻：在牽引繞組兩端還關(guān)聯(lián)有壓敏電阻1～4RV。2、3兩種措施抑制牽引繞組側(cè)的過(guò)電壓，可將過(guò)電壓限制在牽引繞組電壓的二倍以下。整流裝置中的RC網(wǎng)絡(luò)吸收器用以限制整流元件換相過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓，保護(hù)整流元件本身。 （d）電子裝置的過(guò)壓保護(hù)（

46、電機(jī)限壓保護(hù)）：牽引電機(jī)電壓由微機(jī)柜限壓環(huán)節(jié)進(jìn)行限制，分二級(jí)限壓，一級(jí)限壓1030V，二級(jí)限壓1100V5％。 5.接地保護(hù) 牽引工況時(shí)，接地保護(hù)按“轉(zhuǎn)向架單元”設(shè)置，除網(wǎng)側(cè)電路外，主電路中任一點(diǎn)接地，接地繼電器均能動(dòng)作，無(wú)“死區(qū)”。制動(dòng)工況時(shí)，接地保護(hù)裝置也是分區(qū)設(shè)置，I端接地保護(hù)除保護(hù)I端轉(zhuǎn)向架的電機(jī)電樞電路外，還保護(hù)四臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電路。II端的接地保護(hù)僅保護(hù)II端轉(zhuǎn)向架的電樞電路。主接地故障時(shí)，通過(guò)1KE、2KE使主斷QF分閘保護(hù)。 6.機(jī)車安全聯(lián)鎖 機(jī)車安全聯(lián)鎖的作用是無(wú)論機(jī)車在運(yùn)行中還是在檢修中都能確保作業(yè)人員的安全。一、只有確保機(jī)車在停電狀態(tài)下，作業(yè)人員才能開啟危及人身安全

47、的各個(gè)屏柜門進(jìn)行作業(yè)，二、只有在確保危及人身安全的各個(gè)屏柜門完全鎖定狀態(tài)下，并且在機(jī)車得電后屏柜門再不能開啟，機(jī)車才能投入運(yùn)行。機(jī)車安全聯(lián)鎖由兩部分構(gòu)成：屏柜鎖和控制裝置，也稱鑰匙箱。 （1）屏柜鎖： ①不帶鑰匙（無(wú)鎖芯）的屏柜鎖。安裝在不危及人身安全的屏柜上，其操作順序是開門：按下定位按鈕，將執(zhí)手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，此時(shí)定位按鈕松執(zhí)手被鎖定在“1”位，門可開啟。關(guān)門：按下定位按鈕，將執(zhí)手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度（即與開門相反）即可。 ②帶鑰匙（有鎖芯）的屏柜鎖。安裝在危及人身安全的屏柜上，其操作順序?yàn)殚_門：從控制裝置面板上取出鑰匙插入鎖芯順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，執(zhí)手解鎖，然后再將執(zhí)手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)

48、90度，執(zhí)手鎖定，鑰匙不能取出。關(guān)門的順序相反。 （b）控制裝置(圖22-14) 控制裝置的正面有同時(shí)放置八片同類型屏柜鎖鑰匙及插孔，機(jī)車電鑰匙插孔，換向手柄插孔。背面有進(jìn)、出風(fēng)口和控制電源110V接口。內(nèi)部有電磁閥YV及二位三通旋轉(zhuǎn)閥。 （c）司機(jī)欲開啟和柜門，首先斷開司機(jī)臺(tái)機(jī)車電鑰匙并取出，此時(shí)電磁閥YV失電切斷風(fēng)源，控制裝置上司機(jī)鑰匙插孔露出。將機(jī)車電鑰匙插孔內(nèi)推動(dòng)至閉合位“1”位，使換向手柄被鎖定。 安全聯(lián)鎖裝置閉鎖，同時(shí)機(jī)車電鑰匙被鎖定，司機(jī)將屏柜鑰匙逆時(shí)針90度即可取出去開啟各柜門，而此時(shí)換向手柄被鎖定。安全聯(lián)鎖裝置閉鎖的操作順序按上面的逆順序進(jìn)行。 （6）測(cè)量電路 S

49、S8 型主電路測(cè)量包括網(wǎng)壓、電機(jī)電壓、直流電流、勵(lì)磁電流、網(wǎng)側(cè)牽引電力等五部分。 （a）網(wǎng)壓測(cè)量 信號(hào)的測(cè)量用高壓電壓互感器1TV，經(jīng)變壓微機(jī)柜作為網(wǎng)側(cè)電壓信號(hào)。指示用交流電壓表達(dá)1PV～2PV,該表為雙針表，一根針顯示網(wǎng)壓，實(shí)際刻度0～40KV在19KV、29KV處有紅色標(biāo)線，另一根針顯示輔助電路電壓，實(shí)際刻度0～600V，直接接至輔助電路。 （b）電機(jī)電流測(cè)量 圖22-14 SS8型電力機(jī)車安全聯(lián)鎖裝置 采用勵(lì)磁電流傳感器1～8SC作測(cè)量元件。分別測(cè)量1M～4M電機(jī)的電樞電流和勵(lì)磁電流，將測(cè)量信號(hào)送入微機(jī)柜放大后送至司機(jī)室上的電流表1～8PA，依次顯示電樞電流和

50、勵(lì)磁電流，該電流表為雙針表。 （c）電機(jī)電壓測(cè)量 測(cè)量元件采用1～4SV傳感器，接在1M～4M的電樞兩端，且上端接在線路接觸器1KM～4KM的下端，以便當(dāng)電機(jī)1M～4M發(fā)生故障時(shí)能完全甩掉牽引電機(jī)。測(cè)量信號(hào)送入微機(jī)柜放大后送至電壓表3～6PV。直流傳感器的電壓和電流信號(hào)，不但作為顯示信號(hào)，還作為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制信號(hào)。 （d）網(wǎng)側(cè)電力測(cè)量 使用DJ6型電力機(jī)車交流電度表PJ，規(guī)格為額定電壓100V、額定電流1A。電壓信號(hào)由高壓電壓互感器（1TV）次級(jí)線圈輸出，電流信號(hào)由低壓電流互感器（2TA）輸出。該電度表刻度已考慮互感器變化，將指示數(shù)乘以100即為實(shí)際電度數(shù)。 電力機(jī)車布線圖讀識(shí)基

51、礎(chǔ) 以上我們從機(jī)車主電路中了解到，機(jī)車上所有電氣設(shè)備都是靠連接導(dǎo)線將其連接成一個(gè)獨(dú)立的電系統(tǒng)，如主電路就是由受電弓、主斷路器、主變壓器等設(shè)備及其連接導(dǎo)線組成的一個(gè)電系統(tǒng)。那么連接導(dǎo)線在機(jī)車上走線、布置和固定的方式及電氣設(shè)備之間連接的方式就是布線圈或接線既 機(jī)車上電氣設(shè)備有成百上千個(gè)，連接導(dǎo)線則是更多，例如僅主電路就有線號(hào)不重復(fù)的導(dǎo)線199根，加上在機(jī)車不同位置上固定的相同線號(hào)的導(dǎo)線，主電路的導(dǎo)線就更多了。為了更方獲直接地標(biāo)明、表示導(dǎo)線的連接，機(jī)車上的布線圖也分為主電路布線、輔助電路布線、控制走路布線等，如附圖九即為SS8型電力機(jī)車主、輔電路布線圖。由于機(jī)車上大部分電器及龜氣部件都是集中安裝

52、在電氣柜、空氣柜中，因此各電氣柜也有布線圖。如附圖七1號(hào)高壓柜、附圖八Ｉ號(hào)低壓布線圖均為城型電力機(jī)車電氣柜布線圖。 布線圖無(wú)論對(duì)制造、檢修人員還是司乘人員都是非常有用的。對(duì)制造人員而言，布線圖是機(jī)車上導(dǎo)線安裝、固定、接線的標(biāo)準(zhǔn)，必須嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)布置導(dǎo)線，這樣才不會(huì)錯(cuò)接、漏接導(dǎo)線，避免人為故障；對(duì)檢修人員而言，從布線圖上可以很方便地查出哪根導(dǎo)線或電器接在什么位置，怎么接線的，易于準(zhǔn)確快捷檢修電路、排除故障。對(duì)司乘人員而言，布線圖結(jié)合電路圖可以使司機(jī)很快查出故障部位并做出應(yīng)急處理，因此讀識(shí)機(jī)車布線圖是一項(xiàng)基本功。下面我們以城型電力機(jī) 車為例進(jìn)行介紹。 對(duì)布線圖的約定： 1.各電器聯(lián)鎖觸頭常開

53、、常閉狀態(tài)相應(yīng)于： （1）各接觸器、繼電器在無(wú)電釋放狀態(tài)； （2）位置轉(zhuǎn)換開關(guān)在Ｆ（向前）、Ｔ（牽引）位； （3）故障隔離開關(guān)運(yùn)行位。 2.布線圖中導(dǎo)線分高壓、低壓分別綁扎。 3.各導(dǎo)線線徑代號(hào)根據(jù)機(jī)型不同而含義不同。如SS8型電力機(jī)車各線徑代號(hào)含義見(jiàn)附圖七中的技術(shù)要求。 4.布線圖上導(dǎo)線有線號(hào)、電器有代號(hào)、各開關(guān)有位置標(biāo)記。 5.ST表示接線排，如 22XT4表示第22號(hào)接線排第 4排接線柱。 XP表示插座，如 14XP表示第14個(gè)插座。 XS表示插頭，如32XS表示第32號(hào)插頭，該插頭每根插針?biāo)訉?dǎo)線及針數(shù)，從插頭的布線圖中可以清楚地顯示出來(lái)。從附圖七中可以看出，32XS

54、為20芯插頭，3組懸空。 6.為擴(kuò)大導(dǎo)線客量，有時(shí)導(dǎo)線需若干根并聯(lián)使用，此時(shí)布線圖上也應(yīng)標(biāo)明，如 D112，表示D11線由兩根并聯(lián)使用。 7.同一線號(hào)的導(dǎo)線需分別接到不同位置時(shí)，則需要多少根導(dǎo)線，就在其線號(hào)后乘以總根數(shù)，如34表示3號(hào)線有4根。 8.電器接線，用英文小寫字母表示線因引出線端子，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示動(dòng)靜聯(lián)鎖節(jié)點(diǎn)的引出線端子。如附圖七中1YVR接線圖表明1YVR一個(gè)線圈共有 4組聯(lián)鎖節(jié)點(diǎn)，二常開二常閉，并且3、4號(hào)端子各自接有二根導(dǎo)線。 下面以附圖九為例說(shuō)明＄型電力機(jī)車主電路布線圖讀識(shí)方法。該圖是從車頂俯視機(jī)車內(nèi)部、下部主電路設(shè)備之間的連線及布置圖。由左及右分別為第１牽引電機(jī)電

55、樞繞組A11B21、勵(lì)磁繞組 D11D21均為 2根并聯(lián)，接到Ｉ號(hào)電器柜背面 B21、A11D11、D21處（同樣方法可找出第2、3、4牽引電機(jī)電樞繞組和勵(lì)磁繞組的接線方式）；ＩXS使用插頭引入91號(hào)線并與１號(hào)線相連；硅機(jī)組接線母排35、44分別接到2號(hào)電氣柜內(nèi)，制動(dòng)電阻柜出線端子共接有來(lái)自1號(hào)電器柜的29號(hào)、7號(hào)、14號(hào)導(dǎo)線。車內(nèi)連線集中固定在機(jī)車走廊中。 Ⅰ、Ⅱ號(hào)高壓柜低壓布線圖讀識(shí)方法。該圖表示柜板前布圖。１號(hào)電器柜共有4個(gè)插頭插座 32XS、33XS、35XS、31XS，均為 20芯結(jié)構(gòu)，線號(hào)為每根插針?biāo)泳€號(hào)及線號(hào)所接的電器代號(hào)表示在括號(hào)中。雙劃線表示線束，其流向可以看出柜內(nèi)接線全

56、部匯集在4個(gè)插座柜頭上與其它電氣部件連接。 總之，讀識(shí)布線圖比較簡(jiǎn)單，它與電路圖結(jié)合起來(lái)，就能幫助你很快將抽象的原理圖與具體電氣部件。實(shí)物對(duì)應(yīng)起來(lái)，起到一個(gè)由抽象到具體的轉(zhuǎn)變。 背景資料：　SS8型電力機(jī)車基本參數(shù) 工作電壓 額定值 25kv 最高值 29kv 最低值 20kv 電流制 單

57、相工頻交流 軸 式 B0- B0 總 重 88t% 軸 重 22t% 　 牽引工況：機(jī)車功率（持續(xù)制） 　　 3600kw 傳動(dòng)比 77／31＝2.484 持續(xù)牽引力（kN）（半磨耗輪） 　126

58、 起動(dòng)牽引力（kN）（半磨耗輪） 　210 持續(xù)速度（km/h) （半磨耗輪） 100 最高速度（km/h) 170 小時(shí)制功率因數(shù) 0.82 恒功率速度 1.68 電制動(dòng)工況：制動(dòng)方式 加饋電阻制動(dòng) 制動(dòng)功率（kw）

59、 2700(75-160km／h) 最大制動(dòng)力（kN） 130（16-75km/h) 電機(jī)懸掛方式 架承式全懸掛 傳動(dòng)方式 單邊直齒六連桿空心軸彈性傳動(dòng) 牽引裝置 推挽式低位平牽引桿 停車制動(dòng) 儲(chǔ)能制動(dòng)器 基礎(chǔ)制動(dòng) 203mm 3.5單元制動(dòng)器。單側(cè)雙閘瓦（粉未冶金高摩閘瓦）、間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)。 小 結(jié) 電力機(jī)車的主電路是由各單元電路組合而成的，其中包括網(wǎng)側(cè)高壓電路、整流調(diào)壓電路、負(fù)載電路以及各種保護(hù)電路。衡

60、量機(jī)車主線路特點(diǎn)主要從六個(gè)方面進(jìn)行即：整流調(diào)壓方式、供電方式、牽引電動(dòng)機(jī)型式及聯(lián)結(jié)方式、電氣制動(dòng)方式、磁削方式、檢測(cè)保護(hù)方式。電力機(jī)車的主電路的結(jié)構(gòu)決定了電力機(jī)車的性能，對(duì)機(jī)車實(shí)施的自動(dòng)控制主要是對(duì)主電路進(jìn)行控制。 SS8型電力機(jī)車采用了三段不等分半控橋相控調(diào)壓，轉(zhuǎn)向架獨(dú)立供電，利用平波電抗器濾波，采用了晶閘管分路的無(wú)級(jí)磁場(chǎng)削弱，采用了加饋電阻制動(dòng)。 復(fù)習(xí)思考題 1、電力機(jī)車的電路由哪幾部分組成？ 2、電力機(jī)車的主電路是如何構(gòu)成的？ 3、電力機(jī)車的輔助電路是如何構(gòu)成的？ 4、集中供電的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)各是什么？ 5、.采用加饋電阻制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 6、采用無(wú)級(jí)磁場(chǎng)削弱的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 7、SS8型電力機(jī)車的主電路結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？ 8、SS8型電力機(jī)車有哪些檢測(cè)電路？