SS4改电力机车电气线路分析

SS4改电力机车电气线路

山东职业学院

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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：

SS4改电力机车电气线路

山东职业学院毕业论文评审表

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山东职业学院毕业论文答辩情况记录

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目录

摘 要............................................................................................................................ 5

前 言.......................................................................................................................... 6

第一章零位控制............................................................................................................ 7

第二章低级位延时控制................................................................................................ 7

第三章线路接触器控制................................................................................................ 8

第四章调速控制............................................................................................................ 9

4.1调速信号给定................................................................................................ 10

4.2磁场削弱控制................................................................................................ 10

4.3励磁接触器控制............................................................................................ 11

第五章功补接触器控制.............................................................................................. 12

第六章重联中间继电器控制...................................................................................... 14

第七章司机钥匙互锁控制.......................................................................................... 16

第八章保护控制.......................................................................................................... 16

8.1原边过流........................................................................................................ 17

8.2次边过流........................................................................................................ 17

8.3牵引电机过流................................................................................................ 17

8.4主回路接地.................................................................................................... 19

8.5辅助系统过流................................................................................................ 19

8.6辅助回路接地................................................................................................ 19

8.7零电压............................................................................................................ 19

8.8紧急制动........................................................................................................ 19

8.9磁过流............................................................................................................ 20

8.10补过流.......................................................................................................... 20

8.11故障障保护的恢复控制 .............................................................................. 20

总结.............................................................................................................................. 21

参 考 文 献................................................................................................................ 22

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摘 要

随着我国电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

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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（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。

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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、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

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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，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，19QS～49QS分别是牵引电机1～4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

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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：

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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Ⅰ级磁削弱位，导线410经627AC使导线407有电，Ⅰ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Ⅰ级削弱；若此时，把627AC的转换手把打到Ⅱ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Ⅱ级削弱；若把627AC的转换手打到Ⅲ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Ⅲ级磁削，提高了机车运行速度。（见图3）。

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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，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

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闭点，使导线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

图4 主隔离开关的辅助接点；励磁接触器控制环节 169QS分别是78PFC、88PFC另一路经116KM、119QS

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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

114KM、124KM、154KM、164KM失电，功补退出主回路。（见图5）。

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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，545KA～548KA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545KA～548KA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）时，其控制环节（见图7）

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图6 重联中继控制

假设1号车的A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545KA～548KA（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向的司机室内的重联选择

图3-22 重联中继控制

环节 图3-22 重联中继控制

环节

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。

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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

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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。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

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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

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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98KE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。

8.8紧急制动

紧急制动的控制信号来自信号柜和紧急制动按钮，这一信号的标号是

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