ss9型电力机车电气线路分析毕业设计论文(编辑修改稿)

ss9型电力机车电气线路分析毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

，可提高列车高速运行时的平稳性。 机车在整个调速区间内均是无极的。 电制动方式 电制动采用加馈电阻制动，在低速区可以有较大的制动力。 牵引电动机供电方式 采用转向架独立供电方式，即每台转向架有三台并联的牵引电动机，由一组整流器供电。 优点是当一台转 向架整流电路故障时，可保持 1/2的牵引能力，实现机车故障运行；前后两个转向架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转向架减荷后转向架增荷，以充分利用黏着，发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基础的电气系统单元化供电控制系统，装置简单。 测量系统 直流电流和电压的测量均采用霍尔传感器，交流电流和电压的测量采用交流互感器，使高压电路与测量控制系统隔离，以利于司机安全，并使控制、测量、保护一体化，同时提高了控制精度。 保护系统 机车采用双接地保护，每一台转向架电气回路单元各接一台主接地继电器，以利于查找接地故障。 主电路的构成 网侧电路 网侧电路见图。 其主要功能是由接触网取得电能，因而属于 25kV 电路。 网侧电路又称高压电路，在主变压器高压绕组 AX的 A侧为高压部分，主要设备有受电弓 1～ 2AP、高压隔离开关 17QS、 18QS、真空断路器 4QF、高压电压互感器 6TV、高压电流互感器 7TA、避雷器 5F、主变压器的高压绕组 AX。 低压部分有：电流互感器 9TA、网压表 103PV、 104PV、电度表 105PJ、自动开关 102QA、接地碳刷 110E～ 160E 及变压器 100TV。 网侧电流从接触网流入升起的受电弓，经主断路器 4QF、高压隔离开关 17QS（或 18QS）、主变压器的高压绕组 (AX)进入车体 ,通过车体与转向架的软连线、接地电刷 110E～160E、轮对、钢轨，返回变电所。 高压电压互感器 6TV 接在主断路器主触头之前，在其西安铁路职业技术学院毕业设计（论文） 9 二次侧通过保护用自动开关 102QA，接有安装于司机室内的网压表 103PV、 104PV，电度表 105PJ 的电压线圈。 升起受电弓， 就可判断接触网是否有电。 在接地端 X 处，接有交流电流互感器 9TA(300A/5A)， 为电度表提供电流信号。 在主断隔离开关 与主阀之间接有避雷器 5F，用于抑制操作过电压及运行时的雷击过电压。 高压电流互感器 7TA 是原边电流的测量装置，其作用为原边的过流保护。 高压隔离开关 17QS、 18QS 用于隔离故障受电弓。 图 网侧电路图 整流调压电路 整流调压电路分为两个独立的单元，分别向相应的转向架供电。 现以其中一个调压供电单元，说明其调压过程。 SS9 型电力机车电气线路分析 10 图 Ⅰ 端转向架单元的整流调压简化电路。 牵引绕组 a1b1x a2x2电压有效值均为 ，其中 a1b b1 x1 为 ，与相应的整流器构成三段不等分整流桥。 整流调压电路 先开放由牵引绕组 a2X2 供电的整流桥的晶闸管 T T6，顺序移相，整流电压由零逐渐升至 1/2Ｕ d。 整流电流由二极管 D D2和 D D6续流。 在电源正半周时，电流由牵引绕组 a2→T5→D2→D1→ 导线 71→ 平波电抗器 → 牵引电动机电枢 → 主极绕组 → 导线72→D5→D4 →X2→a2 ，当电源负半周时， 电流由牵引绕组 X2→D3→D2→D1→ 导线 71→平波电抗器 → 牵引电动机电枢 → 主极绕组 → 导线 72→D6→T6→a2→X2。 这时第二段桥的元件交替导电，第一段桥的整流管 D D2 起续流作用。 当晶闸管 T T6将满开放，但还未满开放时，投入绕组 a1b1 段的整流桥，触发T T3，而 T T6 继续维持满开放。 当电源为正半周时，若在相控角 α 时触发 T3，则电流由 a1→D1→ 导线 71→ 平波电抗器 → 牵引电动机电枢 → 主极绕组 → 导线72→D5→D4→X2→a2→T5→T3→b1→ a1。 当电源为负半周时，则电流由 b1→T1→ 导线71→ 波电抗器 → 牵 引 电 动 机 电 枢 → 主 极 绕 组 → 导线 72→D6→T6→a2→X2→D3→D2→a1→b1。 与前面不同的是 T D2导通， T D1截止。 T T3顺序移相，整流电压在 1/2Ｕ d 至 3/4Ｕ d之间调节。 当绕组 a1b1 段整流桥将满开放时，投入绕组 b1x1 段的整流桥，其过程与前类似。 T T4顺序移相，整流电压在 3/4Ｕ dＵ d 至Ｕ d 之间调节。 西安铁路职业技术学院毕业设计（论文） 11 在整流器的输出端并联了电阻 75R 和 76R，其电阻的作用有两个：一是机车高压空载做限压试验时，作整流器的负载 ，起续流作用；二是正常运行时，能够吸收部分过电压。 磁场 削弱电路 当电机电压达到最高值后，要求机车继续加速时，就要进行磁场削弱。 SS9 型电力机车采用晶闸管无级分路，来实现从满磁场到最深削弱磁场的连续平滑控制，以改善高速区的牵引功能。 磁场无级削弱电路也是按转向架分为两个相同而独立的部分。 以前转向架为例，从电枢和磁场绕组的连接点 1 24 、 34 分别到第二段桥的二个桥臂中点 78和 79，串入三对磁场分路晶闸管。 现以牵引电动机 1M 为例来说明磁场无级削弱的工作原理。 如图 所示， ① 、 ②为满磁场的工作情况。 这时与分路晶闸管联接的整流桥处于满开放输出状态，晶闸管T1 T12 不参与工作，正半波元件 T D D4 导通，负半波 D D T6 导通，与前述的情况相同。 电压过零时，即电源为负半波的工作情况。 由于元件 D D4的导通使元件 T D6因反向电压而截止，而流经元件 T12的电流无通路而截止，在 T11 触发后将励磁绕组再次分流。 因此，元件 T1 T12 导电时间的长短，决定了分路时间的长短。 调节晶闸管 T1T12 移相触发角，就能达到所需的磁场削弱系数。 接地继电器 97KE、 98KE 分别保护各自的按转向架供电的电路，以区分接地故障的部位。 图 磁场削弱电路 SS9 型电力机车电气线路分析 12 牵引电路 SS9 型电力机车牵引工况的简化电路如图。 机车牵引供电电路，采用转向架独立供电方式。 第一转向架的 1M、 2M、 3M 牵引电动机并联，由主整流器 70V 供电。 第二转向架的 4M、 5M、 6M 牵引电动机并联，由主整流器 80V 供电。 两组供电电路完全相同且完全独立。 图 牵引电路简化图 牵引电动机共有 4 个绕组，即电枢绕组、补偿绕组、附加极绕组和主 极绕组。 前 3个绕组在电机出厂前已固定连接，简称之为电枢绕组；因此对外连接的就只有电枢绕组和主极绕组，串励电机的转向取决于这两个绕组的连接方式。 由于三轴转向架第一台牵引电机与第二、第三台牵引电机布置方向一致，其相对旋转方向相同。 以第一转向架前进方向为例，从 lM、 2M、 3M 电机非换向器端看去，电枢旋转方向应为顺时针方向；第一转向架与第二转向架反向布置 ,因此第二转向架 4M、 5M、6M电机为顺时针方向。 由此，各牵引电机的电枢与主极绕组的相对接线方式是： 1M： A11A12— D11D12 2M： A21A22— D21D22 3M： A31A32— D31D32 4M： A41A42— D42D41 5M： A51A52— D52D51 6M： A61A62— D62D61 上述接线方式为机车向前方向时的状况。 当机车向后时，主极绕组通过 “ 前 ” — “ 后 ” 换向鼓反向接线。 西安铁路职业技术学院毕业设计（论文） 13 牵引支路的电流路径是：正极母线 71 或 81→ 平波电抗器 11L～ 61L→ 线路接触器12KM～ 62KM→ 电枢 → 电流传感器 111SC～ 161SC→ 位置转换开关的 “ 牵 ”━“ 制 ” 鼓107QPR或 108QPR→ 位置转 换开关的 “ 前 ”━“ 后 ” 鼓 107QPV或 108QPV→ 主极磁场绕组→“ 前 ”━“ 后 ” 鼓 107QPV 或 108QPV→ 电流传感器 113SC～ 163SC→ 电机开关隔离19QS～ 69QS→“ 牵 ”━“ 制 ” 鼓 107QPR 或 108QPR→ 负极母线 72～ 82。 由于单相相控电路整流电压波形有很大波动，即含有相当大的高次谐波电压，因此必须在电动机支路中串有平波电抗器 11L～ 61L 以抑制该支路中谐波电流分量，改善电动机的换向。 否则电动机将不能工作。 线路接触器 12KM～ 62KM 有三个主要作用：一是当牵引电动机过流或 其他故障时开断该支路，保护电动机；二是防止位置转换开关带电转换，因而在位置转换开关动作之前，线路接触器必须先开断电路；三是与牵引电机隔离开关配合完全隔离电机。 若没有线路接触器，假如某一电机发生烧损造成接地，则接地故障无法隔离，机车无法运行。 在主极绕组上并联了固定分路电阻 14R～ 64R，其作用是将电枢电流中的交流分量分流，使电机机座及主极中因交变磁通的涡流损耗减小，改善电动机的换向和主极温升。 牵引电机隔离开关 19QS～ 69QS 为单刀双投开关，有上、中、下三个位置。 上为运行位，中为牵引工况故 障位，下为制动工况故障位。 在牵引工况，若牵引电机之一故障或相应通风机故障时，将相应牵引电机隔离开关置中间位，其相应常开联锁接点打开接触器 12KM～ 62KM 线圈之一，使得该电机支路与供电电路完全隔离，不投入工作。 在牵引电路中，牵引电机主极绕组与接地电器相连，处于低电位，而电枢 A11～ A61点及附加极绕组处于高电位。 库用开关 20QS、 50QS 为双刀双投开关，有两个位置。 当在运行位时，其主刀与主电路隔离，相应辅助接点接通受电弓电磁阀，方可升弓；放在库用位，不能升弓，其主刀将库用插座 30XS 或 40XS 的库用电源分别与 2M 或 5M电机正、负两端相连接，即可在库内动车。 刀开关上设有接通 11KM～ 61KM 线圈的辅助联结点，在库用位时可通过 11KM～61KM 使相应电机得电，达到动车、旋轮和试验转向的目的。 每台牵引电机电枢电流、磁场电流和电机电压将用电流传感器 111SC～ 161SC、113SC～ 163SC 和电压传感器 112SV～ 162SV 测量，电压传感器接在 1M～ 6M的电枢两端。 传感器除提供司机室电压表、电流表的信号外，还提供电子系统的反馈信号，可实现高、低压电路的隔离。 机车的方向控制由转 换开关的方向开关 107QPV、 108QPV 完成。 利用 107QPV、 108QPV的转换改变励磁电流方向，从而改变电机的转向。 以牵引电动机 1M 的励磁绕组为例，当机车在 Ⅰ 端向前位时，励磁电流由 D11流入， D12 流出；而 Ⅰ 端向后位时，励磁电流SS9 型电力机车电气线路分析 14 由 14→D12→D11→15。 必须注意，机车运行中若要改变方向，必须在机车停车后才能转换，否则会损坏机车。 接地继电器 97KE、 98KE 分别保护各自的按转向架供电的电路，以区分接地故障的部位。 制动电路 SS9 型电力机车采用了加馈制动电阻。 在电制动时，各励磁 绕组串联后由励磁电源供电，而电机的电枢电路除串有制动电阻外，还串入一段整流电源。 其制动工况的简化电路如图 所示。 图 电制动电路简化原理图 电制动时，位置转换开关 107QPR、 108QPR 转至制动位，将牵引电机的电枢和励磁绕组隔开，并将电机 1M～ 6M 的励磁绕组串联起来。 在电枢电路中串入制动电阻 13R～63R，并联后与上面的一段整流器串联作为加馈电源， Ⅰ 端的下面一段整流器串联与励磁绕组 a5x5 相连作为励磁电源。 电枢电路中，由于串有整流器，因而电枢 电流方向应与牵引时相同，所以制动时的西安铁路职业技术学院毕业设计（论文） 15 励磁电流应与牵引时相反 (由 “ 牵 ”━“ 制 ” 转换开关保证 )，以改变电机电势的方向。 加馈电阻制动分为两个速度控制区。 1 高速区 —— 由于电机电势很高，足以维持一定的制动电流，所以无需电源参与工作，主整流器仅起续流作用，晶闸管处于封锁状态。 制动电流的通路为主整流器二极管→ 平波电抗器 (11L～ 61L)→ 牵引电机 (1M～ 6M)→ 制动电阻 (13R ～ 63R)→ 二极管。 2 加馈区 —— 励磁。