1、宁夏理工学院毕业论文- -I摘 要铁路作为远距离、大容量、全天候的陆路交通工具，以其功率大、速度快、效率高、过载能力强、适应性好的特点被广泛受到重视。中国高铁在“以稳为主、稳中求快”的宗旨指点下，取得快速发展的可喜成绩。SS3B 型电力机车是第二代机车技术产物 SS3 型的改进产品，技术有承前启后的必然，也有被取代的必要性。SS3B 型电力机车调压方式采用了以单向半控桥式整流电路为调压理论基础的不等分三段半控整流电路，三级弱磁升速的具有弱磁与调压配合控制特的调速电路，供电方式是是转向架电机并联独立供电方式，SS3B 型电力机车的制动方式是加馈电阻制动，此外，由于 SS3B 型电力机车的电气设备
2、布置与电气控制等方面比 SS3 型电力机车设计的更加合理，这使该电力机车拥有恒流启动准恒速限压运行的调速控制特性和更优越的再生制动性能，本文重点讨论电力机车主、辅电路及电力机车的运行工况。随着新型电力机车应用和推广工作的深入、列车技术的改进与发展，SS3B 型电力机车的安全性、可靠性和节能性能等问题已经成为阻碍它继续推广的障碍。如 SS3B 型电力机车功率因数并不理想的不等分三段桥整流装置所产生的谐波，给正常运行的电网造成干扰乃至危害；使辅助电路系统提供电力的劈相机的启动接触器线圈经常烧坏，造成停车事故；牵引变压器渗、漏油故障等，这些情况不仅给机车的正常运行带来隐患，也增加了机车的检修成本，所
3、以本文提出了有关故障的处理和预防方法。关键词：SS3 B 型电力机车；主辅电路；制动工况；牵引工况；宁夏理工学院毕业论文- -IIAbstractThe railroad is long-distance to leave, the route on land pileup of big capacity, all - weather, with its power big, quick velocity, efficiency higher, the overburden capability is strong, suitability the good characteristics b
4、e extensively been valued. Chinese high speed railway points out in the aim of “with steady for lord, steady amid beg quickly“ down, obtain the pleased result of rapid shape. The SS3 B type electric locomotive is the betterment product of the next generation scooter technique outcome SS3 type, techn
5、ique already before accepting Inspired post - of there is also the necessity to be replaced by all means.The SS3 B type electric locomotive adjusted to press a mode to adopt with the one-way quasi control the bridge type rectification telephone for adjust the anti of pressing the theoretical basis t
6、o wait to divide three quasis to control to commutate telephone, 3 stages the weak magnetic belt kick soon have weak magnetic belt and adjust to press a team work control especially of velocity modulation telephone, The power supply method is to is a bogie dynamo to merge an independent power supply
7、 method, the making of SS3 B type electric locomotive method is to apply the Feedback resistance system, In addition, the electricity equipment of the SS3 B type electric locomotive decoration controls with electricity to wait aspect to compare a SS3 type electric locomotive to design more reasonabl
8、e, This makes the electric locomotive hug to have persistence to flow a start preparation the constant speed limit press velocity modulation control characteristic and more superior regenerative braking performance of run - time, this text point talks about electric locomotive lord, assist the run -
9、 time work of telephone and electric locomotive condition.But along with the new electric locomotive application and the generalize operate of thorough, train technical betterment and shape, the stability, reliability and economy energy performance question of SS3 B type electric locomotive has alre
10、ady become baffling it goes on to expand barrier to. Such as SS3 B type electric locomotive power factor anti the ideal anti wait to divide three bridges rectification device generate of harmonic, result in to the charged barbed wire net that the normal circulates jam is to harm; Giving the auxiliar
11、y circuit system provide the start contactor of electric wedge camera the coil to burn usually is bad, result in to park the car accident; Lead transformer to ooze, leak oil fault etc., these condition not only bring the normal run - time of scooter concealed suffer from, also raised the cost of ove
12、rhaul of scooter, so this text proposed concerning fault of transaction and prevention method.Key words: SS3 B type electric locomotive，the main and auxiliary circuit; brake conditions; traction conditions; 宁夏理工学院毕业论文- -III目录摘 要 . I Abstract II 1 绪论 11.1 本课题探讨的背景及意义 11.1.1 本课题探讨的背景 11.1.2 本课题探讨的意义 -
13、 1 -1.2 当前电力机车技术现状及韶山系列电力机车性能分析 21.2.1 电力机车技术现状 21.2.2 SS3 B 型电力机车技术现状 21.3 本文研究的主要内容 32 SS3 型电力机车车体与电气控制分析 42.1 SS3 型电力机车车体概述 42.1.1 电力机车电气设备 42.1.2 电力机车设备布置遵循的准则 42.1.3 电力机车电气设备布置 52.2 电力机车控制规律分析 52.3 电力机车特性分析 63 SS3 型电力机车主电路 探 究 83.1 SS3、SS3B 型机车电气系统探讨 - 8 -3.1.1 SS3B 型机车主电路参 数分析 . 83.1.2 SS3 B 型
14、电力机车主电路特点 93.1.3 控制电路组成及特点 93.2 网侧高压 电路 103.3 单相桥式半控 整流电路调压原理 113.4 三段半控桥式整流电路调压原理 123.5 削磁调速电路原理探究 144 机车运行工况分析 18宁夏理工学院毕业论文- -IV4.1 牵引工况电气电路 184.1.1 牵引工况升压环节电流回路分析 184.1.2 牵引工况特性形成原理 194.2 制动工况电气电路 224.2.1 加馈电阻制动电路及原理 . 224.2.2 电流回路分析 244.2.3 制动工况特性形成原理 245 辅助电路与保护电路 275.1 辅助电路 275.1.1 电力机车辅助电路系统
15、275.1.2 劈相机原理 275.2 保护电路原理 - 28 -5.2.1 短路、过流、过载保护 295.2.2 过电压、失压（欠压）保护 295.2.3 空转、滑行保护 - 30 -6 电力机车常见故障分析与处理 - 31 -6.1 电气化铁道谐波危害与治理 316.2 劈相机电路常见故障及改进 326.3 主变压器运行中的常见故障及处理 33参考文献 34结束语 35致谢 36附 录 37宁夏理工学院毕业论文- - 1 -1 绪论1.1 本课题探讨的背景及意义1.1.1 本课题探讨的背景随着国民经济持续快速增长，社会工业化、市场化、城镇化建设进程的加快，必将带动全社会人员、物资加快流动，
16、使全社会运输需求总量持续增长。据统计，占全社会85%的木材、85%的原油、60%的煤炭和80%的钢铁及冶炼物资靠铁路运输。建国60余年，铁路年运输量由0.58亿吨增长到32.9亿吨，增长58倍，铁路共计完成旅客发送量461.5亿人次，货运量674.4亿吨，我国以占世界4%的运营里程完成了世界铁路25%的运输量，很明显我国大部分铁道处于超负荷运行状态。由于我国资源分布和工业分布不平衡，未来大宗原材料物资运输仍将是运输的主流，必须依靠成本低、效率高、环保好的铁路来完成。铁路作为陆路运输的主要方式，必须提供与市场需求相适应的运输能力。实现高速度、高密度、高舒适性、大能力、强兼容、高正点率、高安全性的
17、现代化铁路旅客运输已是时代最强音。高速铁路以其基础性、战略性价值，受到从政府到科技界等的广泛支持，这使得对自主创新和自主掌握高铁核心技术的诉求非常明确和更加迫切。有关资料显示：20102014年我国高速铁路建设已进入全面收获时期，届时以“四纵四横”为骨架的快速客运网将基本形成，中国铁路运输全面进入高速铁路时代指日可待。电力机车是将电能转换成机械能以产生牵引功率的设备。电力机车按传动方式分直流传动、交-直传动、直- 交传动、交流传动四大类。自1879年出现第一条电气化铁路以来，电力机车主要是直流传动型或交直传动型，这是因为直流电机有很好的调速性能，特别是串励直流电动机具有与机车牵引特性相类似的力
18、矩速度特性，再加之可控硅的研制成功及普遍应用，使得交-直电力机车是电力牵引机系统的主力 13。1.1.2 本课题探讨的意义蒸汽机的出现与投入工业化生产成为科技进步的里程碑，内燃机的后起之秀使人在感受到了速度就是效益的同时，也让人饱尝能源危机的十足威胁，而电机的出现和其在工业中的投运可谓开创了一个时代电气时代。电力机车是电机的衍生产品，它在实现经济资源有效配置和国防安全中，尤其在改革开放现代化建设中发挥着不可替代的作用。通过此论文涉及内容的分析和探讨，希望在培养自己的综合分析能力与逻辑思考能力的同时，也使自己增加科学素养，树立创新意识和创新精神以及用工程观点解决问题宁夏理工学院毕业论文- - 2
19、 -的理念。为解决新一轮经济增长周期中铁路“瓶颈”制约日益突出的问题，政府与技术界在以铁路运输为骨干、公路运输为重点、海运和航空运输为补充的指导思想下，在切实落实科学发展观，实现区域经济协调可持续发展的理念下，积极投入建设资源节约型、环境友好型的现代化综合交通运输体系建设中，我辈不应该坐享其成。1.2 当前电力机车技术现状及韶山系列电力机车性能分析1.2.1 电力机车技术现状伴随着单轴功率达300kW的动力分散型交流传动高速动车组、交流传动内燃机车的相继研制成功，标志这我国铁路机车技术已进入以交流传动为的现代高科技领域。在“引进、消化、在创新”思路的指导下，目前我国高铁已掌握动车组的九大关键技
20、术：动车组系统集成、高速转向架、牵引变压器、牵引和辅助变流器、车体、牵引电机、牵引控制系统、列车网络控制系统和制动系统。并由此形成工程建造技术、高速列车技术、列车控制技术、客站建设技术、系统集成技术和运营维护技术高速铁路六大技术创新体系。交流传动电力机车具有单轴功率大、加速度快、安全性好、可靠性高更能满足铁路重载和高速牵引的要求，且质量可靠，维护简单，相对成本低等优点外，还具有功率因数高，谐波电流小的优点，可以预见，交流传动在不久的将来会成为铁路运输的主力。图1.1给出了列车提速情况，从侧面可反应出机车技术现状。1.2.2 SS3 B 型电力机车技术现状交-直传动电力机车通过牵引变压器降压、整
21、流器整流，将直流输出电压供给牵引电动机。SS3B 型电力机车是在SS3 型机车改进的基础上设计而成的大功率客、货运干线电力机车，1982年批量生产。与SS3 型电力机车的单相桥式调压整流方式、二级电阻制动与低速加馈制动结合单侧高摩合成闸瓦制动的电气制动方式，以及前、后转向架分开半集中0701402102803502 3 4 5 6图 1.1 列车提速速度统计图宁夏理工学院毕业论文- - 3 -供电的供电方式相比，SS3B型机车采用不等分三段半控桥晶闸管相控调压技术，转向架电机并联独立供电方式，制动方式则采用加馈电阻制动方式。SS3B型电力机车的三段半控桥晶闸管相控调压电路的平滑调压及加馈电阻制
22、动特性，使机车具有无级加速特性，从而启动平稳、加速度更大，且制动特性优异的特点。它运用小时功率800KW 、有补偿绕组的脉冲串励4极牵引电机，其功率与SS3相同，但功率相比韶山1型机车提高14.3%，使机车具有更大的牵引力，机车轮周制动功率达4000KW，采用立式电阻制动装置，电阻制动功率比韶山1型机车提高25%,机车具有更大的制动力，同时，由于SS3B型电力机车具备加馈电阻制动特性，强化了机车低速工况下的制动能力，构架式承载结构车体，不但结构简单、工艺性好，且具有较好的强度，车体可满足事故工况下救援起吊机车的承载要求；Co-Co转向架使之具有较好的轴重转移性能和曲线通过性能，也有较好的动力学
23、性能，牵引电机抱轴半悬挂、双边斜齿减速传动，适应于设计、工艺的传统性，有益机车机械性能与速度的提高。SS3B型电力机车部分主要性能参数：轴 式 Co-Co制动方式 电阻制动、低速加馈制动调压方式 不等分三段半控桥晶闸管相控调压整流方式 单相不等分三段桥式全波整流供电方式 转向架电机并联独立供电控制方式 特性控制，即恒流准恒速控制1.3 本文研究的主要内容电力机车是铁路运输系统的核心设备，对其结构及运行工况的了解尤其主电路结构分析及运行工况的分析是必不可少部分。我期望通过自己的努力，掌握一种类型电力机车（韶山系列）的相关知识（包括大功率硅整流管和晶闸管组成的桥式全波整流电路的工作特性，电力牵引电
24、机的起运性能等），鉴于世界铁路发展经验的考虑：货运重载、客运高速的运输发展方向，该片论文的重点集中在 SS3 型电力机车改进型机车 SS3B 型机车上。论文内容涉及 SS3、SS3B 型电力机车的设备基本布局、性能及特点，包括牵引电动机的基本特点及电动机的人为机械特性特点、主整流装置的性能、主变压器的特点及性能分析，运行工况的分析等。重点在分析掌握电力机车主电路的调压原理及各种电力机车运行工况的分析，内容涵盖单相桥式整流电路的调压原理、升降调压的过程；电力机车运行工况的分析包括电力机车牵引力特性、电阻制动和加馈电阻制动、牵引工况特性宁夏理工学院毕业论文- - 4 -形成与制动工况特性形成，包括
25、电力机车各种制动原理，分析各制动方式的性能分析与优劣以及电力机车调速原理及各种调速方式的性能特点与优劣；粗略分析电力机车辅助电路和保护电路的工作原理，重点分析劈相机的原理，最后分析机车常见故障及其处理，并完成对论文的总结。2 SS3 型电力机车车体与电气控制分析2.1 SS3 型电力机车车体概述2.1.1 电力机车电气设备电力机车由电气系统、机械系统和空气系统三部分组成，电气系统是指机车上的各种电气设备和连接导线总和；机械系统为机车转向架和车体，空气系统是电力机车持续可靠、安全运行的保障系统，它包括风源系统、控制管路系统、辅助管路系统以及机车制动系统四部分。由附图1可看出电力机车主电路电气系统
26、的一些设备情况，表2.1列出部分SS3B 型电力机车部分电气设备型号和数量等 1， 10。电力机车车体，按照承载形式可分为车架承载式车体和整体承载式车体，车架承载式车体又有罩式与棚式车体非承载车体和承载车体之分，整体承载式车体均是棚式车体，此为近代干线客货机车普遍采用类型，SS3B型为箱型壳体。名 称 型 号 数 量 备 注受电弓 TSG1-60025型 2套 SS3B 单臂受电弓空气断路器 TDZ1-20025型 1台 内含分断主电路主触头及隔离开关蓄电池 GN100型 74个 镉镍碱性电池，标称电压1.5V/节电流传感器 TQG6B型 7只 1ZLH-6ZLH分别与电机M1-M6串接电流传
27、感器 TQG3A型 3只 1ZYH-2ZYH安装在高压柜内单级自动开关 TH-5SB 22个 控制电源配电支路用宁夏理工学院毕业论文- - 5 -把电力机车看作一个有机的整体，从整体优化的角度出发，对电力机车的电气设备、机械设备、联接设备和生活设施等各种器件、组件的各个环节进行统一地有规划的布置管理，以充分地利用电力机车有限的空间资源，保证各项活动在机车运行过程中得以协调有序、并充分地发挥作用自身性能，进而提高铁路系统的服务水平和并提供经济效益。表2.1 SS3B型电力机车部分电气设备表2.1.2 电力机车设备布置遵循的准则牵引力能充分发挥，质量要分配均匀，目的是使机车轴重均衡；安装与检修方便
28、，设备要尽可能成套组装，容易接近，尤其是在运行过程中经常要近距离触及的设备，要预留客观的作业空间；安全，设备布置时，要在确保人身安全和设备运行安全的前提下，且要将不耐热的设备、器件与热源隔离；经济，应该充分利用机车车体空间，并按照主电路、辅助电路以及控制电路的各自特点，确定线路的走向、布置方位，相应的检测设备和执行器件的布置，要在满足上述要求的前提下，尽量集中，使电力电缆或母线尽可能短、少迂回，以达到简化施工和节约用料的目的等。2.1.3 电力机车电气设备布置SS3B型电力机车车体底架全长20200mm，宽3100mm,采用框架式整体承载结构，车体结构以横向中心线，呈斜对称布置状。通常，机车内
29、部被划分为4个室，如图2.1，机车中部为变压器室设备，向机车两侧扩展依次是、端高压室，、端辅助室和、端司机室，共7层次，在此较详细地探究司机室 1,10。 司机室主要设备有调车控制器、司机控制器、仪表台和主辅按键开关箱等，室内设备的作用概述为：操纵机车；监视机 图 2.1 电力机车设备布局定位车运行情况；反应机车运行速度；运行前方信号复示；调节工作环境温度及方便生活等。调车控制器、司机控制器操纵面板如图 2.2 所示。2.2 电力机车控制规律分析SS3B型电力机车的调速控制由主、辅司机控制器的调速手柄位置转换开关 TKH3-5001500 型 12套 执行机车工况的选择与切换、Co 、Co、H
30、=1600mm、宁夏理工学院毕业论文- - 6 -1SKT、2SKT、1FSKT、 2FSKT来完成，、级磁场削弱由主司机控制器的换向手柄1SKX、2SKX来实现。调速手柄1SKT 、2SKT设有“0、*、2、4、6、8、10”牵引级位和“11、9、7、5、3、1、0”制动级位，用以完成速度调节。图2.2司机控制器档位示意图显示SKX为司机控制器 换向手柄和 SKT是司机控制器调速手柄的面板 1。司机控制器主要由调速手柄、调速手柄和接触元件等部件组成。在牵引工况，顺时针沿着“0-*-2-4-6-8-10” 等不同级位连续转动调节牵引力；在制动工况，调速手柄则是顺时针沿着“0-11-9-7-5-
31、3-1 ”等不同级位调节电阻制动。司机借助主司机控制器手柄的操作，并完成对电力机车运行工况的调节与控制。调速手柄是固定式，而换向手柄是可取式，调速手柄与换向手柄互设有机械连锁，即调速凸轮轴与换向凸轮轴有机械联锁。利用面板上限位缺口来保证换向手柄只有换向凸轮轴在“0”位时才能插入或取出，同样辅助司机控制器也是利用限位缺口来完成联锁保护。联锁保证了机车在运行中，只能操作1台司机控制器，其余均被锁在“0”位，以达到防止指令混乱故障发生，上述逻辑关系见图2.3。2.3 电力机车特性分析以直流电动机为动力的电力拖动系统称为直流电力拖动系统。直流电动机按励磁方式分为他励、串励、并励和复励四种。当直流电动机
32、带负载运行时，电枢绕组就产生电枢磁通势，在电枢电流变化时，气隙磁密分布与每级磁通势会改变进而发生电枢反应，电枢反应的出现使直流电动机的由负载大小、性质决定的工作点的确定变得更加复杂 4。78牵6引413制5动 9 110102后0制前调速手柄（SKT） 换向手柄（SKX ）*图 2.2 司机控制器档位示意图宁夏理工学院毕业论文- - 7 -对于直流电力拖动系统我们更关注和牵引性能有关的电机出力问题，电机电磁转矩计算公式是：（Nm） （1.1）taTCI其中 是转矩常数； 是气隙每级磁通，单位 Wb； 电枢总电流，单位 A；电磁转矩 TtCaI的单位是 Nm。牵引特性是指机车轮周牵引力Fk与机车
33、运行速度v之间的关系Fk=f（v） ，SS3型系电力机车特性曲线是在考虑动轮直径半磨耗工况下，按牵引电机电压1550V 限压满磁场（固定电阻磁场削弱系数为 =0.95）工况下，及其相应 、 、 （磁场削弱系数分别为 =0.7、0.54 、0.45）三级削磁时的速度特性绘制而成 1，2，10 ，机车牵引特性的计算关系式为：（kN） （1.2）edaMkvIUF106其中 为牵引电机端电压(V)， 为牵引电机电枢电流（ A） ， 为机车速度（m/s ） ，MUaI v在分析SS3B型电力机车牵引力特性时数值取 0.975。机车牵引特性上限的关系式为：e（kN） （1.3）jPF8.9Pj 为机车整
34、备重量（t） ； 为机车牵引粘着系数。j机车总效率是指机车输出功率与机车输入功率的比值，其计算表达式式是：（1.4） iJBGPdCIN式中： 机车轮周功率（） ； 网电功率（ = ） ； 主变效率；iNI IN1*UB硅整流装置效率； 平波电抗器效率； 牵引电动机效率； 齿轮传GPd C动效率。宁夏理工学院毕业论文- - 8 -开始司机控制器信号输入是主司机控制器信号?STX 在“0”位？切换至主司机控制器控制模式SKT“0”位锁定机车工况保持切换至辅助司机控制器控制模式机车工况改变SKT 在“7”位以下？是 否是否SKX 在 “0、前、制、后”位转换SKX 在 “前” 与“、”削磁位转换否
35、是结束图 2.3 机车控制逻辑流程图3 SS3 型电力机车主电路 探究3.1 SS3、SS3B 型机车电气系统探讨探讨电力机车的电气系统，重点是要分析机车的主电路供电系统，即对电力机车供电系统的组成、性能及布置和机车供电方式、主整流桥调压方式与整流器整流方式的特点、异同及联系的探讨和分析。机车电气线路按电路的功能及电路的电压等级分可分为：动力电路、辅助电路和控制电路。与SS3 型相似， SS3B型机车主电路由受电弓、主断路器、宁夏理工学院毕业论文- - 9 -高压电流互感器、主变压器、硅整流装置、牵引电机、高压电器柜、平波电抗器、制动电阻柜及电路保护装置等组成。辅助电路则是劈相机、冷却器、空压
36、机、热风机、保护电路等的综合。控制电路包括主控制器、电子电路等。区别是：SS3型电力机车的牵引供电方式采用的是6条并联支路两转向架集中供电，SS3B型电力机车则采用的是各3条支路按转向架独立供电；SS3型电力机车采用调压开关与晶闸管相控相结合的级间平滑8段有级调压准5级调速，单一整流电路集中供电方式，SS3B型电力机车采用不等分三段半控桥晶闸管相控调压，转向架电机并联独立供电方式；SS3B型电力机车采用加馈电阻制动方式，而SS3型电力机车采用二级电阻制动、低速加馈制动的调速方式。以下就按电压等级所分的电路类型对应的设备作一简要的列表，表如下：表 3.1 SS3B 型电力机车电器设备列表动力电路
37、 受电弓、主变压器、整流器、电机、电抗器等辅助电路 劈相机、冷却器、空压机、热风机、保护电路控制电路 主控制器、电子电路等3.1.1 SS3B 型机车主电路参数分析SS3型电力机车采用调压开关与晶闸管相控相结合的级间平滑调压，单组整流电路集中供电方式。其主变压器次边分为两个牵引绕组，一个是不可调绕组a1-x1，额定电压为1111V；另一个是可调绕组b1-b5，等分为四段，每段 277.8V，合计1111V。结合牵引绕组极性的异同，并利用调压开关1TK20TK的正反接关系，组合完成8段级间无级平滑地调压，其中，1TK和11TK 为反接开关，10TK与20TK为正接开关。SS3B电力机车主变压器低
38、压侧侧采用晶闸管不等分三段半控式相控调压，转向架独立供电方式，固定绕组a1-x1（a2-x2 ）全压1071V，分段绕组a3-b3 、b3-x3（a4-b4、b4-x4）各535.5V 。SS3型电力机车采用牵引电机并联集中供电联接方式，SS3B电力机车则采用同一转向架电机并联转向架独立供电的部分集中供电联接、相向安装方式，详见表2 SS3B型电力机车牵引电机联接供电方式表。表 3.2 SS3B 型电力机车牵引电机联接供电方式表项目 轴式名称转向架独立供电Co-Co 备注牵引电机 1MD、2MD、3MD 4MD、5MD、6MD 电机相向安装主整流装置 1ZGZ 2ZGZ 故障工况互为备用固定绕
39、组 a1-x1 a2-x2 全压1071V/段宁夏理工学院毕业论文- - 10 -分段绕组 a3-b3、b3-x3 a4-b4、b4-x4 分段 535.5V/段励磁绕组 a3-c3 电阻制动电源全压198V3.1.2 SS3 B 型电力机车主电路特点1.调压方式：主变压器低压侧侧采用晶闸管不等分三段半控式相控调压方式。一桥为d 半控大桥，二、三段桥均为 半控小桥，从而前大桥相当于两段桥，后小桥相当12U14U于四段桥相控无级调压特性。电动机的转速采用端电压无级调压和有级磁场削弱方式进行调整，可实现电动机的无级调速特性。2.整流方式：采用全波全桥式整流电路，主整流桥采用三段桥式串联接法，其中二
40、、三段小桥是一种叠加式经济桥接法，使电力机车整流装置具有较好的功率因数。3.供电方式：机车牵引工况时个转向架的牵引电动机为并联状态，分别由相应的硅整流装置集中供电，称之为转向架独立供电方式，即一组整流器对同一转向架的三台并联电动机供电，具有三个优点：一、当一组整流器故障时，可保持机车 的牵引力；当一12台电机故障时，可保持机车牵引力的 ；二、可进行电气式轴重补偿，以充分利用粘着；56三、实现以转向架为中心的电气系统模块化。4.电阻制动：机车制动工况时6台牵引电机各自接成他励发电机状态，分别由相应的硅整流装置构成。各电机电枢分别与对应的制动电阻串联后，按各转向架电机并联与半控大桥构成电路，从可实
41、现加馈电阻制动。采用加馈电阻制动，每台车的六台牵引电机主极绕组串联，由一台专用励磁半控桥式整流器供电。每台转向架上的三台牵引电机电枢与各自的制动电阻串联后，并联在一起，再与半控大桥构成串联回路。该种制动方式具有二大优点：一、加宽制动范围，将最大制动力延伸至0km/h；二、便地实现恒制动力控制 1。3.1.3 控制电路组成及特点 控制电路均属于低压电路，是实现电力机车各种功能的基础电路，目前，我国电力机车控制电路电压均采用直流110V。控制电路一般由主令电器、各种功能的继电器、接触器、转换开关、保护电器以及电源等主要部件组成，包括主控制器、电子电路等。按模块划分，SS3B 型电力机车控制电路由六
42、大部分组成，即控制电源：直流 110V稳压控制电源及其配电电路；调速控制电路：主要由主司机控制器和辅助司机控制器进行主令控制的电路；保护控制电路：主要是主电路、辅助电路白话环节执行的电路；整备控制整流电路：主要是由主司机台按键开关进行主令控制的电路；照明控制电路：主宁夏理工学院毕业论文- - 11 -要由副司机台按键开关进行主令控制的电路；信号控制电路：主要是机车、保护的各种状态的显示信号电路。实现控制机车牵引、制动、向前、向后、加速、停车，控制各辅助机械开停和各照明灯具工作等功能。电子电路主要环节有牵引特性控制，电制动特性控制，空转、滑行保护装置控制等。为了提高机车的运行可靠性，电子电路采用
43、 A、B 两组制，A 组为闭环控制，即机车自动控制特性操纵，B 组为开环控制，此时应为手控晶闸管相控调压操纵机车，A 组为正常位，故障时通过故障转换开关切除 A 组投入 B 组，因此 B 组为故障运行组，电子电路就其性能而言仍为控制电路的一部分。3.2 网侧高压电路单相工频25KV交流电源从接触网导线经由受电弓1SD（2SD ）送入机车。高压电路电流由受电弓经主空气断路器QD，高压电流互感器1LH送至机车内部的主变压器ZB的原边绕组（高压绕组）A-X，经低压电流互感器2LH后接向车体，再经机车接地装置到车轮，通过钢轨向区段变电站回流，如图3.1。机车的接地装置包含车体底架至转向架、构架到轴箱的
44、接地碳刷装置。前者是平拉杆牵引装置和一、二系悬挂装置的旁路，构成电路通道，后者是轴箱轴承的旁路，保护轴承免受电蚀。在机车整备控制及完成正常牵引、制动等功能过程中，受电弓1SD（2SD）只能投入一组，它的升弓与降弓均由电控气动阀按照司机按键开关的指令完成。受电弓主要技术参数除额定电参量外，还有静态接触压力、静态接触压力差、升弓工作高度和升、降弓时间等。为确保乘务人员人身安全，网侧高压电路进入电力机车车体必须通过有关绝缘防护措施的处理，如用绝缘陶瓷套管（高压互感器）、聚四氟乙烯管等，构成绝缘保护体系，实现机车安全运行和持续生产。3.3 单相桥式半控整流电路调压原理整流是利用的晶体二极管、晶闸管的单
45、向通过性，使方向是随时间周期性变化的交流电周期性的通过晶体二级管、晶闸管组成的桥式结构体，形成直流电流。因晶闸管的半控型、二极管导通的单向性，即给负半周的电流提供一与正半周相对应的通路，在一个周期内使电流的方向对负载呈单一极性，从而达到整流的效果。韶山系列电力机车中25KV 接触网回路线轨道 机车牵引变电所110KV 双电源图 3.1 电力机车电流回路形成示意图宁夏理工学院毕业论文- - 12 -基本整流电路由两个晶闸管串联支路和两个二极管串联支路并联组成的。如图 3.2 单相桥式半控整流电路原理图，两二极管 VD3、VD4 的作用之一是进行续流。 正半周：在 U2 电压下，在 时刻（wt=
46、）触发 VT1 晶闸管，VT1 导通使VT1、 VD4 及负载形成回路 TAVT1RVD4BT，即电流从电源 A 端流出，经VT1、负载、VD4 流回电源 B 端。当 wt= 时，VD3 自然导通，VT1 受反压关断，VD3、VD4 及负载形成续流回路VD3RVD4，即电流在 VD3、负载、VD4 回路单向流动。负半周：在 wt=+ 时刻， VT2 承受负半周正向电压，触发 VT2 并导通，使 T、VD3、负载 R、VT2 形成回路TBVD3RVT2AT，即电流从电源B 端流出，经 VD3、负载、VT2 流回电源 A 端。当 wt=2 时， VD4 自然导通，VT2 受反压关断，VD3、VD4
47、 及负载形成续流回路 VD3RVD4。U d、I d、I VT、I VD 和 Id 波形 图如附图 2 半控整流电路波形图所示，有关电气 图 3.2 单相桥式半控整流电路原理图参量例如与牵引电动机转速相关的整流电压平均值、与负载输出的转矩有关的直流电流平均值、与晶闸管耐热等性能相关的流过晶闸管 VT1、VT2 的电流有效值以及流过二极管 VD3、VD4 的电流有效值分别计算如下：整流电压平均值为：（3.1）22 211cos1cossin()0.9d UUwtd 向负载输出的直流电流平均值为：Id= （3.2）2cos19.02cos1RR流过晶闸管 VT1、VT2 的电流有效值为：IVT1=
48、IVT2= （3.3） 2sin12)(sin2122UtdU流过二极管 VD3、VD4 的电流有效值为：VD3VD4VT1VT2TRU2 UdAB+-宁夏理工学院毕业论文- - 13 -IVD3=IVD4= （3.4） 2sin1)(sin2122RUtdRU由以上公式可知，通过控制触发 大小，即可实现 SS3 型电力机车级间平滑调压、SS3B 电力机车晶闸管不等分三段半控式相控无级 调压。3.4 三段半控桥式整流电路调压原理网侧高压工频25KV单相交流电源由受电弓经主空气断路器QD，套管兼高压电流互感器1LH送至机车内部的主变压器ZB的原边绕组（高压绕组）A-X，主变压器ZB降压至次边固定绕组a1-x1（a2-x2 ）和分段绕组a3-b3-x3（a4-b4-x4），以上全段绕组电压均为1071V，相对应的分段绕组的输出电压均为535.5V，从而构成1071V、535.5V、535.5V不等分三段交流供电电源，再经桥式硅整流装置变流后向抱轴式半悬挂安装的牵引电动机M1M3（M4M6）供电，供电方式为转向架电机并联独立供电，即部分集中供电的联接方式。其中a3-b3-x3分段绕组中又有抽头c3， a3-c3是电压为198V的励磁绕组，专向电阻制动工况的励磁整流装置 图3.3 整流装置主电路简化接线图供电。SS3B 型电力机车
