畢業(yè)設(shè)計(論文)-SS4改電力機車控制電路分析.doc

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山東職業(yè)學院 畢業(yè)論文 題 目：SS4改電力機車控制電路分析 原所在系：電氣系 原專業(yè)班級：自動化0934 轉(zhuǎn)入后班級：機車1 姓 名：范友福 指導老師： 完成日期： 摘 要 SS4改型電力機車(從159#車起)是八軸重載貨運機車，由兩節(jié)完全相同的四軸機車用車鉤與連掛風擋連接組成，其間設(shè)有電氣系統(tǒng)高壓連接器和重聯(lián)控制電纜，以及空氣系統(tǒng)重聯(lián)控制風管，可在其中任一節(jié)車的司機室對全車進行統(tǒng)一控制。另外，在機車兩端還設(shè)有重聯(lián)裝置，可與一臺或數(shù)臺SS4改進型機車連接，進行重聯(lián)運行。機車采用國際標準電流制，即單相工頻制，電壓為25kV。采用傳統(tǒng)的交—直傳動形式，使用傳統(tǒng)的串勵式脈流牽引電動機。機車具有四臺兩軸轉(zhuǎn)向架，采用推挽式牽引方式，固定軸距較短，采用轉(zhuǎn)向架獨立供電方式，全車四個兩軸轉(zhuǎn)向架，具有相應的四臺獨立的相控式主整流裝置。主整流裝置采用三段不等分半控調(diào)壓整流電路。機車電氣制動系統(tǒng)采用加饋電阻制動，使機車低速制動力得以提高。機車輔助系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式劈相機單——三相交流系統(tǒng)。機車設(shè)備布置采用雙邊縱走廊、分室斜對稱布置，設(shè)備屏柜化，成套化。機車通風采用車體通風方式，進風口為車體側(cè)墻大面積立式百葉窗，各主要設(shè)備的通風支路采用串并聯(lián)方式，來滿足機車通風要求。 關(guān)鍵詞：寫作規(guī)范；排版格式；論文 目 錄 摘 要 1 目 錄 I 引 言 1 SS4G 電力機車主要參數(shù) 1 1. SS4改型電力機車控制電路 1 1.1 整備控制電路 1 1.1.1 受電弓控制 1 1.1.2 主斷路器的合閘控制 1 1.1.3 壓縮機控制 1 1.1.4 通風機控制 1 1.1.5 制動風機控制 1 1.1.6 牽引控制 1 1.1.7 制動控制 1 2.1 調(diào)速控制電路 1 2.1.1 零位控制 1 2.1.2 低級位延時控制 1 2.1.3 線路接觸器控制 1 2.1.4 調(diào)速控制 1 2.2 照明控制電路 1 2.2.1 前照明控制電路 1 2.2.2 副照明燈控制 1 2.2.3 各室照明控制 1 2.2.4 儀表照明控制 1 2.2.5 電風扇控制 1 結(jié) 論 1 致 謝 1 參 考 文 獻 1 引 言 韶山4型（SS4），是中國鐵路使用的電力機車車款之一。這款電力機車分SS4型（1—158號）、SS4改型（159號以后）兩個發(fā)展階段，但是規(guī)范的型號仍然是SS4型電力機車。韶山4型電力機車主電路采用先進的大功率晶閥管多段橋相控整流方式，對機車進行無級平滑調(diào)速控制。牽引工況采用恒壓或恒流控制，電阻制動工況采用兩級制動，恒勵磁或準恒速控制。韶山4改型機車采用不等分三段順控半控橋，但是牽引特性為恒流、準恒速特性控制，電阻制動為加饋電阻控制，其特性為準恒速限流控制，具有與再生制動相當?shù)膬?yōu)良低速制動，缺點是耗能較大。韶山4改型還采用了三次諧波濾波器以改善機車功率因數(shù)，缺點是增加了系統(tǒng)的復雜性。兩種機車都具有軸重轉(zhuǎn)移的電器補償控制環(huán)節(jié)和空轉(zhuǎn)與滑行保護裝置，以改善機車的粘著利用。韶山4型電力機車的布置繼承了韶山系列電力機車的傳統(tǒng)特點，如雙側(cè)走廊、分室斜對稱布置，設(shè)備屏柜化，成套化，結(jié)構(gòu)緊湊接近容易，維修方便。機車通風系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的車體通風方式，進風口為車體側(cè)墻大面積立式百葉窗，過濾材料采用無紡棉氈代替原來的棕絲板，以便于清洗。韶山4型機車各通風支路均為并聯(lián)方式，具有相對的獨立性。機車兩節(jié)車體用車鉤連接，并設(shè)有防脫鉤安全裝置，車鉤上方為連接風擋，中間設(shè)有通道。整個車體為整體承載結(jié)構(gòu)。韶山4改型機車車體吸收消化8k型電力機車技術(shù)采用了大頂蓋和高臺架結(jié)構(gòu)。 SS4G 電力機車主要參數(shù) 韶山4改型電力機車主要用于干線貨運 軌距1435 mm 限界機車在受電弓降下時，在平直道上外界尺寸符合國標GB146.1—83《標準軌距鐵路機車車輛限界》的要求 額度工作電壓單相交流50Hz 25kV 傳動方式交—直流電傳動 軸式2（Bo—Bo） 機車重量292 % t 軸重23t 持續(xù)功率23200kW 最高運行速度100 km/h 持續(xù)速度51.5 km/h 起動牽引力628kN 持續(xù)牽引力450kN 電制動方式加饋電阻制動 電制動功率5300kW 電制動力382kN（10～50km/h） 傳動方式雙邊斜齒減速傳動 傳動比88/21 牽引電動機型號ZD105 1.SS4改型電力機車控制電路 SS4改型電力機車的控制電路分為有觸點和無觸點電路。本章主要介紹有聯(lián)鎖控制電路原理。 有聯(lián)鎖控制電路根據(jù)各環(huán)節(jié)作用的不同，分為控制電源、整備控制、調(diào)速控制、保護控制、信號控制、照明控制等電路。為方便大家讀識控制電路圖，現(xiàn)將SS4改型電力機車采用的主要部件的符合種類歸納如下：司機控制器 AC; 琴鍵開關(guān)SK; 按鈕開關(guān)SB; 中間繼電器KM; 電磁閥YV; 故障轉(zhuǎn)換開關(guān) QS; 位置轉(zhuǎn)換開關(guān) QP; 電源開關(guān) SA; 自動空氣開關(guān) QA;過流繼電器KC ; 接地繼電器 KE 等。 1.1 整備控制電路 1.1.1 受電弓控制 受電弓的升起是由壓縮空氣進入升弓氣缸推動氣缸內(nèi)的活塞而進行的，所以，要升起受電弓，必須具備足夠的壓縮空氣。 壓縮空氣的開通和關(guān)斷受電磁閥287yv控制，具體控制過程如下： 1. 電源有602QA自動開關(guān)提供，經(jīng)主臺按鍵開關(guān)電聯(lián)鎖570QS，使導線531有電，一路經(jīng)20QP, 50QP, 297QP 使保護閥287yv得電動作，開通了通向高壓室門聯(lián)鎖閥的氣路。 保護閥供電電路為：464602QA570QS53120QP50QP297QP287YV400 若此時門聯(lián)鎖以正常關(guān)閉,則門聯(lián)鎖閥動作,使高壓室門聯(lián)鎖,并開通通向受電弓電磁閥的氣路,為升弓做好準備. 另一經(jīng)路‘前受電弓’按鍵開關(guān) 403 SK及受電弓隔離開關(guān)587QS，使導線533有電，如果此時，588QS在重聯(lián)位，即“0”位時，導線533經(jīng)內(nèi)重聯(lián)插頭使另一節(jié)車的N533b有電，受電弓升起。 2. 兩臺機車重聯(lián)時，導線532經(jīng)重聯(lián)中間繼電器546KA使導線W2532有電，經(jīng)外重聯(lián)電纜后，使另一節(jié)車的W2532導線有電，促使另一節(jié)車的受電弓升起。 1.1.2 主斷路器的合閘控制 主斷路器的合閘控制與受電弓控制為同一供電支路。當按下“主斷合”按鍵開關(guān)401SK后，導線531經(jīng)401SK、586QS、568KA、539KT、567KA、使導線541有電，若此時主斷路器的風缸風壓足夠（大于450KPa）4KF動作，則主斷路器的合閘線圈4QFN得電，主電路器合閘電路為：531 401SK586QS568KA539KT567KA4QFN4KF400 幾條支路。 1. 導線516經(jīng)劈相機的啟動中間繼電器566KA聯(lián)鎖，使分相接觸器213KM和劈相機啟動延時繼電器533kt得電動作，同時527KT線圈經(jīng)劈相機啟動中間繼電器566KA聯(lián)鎖得電，527KT常開聯(lián)鎖閉合，為劈相機的接觸器201KM閉合做好準備。 其電路為：561（566KA + 527KT）(533KT + 213KM) 400 561566KA527KT400 2. 導線561經(jīng)213KM的輔助聯(lián)鎖，使導線527有電，經(jīng)劈相機故障隔離開關(guān)242QS使201KM得電動作，劈相機的電路接通，開始啟動。 其電路為：561（201KM + 213KM + 205KM） 242QS201KM400 1.1.3 壓縮機控制 SS4改型電力機車同其他韶山系列機車一樣裝有兩種壓縮機，供應全車所需的高壓用風，另一種是輔助壓縮機，只在全車無風而需要升受電弓、合主斷路器時使用它，給輔助風缸和控制風缸泵風?，F(xiàn)在分別說明如下： 1. 主壓縮機控制 首先按下“壓縮機”按鍵開關(guān)405SK，導線577經(jīng)405SK、517KF（壓力調(diào)節(jié)器，風壓低于700KPa時閉合，風缸高于900KPa時斷開）、566KA、579QS使壓縮機接觸器203KM的觸點動作，壓縮機開始工作。 其電路為：577 405SK517KF566KA579QS203KM400 2. 輔助壓縮機控制 機車升弓前若總風缸中已無壓縮空氣儲存，則需利用升弓壓縮機向輔助風缸和控制風缸泵風，供機車受電弓和主斷路器合閘使用。其電源由610QA自動開關(guān)提供，導線680經(jīng)596SB,使其442KM得電動作，其主觸頭閉合，導線680經(jīng)442KM的主觸頭是升弓壓縮機447MD得電動作，開始打風。 其電路為：464610QA( 596SB1 + 596SB2 )442KM400 680442KM447MD400 1.1.4 通風機控制 SS4改型機車的通風機控制除了正常的手動控制外，還有自動啟動的控制環(huán)節(jié)，下面分別加以介紹： 1. 手動控制 按下“通風機”按鍵開關(guān)406SK，導線577經(jīng)407SK使導線578有電，經(jīng)566KA、242QS，通風機1隔離開關(guān)575QS使通風機1接觸器205KM的電動作，通風機1開始啟動。 其電路為：577406SK578566KA579242QS575QS205KM400 同時，205KM聯(lián)鎖打開，使535KT失電，延時3S后，535KT聯(lián)鎖閉合。導線579經(jīng)535KT使導線581有電，再經(jīng)通風機2的隔離開關(guān)576QS使通風機2的接觸器206KM得電動作，通風機2開始動作。 其電路為：579（575QS+535KT）581576QS206KM 400 同時，206KM聯(lián)鎖打開，536KT線圈失電，延時3S后536KT聯(lián)鎖閉合，導線581經(jīng)536KT使導線678有電，然后，分別經(jīng)584QS和599QS使212KM和211KM同時得電動作，即油泵和變壓器風機同時開始啟動，直至正常工作。 其電路為：581536KT687584QS212KM400 581536KT687599QS211KM400 至此完成通風機的控制。 2. 自動控制 所謂自動控制是指司機的調(diào)速手輪轉(zhuǎn)到目一級位后，通風機能夠自動地啟動，投入正常工作，從原理圖上看，是417導線供電，自起風機中間繼電器549KA得電動作，此時，570QS在“1”位，406SK在非按下位。所以，導線577經(jīng)406SK聯(lián)鎖、570QS、549KA的正聯(lián)鎖為549KA提供電源使其自持。其電路為： 577406SK570QS603549KA417549KA400. 調(diào)速，導線603經(jīng)549KA的另一對正聯(lián)鎖和509V，使導線578有電。其電路為： 603549KA509V578 接下來的控制過程與手動控制完全一樣。 當司機控制器調(diào)速手輪退到“0”位時，導線417不在從司機控制器中得電，而是通過自持從導線577得電。所以，調(diào)速手輪回到“0”位時，通風機并不自動關(guān)閉。若要關(guān)閉通風機，必須操作一下406SK，切除549KA的供電電路，時其解鎖，然后再關(guān)閉406SK，也就關(guān)閉了通風機，設(shè)計此環(huán)節(jié)的目的在于避免通風機頻繁啟動。 1.1.5 制動風機控制 按下“制動風機”按鍵開關(guān)407SK，導線577經(jīng)407SK、566KA、581QS使制動風機1的接觸器209KM得電動作，制動風機1（5MA）開始啟動。其控制電路為： 577407SK566KA589581QS209KM400 其中，566KA是劈相機啟動中間繼電器，581QS是制動風機1的隔離開關(guān)。當制動風機1故障或其他原因需要切除時，可以將581QS置故障位。 在制動風機1接觸器209KM得電動作后，受其反聯(lián)鎖控制的526KT因209KM反聯(lián)鎖打開而失電，延時3S后，526KT聯(lián)鎖閉合，導線589經(jīng)526KT聯(lián)鎖、制動風機2的隔離開關(guān)582QS使制動風機2的接觸器210KM得電動作，制動風機2（6MA）開始啟動，并進入正常工作狀態(tài)。 其控制電路為：589（581QS+526KT）582QS210KM400 兩臺制動風機啟動完畢。 當兩節(jié)機車重聯(lián)時，通過內(nèi)重聯(lián)線入N590控制另一節(jié)車的制動風機。當兩臺車重聯(lián)時，通過外重聯(lián)線W2590控制另一臺車的制動風機。 1.1.6 牽引控制 牽引控制有兩種情況：一種是牽引向前，另一種是牽引向后。由司機控制器控制兩位值轉(zhuǎn)換開關(guān)進行轉(zhuǎn)換。下面一主司機控制器控制為例分別加以說明： 1. 牽引向前 當閉合電鑰匙后，導線466有電，經(jīng)12KM、22KM、32KM聯(lián)鎖或20QP常開聯(lián)鎖或50QP常開聯(lián)鎖使線路接觸器中間繼電器558KA線圈得電常開聯(lián)鎖閉合。 其控制電路為：464604QA465570QS466 （12KM22KM32KM42KM+20QP+ 50QP）558KA400 當主司機控制器627AC的換向手柄置“前”位時，導線402、403、406有電。 其控制電路為：465570QS401627AC1402 465570QS401627AC2403 465570QS401627AC5406 其中導線402為調(diào)速手輪的導線，導線403向前位的電線，導線406牽引位的電線。導線403經(jīng)558KA，使107YVF和108YVF兩個電磁閥得電，其控制電路為：403558KA（107YVF+108YVF）400 兩位值轉(zhuǎn)換開關(guān)方向轉(zhuǎn)到“向前位”。 導線406經(jīng)558KA、560KA、92KM，使107YVT、108YVT兩個電磁閥得電，其控制電路為：406558KA560KA92KM（107YVT+108YVT）400 兩位值轉(zhuǎn)換開關(guān)工況鼓轉(zhuǎn)換到“牽引”位。從而完成了牽引向前的轉(zhuǎn)換控制。 2. 牽引向后 當主司機控制器627AC的轉(zhuǎn)換手柄之“后”位時，導線402、404、406有電。 其控制電路為：465570QS401627AC1402 465570QS401627AC3404 465570QS401627ac5406 其中導線402、406的作用與牽引向前時相同，導線404是向后得電線。 其向后控制環(huán)節(jié)如下： 404558KA（107YVBW+108YVBW）400 兩位值轉(zhuǎn)換開關(guān)方向轉(zhuǎn)到“向后”位。其中，107YVBW負責1號高壓柜兩位值轉(zhuǎn)換開關(guān)完成向后轉(zhuǎn)換；108YVBW負責2號高壓柜兩位值轉(zhuǎn)換開關(guān)完成向后轉(zhuǎn)換。 1.1.7 制動控制 當主司機控制器換向手柄置“制動”位時，導線402、403、405有電。 其控制電路為：465570QS401627AC1402 465570QS401627AC2403 465570QS401627AC405 其中導線402的作用與牽引時相同；導線403的作用只是給空氣管路部分提供向前的信號，對控制電路無特殊含義；導線405制動位得電。 制動控制環(huán)節(jié)為： 405（560KA+561KA）400 465560KA558KA（）107YVB+108YVB400 兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)工況鼓轉(zhuǎn)換到“制動”位。從而完成了向前制動的轉(zhuǎn)換控制。 1.2 調(diào)速控制電路 當機車整備完畢，機車狀態(tài)信號顯示一切正常時，就可以進行調(diào)速控制。調(diào)速控制通過司機控制器的調(diào)速手輪來完成，根據(jù)前后順序，下面分幾個環(huán)節(jié)加以介紹。 1.2.1 零位控制 SS4改型機車是由完全相同的兩節(jié)車重聯(lián)而成，每節(jié)機車只有一個司機室，每個司機室內(nèi)裝有主.輔司機控制器各一只，所以，一臺機車共有4只司機控制器。每節(jié)車都有自己獨立的零位中間繼電器568KA和零位延時時間繼電器532KT。 單節(jié)車時，控制過程如下：導線464經(jīng)604QA使導線465有電，再經(jīng)570QS（1）閉合位和532KT的常開聯(lián)鎖，使導線418有電，并送入司機控制器調(diào)速手輪的第一層聯(lián)鎖上；若此時調(diào)速手輪處于零位，則導線418經(jīng)627AC使導線411有電，再經(jīng)628AC使導線412有電，568KA得電動作。其控制電路為： 464604QA570QS466532KT418627AC1411628AC1412568KA400 當主司機控制器調(diào)速手輪離開零位時，導線411失電，最終導致568KA失電；同時，因627AC調(diào)速手輪離開零位后，導線415得電，零位延時時間繼電器532KT得電吸合，其反聯(lián)鎖打開，導線418無電，進一步保證568KA失電，另外因532KT的正聯(lián)鎖閉合，將使線路接觸器得電動作，線路接觸器控制環(huán)節(jié)將在下面詳細介紹。 1.2.2 低級位延時控制 當627AC的調(diào)速手輪轉(zhuǎn)到1.5級以上時，導線417有電，525KT得電并開始延時，25S后，其反聯(lián)鎖打開。525KT是電子式低級位延時時間繼電器，得電后延時主要用于在機車低級位時免開通風機進行調(diào)車作業(yè)以及在啟動通風機的過程中快速啟動機車，并具有防止機車音信號不正常而引起“竄車”的作用。 1.2.3 線路接觸器控制 線路接觸器是溝通牽引電機主電路的主要點器。其控制關(guān)系是：導線531經(jīng)532KT.10QP.60QP聯(lián)鎖，使導線501有電。其控制電路為： 531532KT10QP60QP501 其中，10QP、60QP分別是1，2高壓柜中空載試驗轉(zhuǎn)換開關(guān)的輔助聯(lián)鎖，只運行位時閉合。 當機車處于牽引狀態(tài)時，導線501經(jīng)561KA的兩隊常開聯(lián)鎖，分別使導線496和497有電，導線496經(jīng)575QS使導線481有電，然后，分別經(jīng)19QS.29QS，使線路接觸器12KM和22KM得電動作；而導線497經(jīng)576QS使導線485有電，然后，導線485分別經(jīng)39QS和49QS，使線路接觸器32KM和42KM得電動作，此時，牽引狀態(tài)的電機主電路構(gòu)成。上述支路中，19QS~49QS 分別使牽引電機1~4的隔離開關(guān)的輔助聯(lián)鎖，575QS與576QS是牽引風機隔離開關(guān)，在隔離相應風機的同時，也隔離了牽引電機，避免牽引電機無風燒損。以第一電機線路接觸器為例，其控制電路為： 501561KA496575QS19QS47112KM400 當機車處于制動狀態(tài)時，導線501一路經(jīng)581QS.561KA正聯(lián)鎖使導線496有電；另一路經(jīng)582QS.561KA的另一對正聯(lián)鎖，使導線497有電，接下來的環(huán)節(jié)與牽引是相同。581QS和582QS分別是制動風機1和制動風機2的隔離開關(guān)，當某一制動風機故障時，在隔離相應風機的同時，也隔離了牽引電機，避免燒壞制動電阻。仍以第一電機線路接觸器為例，其控制電路為： 501581QS561KA575QS19QS12KM400 1.2.4 調(diào)速控制 SS4改型機車是全相控無級調(diào)速機車，它的調(diào)速控制主要是由無接點控制電路來完成，在此，僅對于調(diào)速有關(guān)的有接點控制電路進行介紹。 調(diào)速信號給定 機車速度的信號給定有司機控制器輸出。當司機轉(zhuǎn)動調(diào)速手輪時，速度給定及相應電流給定信號也隨之改變，達到控制機車速度的目的。主司機控制器627AC輸出的信號給定信號通過電位器627R完成。在這一環(huán)節(jié)中，1701是從電子控制柜內(nèi)，電子柜根據(jù)這一信號的大小，對機車速度及電機電流實施控制。 1.3 照明控制電路 1.3.1 前照明控制電路 電源由464經(jīng)“前照燈”自動開關(guān)606QA提供，按下主、副臺“前照燈”按鍵開關(guān)410SK、418SK，前照燈接觸器440KM得電吸合，前照燈449EL點亮。 1.3.2 副照明燈控制 副照明燈電源由464經(jīng)607QA提供。 當按下副前照燈按鍵開關(guān)417SK，經(jīng)限流電阻633R，接通468EL1、469EL1，副前照燈投入工作。當按下副后照燈按鍵開關(guān)409SK，經(jīng)限流電阻634R接通468EL2，副后照燈投入工作，限流電阻是限流燈泡冷態(tài)啟動電流，可以提高燈泡壽命。 當按下前標志燈按鍵開關(guān)415SK，前標志燈465EL1投入工作。當按下后標志燈按鍵開關(guān)416SK，后標志燈464EL2投入工作。 1.3.3 各室照明控制 各室照明電源由464經(jīng)608QA提供。 司機室照明燈448EL1、449EL1受副臺按鍵開關(guān)442SK控制。 各室照明燈460EL、461EL、462EL受副臺按鍵開關(guān)420SK控制。 走廊照明燈452—456EL1、452—456EL2、457EL受副臺按鍵開關(guān)421SK與走廊開關(guān)571QS交叉控制通斷。 1.3.4 儀表照明控制 儀表照明為24V電源，其電源由464經(jīng)614QA、逆變器426VC至780提供。用過副臺儀表照明按鍵開關(guān)419SK控制。 1.3.5 電風扇控制 電風扇電源由464經(jīng)610QA提供。按下電扇開關(guān)413SK，電扇開始工作。 結(jié) 論 SS4改型電力機車控制電路分為整備控制、調(diào)速控制、保護控制、信號控制、照明控制電路等。其電源為110V，由整流穩(wěn)壓裝置提供。 在機車正常運行時單相半空橋式整流穩(wěn)壓裝置及蓄電池并聯(lián)使用，主要由110V整流電路提供電源，蓄電池起穩(wěn)壓等作用；在降弓情況下，蓄電池供機車作低壓試驗、輔助壓縮機打風及照明用。在運行中電源柜故障時，蓄電池作維持機車故障運行的控制電源。它具有恒壓或恒流控制的牽引特性和恒速或恒勵磁控制的電阻制動特性。 SS4改采用三場削弱電子柜控制，系統(tǒng)能實現(xiàn)機車的牽引控制、制動控制、防空轉(zhuǎn)防滑保護。SS4型電力機車則采用電子柜控制，系統(tǒng)除了能實現(xiàn)機車的制動控制、防空轉(zhuǎn)防滑保護、自動過分相控制等功能外，系統(tǒng)還具有故障監(jiān)控、故障記錄和故障診斷功能。 。 致 謝 參 考 文 獻 [1] 周平.鐵道概論.北京. 中國鐵道出版社.2007. 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