xx-毕业设计(SS4G电力机车)2.doc

湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书2009届毕业设计任务书一、课题名称电力机车辅助电路及其控制与异步劈相机启动继电器分析设计二、指导教师唐松如三、设计内容与要求1.课题概述 在分析电力机车辅助电路、辅助电路的控制电路及异步劈相机启动继电器等三种电路的作用、组成、工作原理和可以采用的方案基础上，设计电力机车辅助电路、辅助电路的控制电路及异步劈相机启动继电器电气原理图。并对异步劈相机启动继电器进行元件参数校核及电路板设计。2.设计内容与要求内容：1） 辅助电路的作用、组成、保护的分析；辅助电路电气原理图；辅助电路元件明细表。2） 辅助电路的控制电路作用、控制要求、工作原理分析；辅助电路的控制电路电气原理图；元件明细表。3） 异步劈相机启动继电器工作原理分析；主要元件参数校核；异步劈相机启动继电器电气原理图；元件明细表；电路板图。要求： 图纸独立完成，用铅笔绘制，文字表达准确，条理清晰，文笔通顺，采用打印。4、 设计说明书要求1.封面2.目录3.内容摘要4.引言5.正文（设计方案比较与选择、设计方案原理、计算、分析、设计结果的说明及特点）6.结束语7.附录（参考文献、图纸、材料清单）前 言 SS4型电力机车是八轴重载牵引货运接车,由两节完全相同的四轴机车用车钩与连挂风挡连接组成.其间设有电器重联控制电缆和空气制动系统重联控制风管，可在其中一节车的司机室对全车进行统一控制。两节车亦可分开，作为一台四轴独立运用，但知识具有一个司机室。在机车两端还设有重联装置，可与另一台同型的ss4型八轴机车连接，进行重联运行，以提高总牵引力进行长大列车重载牵引。由该两图可见，两车型机车总长相同，形状相似，高度稍有差别。ss4型电力机车继承国产机车交流电流制，即单相工频制，电压为25kV。机车 主传动采用传统的交-直传动方式，使用传统的串励式脉流牵引电动机，其额定电压为中压制1020V。Abstract SS4G modified electric locomotive, code-named SS4G. In SS4, SS5 and SS6-electric locomotive on the basis of the 8K locomotive to absorb some of the advanced technology of the design. And, in Shaoshan 4-electric locomotive on the basis of improving the design of the trial by high-power passenger and freight electric locomotive 3. In analyzing the issue of the electric locomotive auxiliary circuit, the auxiliary circuit control and asynchronous circuit split camera start-up circuit, three relays. In the analysis of the composition of the protection and control requirements, principles and programs can be based on the design of electric locomotive auxiliary circuit, the auxiliary circuit control and asynchronous circuit split camera start relay electrical schematics, and asynchronous split following the start-up camera Check the parameters for electrical components and circuit board design. Through the design of a large number of reference books and reference literature, that targeted an overview of the subjects required for.内 容 摘 要 SS4型电力机车辅助电路基本相同，都采用传统劈相机及电容分相启动通风机后备的双馈单三相变流系统。每节车只设一台劈相机，当该机因故障切除后，可用电容对第一台牵引风机电动机直接分相起动，然后该电机兼作“劈相机”，在网压22KV以上时，可逐一起动其他辅助机组，避免机破事故。辅助电机的保护有两种方式，一部分SS4型机车采用三相自动开关，具有过载、短路复合脱扣保护功能，并可直接切除故障电路；另一部分机车采用了电子保护，具有单相、过载与短路保护功能，缺点是不能直接切除故障电路，而需助于机车辅机接触器切除或主断路器保护性断电。目 录一、方案选择2SS4改型辅机电动机型式选择2SS4改型辅机电动机容量选择2SS4改型辅助电路过载保护选择3SS4改型供电电源选择3SS4改型异步劈相机启动方式选择4SS4改型异步劈相机启动继电器选择4SS4改型辅机电动机过载保护选择4SS4改型辅机控制接触器选择4二、电力机车辅助电路6辅助电路的作用6SS4改型辅助电源电路6SS4改型辅助负载电路6SS4改型辅助电路保护电路7三、三相异步劈相机10一、SS4改型三相异步劈相机工作原理10二、SS4改型三相异步劈相机启动11三、SS4改型三相异步劈相机电压对称性12四、电力机车辅助电路的控制电路141、 SS4改型三相异步劈相机控制分析144）使用库用电源152、 SS4改型牵引风机控制分析163、 SS4改型压缩风机控制分析174、 SS4改型制动风机控制分析185、SS4改型潜油泵与变压器风机控制18五、劈相机启动继电器191、SS4改型劈相机启动继电器作用192、 SS4改型劈相机启动继电器工作原理193、SS4改型劈相机启动继电器电路分析21毕业设计心得24总 结25设计参考书26附 录27附表一 SS4改型电力机车辅助电路明细表2829一、方案选择SS4改型辅机电动机型式选择电动机分为直流电动机和交流电动机，交流电动机又有同步电动机和异步电动机，异步电动机又有三相异步电动机和单相异步电动机。下面对这几种电机做一下比较：（1） 直流电动机：直流电动机具有宽广的调速范围，平滑的调速特性，较高的过载能力和较大的起动、制动转矩等特点。但与交流电机相比有结构复杂、使用维护工作量大、价格昂贵等缺点，且还需直流电源，机械换向是致命缺点，但目前已推出无刷直流电机是最近发展起来的结合了多学科技术的一种新型电机，结合机电一体化，具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量和高可靠性等优点，同时还具有低噪声和长寿命等特点。（2） 三相异步电动机：三相异步电动机与其他电动机相比具有结构简单、坚固耐用、使用方便、效率高、易于制造和维护、价格优廉等的许多优点，但它也存在着调速性能差、功率因数低等缺点，在机车使用时需要三相电源，符合设计要求。（3） 单相异步电动机：它是一种小容量电动机，结构简单、成本低廉、运行可靠、维护方便，接在220V单相交流电源上即可使用。但与同容量的三相异步电动机相比体积大、运行性能差、效率较低，机车上使用时不需另加电源设备。（4） 同步电动机：它主要用作发电机，可发出三相对称的交流电。作电动机运行，一般用来提高功率因数，因此可不必考虑选用此电机。 从电源方面选择单相异步电动机比较好。但三相异步电动机价格便宜，结构简单，不容易发生故障不需要经常维修。SS4改型辅机电动机容量选择所选的要比实际要大1.5倍，原因是：网压变动大（19KV-29KV）当网压25KV时电动机效率最低，三相异步劈相机电压不对称。 由于考虑网压波动及劈相机系统电压不对称等因素，为保证电动机运行中不发生绕组过热损坏，将三相异步电动机额定功率选择得很大，因此，正常运行时电动机的实际输出功率将小于额定功率。例如，NPT-5型主压缩机的轴功率22KW，而配套的YYD-280S-6型异步电动机的额定功率为37KW，但该电动机在最高及最低电压时功率仅为22KW，可见该电机不论在任何工况下均能使压缩机正常工作。SS4G型电力机车各辅机容量明细表序号名称代号型号及规格数量1劈相机1MAYPX2-280M-4,380V,34VA12压缩机电动机2MAYYD-280S-6,37KW13牵引通风机电动机3、4MAYFD-280-4,37KW24制动风机电动机5、6MA380V,30KW,YZF200-L-225变压器轴流风机电动机7MAJBT-61,14KW16油泵电动机8MAQB-80/20,13KW1SS4改型辅助电路过载保护选择辅助电路过载保护有两种：一是电子式辅机过流保护装置，二是自动开关过流保护。 电子式辅机过流保护装置能可靠动作，具备阻止辅机故障扩大的能力。缺点：本身只是控制装置而不是执行器械，保护功能则需要接触器或主断路器来完成，因此当辅机发生短路或单相堵转故障时，接触器将开断故障电流，而这种大电流的开断可能使接触器主触头烧损，甚至造成触头烧焊，极易影响接触器的寿命。 自动开关过流保护装置分断能力较高，当回路发生过载、短路等故障时，能自动切断故障电路，有效地保护串接在它后面的辅机，过载保护具有反时限性。缺点：在于自动开关是系列产品，其保护特性与辅机特性匹配问题给选型增加了难度且其保护特性。SS4改型供电电源选择SS4改型电力机车辅助电路采用传统的单三相供电系统，电源来自主变压器的辅肋绕组a6b6x6，其中a6x6的额定电压为399、86V，b6x6的额定电压为226V。SS4改型异步劈相机启动方式选择异步劈相机起动方法有：辅助电动机起动法和分相起动法。辅助电动机起动法是在劈相机的转轴上安装一台辅助电动机，起动时先由辅助电动机带动劈相机转子转动，待劈相机转速达到一定值时，将劈相机投入单相电网，并切除辅助电动机的电源。分相起动法分为电阻分相起动和电容分相起动。电阻分相启动具有线路简单、设备成本低等优点。 SS4改型机车上的劈相机采用电阻分相起动的方法。SS4改型异步劈相机启动继电器选择 按照劈相机起动的要求，异步劈相机起动继电器的作用，是在适当的时候，通过它的常开触点闭合车上的中间继电器，从而再利用继电器的反连锁作用使接触器失电断开劈相机起动电阻。主要有两种异步劈相机起动继电器，其中一种是电压式的继电器，即测量发电相电压，当其达到220V时继电器动作，切除起动电阻。但因发电相电压与网压相关，当网压过高时，劈相机未起动完全，造成起动电阻切除过早，使劈相机烧毁。另一种是电压比较型的继电器，即对比发电相与网压，当其比值达到相同值时，继电器动作，切除起动电阻。显然电压比较型继电器优于电压继电器，故本设采用IDYJ电压比较型继电器。SS4改型辅机电动机过载保护选择 SS4改型电力机车用自动空气开关来进行过载保护。脱扣方式：热脱扣或者电磁脱扣。电磁脱扣器动作电流值可以根据需要调整反力弹簧来整定，它具有动作电流大，调节范围宽，动作时间短的特点。热脱扣器动作时间与过载电流大小有关，电流大，动作时间短，电流小，动作时间长。SS4改型辅机控制接触器选择 辅机控制接触器常用的有CJ8Z-150Z交流接触器，CJ20系列交流接触器、3TB系列交流接触器。CJ8Z-150Z交流接触器：CJ8Z-150Z交流接触器为它适用于交流50Hz。电流为150A的电路中，供远距离接通与分析电路使用，并运用于频繁启动与控制交流电动机。电压为380V的电路中操纵负载饿接通或断开，CJ8Z-150Z交流接触器系杠杆比双断点式，采用平面布置形式，其接触器触头系统包括灭弧罩，栅片、底版，转轴，底座触头支持件，静触头，动触头，消弧电阻等。 CJ20系列交流接触器其控制线圈为直流操作，额定直流电压为110V。结构上采用体积小、重量轻的双短点直动式结构，采用单U型双绕组磁系统释放可靠，磁系统由低碳钢构成，线圈按额定电压下长期工作条件设计，即吸和安匝与工作安匝相等，因此磁系统寿命长、无噪音、接通时无冲击电流。触头系统的触头材料采用银合金材料接触电阻稳定、抗熔焊。灭弧室用耐弧塑料制成绝缘栅型使电弧快速拉出熄灭。二、电力机车辅助电路辅助电路的作用 为了保证电力机车正常运行，机车上设有三相交流辅助电路和辅助机械装置。由于平波电抗器、主变压器的油散热器、整流装置、牵引电动机和制动电阻等，它们在运行时发出大量的热量，需要通风机进行强迫风冷；主变压器需要设置油泵强迫变压器油循环；机车和列车的制动、受电弓以及车上各种气动机械要装置压缩机来提供风源等。所有这些辅助装置除辅助压缩机用直流电动机拖动外，其余都要用三相鼠笼式异步电动机来驱动。为此，需要电力机车单相交流电源变换成三相交流电源供辅助机械使用。SS4改型辅助电源电路 SS4改型电力机车辅助电路采用传统的单三相供电系统，辅机均采用三相异步电动机拖动。电源来自主变压器的辅肋绕组a6b6x6，其中a6x6的额定电压为399、86V，b6x6的额定电压为226V。单相交流电源从a6x6经库用转换刀开关235QS至201、202给各辅机及窗加热、取暖设备供电。机车在库内可通过辅助电路库用插座294xs引入380V单相或三相电源将235QS投向库用位，辅助电路设备即可由库内电源供电。SS4改型辅助负载电路一、三相负载电路 当劈相机启动完毕后，辅助回路导线201、202、203即可提供三相不对称电源，这时，各辅机可依次投入工作。 SS4改型电力机车三相负载有：压缩机电动机2MA（YYD-280S-6，37KW）一台，牵引通风机电机3、4MA（YFD-280S-4，37KW）二台，制动风机电动机5、6MA（JD305或YZF200-L-2，30KW）二台，变压器风机电动机7MA（JBT-61，14KW）一台，变压器油泵8MA（QB-80/20，10KW）一台。各辅助电动机均通过其相对应的交流接触器203KM-212KM进行分合控制。为了改善劈相机供电系统的三相电源对称性，在3-5MA电动机的D2、D3之间接入移相电容247-252C，随电动机做负载投入而投入。二、单相负载电路1）380V单相负载电路 由导线201、202供电，一路经自动开关232QA至导线264给窗加热273EH、274EH提供380V单相交流电源；另一路经自动开关232QA至导线给壁炉及脚炉提供单相380V电源。243QS为窗加热开关，245QS为取暖开关，共有三个位置：中间“0”位为关断，“1”位为脚炉、壁炉同时开，“2”位为开通壁炉、关断脚炉。自动开关232QA、233QA分别作电路的过载保护用。2）220V单相负载电路 改电路负载包括司机室空调及热饭电炉。该220V电源取自导线202、206，一路经转换开关240QS、空调稳压器278AS供空调机280EV使用，自动开关230QA作改电路的过载保护；另一路经转换开关238QS至220V电源插座292XS，该插座亦可供热饭电炉使用，自动开关229QA做该电路过载保护。中间继电器284KE的作用是，机车在电网下时，连通导线206b6而接通220V电路回路；机车在使用库内电源时，连通导线206200（地线），使机车在库内亦可获得220V电源。SS4改型辅助电路保护电路1）零压保护 零压保护是接触网供电的失压保护，右接在主变压器绕组a6x6两端的零压变压器281TC、电阻261R、整流装置290U、电容256C及零压时间继电器286KT组成。当电网正常供电时，286KT吸合；当电网失压时268KT失电动作，其常闭联锁闭合，经563KA零压中间继电器将接通主断路器的分闸电路，并显示信号。因电网失压后，变压器辅助绕组两端电压不是突变至零，而是随时间衰减的，所以在此电路中串有两个稳压管，截压50V，主要作用是使零压时间继电器286KT在电网失压后能在2s的时间内动作，以达到保护的准确性和必要性（供电网故障重合闸为2s），排除电网失电后重合闸时劈相机处于单相堵转合闸及短暂脱弓乱跳闸。在稳压管两端并接有电容256C，其作用主要是在零压时间继电器286KT吸合过程中，在286KT常闭联锁打开的瞬间，利用电容的反突变特性，使加在286KT线圈上的电压有一衰减过程（使286KT吸合的电流不是突然变小，而是随时间衰减）。所以并接电容256C的目的就是为了帮助零压时间继电器能可靠的吸合。 零压保护电路同时还起到保护阀287YV的交流保护作用，即保护阀287YV由二路送电：一路从控制电路电源线531经主电路入库转换开关20QP、50QP联锁，车顶门行程开关297QP联锁送至287YV线圈；另一路由零压保护电路给287YV供电，由此构成保护阀的双电源送电状态。即使出现控制电路切断二机车高压供电依然存在的情况，287仍得点，门联锁锁闭，各塞门不打开，达到保护人身安全的目的。2） 接地保护 在变压器辅助绕组x6与地之间设有辅助电路接地保护电路。这个系统由辅接地继电器285KE、整流元件291U、限流电阻262R、电容257C、辅接地故障开关237QS组成。辅接地保护属有源保护装置，支路经110V控制电源后接地。当辅助电路某点接地时，辅接地保护系统形成回路，285KE动作吸合，其辅助联锁使主断路器分闸线圈得电跳闸，司机台辅接地信号显示。此时285KE常闭联锁开断，回路串入电阻262R以免出现大电流而烧损接地继电器。同时经由285KE自身联锁和恢复中间继电器562KA联锁接通“自锁”回路，保持信号记忆。故障解除后，借助主断路器合闸操作，562KA常闭联锁断开使285KE恢复。在限流电阻262R两端并接电容257C的目的是为了使285KE动作时能可靠的吸合，以提高保护系统的可靠性。 237QS是辅接地保护故障隔离开关，若确定辅助电路有一点接地且不能排除时，可切断保护电路，使机车故障运行，此时要求司机严密监视各辅机工作状态，以确保运行安全。3）辅机过载保护1.电子式辅机过流保护工作原理：当辅机和电动机出现单相、短路、堵转等情况引起过流时，由装置的电流互感器检测电流信号，经保护电子控制插件板的电路作用，短路故障不超过0.5s，单相堵转不超过3s，则装置内相应的中间继电器吸合动作，由继电器联锁切断相应过流的辅机接触器线圈电源，使接触器分断。若接触器一但发生故障无法分断，则辅机继续过流，再经过3s的延时，保护装置接通主断路器分闸线圈，使主断路器跳闸执行二次保护措施。特点：由于电子式辅机过流保护设有一次保护跳接触器，二次保护跳主断路器的执行功能，因此在辅机发生故障过流时，能可靠动作，具备阻止辅机故障扩大的能力。不足之处在于本身只是控制装置而不是执行器械，保护功能则需要接触器或主断路器来完成，因此当辅机发生短路或单相堵转故障时，接触器将开断故障电流，而这种大电流的开断可能使接触器主触头烧损，甚至造成触头烧焊，极易影响接触器的寿命。2.自动开关过流保护 自动开关具有两种保护功能，即瞬时电磁脱扣的短路保护功能和热脱扣动作的过载保护功能。特点：分断能力较高，当回路发生过载、短路等故障时，能自动切断故障电路，有效地保护串接在它后面的辅机，过载保护具有反时限性。不足之处在于自动开关是系列产品，其保护特性与辅机特性匹配问题给选型增加了难度且其保护特性具有分散性，因此其保护特性的整定和校核是关键。4） 过电压保护 采用垮接在辅助绕组a6x6两端间的RC过电压保护电路，由电阻260R、电容255C组成，吸收过电压。5） 过电流保护 辅助电路过电流保护采用电流继电器282KC。在辅助绕组短路或其他原因造成辅助电路短路，其电流超过2800A时，282KC吸合动作使机车主断路器分闸，并显示辅助过流信号。三、三相异步劈相机一、SS4改型三相异步劈相机工作原理 异步劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电动机。她是一种能实现单三相变换的异步电机，用于一切有单相电源供电，而又以三相异步电动机为负载的场合。在单相工频交流电力机车的辅助系统中，异步劈相机用来将主变压器辅助绕组供给的单相电源劈成三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。（一）劈相机的空载工况 当定子绕组UOV接至单相电源时，单相电流Ip由U相流入，从V相流出，该电流产生的磁场可以分解为两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁场，分别称为正序旋转磁场和负序旋转磁场。当劈相机转子静止不动时，这两个旋转磁场在转子导体中感应出两个大小相等、方向相反的电势和电流，而产生两个大小相等、方向相反的电磁转矩，其合成启动转矩为零，故劈相机不能自行起动。 如果用某种方法使劈相机的转子转动起来，并达到额定转速nN，那么和转子转向一致的定子正序磁场与转子的相对速度很小，而和转子转向相反的定子负序磁场与转子的相对速度约为两倍同步转速，定子负序磁场切割转子导体，在转子导体中感应出数值较大，且频率为接近两倍电网频率的转子负序电势和电流。 由于转子漏抗的显著增大，使转子负序电流在相位上滞后与转子负序电势90电角度，从而使转子负序电流建立的磁场几乎抵消了定子负序磁场，气隙中的剩余负序磁场很微弱。因此，当劈相机转子以额定转速转动时，可以认为气隙中只有正序磁场和正序磁通。 这时劈相机气隙中的正序磁场和磁通有两个作用：一是，正序磁通和转子导体内感应的正序电流相互作用产生电磁转矩，用以克服转子的机械阻转矩及转子负序电流产生的电磁阻转矩，驱使转子沿正序磁场的方向继续维持转动，这时劈相机实际上是作为单相异步电动机运行；二是，正序磁场切割定子三相绕组，感应出三相电势，从劈相机三相负载端来看，劈相机作为三相发电机运行。（二）劈相机的负载工况 当劈相机与三相点负载接通后，因U，V两相负载直接与单相电源相连，不需要经过劈相机即可直接从单相电源获得负载电流Ivm和Ium。W相负载电流Iwm则由劈相机的W相提供。因为当电网W相缺相时，劈相机的W相电势高于W相端电压，从而使W相电流反相，源源不断地向三相负载输出第三相电流Iw ，这时电机才真正进入劈相机工况运行。由于专用劈相机的轴上均不带机械负载，故劈相机负载前后的轴输出机械功率是不变的，所以它的气隙正序磁场也应该保持不变。但W相输出电流Iw产生的单相磁势将使气隙磁场发生变化，这就需要从U相和V相输入相应的附加电流Iu和Iv，以保持气隙正序磁场不变，而定子的负序磁场将随着W相电流Iw的增加而增加，这些新增加的负序磁场同样右转子产生新的负序电流去抵消，仍然保持气隙负序磁场几乎为零的特点。用数学关系式来表示上述两个物理现象，可把劈相机负载时的定子三相电流分解成两组：一组是劈相机空载时，仅在U、V相绕组中流过的单相电流，此电流与转子作用产生电磁转矩，以维持转子的继续转动，故称此电流为电动机电流，习惯上将U、V相绕组称为劈相机的电动相绕组；另一组是劈相机负载后，在三相绕组中重新加入的三相电流Iu、Iv、Iw，该电流与转子作用产生电磁阻转矩，相应地将这一组电流称为发电机电流，习惯上将W相绕组称为劈相机的发电相绕组。有此可知，当劈相机负载时，在劈相机的发电相绕组中仅有发电机电流Iw流过，而在U、V电动相绕组中同时存在着电动机电流Ip和发电机电流Iu、Iv，所以劈相机负载后的定子三相电流的关系可写成：Iu=Ip+IuIv=-Ip+IvIw=Iw 二、SS4改型三相异步劈相机启动 SS4改型三相异步劈相机采用的是电阻分相起动的方式。劈相机的运转与停止通过其相应的接触器201KM控制。劈相机是单相电动机与三相发电机的组合，启动时必须在第二电动相绕组与发电相绕组之间接入起动电阻263R进行分相起动，起动电阻的接通与开断由接触器213KM来执行。由劈相机起动继电器283AK监测起动过程并控制起动电阻回路的开断，283AK的工作电源（DC110V）从导线531经过533KT常开联锁由导线281引入。当按下劈相机按键开关后，接触器213KM闭合，起动电阻投入，201KM闭合，劈相机开始启动，这时劈相机启动继电器监测劈相机发电相电压（由导线279、280引入）来间接反映劈相机的转速：当劈相机转速达到约0.9nH，也即283AK测得其发电相电压接近于比较电压（额定网压下，该电压值为220V，由导线202、206引入）时，283AK动作，其常开联锁闭合，导线561、568连通，则劈相机启动中间继电器566KA得电，使213KM及劈相机起动延时时间继电器533KT失电，213KM主触头打开，开断了起动电阻（263R）回路，劈相机起动完成。同时，533KT常开联锁开断了导线531与281通路，使283AK失去工作电源处于闭置状态。劈相机启动电阻有三个抽头，即备有两组，当一组烧损可换另一组使用，此时只需把导线232换接至另一抽头即可。三、SS4改型三相异步劈相机电压对称性1.劈相机接负载后三相电压不对称的原因 劈相机接负载时其电动相绕组中流过的既有电动机电流，又有发电机电流；而发电相绕组中只流过发电机电流，这说明劈相机的定子三相电流是不对称的，不对称电流引起不对称的阻抗压降。在感性负载情况下，发电机电流引起的阻抗压降将使绕组的端电压小于感应电势，则三相感应电势是对称的，在劈相机负载后由于三相不对称的阻抗压降，仍会造成劈相机三相端电压的不对称。此外，没有被完全抵消的气隙剩余负序磁场，也将在定子三相绕组中感应出负序电势，这就进一步加剧了三相电压的不对称。2.劈相机三相电压不对称带来的问题 劈相机输出三相电压的不对称，将直接影响辅助电动机的正常运行，严重的三相电压不对称还将引起辅助电动机个别绕组过热而烧损，直接影响电力机车的正常工作。3.改善劈相机三相电压对称性的措施（1）劈相机定子绕组采用三相不对称绕组 根据输出负载的要求，相应地提高或降低某些相的电势，是改善劈相机在额定负载时三相电压对称性的主要方法。为此，劈相机的定子三相绕组匝数和空间相隔的电角度均应根据需要确定，其绕组选择的定性规律是：一方面要增加发电相W相的匝数，另一方面要减少电动相V的匝数。 采用这种方法只能保证劈相机在额定负载、额定电压下三相电压的对称性。但劈相机懂得点负载是随机车运行工况而改变的，当负载变动以及单相电源电压在270460V范围内波动时，劈相机的三相端电压也要随之变化，这将直接影响其三相电压的对称性。（2）在负载侧的U和W端子上并联电容器 劈相机的负载是三乡异步电动机群，因机车运行工况的改变电动机投入台数也不同，这就要求劈相机输出功率和功率因素随投入电动机数的差异而有所不同。为了适应实际要求，在负载侧的U、W端子并联一些电容器和电感元件，以扩展劈相机的容量，通过这些元件向负载提供W相电流。由它们辅助劈相机相负载提供电流。 负载并联电容后可减小流过劈相机W相的电流，从而降低劈相机三相电压的不对称度。只要随着负载的增减相应地增减并联电容的数量，就能保证劈相机负载变化时的三相电压对称性。并联电容后可使发电相电流Iw相位超前，有利于提高劈相机的功率因数。 SS4改型电力机车在牵引工况下，可视为在劈相机的U1和W1端子间接有4个12Kvar、138F的电容器，以保证机车辅助系统中输出三相线电压的不对称度在单相电源电压为270460V范围内不超过“机车车辆用三相异步电动机基本技术条件”中的规定。由于电动机并联电容后，会在合闸瞬间产生较大的合闸电流，因此对频繁启动的压缩机电动机没有并联电容器。四、电力机车辅助电路的控制电路1、 SS4改型三相异步劈相机控制分析 所有辅机的控制电源由605QA自动开关提供。劈相机的控制是完成其它辅机的先决条件。SS4改型机车的劈相机控制有手动控制和自动控制两种方式，它是通过方式选择开关591QS进行选择的。当591QS打在“0”时，既为手动位，当591打在“1”位，即为自动位。1)手动控制 按下“劈相机”按键开关404SK，导线506经404SK与591QS，使导线564有电，劈相机中间继电器567KA得电动作，其常开点闭合。导线560经567KA的常开点，使导线561有电。它分成几支路：第一条支路，导线61经劈相机启动中间继电器566KA的常闭接点，使分相接触器213KM和劈相机启动延时继电器533KT得电动作，为劈相机的接触器201KM闭合做好了准备，第二条支路，导线561经213KM的辅助接点使导线571有电，经劈相机故障隔离开关242QS以及劈相机辅助保护接点215EF，使201KM得电动作，劈相机的主回路构通，开始启动，若启动正常，则劈相机的启动继电器283AK动作，其常开点闭合；第三条支路，导线561经283AK使导线568有电，劈相机启动中间继电器266KA得电动作，其常闭点打开，切断213KM和533KT的供电回路，甩掉劈相机启动电阻，使劈相机进入正常工作状态，同时，566KA的常开点闭合；第四条支路，导线561经215EF和566KA的常开点，使566KA继续得电自琐；第五条支路，导线561经533KT的常闭点，使导线577有电，为其他辅机正常工作作好准备。至此，劈相机的控制顺利完成。这是单节车 的情况，当两节车重联时，通过重联线N564使另一节车的567KA得电动作。启动另一节车的劈相机过程与单节车相同。2)自动控制 所谓自动控制是指司机靠做主断路器和闸后，劈相机自动启动，无需人为操作劈相机以及其他辅机的按键开关。这一功能主要用于机车过分相区时，减少司机的操作步骤。当主短路器闭合后，其辅机连锁的常闭点打开，导线565失电，劈相机自起延时继电器528KT失电，延时1s后其常闭点闭合。导线562经591QS和528KT的常闭点，使567KA得电动作。劈相机开始启动。以后的过程与手动完全一样，不在复述。3）劈相机故障时的控制 若劈相机故障，则将242QS打到“2”位，也就是通风机1代替劈相机，此时，通风机1通过分相电容启动后代替劈相机的功能，使其它辅机依旧能正常工作。具体控制过程如下： 将242QS打到“2”位； 将296QS打到电容位随后的操作过程与启动劈相机相似。即首先按下404SK、567KA得电动作。导线560经567KA使导线561有电。第一路，导线561经566KA，使213KM和533KT得电，启动电容接入；第二路，导线561经213KM、242QS，使导线695有电，经通风机1的辅机保护接点219EF，使通风机1的接触器205KM得电动作并自锁，通风机1开始启动，当其发电机电压达到283AK的整定值时，283动作。第三路，导线561经583AK使566KA得电动作，并通过其本身的常开点自锁；第四路，导线561经566KA的常闭点切除，213KM和533KT的供电回路，甩掉通风机1的启动电容，使通风机1进入正常工作状态；第五路，导线561经533KT，使导线577有电，为其他辅机正常工作作好准备。 以上介绍的是198号以前的SS4改型机车的劈相机控制电路，自199号机车开始，增加了一个时间继电器527KT。其作用是当劈相机启动时，583AK动作，566AK常闭打开，用527KT的常开点短接566KA的一组常闭接点561与571，让533KT和213KM继续得电，延时1s后，527KT的常闭点打开，533KT和213KM失电。分相启动电阻或分相启动电容推出辅助回路，这样分相启动电阻或分相启动电容比原由的电路多了1s的工作时间,进一步改善了劈相机的启动性能。4）使用库用电源 a）库内三相电源 一般在机务段内不起劈相机,直接启动辅助机时使用.把库内三相电源接到库用插座594XS的207、208、209三点上,通过235QS及导线203与209之间的连接母线直接为辅助电路提供三相电源. b）库内单相电源 仅在制造厂或大修厂库内电源容量大时使用.单相电源送至库用插座294XS的207、208两点上(为插座上部两点位置),经235QS给辅助电路提供单相电源,此时须使用劈相机实现单一三相供电系统.若只使用库内单相电源,也可拆开导线203与209之间的连接母线,这样做有两个目的:一是从安全角度考虑,使库用插座上的第三点(209)不带电;二是若电源线误接至接点208、209上时,避免劈相机不能正常启动而受损。2、 SS4改型牵引风机控制分析 SS4改型机车的通风机控制除了正常的手动控制外,还有自动启动的控制环节.下面分别加以介绍 1）手动控制 按下通风机按键开关406SK,导线577经406SK使导线578有电,再经566KA、242QS,通风机1隔离开关575QS以及通风机1辅助保护接点219EF,使通风机1接触器205KM得电动作,通风机1开始启动.同时,205KM的符号组常闭点闭合,则导线579经535KT,使导线581有电,再经通风及的隔离开关576QS和通风机2辅助保护接点220EF,使通风机2的接触器206KM得电动作,通风机2开始启动.同时,206KM的常闭点打开,536KT失电,延时3s后,536KT常闭接点闭合,导线581经536KT,使导线678得电动作,即油泵和变压器风机同时开始启动，直至正常工作.受212KM常闭控制的527KT,因212KM常闭点打开而失电,延时3s后,527KT常闭点闭合,为制动风纪启动做好了准备.至此,完成了通风机的控制。 2）自动控制 所谓自动控制是指司机的调速受轮转到某一级位后,通风机能够自动地启动,投入正常工作。从原理图上看,动作用的是417导线,着根控制线从司机控制器中出来,当调速受轮转到1.5级以上时,导线417得电,自起风机中间继电器549KA得电动作,此时570QS在1位，406SK在非按下位。所以,导线经406SK的常闭点,570QS,549KA的常开点为549KA提供电源,使其自锁.同时603经549KA的另一对常开点和509V,使导线578有电,接下来的控制过程与手动控制完全一样,在此不再重复说明。当司机控制器调速受轮退到0位时,导线417不再从司机控制器中地电,而是通过自琐从导线577中得电.所以，调速受轮回到0位时，通风机并不自动关闭.若要关闭通风机,不许操作一下406SK,切除549KA的供电回路,使其解琐,然后,再关闭406SK,也就关闭了通风机。此环节的设计目的在于避免通风机频繁启动。 当两节车重联时,通过内联线N578去控制另一台车的通风机工作。 当两台裁撤重联时,通过外重联线W2578去控制另一台车的通风机工作,以便实现所有机车的同步工作。3、 SS4改型压缩风机控制分析SS4改型机车同其他韶山系列机车一样装有两种压缩机,一种是主压缩机,供应全车所需的高压风;令一种是辅助压缩机,只在全车无风,而次时需要升受电弓、合主断路器时才使用它,给辅助风缸和控制风缸泵风.先分别说明如下: 1.主压缩机控制 压缩几的控制与韶山系列的其它车型大致相同,此时进行简单介绍.首先按下压缩机按键开关405SK,导线577经405SK、517KF(压力调节器,风压低于750kPa时闭合,风压高于900kPa时断开)、566KA、579QS以及217EF的接点,使压缩机接触器(203KM)得电动作,压缩机开始工作.若不想经风压调节器调节,则可按下408SK(强泵按键开关).导线577直接经508SK,使导线597得电,这样,等于短接了517KF的接点,从而使压缩机一直处于工作状态.这时,操作人员必须注意监听安全阀在1000kPa整定动作的冒气声,以便及时停止强泵工作.如果压缩机故障,只要把579QS打到故障位即可. 以上是单节车的情况,当两节车重联时,另一节车的压缩机就通过重联线N597进行控制,此时,起作用的调节器是操纵车上的调车器,非操纵车上的调节器不再起作用.当两台车重联时,通过外重联线W2597对另一太车上的压缩机进行控制,以实现四台压缩机同时工作。 2.辅助压缩机控制 机车升弓前若风缸或控制风缸中已无压缩空气储存,则需要利用升弓压缩机(辅助压缩机)向辅助风缸和控制风缸压气,供机车受电弓升弓和主断路妻合闸使用。其电源由610QA自动开关提供,导线680596SB1或596SB2,使442KM得电动作,其主触头逼和,导线680经442KM的主触头使升弓压缩机447MD得电工作,开始打风。4、 SS4改型制动风机控制分析 按下制动风机按键开关507SK,导线577经407SKA,566KA,527KT,581QS以及223EF,使制动风机1的接触器209KM得电动作,制动风机1开始启动.其中,566KA是劈相机启动中间继电器,527KT是油泵延时时间继电器,581QS是制动风机1的隔离开关,223EF是辅助保护的接点.当制动风机1故障或其他原因需要切除时,可以将581QS打到故障位.在制动风机1接触器209KM得电动作后,受其常闭接触点控制的526KT因209KM的常闭接触点打开而失电,延时3s后,526KY的常闭点闭合,导线589经526KT的常闭点、制动风机2的隔离开关528QS以及辅助保护接点224EF,使制动风机2的接触器210KM得电动作，制动风机2开始启动，并进入正常工作状态。5、SS4改型潜油泵与变压器风机控制 206KM的常闭点打开,536KT失电,延时3s后,536KT常闭接点闭合,导线581经536KT,使导线678得电动作,即油泵和变压器风机同时开始启动，直至正常工作.受212KM常闭控制的527KT,因212KM常闭点打开而失电,延时3s后,527KT常闭点闭合,为制动风纪启动做好了准备。五、劈相机启动继电器1、SS4改型劈相机启动继电器作用劈相机启动继电器的作用就是当劈相机起动达到一定转速后切除启动电阻。机车使用的劈相机起动继电器是一个电子控制装置。可以根据下面的参数选择甩掉起动电阻的时刻：1.转速。转速达到最大转距的转速瞬间时甩掉起动电阻，该转速为9095的同步转速之间的某一个转速。在这一转速之前甩掉起动电阻，电磁转距较小，过早可能出现制动转距，起动失败。超过这一速度甩掉起动电阻会出现交变振动的电磁转距。因此要求误差不超过5。2.起动过程中W相电流的最小值。根据实验研究，W相的的起动电流会出现最小值正好对应最大转距。取信号的方法复杂，优点不明显。3.取电压比值的信号。在最大转距附近的电压信号变化大而转速变化小。在本次课题中劈相机继电器采用第三种方案：取电压比值的信号法。在劈相机起动过程中，当发电相电压增长到电网电压的55%时，劈相机起动继电器应立即动作断开起动电阻。为了满足上述要求劈相机起动继电器要在适当时刻闭合劈相机中间继电器并利用合劈相机中间继电器的反连锁使劈相机起动电阻继电器失电，断开起动电阻。2、 SS4改型劈相机启动继电器工作原理在劈相机起动过程中,当发电相电压增长到网压值的55%时,劈相机起动继电器应立即动作,甩开起动电阻.为了满足这一要求,劈相机起动继电器要在适当的时候闭合中间继电器,利用中间继电器的反联锁使接触器失电,断开劈相机起动电阻.所谓适当的时候,是指劈相机达到一定的转速值。转速值的测量,在继电器中是通过检测劈相机发电相电压值来间接实现的.在起动过程中,劈相机发电相电压与转速值间有一定的关系,这一关系受劈相机供电网压波动的影响。因此,起动继电器应能随着网压值的波动而自动调整动作时刻,使得甩起动电阻的时刻恰好达到所希望的转速值。过早或过迟地甩起动电阻都是对劈相机不利的,甚至回造成劈相机起动失败。因此，起动继电器过早或过迟地动作都是不允许的误动作。起动继电器的原理方框图如图5.1所示：电源电压电压比较被检测电压（发电相）检测输出执行 图中输入电压Uab代表网压（即端子a3、a4间电压），Ucn为劈相机发电相电压。这两个输入电压在比较电路中经降压、整流滤波后进行比较，其差值送至检测电路。检测电路在检测到这一差值电压后，进行鉴别。当这一差值近似零时，检测电路就立即翻转，输出一高电位去触发后面的执行电路。当执行电路使中间继电器动作吸合后，中间继电器的常开触点闭合就是起动继电器的最终输出。附图3是起动继电器的电路原理图。图中小型中间继电器J由晶体管BG3来控制其通断。由于BG3管基极电路中串有一稳压管W3，所以当BG2管的输出电压低于W3管的击穿电压值（约6 V）时，BG3管不导通，继电器不动作。由三极管BG1、BG2 及其电路组成射耦触发电路，即图5.1.1的检测电路。在机车未升弓合闸前，由于没有输入信号，BG1管截止，BG2管导通。这时BG2管集电极处输出电位约为4V左右的低电位。显然BG3不会导通，继电器J不会动作。比较电路由两个信号变压器XB1、XB2，两套桥式整流电路及相应的滤波、负载电路组成。信号变压器XB1输入电网电压Uab；信号变压器XB2输入劈相机发电相电压管Ucn。这两组信号电压经XB1、XB2降压后，通过D1D8组成的二极管整流桥整成直流信号，分别以电阻R3及R4为负载。机车升弓合闸之后，劈相机尚未起动时，仅有UAB信号加上。此时比较电路输送给检测电路一负电压（即R3上的电压为上负下正）。因此BG1管更加截止，继电器不动作的状态不变。劈相机起动后，Ucn的数值达到足以抵消并略超过UAB的值。这一瞬间射耦触发电路立即翻转成BG1管饱和导通，BG2管截止。由BG2管集电极输出的高电位使W3管击穿导通，并向BG3管提供足够的基极电流，使BG3管导通，继电器J动作，及时甩开起动电阻。不论网压如何波动，发电相电压必须增大到与Uab值大致相等时，继电器才能动作。这样就达到了起动继电器能够随着网压