电力机车机车逻辑控制单元控制分析与常见故障分析处理.doc

湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 I 20102010 届毕业设计任务书届毕业设计任务书 一 课题名称课题名称 电力机车机车逻辑控制单元控制分析与常见故障分析处理 二 指导教师指导教师 彭涛 三 设计内容与要求三 设计内容与要求 1 课题概述 1 电力机车的逻辑控制系统 电力机车逻辑控制单元 LCU 是一种用微机和电力电子器件构成的新型无触 点控制装置 LCU 在电力机车上的广泛应用 它取代了原有的继电控制系统 LCU 用梯形图软件逻辑取代了硬件控制电路 它的控制主要包括主断路器 辅机 预备 保护显示等环节控制 2 电力机车逻辑控制单元的系统硬件组织和工作原理 电力机车逻辑控制单元 LCU 的硬件系统符合铁道部标注 TB T1394 93 铁道机车动车电子装置 的要求 结构组成符合高速列车硬件规范 其内 部核心是单片机 主要包括机箱 电源 主机板 输入板等 具体如下图所示 电力机车逻辑控制单元 LCU 工作原理与 PLC 的工作原理一样 1234567891011121314151617 A 输 入 板 1 B 输 入 板 1 A 输 入 板 2 B 输 入 板 2 A 主 机 板 预 留 板 位 B 主 机 板 A 输 出 板 1 B 输 出 板 1 A 输 出 板 2 B 输 出 板 2 电 源 板 1 电 源 板 2 根据系统所需完成的功能 以及电力机车特殊的工作环境 分析 LCU 的输 入输出电路 同时 LCU 包含功能相同的 A B 两组 可实现手动转换 3 电力机车逻辑控制单元在应用中常见的故障分析 在电力机车逻辑控制单元实际应用中 统计 LCU 单元发生过的硬件和软件 故障 分析其常见故障 并提出改进方法 2 设计内容与要求 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 II 1 选择一个型号的电力机车 分析其基本技术参数 总体设布置和通风系 统 机车的工作原理 机车主要电器设备的控制逻辑要求 2 分析电力机车逻辑控制单元 LCU 的系统硬件组成和工作原理 并画 出硬件系统组成方框图 3 分析电力机车逻辑控制单元 LCU 的 I O 电路 并绘出 LCU 接线原理 图 列表写出 I O 表 4 分析电力机车逻辑控制单元 LCU 的梯形图 5 总结出电力机车逻辑控制单元 LCU 在实际应用中故障 并分析之 针对电力机车逻辑控制单元 LCU 的常见故障 提出改进建议 四 设计参考书四 设计参考书 SS4G 型电力机车 中国铁道出版社 PLC 原理及应用技术 中国标准出版社 电力机车控制基础 中国铁道出版社 LCU 使用说明书 中国铁道出版社 五 设计说明书内容五 设计说明书内容 1 封面 2 目录 3 内容摘要 200 400 字左右 中英文 4 引言 5 正文 设计课题 内容与要求 设计方案 原理分析 设计过程及特点 6 设计图纸 7 结束语 8 附录 图表 材料清单 参考资料 六 设计进程安排六 设计进程安排 第 1 周 资料准备与借阅 了解课题思路 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 III 第 2 周 设计要求说明及课题内容辅导 完成图纸初稿 第 3 周 进行毕业设计 完成说明书初稿 第 4 周 检查 完成说明书 打印 装订 第 5 周 毕业答辩准备及答辩 七 毕业设计答辩及说明书要求七 毕业设计答辩及说明书要求 1 毕业设计答辩要求 答辩前三天 每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文 专题报告等 必要资料交指导教师审阅 由指导教师写出审阅意见 学生答辩时对自述部分应写出书面提纲 内容包括课题的任务 目的和意 义 所采用的原始资料或参考文献 设计的基本内容和主要方法 成果结论和 评价 答辩小组质询课题的关键问题 质询与课题密切相关的基本理论 知识 设计与计算方法实验方法 测试方法 鉴别学生独立工作能力 创新能力 2 毕业设计论文要求 文字要求 说明书要求打印 除图纸外 不能手写 文字通顺 语言流畅 排版合理 无错别字 不允许抄袭 图纸要求 按工程制图标准制图 图面整洁 布局合理 线条粗细均匀 圆弧连接光滑 尺寸标注规范 文字注释必须使用工程字书写 曲线图表要求 所有曲线 图表 线路图 程序框图 示意图等不准用徒 手画 必须按国家规定的标准或工程要求绘制 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 IV 摘摘 要要 韶山 9 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 电力机车电气线路的设计与分析包括很多专业知识和内容 是一个 综合性的课题 本课题要求学生在己学的电力机车控制与线路 牵引电器 电 力机车运用和检修专业知识基础上 根据所分配的不同车型 对电力机车电气 线路进行综合分析 并利用所学专业知识和现场学习所得 对电力机车进行简 单的设计与分析 通过对本课题的设计 要求学生能整体分析电力机车主电路 辅助电路 LCU 逻辑控制电路的 I O 接线组成 LCU 逻辑控制功能及工作原理 能设计电力机车主电路 辅助电路电气原理图 并对各元件及参数列出明细表 示进行校核 通过对此课题的学习和设计 使学生能更好的理解电力机车总体布置和电气 控制线路 掌握电力机车实际运用中的基本专业技能 培养学生运用所学的基 础知识和专业知识的能力 提高学生利用所学基本理论和自身具备的技能来综 合分析解决本专业相应问题的能力 使学生树立正确的设计思想 掌握工程设 计的一般程序和方法 完成电气工程技术人员必须具备的基本 能力的培养和训 练 关键词关键词 电气线路 主电路 辅助电路 韶山 9 型 电力机车 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 V Abstract Shaoshan 9 line electric locomotive electrical design and analysis of the locomotive is from the actual use of the subject involving a wider scope Electric power lines locomotives of the design and analysis including a lot of expertise and content is a comprehensive issue This has been the subject requires students to study in the electric locomotive and control lines electric traction electric locomotive maintenance and use of expertise based on the distribution of the different models of electric power lines locomotives comprehensive analysis and the use of science expertise And learning from the scene the electric locomotive on a simple design and analysis The subject of this design require students to the overall analysis of the electric locomotive circuit auxiliary circuits CU logic control circuit of the I O wiring components LCU control logic and principles of design to electric locomotive circuit auxiliary electrical circuit Fig And the various components and parameters set out details for that check In connection with the issue through the study and design so that students can better understand the overall layout of electric locomotive and control of electrical lines electric locomotive to master the practical application of basic professional skills Students use what they learn basic knowledge and expertise in the ability of students to use what they learn basic theory and their own skills to solve a comprehensive analysis of the appropriate professional skills to enable students to establish the correct design engineering master general Procedures and methods to complete the electrical engineers must have the basic abilities and training Key words electrical auxiliary circuit main circuit lines Shaoshan 9 electric locomotive 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 1 目目 录录 第第 1 1 章章 SS9SS9 型电力机车概述型电力机车概述 1 1 11 1 SS9SS9 型电力机车简介型电力机车简介 1 1 21 2 韶山韶山 9 9 电力机车技术参数电力机车技术参数 3 第第 2 2 章章 SS9LCUSS9LCU 的常见故障及检修的常见故障及检修 6 2 12 1 SS9LCUSS9LCU 概述概述 6 2 22 2 SS9LCUSS9LCU 逻辑控制单元的硬件系统逻辑控制单元的硬件系统 7 第第 3 章章 主电路逻辑控制主电路逻辑控制 10 3 1 主断路器逻辑控制主断路器逻辑控制 10 3 2 线路接触器逻辑控制线路接触器逻辑控制 12 3 3 两位置转换开关逻辑控制两位置转换开关逻辑控制 13 第第 4 4 章章 辅助电路逻辑控制辅助电路逻辑控制 15 4 1 劈相机系统辅助电路劈相机系统辅助电路 15 4 2 压缩机控制压缩机控制 18 4 34 3 通风机控制通风机控制 19 4 54 5 制动风机控制制动风机控制 22 4 64 6 列车供电系统和列车供电风机启动控制列车供电系统和列车供电风机启动控制 23 4 7 保护电路保护电路 23 4 7 保护电路保护电路 24 第五章第五章 心得体会心得体会 26 参考文献参考文献 28 附表 图 附表 图 29 主电路元件明细表主电路元件明细表 29 辅助电路元件明细表辅助电路元件明细表 36 LCULCU 输入明细表输入明细表 41 SS9SS9 型电力机车的主 辅电路型电力机车的主 辅电路 45 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 1 第第 1 1 章章 SS9SS9 型电力机车概述型电力机车概述 1 11 1 SS9SS9 型电力机车简介型电力机车简介 韶山 9 型干线客运电力机车 代号 SS9 以成熟的韶山型系列电力机车 技术为基础 采用了许多国际客运机车先进技术 是我国干线铁路牵引旅客 列车功率最大的机车 机车主电路采用三段不等分半控桥整流电路 三台电 机并联 无级磁场削弱及加馈电阻制动 实现了机车全过程的无级调速 机 车内装有 8668kVA 大容量主变压器 实现了六轴电力机车主变压器与平波电 抗器及滤波电抗器的一体化 韶山 9 电力机车外观图 机车主电路采用三段不等分半控桥整流电路 三台电机并联 无级磁场削 弱及加馈电阻制动 实现了机车全过程的无级调速 机车内装有 8668kVA 大容 量主变压器 实现了六轴电力机车主变压器与平波电抗器及滤波电抗器的一体 化 机车具有向列车供电能力 供电电压 DC600V 容量为 2 400kW 采用了轮 对空心轴六连杆弹性传动机构和牵引电机架承式全悬挂三轴转向架 车体整体 轴载结构能承受 1960KN 的纵向静载荷 装有全叠片机座机构的 900kW 脉流牵引 电动机 一 二系悬挂系统及基础制动系统等结构设计合理 二系弹簧采用高 圆弹簧支承 配以垂向 横向液压减振器 减小了簧下重量 机车进行了外 形气动力学优化设计及轻量化设计 采用侧壁承载式全钢焊接结构的车体及各 部件轻量化设计 满足了机车轴重 21 吨的要求 机车采用恒流准恒速的特性控 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 2 制方式 能较好地发挥机车最大起动牵引力 装有防空转 滑行保护系统 轴 重转移补偿控制 轮轨自动润滑系统 列车安全监控装置 电力机车逻辑控制单元 LCU Logical Control Unit 又称电力机车逻辑控 制仪 逻辑控制单元 LCU 是高速列车 准高速列车必须装备的控制单元 主 要取代传统的继电器有触点控制电路 应用于电力机车的电器控制系统 是通 过微机发出的指令直接控制接触器等外部负载 避免传统逻辑控制电路的多级驱 动 大大简化电力机车的有触点控制电路 减少外部连线 提高系统的可靠性 同 时大大简化电力机车控制系统的设计 提高控制系统设计制造的灵活性 每台机 车装置两台由电脑 单片机 控制器 实现机车从升弓 启动到速度和制动的 全过程控制 并自动记录各个操作过程 有报警功能 通过机车中控台屏显显 示机车全方位动态 1 21 2 韶山韶山 9 9 电力机车技术参数电力机车技术参数 韶山 9 电力机车主要技术参数如表 1 序号名称备注 1用 途 铁路干线 客车牵引 2电流制单相交流 50Hz 额定值 25 kV 最高值 29 kV3工作电压 最低值 19 kV 4电传动方式交 直电传动 5机车功率4800kW 持续值 6机车最大功率5400kW 7持续牵引力169kN 半磨耗 8启动牵引力286kN 半磨耗 9电制动方式加馈电阻制 10制动功率 4000 KW 11加馈制动的控制准恒速特性控制 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 3 12牵引电动机磁场削弱控制相控无级 13最大制动力 180 k N 15km h 80km h 14额定速度99 km h 持续制 15最大速度170 km h 半磨耗 16牵引恒功速度范围99 km h 160 km h 17最深磁场削弱系数0 49 18功率因数 额定工况 不小于 0 81 19机车安全通过的最小半径R 125m 5 km h 20空气压缩机风量 2 2 m3 min 21主风缸容量 1212 L 22基础制动装置 8 3 5 单元制动器 23空气制动系统 DK 1 24轨距1435 mm 25轴式C0 C0 26机车整备重量126 1 3 t 27轴重21 t 28传动方式单边直齿传动 29传动比77 31 2 4839 30车钩中心距22216 mm 31车体底架长度21000 mm 32车体宽度3100 mm 33车体最高点距轨面高度4605 mm 34转向架轴距 2150 mm 35机车全轴距15870 mm 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 4 36车钩水平中心线距轨面高度880 10 mm 37受电弓滑板中心距11100 mm 38受电弓安装座距轨面高度4140 mm 1250 mm 新轮 39车轮直径 1150 mm 全磨耗 40砂箱总容量0 1 立方米 8 个 表 1 韶山 9 电力机车主要技术参数 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 5 第第 2 2 章章 SS9LCUSS9LCU 的常见故障及检修的常见故障及检修 2 12 1 SS9LCUSS9LCU 概述概述 SS9LCU 逻辑控制单元相当于可编程控制器 PLC 它在电力机车上的作用 主要就是取代传统的继电器有触点控制电路 SS9LCU 电力机车逻辑控制单元结构组成符合高速列车硬件规范 其内部核 心时单片机 主要由主机板 电源板 输入板 输出板等所组成 而电力机车逻辑控制装置就是希望用现代电力电子和微电子技术构成的逻 辑控制单元取代电力机车上传统的继电器有触点控制电路 用计算机发出的指 令通过 LCU 直接控制接触器等外部负载 避免目前的多级驱动 改善电力机车 的控制性能 克服上述继电器控制电路的不足 可以简化电力机车控制电路的 设计 生产和调试过程 大大减少外部连线 提高系统的可靠性和灵活性 实 现控制系统的通用性 逻辑控制系统的设计采用通用的模块化结构 使得今后 不同的电力机车其控制功能的变化只要通过软件的改变即可实现 此外 由于 微计算机所具有的卓越的数据处理和逻辑判断功能 使得原来难以实现的电力 机车继电器控制电路的故障诊断变得相对简单 特别是故障率比较高的电力机 车辅助系统 原来故障的判定是比较困难的 但在采用逻辑控制装置后 所有 负载的状态都反馈回了 LCU 因此 在电路故障时 只要通过简单的逻辑判断 就可以在电力机车微机控制系统的显示屏上 直接告诉司机或随车工程师 是 什么故障和应该采取什么样的对应措施 使得故障的判定变得非常方便 主要技术参数 输入电压 77 137 5V 额定 110V 瞬间最大负载电流 8A 持续电流 1 2A 1 3A 驱动方式 隔离放大驱动 输入点数 最大 126 路 输出点数 最大 81 路 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 6 2 22 2 SS9LCUSS9LCU 逻辑控制单元的硬件系统逻辑控制单元的硬件系统 根据系统所需完成的功能及电力机车特殊的工作环境 SS9LCU 在硬件结构 上采用模块化设计 课根据不同型号的机车的需要扩展输入输出点 利用软件 进行不同的逻辑组合来满足要求 软件编写时采用软件容错和冗余设计 SS9LCU 的硬件结构主要包括机箱 电源板 主机板 输入板 输出板等 每套 SS9LCU 包含功能相同的 A B 两组 并能进行手动转换 采用标准的 6U 机箱硬件结构 可与外围设备进行总线通信 由于标准 6U 机箱本身并不具备防尘功能 所以在机箱外面 还有外部机箱 用于防尘 安装外接插件和安装冷却风扇 风道 接插件为铁路专用 56 针插座 共 4 个 其中输入两个 输出两个 每路输入输出都有状态指示灯 长度为 84R 的标准 6U 机箱共有 21 个板位 其箱内插件布置如图 2 2 1 1 1 电源板电源板 电源采用机车电子控制装置专用电源 其输入电压为 77 135V 输出电压 为 5V 2A 24V 2A A B 两组各自采用独立的稳压电源 自带过流 过压 过热等保护功能 2 2 主机板主机板 主机板主要完成输入点状态的采集 逻辑运算 输出点状态确定 以及与 串行通信板的数据交换等 主机板采用了双机冗余设计 一台单片机微机处于 在线工作状态 而另一台处于热等待 当处于在线工作状态的单片微机发生故 障时 由主机板上的冗余管理系统自动将处于热等待的单片微机取代发生故障 的单片微机来管理整个系统并报警 若故障单片微机恢复正常则它又处于热等 待状态 在正常工作时两台单片微机通 图 2 2 1 SS9LCU 插件箱布置图 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 7 过串行通信保持具有同样的输入点 输出点及各个定时器的状态信息一样 以使双微机切换时不发生输出点状态不确定的现象 3 3 输入板输入板 输入板用于输入数字信号 由于从司机控制器 按键开关组等来的信号及 从主断路器 隔离开关 两位置转换开关和接触器等的辅助触点来的信号其输 入信号为直流 110V 因此必须经过电阻网络降压 稳压管限幅 电容滤波 光 电隔离后再经过施密特触发器输入给主机板 这种电路可靠性很高 抗干扰能 力强 能适应电力机车上的恶劣工作环境 4 4 输出板输出板 SS9LCU 的输出模块设计 系统内工作电压为 TTL 且其负载能力较低 为 了与 SS9LCU 外部的 110V 直流工作电压一致 并具有足够的驱动能力必须有专 门的输出模块 经过可行性分析研究决定采用 MOSFET 作为功率放大元件来取代 传统的中间继电器 利用高频调制的控制信号通过脉冲变压器耦合控制 MOSFET 的通断 从而解决了多个串联触头间输出共地问题 SS9LCU 内部工作电压为几 伏水平 负载能力较小 为了使其具有足够的驱动能力 SS9LCU 输出单元电路 采用 MOSFET 作功率开关元件 负载能力大 开关速度高 用高频调制信号通过 脉冲变压器耦合去控制 MOSFET 的通断 并且当 110V 直流电源电压大范围变化 时 逻辑功能保持正常 电力机车逻辑控制单元的输入输出电路是 SS9LCU 与电 力机车控制系的接口电路 其性能直接影响机车的行车安全 2 32 3 SS9LCUSS9LCU 的常见故障及检修的常见故障及检修 随着SS9型机车的大量投入运用 一些机车质量问题渐渐的暴露出来 LCU 逻辑控制单元 输出板烧损问题较为严重 在所有发生的l3件机破中 因LCU输 出板烧损造成机破6件 占总件数的46 2 由于LCU是机车控制外部电器工作 的逻辑中心 如果发生故障 将造成机破 临修 直接影响铁路运行安全 1 LCU故障原因分析造成LCU输出插件板烧损的原因有两种 一种是由于 LCU输入输出板插件电子元件本身质量不高造成插件不工作 但不影响其他外部 线路 将LCU转换到另外一组继续运行即可 第二种是由于LCU输出板插件所控 制的外部线路 继电器 接触器线圈发生短路或接地造成输出的功率三极管烧 损 由于LCU输出插件的输出阻抗很小 当外部线路如接触器线圈发生接地短路 时 回路的总阻抗很小 形成很大的短路电流引起插件烧损 此时 乘务员很难 判断是LCU插件本身故障还是外部线路故障 如果未判断清楚盲目将LCU转换到 另外一组 LCU有两组独立的插件 正常情况下使用一组 故障时转换至另一组 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 8 由于短路 接地未消除 将导致另一组的输出插件同样被烧损 扩大了故障 机车不能继续运用 只能请求救援 2 改进方案的提出 论证和试验经过对故障情况和LCU输出插件电路的分 析 我们拿出2个改造方案分别进行论证和试验 方案l 在外部线路 也就是 在LCU输出插件所控制的电器线圈回路中加装保险管 当电器线圈发生短路时 保险管迅速熔断 从而保护LCU输出插件中电子元件不烧损 无需对LCU进行处 理 只将显示故障的一组电器和辅助机组切除即可 方案2 在LCU的A B组输 出插件上加FIE保护电阻 该型电阻的特性相当于一个可自动恢复式开关 即当 电流上升到额定值时 FIE电阻的阻值突变到几乎无穷大 自动断开接地或短路 回路 保证所保护的电器不被烧损 当接地 短路消除后 电阻自动恢复到正 常状态 使I U输出插件得到保护 对两种方案分别论证和试验 对于二种方案 实施改造 首先对LCU的备品进行改造 LCU共有A B两组输出插件共8块 每一块输出 插件有26路输出 共208路输出 在每一路输出上都加装焊接了P rc电阻 焊接 完毕后再在各电阻片间加注固定胶 以防止各电阻片由于机车震动而使焊接点 松脱 各插件改造完成通过测试良好后装车试验 经过运用考核试验后 开始 对我段ss7D型机车逐台进行改造 首先准备两台已改造的备品 结合机小 辅 修及临修时更换 再对换下的LCU输出插件进行改造 循环更换 到2OO2年11月 3日全部改造完毕 3 技术改造后的成效 目前 我段使用的SS7D型机车全部进行了改造 从改造完毕后到现在 从 未发生过由于外线路接地 短路造成LCU输出插件烧损故障 以前 机车发生此 类故障势必造成临修 机破 而且需要更换LCU及处理外部线路 工作量大 处 理时间长 影响机车的正常交路 改造后此类故障使机车造成的是碎修 处理 故障也省时省力 不影响机车运用 我们相信经过LCU的改造 可使我段ss7D型 机车的质量大大提高 它不但较大减少了我段经济损失 同时保证了旅客列车 的安全正点 取得了良好的经济效益和社会效益 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 9 第第 3 章章 主电路逻辑控制主电路逻辑控制 3 13 1 主断路器逻辑控制主断路器逻辑控制 SS9型电力机车主要采用空气断路器 空气主断路器有合闸线圈和分闸线圈 分别控制空气主断路器的闭合与分断 空气断路器的合闸同样受逻辑控制单元 LCU 控制 当扳动 主断合 扳键6经401SA1 401SA2 使528得电 输出信号 给逻辑控制单元 此时 逻辑控制单元综合以上信息 输出信号541 再通过主 断隔离开关586QS 主断常闭点使主断路器的合闸线圈4QFN得电动作 当主断路 器风缸压力大于450kPa时 主断路器的动作机构在压缩空气推力的作用下 合 上主 辅触头 从而完成主断路器的合闸操作 开关401SA1 401SA2 后 控制 原理见图如图3 1 1所示 当按下 主断分 扳键开关 401SA1 401SA2 后 经4QF联锁使主断 路器分闸线圈4QFF得电 主断路器动作 分闸 这是人为操作使空气主断路器分 断 同样还有许多种保护环节动作后 也会使空气主断路器分断 所以 要使空气断路器能顺利闭合 必须具备如下几个条件 全车所有司机控制器处于零位 主断路器本身处于正常开断状态 非中间位 劈相机扳键处于断开位 主断路器风缸压力大于450kPa 图3 1 1 控制原理图 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 10 主断路器逻辑控制LCU梯形图如图3 1 2 图 3 1 2 主断路器逻辑控制 LCU 梯形图 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 11 3 23 2 线路接触器逻辑控制线路接触器逻辑控制 线路接触器时沟通牵引电机回路的主要电器 当牵引或制动控制转换开关 到位后 主司机调速手柄或辅司机调速手柄离开 0 位时 412得电 送出信 号至逻辑控制单元 由逻辑控制单元控制延时 司机台电联锁开关570QS1合上 531送至逻辑控制单元 当一二端空载试验转换开关10QP 60QP运行位闭合时 451经以上使454得电 送出至逻辑 控制单元 当一二端入库转换开关 20QP 50QP运行位时导线452 453 无电 至逻辑控制单元 如此时在 牵引位时 牵引风机隔离开关 575QS 576QS 577QS 578QS正常 位 456 457 458 459得电 如在 制动位 制动风机隔离开关 581QS 582QS正常位 460 461得 电 逻辑控制单元综合以上信号 输出481 483 484 485 经各电 机故障隔离开关 19QS 29QS 39QS 49QS 59QS 6 9QS的辅助接点 使得线路接触器 12KM 22KM 32KM 42KM 52KM 6 2KM得电动作 此时 电机主回路构 成 当任一台牵引电机的隔离开关将此牵引电机隔离 则与这一路相关的线路 接触器亦不能闭合 当机车在库内动车时 需将库用开关20P或50QP置向下库用位 导线451经 库用开关使452 453得电 送入逻辑控制单元 使产生信号 481 483 484 485 即12KM 22KM 32KM 42KM 52KM 62KM得电动作 使 主回路构成动车状态 如图3 2 1 图 3 2 1 线路接触器 LCU 接线 图 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 12 3 33 3 两位置转换开关逻辑控制两位置转换开关逻辑控制 一 一 牵引控制牵引控制 导线499经自动开关604QA使导线451得电 再经司机钥匙开关使导线401 得电 若此时主司机控制器的调速手柄 627AC1 627AC2和辅司机控制器的调速 手柄628AC1 628AC2在处于机械零位 则导线401经 627AC1 627AC2 628AC1 628AC2使导 线411得电 到逻辑控制单元 线路接 触器12KM 62KM此时均处于断开位 逻 辑控制单元接到此信号后 输出信号 486得电 零位继电器568KA闭合 LCU接线图如图3 3 1所示 牵引控制有两种情况 一种是牵引向前 另一种是牵引向 后 下面分别加以说明 并以主司机控制器控制为例 牵引向前 以I端为例 当主司机控制器627AC1的转换手柄 图3 3 1 牵引控制LCU接线图 打到 前 位时 导线402 404 407得电 A304 B304 其中 导线 402供电给调速手柄 导线404控制向前 亦控制牵引 逻辑控制单元综合这些 信号后向微机发牵引构成的指令 它们的控制环节是 导线404输入信号至逻辑控制单元 逻辑控制单元送出 信号至487经零位中间继电器568KA常开点使107YVF 108YVR两个电磁阀得电 负责前后转换的二位置开关转到 向前 位 再输出信号至491经零位中间继电 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 13 器568KA常开点使107YVT 108YVT两个电磁阀得电 负责牵引制动转换的二位置 开关转到 牵引 位 这样 就完成了牵引向前的转换控制 牵引向后 以I端为例 当主司机控制器 627AC1 的转换手柄打到 后 位时 导线402 405 407 得电 其中 导线402 407的作用与牵引向前时相同 并已作了说明 导线405输 入信号给逻辑控制单元 使逻辑控制单元输出信号给导线488 经零位中间继 电器568KA常开点使107YVR和108YVF两电磁阀得电 二位置开关转到 向后 位 完成牵引向后的转换控制 二 二 制动控制制动控制 当主司机控制器627AC1换向手柄打到 制动 位时 导线402 404 406得 电 其中 导线402 404的作用与牵引时相同 导线406用来控制二位置开关完 成向制动位置转换 及励磁接触器闭合 导线406输入信号给逻辑控制单元 使 逻辑控制单元输出信号给导线490 经零位中间继电器568KA常开点 使107YVB 和108YVB两电磁阀得电 二位置开关转到 制动 位 完成牵引向制动的转换 控制 同时逻辑控制单元输出信号给导线428 使励磁接触器92KM得电闭合 主 回路由牵引向制动的转换完毕 如图3 3 2所示 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 14 第第 4 4 章章 辅助电路逻辑控制辅助电路逻辑控制 4 14 1 劈相机系统辅助电路劈相机系统辅助电路 SS9 型电力机车劈相机供电系统分为两大部分 一是传统的单 三相供电 系统 一是列车供电系统 1 1 单 单 三相供电系统三相供电系统 劈相机单 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 压器的辅助绕组 b6 c6 x6 其中 b6 x6 额定电压为 389V x6 c6 额定电压为 229V 单相交流电源从 b6 x6 经库用转换开关 235QS 至导线 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 单相或三相交流电源 将 235QS 投向库用位 则辅助电路设备可由库内电 源供电 1 劈相机进行电阻分相起动 起动原理图见图 4 1 1 所示 图 4 1 1 劈相机起动原理图 SS9 型电力机车设置两台劈相机 型号为 JP402A 第一台劈相机为电阻分 相起动 第二台劈相机及所有辅机为三相起动 劈相机分相起动时必须在第二 电动相绕组与发电相绕组间接入起动电阻 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 起动过程由劈相机起动继电器 283AK 检测并控 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 15 制起动电阻回路的开断 283AK 的工作电源 DC110V 从逻辑控制单元 LCU 经导线 281 引入 当按下劈相机扳键开关后 接触器 213KM 闭合 起动电阻投 入 201KM 闭合 劈相机开始起动 这时劈相机起动继电器检测劈相机发电相 电压 由导线 279 280 引入 当 283AK 测得劈相机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 560 537 连通 则通过逻辑控制单元 LCU 控制 213KM 主触头打 开 开断起动电阻 263R 回路 劈相机起动完成 同时 逻辑控制单元 LCU 开 断了导线 281 通路使 283AK 失去工作电源处于闭置状态 劈相机起动电阻备有 两组 当第一组烧损可换另一组使用 此时只需把转换刀开关 296QS 打下位置即 可 当第一台劈相机起动完成后 间隔 3 秒 第二台劈相机 2MG 投入 由第一台劈 相机带动作三相异步起动 若第一台劈相机故障 则需把劈相机故障开关 242QS 置 2PX 位 此时隔离了 1MG 而用 2MG 作电阻分相起动 起动过程与 1MG 相同 所有辅机均由逻辑控制单元 LCU 提供信号进行控制 如图 4 1 2 劈相机 1 的控制是完成其他辅机控制的先决条件 下面将介绍劈相机 1 正常与故障时 的控制过程 图 4 1 2 劈相机启动控制 LCU 接线图 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 16 当 辅助控制 自动开关 605QA 闭合时 导线 499 经 605QA 使导线 560 得 电 按下 劈相机 扳键开关 404SA1 404SA2 导线 560 经 404SA1 404SA2 输入信号 529 至逻辑控制单元 此时 如劈相机 1 隔离开关 242QS 在正常位 则 560 经 242QS 输入信号 538 至逻辑控制单元 逻辑控制单元综合上述信号后 输出以下两路信号 输出信号 567 使劈相机起动电阻接触器 213KM 得电 起 动电阻投入 输出信号 568 通过劈相机 1 隔离开关 242QS 正常位 使劈相机 1 接触器 201KM 得电动作 劈相机开始起动 LCU 对劈相机控制梯形图如 4 1 3 所示 图 4 1 3 劈相机起动 LCU 逻辑控制电路梯形图 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 17 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 18 4 24 2 压缩机控制压缩机控制 按下 压缩机 扳键开关 408SA1 408SA2 时 导线 560 经 408SA1 408SA2 压力调节器 547KP 风压低于 750kPa 时闭合 风压高压 900kPa 时断开 使导线 553 得电 至逻辑控制单元 逻辑控制单元则输出信号 598 经过压缩机 1 隔离 开关 579QS 使压缩机 1 接触器 203KM 得电动作 压缩机 1 开始工作 图 4 2 1 所示 若不想经风压调节器调节 则可按下 强 泵 扳键开关 408SA1 408SA2 导线 560 经过 强泵 扳键开关 408SA1 408SA2 输入信号 553 至逻辑控 制单元 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 整定动作的排气声 以便及时停 止强泵工作 若压缩机 1 故障 只要把压缩机 1 隔离开 关 579QS 打到故障位 按下 辅压缩机 扳键开关 411SA1 411SA2 此时 压缩机 扳键开关 408SA1 408SA2 也必须在闭合位 逻辑控制单元输出信号 597 经过压缩机 2 隔离开关 580QS 使压缩机 2 接触器 204KM 得电动作 压缩机 2 投入工作 机车升弓前若总风缸或控制风缸中已 无压缩空气储存 则需利用升弓压缩机 辅图 4 2 1LCU 对压缩机的控制 压缩机 向控制风缸充气 供机车受电弓和主断路器合闸使用 其电源由自动开 关 610QA 提供 导线 499 经 610QA 辅压缩机按钮 596SB 使导线 814 得电 辅 助压缩机接触器 442KM 得电动作 向升弓压缩机 447MD 供电 开始打风 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 19 4 34 3 通风机控制通风机控制 在通风机开始起动前 劈相机应起动完毕 当按下 通风机 扳键开关 406SA1 406SA2 后 导线 560 经 406SA1 406SA2 使导线 551 得电 输入信号给逻辑控制单元 逻辑控制单元 即输出信号 575 和 581 通过通风机 1 隔离 开关 575QS 和通风机 2 隔离开关 576QS 使 通风机 1 接触器 205KM 通风机 2 接触器 206KM 得电 牵引通风机 5MA 6MA 开始起 动 经逻辑控制单元控制 3s 延时后 再输 出信号 583 和 585 通过通风机 3 隔离开关 577QS 和通风机 4 隔离开关 578QS 使通风机 3 接触器 207KM 通风机 4 接触器 208KM 得 电动作 牵引通风机 7MA 8MA 起动 再经 延时 3s 后 逻辑控制单元输出信号 587 和 589 通过油泵隔离开关 584QS 和变压器风 机隔离开关 599QS 使油泵接触器 212KM 变 压器风机接触器 211KM 得电动作 油泵 14MA 变压器风机 13MA 同时起动 直至正 常工作 并为制动风机起动作好了准备 至此 完成了通风机的控制 图 4 3 1 所 示 图 4 3 1 LCU 对通风机的控制变压器 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 20 4 44 4 风机和油泵启动控制风机和油泵启动控制 变压器风机和油泵有三种起动方式 一种是在制动时空电联合投入的情况 下的自动起动控制 第二种是在牵引情况下完成通风机起动之后或者在制动情 况下没有投入空电联合的控制方式 第三种是在打开列车供电系统的时候的控 制方式 下面介绍变压器风机和油泵控制原理 如图 4 4 1 所示 图 4 4 1 变压器油泵和风机起动 LCU 逻辑控制梯形图 制动情况下投入空电联合的情况下的自动起动控制 在通风机完成起动之后 经过 3S 的延时 延时时间由 LCU 的时间继电器 T11 538KT 来进行控制 LCU 的辅助中间继电器 S34 即中间位允许的条件下 S34 接点为高电平 T11 的时间控制是断电延时 当通风机 8MA 起动完成后 LCU 的输出继电器 Y047 的接点为低电平 这时 LCU 时间继电器 T11 开始断电延时 3S 后 T11 的时间继电器输出 T11 为低电平 变压器油泵和风机的故障隔离开 关在正常位置的时候 其位置信号分别由 560 号线经过隔离开关 584QS 0 和 599QS 0 送到 LCU 的输入接点 X052 和 X056 呈现高电平 这时 LCU 输出继电 器 Y045 和 M49 得电闭合 呈现高电平 输出信号 587 和 589 通过油泵隔离开 关 584QS 和变压器风机隔离开关 599QS 使油泵接触器 212KM 变压器风机接触 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 21 器 211KM 得电动作 油泵 14MA 变压器风机 13MA 同时起动 直至全部正常工 作为止 牵引情况下起动完成通风机之后或者制动情况下没有投入空电联合的手 动控制 这种起动控制要在起动了通风机之后或者在制动的时候没有投入空电联合 情况下才能起动控制变压器油泵和风机 也就说要在通风机扳键开关按下以后 通风机起动完成 变压器油泵和风机就能开始延时 3S 起动 其控制原理和 是 类似的 这里就不再做详细的介绍了 打开列车供电系统的时候的控制方式 列车供电柜的控制箱接到允许供电信号后 启动供电系统进行列车供电输出 同时逻辑控制单元输出信号 591 592 使供电冷却风机 1 接触器 222KM 供电冷 却风机 2 接触器 224KM 得电 启动供电冷却风机同时自启变压器风机及变压器 油泵 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 22 4 54 5 制动风机控制制动风机控制 当按下 制动风机 扳键开关 407SA1 407SA2 后 导线 560 经 407SA1 407SA2 使导线 552 得电 输入信 号给逻辑控制单元 逻辑控制单元即输出信 号 588 通过制动风机 1 3 隔离开关 581QS 使制动风机 1 3 接触器 209KM 得电 制动风 机 9MA 11MA 开始起动 逻辑控制单元经 3s 延时后 再输出信号 595 通过制动风机 2 4 隔离开关 582QS 使制动风机 2 4 接触 器 210KM 得电 制动风机 10MA 12MA 开始起 动直至正常工作 LCU 对制动风机的控制图 和梯形图如 4 5 1 所示 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 23 图 4 5 1 LCU 对制动风机的控制图和梯形图 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 24 4 64 6 列车供电系统和列车供电风机启动控制列车供电系统和列车供电风机启动控制 SS9型机车采用机车集中整流 客车分散逆变的方式向客车供电 机车上设 有两套整流装置 分别独立工作并向客车供电 列车供电在现在的客运长途运 输中的地位越来越重要 也是列车辅助电路中一个重要的系统 变压器油泵和 风机在列车供电系统起动工作的时候也一起起动 下面一起介绍列车供电系统 供电风机 变压器油泵和风机的起动控制原理 其 LCU 逻辑控制梯形如图所示 因为变压器油泵 变压器风机 列车供电风机要由劈相机供电系统供给三相电 源 所以在起动它们之前要先起动劈相机 只有在劈相机起动完成之后 即是 允许起动风机 压缩机等的 LCU 内部中间继电器 S33 呈现高电平的时候有效 在列车供电系统 供电风机 变压器油泵和风机的起动控制的 LCU 梯形图中加 入了 S33 的常开接点来联锁保护 如图 4 6 1 所示 图 4 6 1 列车供电系统和列车供电风机启动控 制 湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 25 4 74 7 保护电路保护电路 机车主电路有短路保护过载保护过电压保护及主电路接地保护等 4 个方面 1 1 短路保护短路保护 短路保护器件为网侧主断路器 4QF 短路故障和过载的性质相似 仅仅是短 路故障电流的数值较大 因此要求故障发生后至保护器件 4QF 动作开断的时间尽 可能短 使被保护的对象本身能承受这个期间的短路电流的冲击而不至损坏 1 网侧短路保护 当流经高压电流互感器 7TA 300A 5A 的电流超过整定值 520A 时 过流继电 器 101KC 整定值 8 7A 允差 5 动作 主断路器 4QF 分断 这种故障往往是在车内 25Kv 高压电路的对地短路 包括主变压器高压绕组 的击穿 导电杆的对地短路等 但车顶设备对地短路则不起作用 需由牵引变电所 的油开关跳闸来进行保护 2 整流器侧短路保护 整流器侧短路保护有下面几种 a 牵引绕组短路 b 整流元件击穿形成的内短路 c 整流器母线间的短路 当产生上述短路时 牵引绕组引线上的电流 176TA 177TA 186TA 187TA 整 定值 4400A 微机柜短路保护组件 逻辑控制单元 LCU 主断路器 4QF 分断 2 2 励磁过流励磁过流 电制动时 励磁过流的检测信号也直接送入微机 由微机来判断励磁是否 过流 若励磁过流 微机由导线470送出一个信号给逻辑控制单元 逻辑控制单 元停止输出信号428 切除92KM的