【正文】 SS9型電力機(jī)車電氣線路分析學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè) 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： 西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要 隨著電力機(jī)車技術(shù)的發(fā)展，機(jī)車控制系統(tǒng)性能的好壞越來越受到廣泛的關(guān)注。因?yàn)椋瑱C(jī)車控制系統(tǒng)性能的好壞在很大程度上影響著機(jī)車性能的好壞，從而影響列車的安全性和可靠性。 SS9型電力機(jī)車作為我國自主研發(fā)的新型電力機(jī)車，采用了許多國際客運(yùn)機(jī)車先進(jìn)技術(shù)，最高構(gòu)造速度達(dá)170km/h，滿足了在長距離區(qū)間、長大坡道上牽引大編組旅客列車運(yùn)行的需要。通過對SS9型電力機(jī)車主電路、輔助電路結(jié)構(gòu)的研究及其運(yùn)行工況的探討，使我們可以很好的了解該機(jī)車的性能，為以后更多快速運(yùn)行列車工作狀況的學(xué)習(xí)以及交流傳動(dòng)電力機(jī)車的研究作鋪墊。 本論文首先針對SS9型電力機(jī)車的基本特性做了一定的介紹，在結(jié)合相關(guān)的理論基礎(chǔ)對該機(jī)車的主電路、輔助電路作了詳細(xì)的研究。最后分析了SS9型電力機(jī)車的牽引、制動(dòng)工況。作為SS9型電力機(jī)車上一個(gè)至關(guān)重要的部分—LCU邏輯控制單元，我也對其基本結(jié)構(gòu)和功能做了簡單的介紹。關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；主電路；輔助電路；保護(hù)電路 I 目 錄摘 要 I引 言 1第一章 概述 2 2 SS9電力機(jī)車主要特點(diǎn)介紹 2 SS9型電力機(jī)車特性分析 3 機(jī)車速度特性 3 機(jī)車牽引力特性 6 機(jī)車牽引特性 6第二章 主電路 8 主電路的特點(diǎn) 8 主電路的構(gòu)成 8 網(wǎng)側(cè)電路 8 整流調(diào)壓電路 9 磁場削弱電路 11 牽引電路 12 制動(dòng)電路 14 保護(hù)電路 15第三章 輔助電路 19 單─三相供電系統(tǒng) 19 列車供電系統(tǒng) 21第四章 保護(hù)電路 23 短路保護(hù) 23 網(wǎng)側(cè)短路保護(hù) 23 整流器側(cè)短路保護(hù) 23 過載保護(hù) 23 牽引工況電機(jī)的過載和環(huán)火保護(hù) 23 制動(dòng)工況的過載保護(hù) 23 過電壓保護(hù) 24 大氣過電壓及操作過電壓保護(hù) 24 牽引電機(jī)的過電壓保護(hù) 24 整流裝置換向過電壓保護(hù) 24 接地保護(hù) 24第五章 劈相機(jī)系統(tǒng)控制電路 25 受電弓控制 25 主斷路器控制 26 劈相機(jī)控制 27 壓縮機(jī)控制 27 通風(fēng)機(jī)控制 28 制動(dòng)風(fēng)機(jī)控制 28第六章 LCU邏輯控制單元 29 SS9LCU主要技術(shù)參數(shù) 29 SS9LCU邏輯控制單元的硬件系統(tǒng) 29 LCU邏輯控制單元原理 29結(jié) 論 30致 謝 31參 考 文 獻(xiàn) 32 I 西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引 言 SS9型電力機(jī)車采用交—直流電傳動(dòng)，是六軸干線大功率準(zhǔn)高速客運(yùn)電力機(jī)車。以成熟的韶山型系列電力機(jī)車技術(shù)為基礎(chǔ)，采用了許多國際客運(yùn)機(jī)車先進(jìn)技術(shù)，是我國干線鐵路牽引旅客列車功率最大的機(jī)車。 SS9型電力機(jī)車采用大功率晶閘管和二極管組成的三段不等分半控橋整流電路、晶閘管分路進(jìn)行無級磁場削弱、加饋電阻制動(dòng)恒流準(zhǔn)恒速的特性控制方式，能較好地發(fā)揮機(jī)車最大起動(dòng)牽引力，機(jī)車裝有防空轉(zhuǎn)／滑行保護(hù)系統(tǒng)、軸重轉(zhuǎn)移補(bǔ)償控制、輪軌自動(dòng)潤滑系統(tǒng)、列車安全監(jiān)控裝置。采用LCU邏輯控制單元及微機(jī)控制系統(tǒng)，使機(jī)車控制系統(tǒng)具有控制、診斷、監(jiān)測功能，并能方便地改變軟件滿足機(jī)車控制要求。 本文也是圍繞上述特點(diǎn)對SS9型電力機(jī)車進(jìn)行分析、說明。通過對機(jī)車主電路、輔助電路以及保護(hù)電路的詳細(xì)分析，所總結(jié)出來的機(jī)車電氣線路特點(diǎn)對現(xiàn)場師傅進(jìn)行機(jī)車的維護(hù)與保養(yǎng)具有一定的參考作用，以至于提高機(jī)車的利用率，降低機(jī)車的故障率，使機(jī)車能產(chǎn)生更大的效益。第一章 概述電力機(jī)車是一種特殊形式的電力拖動(dòng)系統(tǒng)。相比較于必須依靠大量煤和水才能運(yùn)行的蒸汽機(jī)車以及利用大功率柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車，電力機(jī)車是利用鐵路接觸網(wǎng)牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的一種機(jī)車。1825年，英國建立了第一條鐵路。1879年5月31日在德國柏林的世界貿(mào)易博覽會(huì)上，由西門子公司和哈克斯公司展示出了世界上第一條電氣化鐵路，迄今為止已有130年的歷史。20世紀(jì)60年代，世界上第一條高速電氣化鐵路—東京到大阪的新干線在日本建成。到20世紀(jì)80年代，法國和德國先后建成了時(shí)速超過300公里的高速電氣化鐵道。中國第一臺(tái)電力機(jī)車于1958年誕生于湖南株洲，命名為“韶山”，1961年8月15日，我國第一條全長93km的電氣化鐵路寶成線（寶雞—鳳洲段）正式通車，從此揭開了中國電氣化鐵路的序幕。經(jīng)過四十多年的建設(shè)和發(fā)展，我國成為了繼俄羅斯之后世界第二大電氣化鐵路國家。目前，中國鐵路電氣化率已經(jīng)達(dá)到27%，承擔(dān)著全路43%的貨運(yùn)量，初步形成了布局合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣化鐵路運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。按照國家批準(zhǔn)的《中長期鐵路發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，全國電氣化總里程將達(dá)到5000km，電氣化率超過50%，將承擔(dān)鐵路運(yùn)輸80%以上的運(yùn)載量。電氣化鐵路將逐步成為我國鐵路運(yùn)輸?shù)闹黧w，在鐵路網(wǎng)中的地位及對鐵路運(yùn)輸和安全的影響將日益重要和突出。 SS9電力機(jī)車主要特點(diǎn)介紹SS9型客運(yùn)電力機(jī)車是依據(jù)鐵道部科技研究開發(fā)項(xiàng)目要求而設(shè)計(jì)的C0—C0式六軸干線客運(yùn)電力機(jī)車，它用于牽引160Km/h準(zhǔn)高速旅客列車。其研制目的是加大機(jī)車功率、提高牽引力，以滿足較大坡度線路的旅客列車提速需要，該車型是韶山型電力機(jī)車系列產(chǎn)品，在研制過程中堅(jiān)持了系統(tǒng)化，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的原則。SS9型機(jī)車是吸取了SS8型機(jī)車和SS6B型機(jī)車的成功經(jīng)驗(yàn)，并融合了先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)而成。第一、二臺(tái)樣機(jī)（0001號(hào)與0002號(hào)）于1998年12月26日竣工完成，并交付鄭州機(jī)務(wù)段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)運(yùn)用。為牽引秦沈線和哈大線牽引特快列車的需要，SS9機(jī)車投入批量生產(chǎn)，其中，SS90001—0043號(hào)機(jī)車為SS9型；2002年，株洲廠從0044號(hào)機(jī)車開始了技術(shù)改造，主要對其通風(fēng)方式，外形等方面進(jìn)行了較大改動(dòng)，形成了我們常說的SS9G機(jī)車，截止到2006年年底，最大編號(hào)的車輛為SS9—0213。目前SS9和SS9G機(jī)車總共已生產(chǎn)了100臺(tái)左右，主要配屬給沈陽局沈陽機(jī)務(wù)段和北京局北京機(jī)務(wù)段，另外在上海、武漢、南昌和廣州鐵路局也有SS9電力機(jī)車使用。該車型的特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：(1) 采用有限元分析及強(qiáng)度測試等手段對車體、變壓器油箱等結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對轉(zhuǎn)向架及其他部件均進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，軸重僅21t。(2) 主電路采用不等分三段半控橋調(diào)壓電路，采用晶閘管進(jìn)行無級磁場削弱。(3) 機(jī)車采用恒流準(zhǔn)恒速特性控制用以恒流平穩(wěn)啟動(dòng)，進(jìn)入準(zhǔn)恒速區(qū)后，機(jī)車按司機(jī)控制器所置級位相對應(yīng)的速度特性運(yùn)行。在制動(dòng)時(shí)，機(jī)車具有同樣的限流恒速控制特性。(4) 輔助電路采用旋轉(zhuǎn)劈相機(jī)供電，輔助電機(jī)采用三相異步電動(dòng)機(jī)。機(jī)車設(shè)有DC600V、800KW的列車供電電源，為列車的取暖以及空調(diào)供電。采用新開發(fā)的高效風(fēng)機(jī)及新型通風(fēng)機(jī)電機(jī)，提高了需強(qiáng)迫風(fēng)冷的電氣設(shè)備的風(fēng)速和風(fēng)量。(5) 機(jī)車具有空轉(zhuǎn)、滑行保護(hù)裝置。當(dāng)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)、滑行時(shí)(由速度傳感器檢測)，該裝置發(fā)出自動(dòng)撒砂指令；若空轉(zhuǎn)、滑行未能停止，則發(fā)生自動(dòng)減載指令，使機(jī)車恢復(fù)粘著，能更好的發(fā)揮機(jī)車的牽引特性和制動(dòng)特性。(6) 機(jī)車主電路、輔助電路、控制電路均設(shè)有可靠的故障保護(hù)及對應(yīng)的故障顯示功能。機(jī)車裝有通用制式機(jī)車信號(hào)及列車安全運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置。 SS9型電力機(jī)車特性分析電力機(jī)車是一個(gè)能量變換器，它將接觸網(wǎng)上的高壓電能經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換，變換為牽引列車的機(jī)械能，最終以機(jī)車的牽引力和機(jī)車的速度表現(xiàn)出來，每個(gè)換節(jié)的能量轉(zhuǎn)換總是伴隨著損耗或者性能的變化，均會(huì)對機(jī)車的牽引特性產(chǎn)生影響，其中以牽引電動(dòng)機(jī)的特性和機(jī)車控制方式的影響最大。機(jī)車牽引特性是列車運(yùn)行時(shí)牽引計(jì)算的依據(jù)。 機(jī)車速度特性機(jī)車速度特性是指機(jī)車運(yùn)行速度與牽引電動(dòng)機(jī)電流之間的關(guān)系，即為 ： 機(jī)車速度與牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速之間有下關(guān)系： () ()~： ()式中：為車輪直徑，為電極常數(shù)，與、分別為牽引電動(dòng)機(jī)端電壓(v)、電樞電流(A)、回路電阻(Ω)，為齒輪傳動(dòng)比，為主磁極磁通(Wb)。SS9型電力機(jī)車采用恒流準(zhǔn)恒速控制：即低速是恒流控制和設(shè)定速度點(diǎn)的準(zhǔn)恒速控制，機(jī)車運(yùn)行電流和速度隨司機(jī)控制器(以下簡稱司控器)調(diào)速手柄的級位調(diào)節(jié)而變化。司控器調(diào)速手柄分為18級，級位連續(xù)，機(jī)車特性控制函數(shù)如下所示： ()式中：為牽引電機(jī)給定電流(A)，為機(jī)車速度(Km/h) ，為級位。： 牽引特性控制函數(shù)表n級123456Im(A)001100022003300044005500660v(Km/h)0020300035500n級789101112Im(A)007700088009900011000121001305v(Km/h)00807090101020n級131415161718Im(A)0013050130501305013050130501305v(Km/h)130140150160170180根據(jù)機(jī)車牽引控制特性及牽引電動(dòng)機(jī)特性。圖中OABCDEFG是限制曲線，由于SS9型電力機(jī)車采用了晶閘管整流以及磁場削弱，牽引電機(jī)的端電壓和勵(lì)磁電流均可平滑調(diào)節(jié)，因此可以運(yùn)行在限制曲線內(nèi)任何一點(diǎn)。機(jī)車限制曲線由以下限制條件形成：(1) 最大起動(dòng)電流限制。SS9型電力機(jī)車在0至5Km/h內(nèi)起動(dòng)電流被限制在1305A，如圖中OA所示。(2) 黏著及最大功率限制。機(jī)車從5Km/h開始，電流隨機(jī)車速度的增加而線性下降，到B點(diǎn)時(shí)，機(jī)車功率達(dá)到最大值5400KW，其限制曲線如圖中AB所示。(3) 牽引電動(dòng)機(jī)額定電壓限制。這是為保證額定電壓下安全換向的限制，如圖中曲線BC所示，該曲線為電動(dòng)機(jī)端電壓為990V時(shí)的自然速度特性。(4) 牽引電動(dòng)機(jī)持續(xù)功率的限制。機(jī)車運(yùn)行到C點(diǎn)達(dá)到牽引電動(dòng)機(jī)的額定電壓990V，額定電