【正文】 ........................................................................................................... 29 西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 1 引 言 韶山 4 型（ SS4），是中國(guó)鐵路使用的電力機(jī)車車款之一。機(jī)車設(shè)備布置采用雙邊縱走廊、分室斜對(duì)稱布置，設(shè)備屏柜化，成套化。機(jī)車電氣制動(dòng)系統(tǒng)采用加饋電 阻制動(dòng)，使機(jī)車低速制動(dòng)力得以提高。機(jī)車具有四臺(tái)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(dú)立供電方式，全車四個(gè)兩軸轉(zhuǎn)向架，具有相應(yīng)的四臺(tái)獨(dú)立的相控式主整流裝置。機(jī)車采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電流制，即單相工頻制， 電壓 為 25kV。 韶山 4 型電力機(jī)車控制電路分析 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 083 專 業(yè) 班 級(jí) ： 機(jī)車 382806 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） 1 摘 要 SS4 改 型電力機(jī)車 (從 159車起 )是八軸重載貨運(yùn) 機(jī)車 ，由兩節(jié)完全相同的四軸機(jī)車用車鉤與連掛風(fēng)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(fēng)管，可在其中任一節(jié)車的司機(jī)室對(duì)全車進(jìn)行統(tǒng)一控制。另外，在機(jī)車兩端還設(shè) 有重聯(lián)裝置，可與一臺(tái)或數(shù)臺(tái) SS4 改進(jìn)型機(jī)車連接，進(jìn)行重聯(lián)運(yùn)行。采用傳統(tǒng)的交 —直傳動(dòng)形式，使用傳統(tǒng)的串勵(lì)式脈流牽引電動(dòng)機(jī)。主整流裝置采用三段不等分半控調(diào)壓整流電路。機(jī)車輔助系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式劈相機(jī)單 ——三相交流系統(tǒng)。機(jī)車通風(fēng)采用車體通風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)口為車體側(cè)墻大面積立式百葉窗，各主要設(shè)備的通風(fēng)支路采用串并聯(lián)方式，來滿足機(jī)車通風(fēng)要求。這款電力機(jī)車分 SS4 型（ 1—158 號(hào)）、 SS4 改型（ 159 號(hào)以后）兩個(gè)發(fā)展階段，但是規(guī)范的型號(hào)仍然是 SS4 型電力機(jī)車。牽引工況采用恒壓或恒 流控制，電阻制動(dòng)工況采用兩級(jí)制動(dòng)，恒勵(lì)磁或準(zhǔn)恒速控制。韶山 4 改型還采用了三次諧波濾波器以改善機(jī)車功率因數(shù)，缺點(diǎn)是增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。韶山 4 型電力機(jī)車的布置繼承了韶山系列電力機(jī)車的傳統(tǒng)特點(diǎn)，如雙側(cè)走廊、分室斜對(duì)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。韶山 4 型機(jī)車各通風(fēng)支路均為并聯(lián)方式，具有相對(duì)的獨(dú)立性。整個(gè)車體為整體承載結(jié)構(gòu)。 韶山 4型電力機(jī)車控制電路 2 1. SS4G 電力機(jī)車主要參數(shù) 韶山 4 改型電力機(jī)車主要用于干線貨運(yùn) 軌距 1435 mm 限界機(jī)車在受電弓降下時(shí)，在平直道上外界尺寸符合國(guó)標(biāo) —83《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界》的要求 額度工作電壓?jiǎn)蜗嘟涣?50Hz 25kV 傳動(dòng)方式交 —直流電傳動(dòng) 軸式 2（ Bo—Bo） 機(jī)車重量 292 % t 軸重 23t 持續(xù)功率 23200kW 最高運(yùn)行速度 100 km/h 持續(xù)速度 km/h 起動(dòng)牽引力 628kN 持續(xù)牽引力 450kN 電制動(dòng)方式加饋電阻制動(dòng) 電制動(dòng)功率 5300kW 電制動(dòng)力 382kN（ 10～ 50km/h） 傳動(dòng)方式雙邊斜齒減速傳動(dòng) 傳動(dòng)比 88/21 牽引電動(dòng)機(jī)型號(hào) ZD105 西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 3 控制電路的概念 電力機(jī)車控制電路是機(jī)車的 3 大電路中最 為復(fù)雜的電路，屬于低壓直流小功率。它由司機(jī)控制器，低壓電器，主電路與輔助電路中的各電器電磁線圈及各電器的觸頭聯(lián)鎖等組成。 控制電路是由司機(jī)控制器，低壓電器，主電路與輔助電路中的各電器電磁線圈及各電器的觸頭聯(lián)鎖等組成的有觸點(diǎn)控制電路。 對(duì)控制電路的要求 由于主電路和輔助電路中各電器動(dòng)作要求均由控制電路控制，因此控制應(yīng)滿足下列要求： 1. 能改變機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)，如運(yùn)行方向的改變，牽引與制動(dòng)的轉(zhuǎn)換。 3. 由控制各輔機(jī)組啟動(dòng)，運(yùn)行的電路，有控制其它設(shè)備的電路。 5. 能保證各電器按一定的次序動(dòng)作，動(dòng)作結(jié)果與司機(jī)發(fā)出的指令一致，在動(dòng)作過程對(duì)于沒有滅弧的裝置的電器則不應(yīng)產(chǎn)生電弧。 7. 設(shè)有故障電路， 在機(jī)車發(fā)生某一故障又不能及時(shí)處理時(shí)，組成故障電路或切斷故障電路部分，使機(jī)車維持運(yùn)行。 9. 在保護(hù)電器動(dòng)作引起主斷路器跳閘后，應(yīng)有零位聯(lián)鎖，既要重新合閘，機(jī)車各電器需處于啟動(dòng)前狀態(tài)。 11. 要求控制電路在滿足要求的前提下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，操縱部分簡(jiǎn)單易記，便于操作。 正因?yàn)榭刂齐娐肥菣C(jī)車電路最復(fù)雜的部分，就機(jī)車運(yùn)行中出現(xiàn) 的故障而言，控制電路中故障也較多。 韶山 4型電力機(jī)車控制電路 4 電力機(jī)車的控制方法及其特點(diǎn) 電力機(jī)車的控制方法視機(jī)車的類別而選用不同的方法。這種方法是機(jī)車電路簡(jiǎn)單、故障率低，但只能適用于一些城市電車及工礦用小功率電力機(jī)車。所謂間接控制就是通過司機(jī)控制器及各按鍵開關(guān)來控制一些低壓電器，再通過這些低壓電器來控制高壓部分。 采用間接控制的方法有利于機(jī)車向自動(dòng)化方向發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及新型電器、儀表的出現(xiàn)，為機(jī)車的控制提供了廣闊的基礎(chǔ)，使機(jī)車向全自動(dòng)化方向發(fā)展成為可能，同時(shí)也使機(jī)車的控制系 統(tǒng)日趨復(fù)雜，必然對(duì)控制系統(tǒng)提出了更高的要求。 對(duì)表中有關(guān)符號(hào)作幾點(diǎn)說明： 1. 各電器設(shè)備在電氣線路圖中除按表內(nèi)符號(hào)表示外，在符號(hào)旁邊還應(yīng)標(biāo)明相應(yīng)電氣設(shè)備在電路中代號(hào)。 2. 導(dǎo)線也是電氣線路圖中的一部分，也別是一 些重要的導(dǎo)線在電路圖中表明導(dǎo)線的代號(hào)，不同類型和不同作用的導(dǎo)線可用字母表示不同。當(dāng)電器工作線圈通電而電器動(dòng)作后，常開聯(lián)鎖閉合，常閉聯(lián)鎖打開。也有些機(jī)車采用相反的畫法，如法國(guó)的 6G 型電力機(jī)車。對(duì)于某些組合電器（如轉(zhuǎn)換開關(guān)）的觸頭聯(lián)鎖，這類聯(lián)鎖除其所屬電器的代號(hào)外，還應(yīng)表明該聯(lián)鎖在那個(gè)位置接通。 5. 對(duì)于凸輪控制器或鼓行控制器，在電路圖中將這類圓形的觸頭閉合次序展開為一西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 5 個(gè)平面的觸頭閉合電路圖，簡(jiǎn)稱展開圖。 6. 有些比較復(fù)雜的電路中不易標(biāo)出工作位置和觸頭閉合次序，一般采用 在電路旁附上工作位置的圖標(biāo)，如調(diào)壓開關(guān)等組合電器的觸頭閉合表。 聯(lián)鎖方法與重聯(lián)電路 常用聯(lián)鎖方法 機(jī)車控制電路必須滿足主電路和輔助電路的要求，如電器按一定次序動(dòng)作，司機(jī)一定順序操作，因此必須設(shè)置一些聯(lián)鎖來滿足控制電路的邏輯要求。對(duì)于可能由于錯(cuò)誤操作造成事故的現(xiàn)象，也應(yīng)在電路中予以避免或設(shè)法補(bǔ)救。 機(jī)車上的聯(lián)鎖方法有兩大類，即機(jī)械聯(lián)鎖與電氣聯(lián)鎖。目前采用的機(jī)械的機(jī)械聯(lián)鎖有： ? 司機(jī)控制器換向手柄和調(diào)速手輪間的機(jī)械聯(lián)鎖。 ? 換向手柄、電鑰匙與鑰匙箱的聯(lián)鎖。 ? 電氣聯(lián)鎖 串聯(lián)聯(lián)鎖是由多個(gè)條件來使一個(gè)電器通電，而其中任意條件的消失使電器線圈失電，在電路中凡要求滿足多個(gè)條件才能接通另一電路的環(huán)節(jié)一般采用串聯(lián)聯(lián)鎖電路。 ? 并聯(lián)聯(lián)鎖 并聯(lián)聯(lián)鎖是多個(gè)條件中的任一條件構(gòu)成則該電器工作線圈得電，而只有全部條件消失該電器線圈才能失電，這種聯(lián)鎖方法對(duì)電器動(dòng)作順序沒有固定要求，電路中常采用這種聯(lián)鎖作為雙重供電電路以保證重要電路供電的可靠性，另外，對(duì)于保護(hù)電器及顯示電韶山 4型電力機(jī)車控制電路 6 器也采用這種方法。 自持聯(lián)鎖常用于電器工作的條件可能構(gòu)成后消失，但又需要在構(gòu)成條件消失后，必須保持該電器持續(xù)工作的場(chǎng)合，如電力機(jī)車劈相機(jī)啟動(dòng)中間繼電器的聯(lián)鎖及劈相機(jī)接觸器的聯(lián)鎖既為自持聯(lián)鎖。延時(shí)聯(lián)鎖有 4 種： A 表示通電延時(shí)吸合的常開聯(lián)鎖； B 表示斷電延時(shí)斷開的常開聯(lián)鎖； C 表示斷電延時(shí)閉合的常開聯(lián)鎖； D 表示通電延時(shí)斷開的常閉聯(lián)鎖。在繼電器閉合瞬間，電阻被電器本身的常 閉聯(lián)鎖短路，是繼電器的匝數(shù)得以提高，繼電器能夠可靠吸合，在繼電器吸合后，常閉聯(lián)鎖打開，電阻接入電路中，使流過繼電器的電流減小，從而使繼電器返回系數(shù)有所提高。迂回電路會(huì)引起電器的誤動(dòng)作，破環(huán)電器動(dòng)作的邏輯關(guān)系，造成電路工作的紊亂。在機(jī)車運(yùn)用或檢修錯(cuò)誤中接錯(cuò)線也會(huì)形成迂回電路。 重聯(lián)及重聯(lián)電路 隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，在鐵路干線電力牽引運(yùn)行中，一臺(tái)機(jī)車牽引有時(shí)往往不西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 7 能滿足運(yùn)輸要求，就需要多機(jī)牽引。 在干線上使用多機(jī)牽引時(shí)，可以由幾名司機(jī)各操縱一臺(tái)機(jī)車相互配合，也可以由一名司機(jī)在一臺(tái)機(jī)車上操縱，而將各臺(tái)機(jī)車通過機(jī)車兩端的多芯電纜插頭使其電氣線路連接起來，實(shí)現(xiàn)由一名司機(jī)操縱多臺(tái)機(jī)車。司機(jī)操縱的那臺(tái)機(jī)車稱為本務(wù)機(jī)車，非操縱機(jī)車 稱為重聯(lián)機(jī)車。 在重聯(lián)機(jī)車的電路中，必須防止由于一臺(tái)機(jī)車的電器動(dòng)作情況而影響另一臺(tái)機(jī)車的電器動(dòng)作。但在線路中，若第一臺(tái)機(jī)車的故障也轉(zhuǎn)移到第二臺(tái)機(jī)車上去了，反之，若第二臺(tái)機(jī)車的接觸器故障不能吸合，則兩臺(tái)機(jī)車的繼電器仍能正常工作，這就掩蓋了第二臺(tái)機(jī)車中存在的故障，所以這種線路的設(shè)計(jì)是不合 理的。 有些機(jī)車的電路在單機(jī)運(yùn)行時(shí)是可靠的，但在重聯(lián)時(shí)可能引起迂回電路，這也是需要在考慮重聯(lián)電路時(shí)予以注意的。重聯(lián)機(jī)車發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在本務(wù)機(jī)車上有信號(hào)顯示。在干線電力機(jī)車上，由于重聯(lián)機(jī)車 較少，因而一臺(tái)機(jī)車故障后，會(huì)對(duì)整列列車運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，所以除一組乘務(wù)人員操縱一臺(tái)機(jī)車外，在重聯(lián)機(jī)車上可設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)視，或發(fā)現(xiàn)故障時(shí)予以及時(shí)處理。 對(duì)于多機(jī)牽引各臺(tái)機(jī)車均單獨(dú)操縱時(shí)，雖然不能達(dá)到同步運(yùn)轉(zhuǎn)，但只要各位司機(jī)技術(shù)熟練，配合默契，仍可以得到較好的效果。而采用重聯(lián)的運(yùn)行方式，正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)機(jī)車同步運(yùn)轉(zhuǎn) ，能夠較好的發(fā)揮機(jī)車功率，特別是在啟動(dòng)時(shí)，牽引力能夠較大的發(fā)揮。有時(shí)必須是另一臺(tái)機(jī)車也要退回啟動(dòng)初始狀態(tài)，才能使故障機(jī)車恢復(fù)，這樣就使全部機(jī)車喪失了牽引力。 韶山 4型電力機(jī)車控制電路 8 控制電路邏輯關(guān)系表示 為了便于控制電路邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，我們采用下述方法描述電路的結(jié)構(gòu)： 1. 控制電路中有關(guān)導(dǎo)線，開關(guān)，聯(lián)鎖和電器的工作線圈一律用該電器的各型機(jī)車規(guī)定代號(hào)表示。 3. 控制電路中并聯(lián) 連接的元件用“ +”表示，并 4. 描述控制電路一般從控制電路正極寫起，但是有時(shí)為了簡(jiǎn)明和敘述方便可從某一重要導(dǎo)線寫起。 6. 面發(fā)光二極管用顯示漢字加框表示。電機(jī)用代號(hào)表示。本章主要介紹有聯(lián)鎖控制電路原理。為方便大家讀識(shí)控制電路圖，現(xiàn)將 SS4 改型電力機(jī)車采用的主要部件的符合種類歸納如下：司機(jī)控制器 AC。 按鈕開關(guān) SB。 電磁閥 YV。 位置轉(zhuǎn)換開關(guān) QP。 自動(dòng)空氣開關(guān) QA。 接地繼電器 KE 等。 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(dòng)開關(guān)提供，經(jīng)主臺(tái)按鍵開關(guān)電聯(lián)鎖 570QS，使導(dǎo)線 531 有電，一路經(jīng) 20QP, 50QP, 297QP 使保護(hù)閥 287yv 得電動(dòng)作，開通了通向高壓室門聯(lián)鎖閥的氣路。 602QA 531 50QP 287YV 若此時(shí)風(fēng)壓隔離開關(guān)在 588QS 在“單機(jī)”位時(shí)，即“ 1”位時(shí)，導(dǎo)線 533 經(jīng) 588QS使導(dǎo)線 549 有電，經(jīng)另一節(jié)車 515KF 失效或因其他原因只需本節(jié)車工作時(shí)，可以通過588QS，使其工作在單機(jī)位，即 588QS 的聯(lián)鎖端短接另一節(jié)車的 515KF 的聯(lián)鎖，導(dǎo)線 533和 549 接通。 但是，如果另一節(jié)車的主斷路器本身就處于閉合狀態(tài)，那么只要本節(jié)車受電弓升起，另一節(jié)車內(nèi)馬 上就有高壓危險(xiǎn)。 導(dǎo)線 533 經(jīng) 588QS 使導(dǎo)線 549 有電，在由導(dǎo)線 549 進(jìn)入另一節(jié)車，經(jīng)另一節(jié)車的主斷路器的輔助聯(lián)鎖 4QF，使導(dǎo)線 N533a 有電，然后返送到本節(jié)車，本節(jié)車的 1yv 得電，受電弓升起。 升弓前電路為： 531 587QS 4QF) 1YV 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。 401SK 568KA 567KA 4KF 1. 導(dǎo)線 516 經(jīng)劈相機(jī)的啟動(dòng)中間繼電器 566KA 聯(lián)鎖，使分相接觸器 213KM 和劈相機(jī)啟動(dòng)延時(shí)繼電器 533kt 得電動(dòng)作，同時(shí) 527KT 線圈經(jīng)劈相機(jī)啟動(dòng)中間繼電器 566KA 聯(lián)鎖得電， 527KT 常開聯(lián)鎖閉合，為劈相機(jī)的接觸器 201KM 閉合做好準(zhǔn)備。 （ 566KA + 527KT） 400 561 527KT 其電路為： 561 242QS 400 3. 劈相機(jī)啟動(dòng)正常，則劈相機(jī)啟動(dòng)繼電器 283AK 動(dòng)作，其正聯(lián)鎖閉合：導(dǎo)線 561經(jīng) 283AK，使導(dǎo)線 568 有電，劈相機(jī)啟動(dòng)中間繼電器 566KA 得電動(dòng)作，其反聯(lián)鎖打開，527KT 線圈失電，延時(shí) 1s 后， 527kt 聯(lián)鎖打開，切斷 213KM 和 533KT 的供電電路，甩掉劈相機(jī)啟動(dòng)電阻，使劈相機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，同時(shí)， 566KA 的正聯(lián)鎖閉合自持。 其電路為： 561 T577 至此，劈相機(jī)的控制順利完成。啟動(dòng)另一節(jié)車的劈相機(jī)過程與本節(jié)車相同