1、SS4改電力機車目錄1、電力機車主電路組成：22、電力機車輔助電路組成53、電力機車控制系統(tǒng)8SS4改電力機車是 “六五”科技攻關(guān)項目，1985年9月問世，主型貨運干線機車。SS4是八軸2（B0-B0），兩節(jié)車重聯(lián)組成。兩節(jié)車之間，主電路在車頂用軟辮線連接傳遞25kV電壓，控制電路用三根43芯電纜連接，輔助電路則各自單用。采用轉(zhuǎn)向架供電、三段不等分繞組與四段半控橋整流、采用加饋電阻制動、三級磁場削弱等。1、電力機車主電路組成：1、主電路結(jié)構(gòu)1、網(wǎng)側(cè)高壓： 單相工頻25kV經(jīng)受電弓、車頂母線進(jìn)入車體，經(jīng)主變壓器、車體、轉(zhuǎn)向架、車輪到鋼軌回流。車體與轉(zhuǎn)向架間軟線連接，轉(zhuǎn)向架與輪軸間電刷聯(lián)接。組成：

2、牽引變壓器、牽引電動機及其相關(guān)電氣設(shè)備；特點：高電壓、大電流、控制復(fù)雜、工作條件差等；作用：傳遞功率，實現(xiàn)電能向動能的轉(zhuǎn)換。對主電路的基本要求：滿足起動、調(diào)速、制動要求，保證牽引電機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速獨立可調(diào)，且范圍寬。采用無級調(diào)壓，無再生制動用半控，因此可改善功率系數(shù)。2、牽引電機供電方式轉(zhuǎn)向架獨立供電。兩車各有一主變壓器，都有兩個副邊，每個副邊接一整流裝置向同一轉(zhuǎn)向架的兩并聯(lián)電機供電（先串平波電抗器再并聯(lián)）。優(yōu)點：靈活性大，一主整流器故障，只須切除對應(yīng)兩電機，機車保留3/4的牽引力；對同車前后轉(zhuǎn)向架軸重轉(zhuǎn)移電氣補償，即對軸重較輕的前轉(zhuǎn)向架電機供較小電流或電壓，以充分利用粘著力；轉(zhuǎn)向架電氣系統(tǒng)單元化

3、。缺點：一組故障時，功率降低一半。 3、調(diào)速與磁場削弱方式：起動及低速時調(diào)電機端壓、高速時用削磁來調(diào)速。削磁方式：電阻分流（三級）。4、電制動方式：加饋電阻制動、再生制動。5、牽引電動機型式及聯(lián)結(jié)方式：串勵6、檢測及保護(hù)方式1檢測：交流側(cè)：交流電壓、電流互感器，測網(wǎng)壓、變壓器一次電流。直流側(cè)：直流電壓、電流互感器或傳感器，檢測牽引電機端壓、電樞電流、勵磁電流（電氣制動狀態(tài)）。2保護(hù)種類：過流（含短路和過載）、接地、過壓、欠壓及其它保護(hù)。方式：切斷機車總電源、切斷故障電路電源等，或僅給司機信號引起注意。電力機車的功率系數(shù)， “交-直”環(huán)節(jié)，使電力機車具有功率系數(shù)的特殊性。功率因數(shù)與功率系數(shù) 1、

4、交流電路（,正弦），有功P與視在S之比，叫功率因數(shù)。“交-直”機車，電壓正弦，電流畸變（理想情況下為矩形波）。牽引變壓器原邊有功P與視在S之比叫功率系數(shù)，用來表示。2、功率系數(shù)的物理意義（1）定義 （4-1） 電壓正弦，電流非正弦基波、諧波，其與電壓同頻基波產(chǎn)生有功功率、不同頻諧波只產(chǎn)生無功功率。因此 (4-2)式中，U為正弦有效值，I為電流總有效值，I(1)為基波電流有效值, 為基波電流的相位系數(shù)，為基波電流的有功分量。引入電流波形畸變系數(shù)（亦即電流基波系數(shù)），則有 可見：畸變，無畸變，有。通常情況， 。（2）淺析 ：一是基波電流與電壓不同相，；二是電流畸變有諧波，。 提高，一是使與同相，二

5、是使電流接近正弦。理想情況：硅元件正向管壓降為零；直流側(cè)Ld=；變壓器繞組漏抗、電阻忽略不計；變壓器次邊電壓正弦。2、三段不等分橋式整流電路采用不等分三段繞組、四段半控橋整流。優(yōu)點：無級平滑調(diào)壓，功率系數(shù)較高，諧波電流干擾降低。 圖示電路，變壓器副邊ax1、bx2兩段，其ax1段半控橋，bx2段中抽式半控橋，故實際上是三段不等分（電壓比例為1：1：2）。D1D4提供續(xù)流通道。 圖4-12 三段不等分半控橋電路圖4-13 三段不等分半控橋波形第一段，低壓調(diào)節(jié)（大橋調(diào)壓）。繞組ax1、T1、T2、D1、D2工作，D3、D4聯(lián)通電路；T3T6均關(guān)斷。據(jù)波形，整流電壓平均值 (4-29)式中，Uax1

6、為ax1段電壓有效值，是副邊總電壓有效值的一半（即0.5U2）。可見:1=，Ud=0；1=0，Ud=0.9Uax1=0.5Ud0。即1由0，Ud從00.5Ud0。第二段，中壓調(diào)節(jié)（小橋調(diào)壓）。大橋滿開放（即1=0），繞組bc、T3、T4、及D3、D4投入工作，整流電壓平均值為 (4-30)式中，Ubc為bc段電壓有效值，為副邊總電壓有效值的四分之一（即0.25U2。可見:2=，Ud=0.5Ud0；2=0，Ud=0.75Ud0。即2從0，Ud從0.5Ud00.75Ud0。第三段，高壓調(diào)節(jié)，前兩段橋滿開放（即1=0、2=0），繞組cx2、T5、T6也工作，整流電壓平均值為（4-31） 式中，Ucx

7、2為cx2段電壓有效值，為副邊總電壓有效值的四分之一（即0.25U2）。可見：3=，Ud=0.75Ud0；3=0，Ud=Ud0。即3從0，Ud從0.75Ud0Ud0。按前述方法，可求出，并得=f(Ud/Ud0)曲線，見后圖4-14的曲線5所示。比較曲線4、5可見，三段比兩段的高，且波形畸變小，故被“交-直”機車廣泛用。SS4改、SS8、SS34000等機車采用三段不等分橋調(diào)壓。8K機車亦之，不同的是第一段橋為全控橋，類似半控橋工作，可再生制動；第一段全橋移相/20，當(dāng)1=0時再順序開放第二段橋。3、牽引、制動電路三段繞組，中抽兩段空載均335V，另一段空載670V，副邊總電壓共1 340V。電

8、機固定電阻削磁0.96，而級電阻削磁同SS3，分別為0.7、0.54、0.45。電阻制動。一節(jié)車四電機主極串聯(lián)，由主變壓器勵磁繞組經(jīng)可控硅整流他勵（電流反向，使電機電勢反向）供電，各電機電樞與各RZ串成回路。兩級電阻制動。高速時RZ為1，而低于34km/h時短接2/5為0.6，保證在20km/h左右低速區(qū)有大制動力，使低速區(qū)的制動力提高65。SS4下坡道電阻制動時，采用恒速控制為主、恒勵磁控制為輔的控制方式。4、主電路保護(hù)原邊：主斷路器采用新型真空斷路器，優(yōu)點是固有分閘時間短、結(jié)構(gòu)簡單、分閘時無需壓縮空氣，因而不象空氣斷路器那樣易受壓縮空氣污染以及導(dǎo)致的高壓瓷瓶內(nèi)部閃絡(luò)甚至于擊穿的惡性事故。副

9、邊：仍采用阻容吸收電路保護(hù)。整流器：內(nèi)部短路或外部短路（如電機環(huán)火）由串聯(lián)的快速熔斷器保護(hù)。牽引電機：過流、接地保護(hù)用同型號（利于通用化）的電壓型繼電器。其接地保護(hù)與SS3不同，每轉(zhuǎn)向架電氣單元均接一個接地繼電器，利于查找接地故障。 關(guān)于檢測:主電路直流電流、電壓檢測全互感化，使主、控間電氣隔離，還使復(fù)雜的駕駛臺儀表接線插座化，其同一檢測量作指示、過流保護(hù)、反饋控制三用。交流網(wǎng)壓25kV首次使用高精度25kV/100V交流電壓互感器，并與特制的防振直讀式單相電度表配合，使機車有功電能測量比較滿意。（1）不等分三段繞組供電、三段半控橋整流。（2）一節(jié)車主變壓器的兩個副邊繞組，分別向前、后轉(zhuǎn)向架供

10、電，便于軸重轉(zhuǎn)移電氣補償。（3）加饋電阻制動。以33km/h為界，高于為純電阻制動（同SS4，但RZ不變，調(diào)IL來調(diào)B），低于為加饋電阻制動。（注意：加饋電阻制動時，同轉(zhuǎn)向架電機（2臺）的電樞串制動電阻后并聯(lián)，再按前、后轉(zhuǎn)向架接對應(yīng)主整流器；一節(jié)車4電機）勵磁繞組串聯(lián)后由變壓器副邊專用繞組經(jīng)半控橋整流器供電（勵磁方向與牽引時相反）。調(diào)制動力由調(diào)主整流器實現(xiàn)。當(dāng)某電機或RZ故障時，拉下相應(yīng)的隔離開關(guān)，甩開對應(yīng)的電機電樞回路。（4）有功功率補償。在主變壓器副邊裝PFC裝置（兩節(jié)車共4組），通過LC串聯(lián)諧振濾波，降低3次諧波含量，提高。2、電力機車輔助電路組成“單-三”相異步劈相機供電，三相異步電動

11、機負(fù)載。電源：變壓器副邊輔助繞組a6-b6-x6（中抽式），其中a6-x6額壓為400V，而b6-x6額壓為226V。設(shè)有庫用插座，在庫內(nèi)可用380V的單、三相庫內(nèi)電源供電。1、單-三相供電系統(tǒng)異步劈相機電阻分相起動，電壓繼電器監(jiān)測起動過程及控制切除起動電阻。注意：劈相機參數(shù)有調(diào)整，以克服SS1、SS3劈相機起動電流較大、分相起動后切除起動電阻的自起動性能較差等缺點。（1）劈相機分相起動電路說明接觸器201KM控制劈相機的運轉(zhuǎn)與停止。接觸器213KM將起動電阻263R接入第二電動相D2與發(fā)電相D3之間。電壓繼電器283AK監(jiān)測起動過程并控制起動電阻的開斷，其工作電源（直流110V）從導(dǎo)線531

12、經(jīng)533KT常開聯(lián)鎖由導(dǎo)線281引入。劈相機起動過程 按下主駕駛臺上劈相機按鍵213KM閉合（接入263R） 201KM閉合（接入電源）劈相機開始起動；283AK監(jiān)測發(fā)電相電壓（由導(dǎo)線279、280引入）間接反映劈相機轉(zhuǎn)速，當(dāng)達(dá)約0.9倍額定轉(zhuǎn)速時（即283AK測得發(fā)電相電壓接近比較電壓（額定網(wǎng)壓下約為220V，由導(dǎo)線202、206引入），283AK動作213KM失電斷開263R，起動完成；起動后，283AK失去工作電源處于閉置狀態(tài)。（注意：設(shè)有備用起動電阻，一組燒壞可換另一組，若兩組均燒損則通過閘刀開關(guān)296QS倒向233改用電容分相起動。）（2）通風(fēng)電動機電容分相起動劈相機故障備用電路:第

13、一牽引通風(fēng)電動機、分相起動電容。劈相機出故障切除劈相機，以253C對第一牽引通風(fēng)電動機進(jìn)行分相起動。這時，劈相機故障轉(zhuǎn)換開關(guān)242QS打向“1”位，即把283AK接入到第一通風(fēng)電動機的第三相上（從導(dǎo)線3MAD3、3MAD4引入），同時閘刀開關(guān)296QS倒向233位接入起動電容。起動過程：仍由283AK控制，起動完后283AK動作使213KM失電斷開起動電容。此后它既是一臺通風(fēng)電機，又是一臺劈相機。網(wǎng)壓19kV以上，該電動機能分相起動；網(wǎng)壓22kV以上，該機能起動所有其他輔助機組。注意：機車兩節(jié)車的輔助電路不重聯(lián)，則一節(jié)車用劈相機電阻分相起動，另一節(jié)車（其劈相機故障時）用第一牽引通風(fēng)機電動機電容

14、分相起動。 2、三相負(fù)載電路劈相機起動后，輔助電路導(dǎo)線201、202、203提供三相不完全對稱電源，各輔助機組依次間隔陸續(xù)投入工作。（1）三相負(fù)載（一節(jié)車）壓縮電動機1臺，牽引風(fēng)機電動機2臺，制動風(fēng)機電動機2臺，變壓器風(fēng)機電動機1臺，變壓器油泵1臺。各輔助電動機由各自的交流接觸器進(jìn)行通斷控制。為改善對稱性，在兩臺牽引風(fēng)機電動機及第一臺制動風(fēng)機電動機的二、三相間接入移相電容，隨其投入使用而一并投入。（2）接觸器 采用3TB系列三相交流繼電器，其中變壓器風(fēng)機、油泵電動機的接觸器額定工作電流75A，而其余額定工作電流均170A。3TB系列純直流控制，結(jié)構(gòu)簡單，機械壽命長，可靠性高。（3）庫用插座29

15、4XS和庫用轉(zhuǎn)換開關(guān)235QS（如圖5-7所示)機車線路上運行，235QS倒向“運行”位，變壓器副邊輔助繞組a6-x6通過導(dǎo)線204、205經(jīng)235QS與導(dǎo)線201、202連接，提供單相380V劈相機。機車在庫內(nèi)，235QS倒向“庫用”位：輸入單相380V。由庫用插座294XS的207、208輸入，經(jīng)235QS及導(dǎo)線201、202供電給劈相機。209不帶電，若誤從208、209輸入，也可避免劈相機的不正常起動及造成的損壞。在制造廠和大修廠時使用。輸入三相380V。由294XS的207、208、209輸入，經(jīng)235QS及導(dǎo)線209與203連接母線直接為輔助電路供電。段內(nèi)時使用。3、單相負(fù)載電路（

16、1）380V單相負(fù)載電路 一路給窗加熱玻璃，另一路給壁爐、腳爐供電。有自動開關(guān)作電路過載保護(hù)。（2）220V單相負(fù)載電路 司機的空調(diào)、熱飯電爐。有自動開關(guān)作電路過載保護(hù)。4、保護(hù)電路（1）零壓保護(hù) 是接觸網(wǎng)供電的失壓保護(hù)，電路如圖5-8所示。組成：零壓變壓器281TC、整流290U、電容256C及零壓時間繼電器286KT。 圖5-8 SS4改型輔助電路保護(hù)原理：電網(wǎng)正常供電，導(dǎo)線204、205的380V交流電壓281TC261R290U零壓時間繼電器286KT吸合；電網(wǎng)失壓，286KT失電動作，其常閉聯(lián)鎖閉合，經(jīng)零壓中間繼電器將接通主斷路器分閘電路，并顯示零壓信號。改進(jìn)型零壓保護(hù)裝置：保證網(wǎng)失

17、電2秒內(nèi)斷開主斷路器，以避免牽引變電所故障重合閘（間隔2秒）引起主、輔電路的沖擊。網(wǎng)壓消失，a6-x6端壓隨時間衰減到零，兩穩(wěn)壓管（穩(wěn)壓50V）串，使286KT在網(wǎng)失壓2秒內(nèi)動作，以達(dá)保護(hù)的準(zhǔn)確性。穩(wěn)壓管并電容256C，電壓不躍變，使286KT線圈上電壓有一衰減過程（即吸合電流隨時間衰減），使286KT的常閉觸頭可靠吸合，無抖動。另：零壓保護(hù)電路還起門聯(lián)鎖保護(hù)閘287YV的交流保護(hù)作用。 287YV兩路供電，即使出現(xiàn)控制電路切斷而機車高壓供電依然存在的情況，287YV仍得電，門聯(lián)鎖鎖閉，各室門打不開，達(dá)到確保人身安全的目的。（2）接地保護(hù) 繞組的x6與地間接輔助電路接地保護(hù)電路，如圖5-8示。

18、組成：輔接地繼電器285KE、整流291U、限流262R、電容257C、故障隔離開關(guān)237QS等。支路由導(dǎo)線464經(jīng)110V控制電源接地，屬有源保護(hù)裝置。工作原理：當(dāng)輔助電路某點接地，接地保護(hù)系統(tǒng)形成回路，285KE動作吸合，主斷路器分閘線圈得電跳閘，駕駛臺輔接地信號顯示。此時285KE常閉觸頭斷開，串入262R限流，避免大電流燒損接地繼電器；同時接通“自鎖”回路，保持信號記憶。故障解除后，借助主斷路器合閘操作使285KE恢復(fù)，保持信號消失。262R兩端接電容257C，是為了使285KE動作時可靠吸合，以提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。另：輔接地保護(hù)故障隔離開關(guān)237QS，在輔助電路一點接地且不能排除時

19、，切除保護(hù)電路，使機車作故障運行。 （3）過壓保護(hù) 同主電路過壓保護(hù)，即在a6-x6兩端并RC（圖中255C、260R），吸收過電壓。（4）過流保護(hù) 過流繼電器保護(hù)，如圖5-6中的282KC。當(dāng)輔助電路短路超過2 800A時，過流繼電器282KC吸合動作使主斷路器分閘，并顯示輔過流信號。（4）輔機過載保護(hù) 7臺三相異步電機，均接三相自動開關(guān)。自動開關(guān)，以熱脫扣和電磁脫扣方式進(jìn)行保護(hù)。短路保護(hù)：是電磁脫扣方式，保護(hù)動作及時，可在0.5秒內(nèi)動作，切斷故障支路。過流保護(hù)：是熱脫扣方式，有反時限特性：故障電流大，動作時間短；反之相反。注：自動開關(guān)脫扣動作后，需間隔23分鐘后才能恢復(fù)接通。 3、SS4改

20、型電力機車控制系統(tǒng)1、控制系統(tǒng) SS4改不等分三段繞組、三段半控橋，無移相橋向開關(guān)橋過渡，控制較SS4簡單。但采用恒速、恒流雙環(huán)控制，速度外環(huán)是主反饋，電流內(nèi)環(huán)是局部反饋。控制器（調(diào)速手輪）：給定速度（電壓）與速度反饋（電壓）比較，經(jīng)速度PI調(diào)節(jié)得電流信號，再與電流反饋比較，然后由電流PI調(diào)節(jié)輸出控制形成觸發(fā)脈沖。則一旦給定速度，也就給定了相應(yīng)的電流。控制的基本原理相似于SS4。注意：當(dāng)調(diào)速手輪在6大級以上時，可三級削磁調(diào)速，由換相手柄來控制。 SS4用兩條反饋支路，兩個PI調(diào)節(jié)器，恒值控制兩個量。恒流、恒速雙閉環(huán)自動控制系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)框圖：如圖所示。速度主反饋，電流局部反饋。 給定速度un與速度反饋unf比較，偏差un經(jīng)速度PI輸出ui電流調(diào)節(jié)信號；ui與電流反饋uif比較，ui經(jīng)電流PI輸出直流控制電壓uc去控制產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，從而控制牽引電機端電壓，保證在給定速度下運轉(zhuǎn)。2（B0B0），每個轉(zhuǎn)向架有一套控制系統(tǒng)，如圖6-38所示。 最大（飽和限幅決定），ui最大，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器控制Ud迅速增大，Id也迅速增大至最大起動電流。第二階段：加速。隨Idui；因控制電路電磁慣性Id超調(diào)ui改變極性（為負(fù)），電流調(diào)節(jié)器控制Ud開始，Id回到恒定，但大IdM電磁M負(fù)載電機加速。第三階段：最大電流加速起動（雙環(huán)起動過程主要階