电力机车控制电路分析

随着我国电气化铁路及电力机车技术的迅速发展，电力机车在产品的结构形式、质量方面都有了很大的改进和提高，专业的对口，作为司乘人员，在铁路机务部门工作，必须熟悉和掌握电力机车控制电路的基本作用原理，和通过系统的分析与设计来提高自己的专业素质。韶山4改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，涉及范围广，电力机车控制线路是一个复杂的系统，本课题要求学生在已学的机车线路基础上，整体分析SS4改电力机车控制电路，尝试根据实际情况对控制电路进行设计，使学生更好的理解电力机车的上作控制原理，培养学生运用所学的基础知识、专业知识，并运用其中的基本理论和技能来分析解决本专业的相应问题。

韶山4改进型电力机车，代号SS4改。它在SS4、SS5和SS6型车的基础上，又吸收了8K机车先进的技术设计。机车由各自独立的又互相联系的两节车组成，每一节车均为一完整的系统。它的电路采用三段不等分半控调压整流电路。采用转向架独立供电方式，且每台转向架有相应独立的相控式主整流器，可提高粘着利用。

SS4改型电力机车的电气线路主要有三大部分组成，即主电路、辅助电路、控制电路电源电路。

SS4改型电力机车辅助电路，都采用传统劈相机及电容分相起动通风机后备的单――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通风机直接分相起动。然后该电机兼作“劈相机”，在网压22KV以上时，可逐一起动其它辅助机组，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电路，而需借助于机车辅助机接触器切除或断路器保护性断电。

1电力机车控制电路的概念

电力机车控制电路是三大线路中最为复杂的线路，是一种逻辑电路，属于低压小功率电路。主要由司机控制器、低压电器、主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈及各电器的联锁、开关等组成，通过司机控制台上各扳键开关和司机控制器手柄位置操纵，完成对主电路辅助电路中各电器设备工作的控制，从而完成对机车的牵引、制动的操纵和控制。

SS4改机车控制电源为110V，由全波半控桥式整流稳压装置提供。

控制电路各支路均有单极自动开关进行短路与过流保，其对应关系为：控制电路变压器电源600QA、蓄电池601QA、受电弓602Q/A、主断路器603QA、司机控制器604QA、辅机控制6050A、前照明606QA、副前照明607QA、车内照明608QA、电子控制609QA、电扇空调610QA、自动信号611QA、自动停车612QA、无线电台613QA、逆变电源614QA、电空制动6i5QA、接地保护616QA、重联617QA、电炉229QA、空调230QA、窝加热232QA、取暖233QA、备用23ioA、623QA。经666QS与蓄电池并联。

1.1控制电路的要求

（1）能改变机车运行状态，包括工况和方向的转换；（2）能对牵引力、制动力和速度进行调节；（3）能对各辅助机组的起动、运行和停止进行准确控制；（4）能保证土电路、辅助电路有效有序的工作。（5）能保证各电器按一定次序动作。（6）能显示一些故障现象。（7）在发生某‘故障时能进行切除或采取相应措施维持机车运行（8）重联运行时既能单独操纵，又能重联操纵。（9）具有一定的安全保护装置，确保人身和行车安全。（10）电气制动和空气制动应具有一定安全防护装置。（11）操作简单，安全可靠、经济适用、维修方便。

1.2电力机车的控制方法

电力机车的控制方法视机车的类型不同而选用不同的方法，对于电压不高、功率不大的直流电力机车，可采用直接控制的的方法，即用手动方法直接控制机车主电路而使机车运行，这种机车其控制电路就包括在主电路之中。这种方法使机车电路简单．、故障率低，但只能适用于一些城市电车及工矿用小功率电车。

对于高电压大电流的大功率机车，直接控制显然是不能满足要求的，而且具有极大的危险性，所以必须选用间接控制的方法。所谓间接控制是指通过司机控制器及各种按键开关来控制一些低压电器，再通过这些低压电器去控制高压部分。这种方法使弱点控制强电，还使操纵部分轻巧灵便，而且是操纵者与高压部分很好地隔离。

2整备（预备）控制电路

所谓整备控制是指机车动车前的各项准备性操作，如升受电弓、合主断路器、起动劈相机、空气压缩机、通风机，以及完成机车向前或向后、牵引或制动的操作。

2.1受电弓控制

受电弓的升起是由压缩空气进入升弓气缸，推动气缸内的活塞而产生的。

所以，要升起受电弓，必须具备足够的压力，压缩空气的开通与关闭是受电磁阀控制，具体控制过程如下：

电源由602QA自动开关提供，经主台按键开关的电联锁接点570Qs，使导线531有电。一路经20QP、50QP、297QP使保护阀287YV得电动作，开通了通向高压室门联锁阀的气路。保护阀供电电路为：

464*602QA*570QS*531*20QP'50QP*297QP*287YV*400如图所示整备电路：

若此时，门联锁已正常关闭，则门联锁阀动作，使高压室门闭锁，并开通通向受电弓升弓电磁阀的气路，为升弓作好准备；另一路经“前受电弓”按键开关403SK及受电弓隔离开关587QS，使导线533有电，若此时风压隔离开关588QS在“单机”位，即“1”位时，导线533经588QS至549一N549a―N549b― 4QF的辅助连锁一N534b―N534a使导线534有电，受电弓电磁阀1YV得电动作，压缩空气直通升弓风缸，促使受电弓升起。如果此时588QS在“重联”位，即“0”位时，导线533经内重联插头后，使另一节车的N533b有电，再经另一节车的受电弓风压继电器515KF和内重联插头，使本车的534导线有电，受电弓升起，从而实现了只有当重联的两节车的高压室门都关好后，受电弓才能升起，达到了保证人身安全的目的。

2.2主断路器控制

（1）主断路器的合闸控制

主断路器合闸控制与受电弓控制为同一供电支路。当按下“主断合”按键开关401SK后，导线531经401SK、586QS、568KA、539KT。 567KA使导线541有电，若此时主断路器的风缸风压足够(大于450kPa)，也就是4KF动作，则主断路器的合闸线圈4QFN得电动作，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，合闸操作前，导线531经562KA的常闭点，使539KT得电动作，其常开点闭合；当合闸操作时，562KA得电动作，其常闭点打开，539KT失电，延时1s后，其常开点打开，切除合闸供电回路，避免主断路器合闸线圈4QFN及主接地继电器97、98KER恢复线圈长时间通电烧损。567KA是劈相机中间继电器，操作起动劈相机前567KA处于失电状态，其常闭点闭合，连通主断路器的合闸回路，以避免过无电区后，由于不关闭劈相机按键开关，使劈相机处于单相合闸而堵转。

（2）主断路器的分闸控制

①人工分断。主断路器的分闸控制单独由603QA自动开关提供电源，当按下“主断路器分”按键开关400SK时，导线556经400SK、4QF常开接点（此时已闭合），使导线542有电，主断路器分闸线圈4QFF得电动作，促使主断路器分断。②故障自动分断。主断路器除具有人工分断功能外，还具有当机车某些部件或系统发生故障后，自动使主断路器分断的功能。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文