电力机车控制电路分析

时间:2024.1.30

模块五 电力机车控制电路分析

控制电路是由司机控制器,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等组成的电路.由于主电路和辅助电路中各电器的动作均要由控制电路控制,因而对控制电路也提出了相应的要求,目的是保证行车的安全,便于操纵,运用,维修,尽量减少电器设备,以达到最佳的经济指标.

本章为便于读者学习各型机车的控制电路,除介绍对控制电路的要求,电力机车的控制方法及特点外,重点介绍电力机车电气线路通用符号,各种联锁方法及其特点.在具体电路方面,以韶山8型电力机车控制电路作为重点做详细叙述.学完本章学生应达到的目标:

1.熟练掌握电力机车电气线路的通用符号,各种联锁方法;

2.会分析电力机车的控制电路原理;

3.能熟读电力机车控制电路图,能处理控制电路常见故障 项目一 概述

电力机车控制电路是机车三大电路中最为复杂的电路,属于低压直流小功率电路.它由司机控制器,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联锁等组成.控制电路可以控制主电路和辅助电路中各电器的动作,并通过司机控制台上各按键开关和司机控制器手柄位置操纵,使机车按照司机的意图运行.

一,对控制电路的要求

由于主电路和辅助电路中各电器动作要求均由控制电路控制,因此控制电路应满足下列要求:

(一)能改变机车的运行状态,如运行方向的改变,牵引与制动的转换.

(二)能对牵引力,制动力,速度进行调节.

(三)有控制各辅助机组起动,运行的电路,有控制其它辅助设备的电路.

(四)有保证主电路,辅助电路工作的控制电路,如避免重合闸,避免由于误操作所引起的不良影响等.

(五)能保证各电器按一定的次序动作,动作结果与司机发出的指令一致,在动作过程中对于没有灭弧装置的电器则不应产生电弧.

(六)设有照明电路和信号电路.

(七)设有故障电路,在机车发生某一故障又不能及时处理时,组成故障电路或切除故障部分,使机车维持运行.

(八)当机车重联运行时,若一台机车故障,要求不影响另一台机车运行.

(九)在保护电器动作引起主断路器跳闸后,应有零位联锁,即要重新合闸,机车各电器须处于起动前状态,各按键开关须先关闭.

(十)要求电气制动与机械制动之间有一定的安全联锁.

(十一)要求控制电路在满足要求的前提下应尽量简单,操纵部分简单易记,便于操纵.

总之,控制系统要保证行车的安全,利于操纵,运用,维修,尽量节省电气设备,以达到最佳的经济指标.

正因为控制电路是机车电路最复杂的部分,就机车运行中出现的故障而言,控制电路中故障也较多.因此,熟练的掌握控制电路原理,就能在平时对机车进行全面保养,在发生故障时能迅速准确地进行分析与处理,对确保行车安全是非常重要的.

二,电力机车的控制方法及其特点

电力机车的控制方法视机车的类别而选用不同的方法.对于电压不高,功率不大的直流电力机车,可采用直接控制的方法,即用手动的方法直接控制机轳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力机车.

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.这种方法使弱电控制强电,还使操纵部分轻巧灵便,而且使操作者与高压部分很好地隔离.

采用间接控制的方法有利于机车向自动化方向发展.随着科学技术的发展,电力机车也得到不断发展,电力机车的自动化水平越来越高,自动控制环节(系统)越来越完善.随着电力电子技术的发展及新型电器,仪表的出现,为机车的自动控制提供了广阔的基础,使机车向全自动化方向发展成为可能,同时也使机车的控制系统日趋复杂,必然对控制系统提出更高的要求.

三,电力机车电气线路通用符号及其说明

由于电力机车电气线路中电器设备种类繁多,电路本身又较复杂,尤其控制电路更复杂,为了读图方便起见,我们将电力机车电路中通用的符号按新国标总结如下,见表5-1. 表5-1 电气线路符号表

对表中有关符号作几点说明:

(一)各电气设备在电气线路图中除按表内符号表示外,在符号旁边还应标明相应电气设备在电路中的代号.如在接触器线圈旁注上205KM表示205号接触器的线圈,且在所有205号接触器各联锁联锁旁边也注明205KM,说明是同一电器在电路中不同位置的控制关系.

(二)导线也是电气线路图中的一部分,特别是一些重要的导线应在电路图中标明导线代号,不同类型和不同作用的导线可用字母表示其不同.

(三)常开联锁,常闭联锁(也称正联锁,反联锁)是指在电器

的工作线圈未通电,电器处于释放状态时的联锁位置而言,若其联锁联锁是打开的即为常开联锁(正联锁),若其联锁联锁是闭合的即为常闭联锁(反联锁).当电器工作线圈通电而电器动作后,常开联锁闭合,常闭联锁打开.在韶山系列电力机车电气线路中,联锁位置采用了通用的"上开下闭,左开右闭"的画法,即将常开联锁画在导线的左边和上边,将常闭联锁画在导线的右边和下边.也有些机车采用相反的画法,如法国制造的6G型电力机车.

(四)应当指出的是,并不是所有的电器联锁都有常开,常闭的概念.对于某些组合电器(如位置转换开关)的联锁联锁,这类联锁除标出其所属电器的代号外,还应表明该联锁在何位置接通.如韶山3型电力机车控制电路中在联锁旁注上1WHq,1WHh就表示是两位置转换开关的联锁,前者表示1WH"向前"位时该联锁接通,后者表示1WH"向后"位时闭合,这类联锁又称位置联锁.

(五)对于凸轮控制器或鼓形控制器,在电路图中将这类圆形的触头闭合次序展开为一个平面的触头闭合电路图,简称展开图.在某工作位置若某导线对应的联锁是接通的,则在该位置相应的导线下方以黑点(或黑线段)表示;在某工作位置若某导线对应的联锁是断开的,则在该位置相应的导线下方无黑点(或黑线段).

(六)有些比较复杂的电器在电路中不易标出工作位置和触

头闭合次序,一般采用在电路旁附上工作位置的图表,如调压开关等组合电器的触头闭合表.

(七)国产电力机车电路图中所示的接触元件和联锁触头的开,闭位置表示原则和操作位如下:司机控制器在零位;位置转换开关在机车1端向前,牵引位;各按键开关在水平位;空气断路器在开断位;各刀开关在运行位;各保护自动开关在开断位.

项目二 联锁方法与重联电路

一,常用联锁方法

机车控制电路必须满足主电路和辅助电路的需求,如电器按一定次序动作,司机按一定顺序操作,因此必须设置一些联锁来满足控制电路的逻辑要求.

在考虑控制电路的联锁时,首先必须满足电路的要求,在此前提下应尽量减少联锁数目,因为多设一个联锁就使电路多一个发生故障的可能性,同时也增加了分析处理故障的难度.另外对于需要有故障运行电路,同样要在控制电路中做相应考虑.对于可能由于误操作造成事故的现象,也应在电路中予以避免或设法补救.因此在设置控制电路的联锁时应统筹考虑,权衡处理.

机车上的联锁方法有两大类,即机械联锁与电气联锁.

(一)机械联锁

为避免因司机的误操作造成的人身及设备不安全,需设置一

些机械联锁来保证.目前采用的机械联锁主要有:

1.司机控制器换向手柄与调速手柄间的机械联锁.

2.司机台上按键开关与电钥匙的联锁.

3.换向手柄及电钥匙与钥匙箱的联锁.

(二)电气联锁

电气联锁方法种类较多,我们介绍机车上常用的几种联锁方法.

1.串联联锁

在某电器的工作线圈前串联若干其它电器的联锁,这些联锁称为串联联锁.如图5-1所示,在继电器J的线圈电路中串有a,b,c三个电器的联锁,其中a,b为常开联锁,c为常闭联锁 该电路要求在a,b两电器处于吸合状态而c电器处于释放状态时继电器J才能得电吸合,而a,b,c三个电器中任意一个不符合上述工作状态时,继电器J即失电而释放.

串联联锁是由多个条件来使一个电器通电,而其中任一条件的消失使电器线圈失电.在电路中凡要求满足多个条件才能接通另一电路的环节一般采用串联联锁电路.但串联联锁越多,可靠性越低,因此,应尽量减少串联联锁的数量.

图5-1 串联联锁

2.并联联锁

在某个电器工作线圈前并联若干其它电器的联锁,这些联锁称为并联联锁.如图5-2所示,在继电器J的线圈前并有

a,b,c三个电器的联锁,其中a,b为常开联锁,c为常闭联锁.该电路要求在a,b两电器处于释放状态而c电器处于吸合状态时继电器J的线圈不通电而使其处于释放状态,而a,b,c三个电器中任意一个不符合上述工作状态时,继电器J即得电而吸合.

并联联锁是多个条件中的任一条件构成则该电器工作线圈得电,而只有全部条件消失该电器线圈才能失电.这种联锁方法对电器动作顺序没有固定要求,电路中常用这种联锁作为双重供电线路以保证重要电路供电的可靠性.另外,对于保护电器及显示电器也采用此种方法

图5-2 并联联锁

3.自持联锁

在某电器工作线圈前的电路中并联有该电器本身的常开联锁,这个联锁称为自持联锁.如图5-3所示,在继电器J的线圈电路中并联有a,J两个联锁,当a电器处于吸合状态时其常开联锁闭合,继电器J的线圈得电,该继电器吸合,其本身的常开联锁也闭合,此后,即使a电器释放,继电器J的线圈也仍可由自身的常开联锁供电保持吸合状态,只有在其常开联锁以外的电路断开时,继电器J的线圈才会失电.这种电路的特点是:电器吸合时需要一定的条件,在电器吸合后这种条件可能消失,但电器此时仍能保持吸合状态,只有在电路的其它部分断开时,才能使该电器释放.

自持联锁常用于电器工作的条件可能构成后又消失,但又需要在构成条件消失后,必须保持该电器持续工作的场合.如电力机车劈相机起动中间继电器的联锁及劈相机接触器的联锁即为自持连锁.

图5-3 自持联锁

4.延时联锁

延时联锁是指某电器的线圈得失电与其联锁动作不同步.其实现方法有多种,如采用在电器铁芯上加短路铜套,或在继电器本身某些联锁上加装钟表机构,二者的不同之处在于前者的所有联锁都具有延时性,后者仅加有钟表机构的联锁有延时而其它联锁不具有延时.在要求有短暂延时时,也可以在要求滞后动作的电器线路中多串一个要求先动作电器的常开联锁实现,或者如图5-4所示,在电气的工作线圈旁并联一电容,在线圈断电后,由于电容可通过电器线圈放电,因此使线圈延时失电,从而使电器延时释放.

图5-4 并联电容的延时作用

延时联锁有四种,如图5-5所示.

图5-5 延时联锁

图中:(a)表示通电延时吸合的常开联锁;(b)表示断电延时断开的常开联锁;(c)表示断电延时闭合的常闭联锁;(d)表示通电延时断开的常闭联锁.

5.经济电阻线路

在有些电路中,为了使接触器或继电器可靠吸合,同时又提高本身的返电系数,即提高电器动作的灵敏度,可在电器工作线圈的控制电路中接入一经济电阻,组成经济电阻电路,如图5-6所示.在继电器闭合瞬间,电阻被继电器本身的常闭联锁短路,使继电器的安匝数得以提高,继电器能够可靠吸合,在继电器吸合后,常闭联锁打开,电阻接入电路中,使流过继电器的电流减小,从而使继电器返电系数有所提高. 图5-6 经济电阻电路

二,迂回电路及其防护

某一电器或支路在某一时刻本不应该有电,但却通过其它支路"串电"到该支路,这种串电电路称为迂回电路.迂回电路会引起电器的误动作,破坏电器动作的逻辑关系,造成电路工作紊乱.迂回电路产生的原因主要是设计时考虑不周,在多条控制电路组合时产生.在机车运用或检修中接错线也会形成迂回电路.

防止迂回电路的主要方法是在电路中串入防迂回二极管,利用二极管的单向导电性来满足要求,但在日常检查中需注意检查二极管是否击穿.

三,重联及重联电路

随着铁路运输的不断发展,在铁路干线电力牵引运行中,一台机车牵引有时往往满足不了运输的要求,就需要多机牵引.采用多机牵引可以使线路的通过能力大大增加,提高铁路运

输的经济指标.

在干线上使用多机牵引时,可以由几名司机各操纵一台机车相互配合,也可以仅由一名司机在一台机车上操纵,而将各台机车通过机车两端的多芯电缆插头使其电气线路连接起来,实现由一名司机操纵多台机车.我们称后一种运行方式为机车的重联运行.司机操纵的那台机车称为本务机车,非操纵机车称为重联机车.

重联机车由于在电路上相互联接,因此它们应该具有相同的电路,这样才能达到同步运行,减少内耗的目的,也就是说同型机车重联运行最方便.

在重联机车的电路中,必须防止由于一台机车的电器动作情况而影响另一台机车的电器动作.如图5-7所示,在第一台机车上操纵,当按键按下时,两台机车的继电器J均吸合,而在接触器A闭合后,两个继电器J均失电而释放.但在图(a)所示的线路中,若第一台机车的接触器A因故障不能闭合,则两台机车的继电器J均不能打开,这就将第一台机车中的故障也转移到第二台机车上去了,反之,若第二台机车的接触器A因故障不能闭合,则两台机车的继电器J仍能正常工作,这就掩盖了第二台机车中存在的故障,所以这种线路的设计是不合理的.为了防止上述情况,可将线路适当改变,按图(b)的方式联接.

有些机车电路在单机运行时是可靠的,但在重联时则可能引

起迂电电路,这也是需要在考虑重联电路时予以注意的.此外,由于电力机车的司机室有两个,

图5-7 机车重联电路

分为一端和二端,对于同一端的司机室而言,两台机车重联时可能是顺向连挂,也可能是反向连挂,因此,从两台机车的反向器电路上应保证无论按什么连接方式,两台机车的行驶方向总是一致的.重联机车发生某些故障时,应在本务机车上有信号显示.

机车采用重联运行显然可以减少乘务人员,在电动车组中一般只有一组乘务人员操纵一台机车即可.在干线电力机车上,由于重联机车较少,因而一台机车故障后,会对整个列车运行产生较大的影响,所以除一组乘务人员操纵一台机车外,在重联机车上可设专人进行监视,或发现故障时予以及时处理,这样既可以减少乘务人员,又减轻了乘务人员的劳动强度,相应地提高了生产率.

对于多机牵引中各台机车均单独操纵时,虽然不能达到同步运转,但只要各位司机技术熟练,配合默契,仍可以得到较好的效果.特别是采用补机在列车尾部推进的方式,既可以减轻车钩拉力,在通过无电区时,又能分别断开从而保持一台机车的牵引力,对列车运行也是有利的.而采用重联运行的方式,正常运行时两台机车同步运转,能够较好地发挥机车功率,特别是在起动时,牵引力能较大地发挥.但是,若在运

行中一台机车因故障跳闸,在故障消除后为使该机车恢复,有时须使另一台机车也要退电起动初始状态,才能使故障机车恢复,这样就使全部机车都丧失了牵引力.因此,机车部件质量不高及工作不可靠的机车不宜进行重联运行.

四,控制电路逻辑关系表示

为了便于对控制电路逻辑关系进行分析,我们采用下述方法描述电路的结构:

(一)控制电路中有关导线,开关,联锁和电器的工作线圈一律用该电器的各型机车规定代号表示.

(二)控制电路中串联联接的元件用"."表示其电路结构.

(三)控制电路中并联联接的元件用"+"表示,并且用括号括起来.

(四)描述控制电路一般从控制电源正极写起,但有时为了简明和叙述方便可从某一重要导线写起.

(五)继电器,电磁接触器,电空接触器等的常开联锁用该电器的代号书写,常闭联锁在该电器的代号上加一短直线,线圈用该电器的代号外加方框表示.

五,SS8型电力机车控制电路

SS8型电力机车的控制电路分为:有接点控制电路和微机控制电路两部分.有接点控制电路根据各环节作用的不同,分为如下部分:

(一)预备(整备)控制电路:完成机车动车前的所有操作,主

要由主台按键开关组进行主令控制.

(二)调速控制电路:完成机车的调速控制,即起动,加速,减速,主要由主,辅司机控制器进行主令控制.

(三)信号控制电路:完成机车整车或某些部件的工作,故障状态的显示.

(四)照明控制电路:完成机车的内外照明及标志显示,主要由付台按键开关组进行主令控制.

(五)控制电源:提供直流110V稳压电源及其配电电路.

控制电路一般由主令电器,各种功能的继电器,接触器,转换开关,保护电器以及电源等主要部件组成.为便于大家读识控制电路图,现将SS8型机车采用的主要部件的代号,种类归纳如下:

1,主令电器,主司机控制器1AC(2AC),辅助司机控制器3AC(4AC),琴键开关组SK,按钮开关SB等.

2,继电器:中间继电器KA,时间继电器KT,压力继电器KP,流速继电器KF,电压继电器AK等.

3,接触器KM:电空接触器,三相交流接触器.

4,阀:电磁阀YV等.

5,转换开关:故障转换开关QS,功能转换开关QS,QP,电源开关SA等.

6,保护电器:自动空气开关QA,过流继电器KC,接地继电器KE等.

SS8型机车的微机控制电路可以实现机车牵引一制动控制,空电联合制动,防空转/滑行保护,自动过分相及速度分级控制功能.本章仅介绍有接点控制电路的电路原理.

项目三 控制电源电路分析

一,电路分析

(一)电路组成及主要电气设备作用

SS8型电力机车控制电源为直流110伏,由晶闸管半控桥式整流自动稳压装置提供,控制电源原理图见图5-8.SS8机车的110V控制电源采用仍采用韶山系列电力机车传统的电源方式.即:电源柜及蓄电池并联构成.在机车正常运行时,两者并联使用,主要由110V电源提供电源,蓄电池起稳压等作用;在降弓情况下,蓄电池供机车作低压试验,辅助风机打风及照明作用.在运行中电源柜故障时,蓄电池作维持机车故障运行的控制电源.

110V稳压电源具有恒压,限流的特点,输出电压稳定为110±

5.5V,输出电流限为60A±10%.

(二)电路分析

1.主电路工作原理

图5-8 SS8型电力机车110V控制电源结构示意图

110V电源主电路采用全波半控桥整流电路.电源变压器30T的原边通过低压柜的库用转换开关6QP接到牵引变压器次边辅助绕组a6-x6,得到389V单相交流电,且该交流电随网压变

化而变化,30T次边输出220V送到半控桥,经VT1-VT2,VD1-VD2整流,再经50L电抗器,55C电容滤波后,成为较平稳的直流电压.50L为带铁心的电抗器,电感值为10MH,55C为电解电容器,型号为CDB(100Μf/350V).正常情况下,110V"整流输出"电源与蓄电池并联,向机车控制电路提供110V电源,此时蓄电池还相当于一个数千微法的大电容,在110V电路上还起着滤波作用,从而保证静态情况下电压脉冲有效值小于5V,因此正常工作时严禁断开蓄电池.

其整流电压的平均值Uda,从公式Uda=0.9U2可知:与整流桥的输入电压U2和晶闸管的移相角有关,当U2随网压变化时,可通过自动调节达至稳压目的.当出现过电流也可以通过自动调节降低Uda达到限流的目的.

整流输出电压通过"整流输出"开关5QS与蓄电池并联,各负载通过"蓄电池"开关50QS与51QS均需闭合,且51QS不得断开.当110V整流装置故障时,可断开50QS维持运行,但此时应尽量降低控制电路负载.乘务员人员运行途中应观察司机台上"车列电控"电压表指示,如果为零则说明50QS已断开.51QS三极自动开关断开后,负载即与蓄电池正负端完全断开.而50QSA(蓄电池)开关则只控制蓄电池负端.XB为接地短接片,断开XB则可将400号线与地完全断开.整流管V5可保护蓄电池不受外来高电压及反向电流的冲击.

朸车在库内可由库用插座50XS直接输入110V电源,或经库

用插座向蓄电池组进行正常充电或强充电.一般情况下机车在库内可以由辅助电路库用开关6QP输入380V单相电源,由稳压电源投入工作而提供控制电路用电源.

2.控制电路的保护及指示

400号线并不直接接地,而是通过630R(20Ω),中间继电器5KE及自动开关33QA接地.630R和5KE在开关板后部.正常时33QA处闭合位.当蓄电池正端接地,短路电流则会使自动开关33QA(整定值6A)动作断开,此时110V电流的正极电位为零.400号线的电位为-110V.各控制电器仍受110V电压控制.而短路电流受630R的限制,使110V电路维持运行.同时33QA断开后,中间继电器5KE得电吸合,其常开联锁闭合.司机台上显示控制电路接地.各负载电路的接地保护通过各自的自动开关实现.

控制电源硅整流装置和蓄电池的短路保护采用自动开关51QA,50QA整定值50A;过电压保护采用R—C吸收网络,硅整流装置输入端用KBC,KBR用来吸收操作过电压,整流管及晶闸管两端的C1R1,C2R2,C3,C4用来吸收换相过电压.

控制电源各配电支路均采用自动开关,它们既作为各支路的配电开关可人为分合,又可作为各支路的短路与过流保护开关,进行保护性分断.

控制电源测量仪表有直流电压表PV,直流电流表PA及其分流器55R,56R.其中PV安装在控制电源配电屏上,检测控制电压;

虚线框起的安装在副司机台上指示控制电源电压.PA—55R也安装在控制电源配电屏上,检测充放电电流,PA—56R安装在副司机上,指示负载电流.

(3)110V直流电源经逆变,滤波产生+15V,+24V,+48V电压,分别供给机车司机台信号(+15V),仪表照明(+24V)使用.它采用先进的开关电源技术,开关频率高.

二,主要电气设备结构及其维护,检修

(一)110V稳压电源装置结构(见图5-9).

图5-9 SS8型电力机车110V控制电源原理图

在控制电源柜中,分为高低两部分.低柜又分为两层,上层前部有晶闸管整流桥(元件为VT1,VT2,VD1,VD2)及续流二极管容板,上面装有电源变压器次边及整流桥的电压吸收阻容装置,以及晶闸管触发装置.低柜下层装有电源变压器30T,电抗器50L.高柜顶端为电源柜对外联线的两个20#插座40XS,41XS,主要是提供机车各部控制所需的110V,15V,24V,48V均由此两插座对外输出.高柜上层是电源控制箱.该箱内装有一个A,B组转换开关及四块插件,其中两块是110V电源的" 稳定触发"插件,两块是"电源"插件(即110V变48V,24V,15V).每两块均完全相同.正常时各有一块工作,另两块处于冷储备状态.当A组(或B组)故障时,可通过B组转换开关转换成为一组,以确保正常工作.高柜中央为开关板.该板上装有全车的110V控制电路自动开关,以及交

流的取暖,窗加热,电炉,交流电源等自动开关.这些自动开关均为自动脱扣,手动恢复,自动开关型号为TH-55B.高柜下层是接线端子及接地螺钉,接线端子包括交流输入(a6—x6)端及蓄电池接线端子.接地螺钉为机车控制电路总的接地点(负端),除此之外,110V电路可允许再有其它接地点.

(二)蓄电池的结构及其维护保养

蓄电池是化学能与电能互相转换的装置,它能把电能转变为化学能储存起来,使用时再把化学能转变为电能,而且变换的过程是可逆的.以上两个过程前者叫做充电,后者叫做放电.

1.蓄电池的结构

根据极板所用材料和电解液性质的不同,蓄电池一般可分为酸性(铅)蓄电池和碱性蓄电池两大类.碱性蓄电池按其极板活性物质的不同,又可分为铁镍蓄电池和钢镍蓄电池等系列. 韶山系列电力机车采用的GN-100型铜镍碱性蓄电池组由74个蓄电池串联而成,每个蓄电池的标称电压为 1.25V,容量为 100 A?h,蓄电池组的标称电压为92.5V.

其型号意义为:

电力机车的蓄电池组与可控硅稳压电源并联,是电力机车上直流控制电源的辅助电源,并兼作可控硅稳压电源的滤波元件.在升弓前及可控硅稳压电源发生故障时,由蓄电池组向机车控制电路供电;可控硅稳压电源正常工作时,蓄电池处

于浮充电工作状态.

蓄电池主要由两种不同金属组成的正,负极板和电解液及容纳极板和电解液的电槽组成,如图5-10所示.

图5-10 CN-100型镉镊碱性蓄电池结构

正极板;2—正极板引线端;3—负极板;4—负极板引线端;5—硬橡胶棍;6—电槽;

7—带有开关作用的螺丝塞;8—电解液.

正,负极板用穿孔钢带制成的匣子分别装入正,负活性物质(氧化镍,钢铁合金等)构成,带上的小孔用于排出充电时所形成的气体,便于电解液的流通.正,负极板分别焊在各自带有接线柱的汇流排上,组成极板组.安装时将正,负极板交错排列,并采用硬橡胶棍隔离,再通过各自的引线端柱紧固于槽盖上.正极板与电槽直接相连,负极板与电槽绝缘,故负极板比正极板略窄,以防负极板与电槽相连,形成正,负极板间短路.由于正极板活性物质单位重量的电容量少于负极板的活性物质,故在钢镍蓄电池中,正极板比负极板多1片,即6片正极板,5片负极板.

电槽用镀镍钢板制成.由于碱性电池的电槽本身也是1个电极,所以必须注意各电池之间及电池与地之间的绝缘,以防短路.槽盖上有3个小孔,左,右两孔用于引出正,负极性,并在正极柱旁注明有"+"号标志;中间二个为注液孔,孔内装有带开关作用的气塞.气塞有3个作用:一是可防止外部空气中

二氧化碳侵人后产生碳酸盐,降低电池容量;二是可防止蓄电池短时翻转时电解液外流;三是能使电池内部的气体增加到一定量时通过气塞排出,以免电池中气压过高.

电解液是根据使用蓄电池的环境温度配制的,使用合理,可以延长蓄电池的寿命,保证其额定容量.

机车在运行一段时间以后,当蓄电池电压低于终止电压(一般规定终止电压为1.1V)时,蓄电池不适宜继续放电,应及时充电,并须补充蒸馏水或电解液.蓄电池以恒定的电流充电时,其充电制有初充电制,标准充电制和快速充电制3种.对GN-100型锅镍碱性蓄电池,不同充电制时的充电电流和充电时间好下:

初充电制:25A充6h,再用12.5A充6h(放电时用12.5A放4h); 标准充电制:25A充7h;

快速充电制:50A充2.5h,再用25A充2h.快速充电方法仅在特殊情况下使用,不能作为经常的充电制度.

GN-100型钢镍碱性蓄电池具有能承受大电流,耐振动,耐冲击;对过充电和欠充电不很敏感,自放电极弱,寿命长等优点,且不散发有害气体.缺点是单个电池的电压较低,内阻大,放电时电压变化较大.

2.蓄电池的维护保养

检查蓄电池外过壳不许有裂纹,损坏,膨胀,漏液,极柱不许有松动,烧损等,塑料绝缘板不得缺损,联接条,接线头不许

有腐蚀,电镀层完好.

机车运行一段时间后,当蓄电池电压低于终止电压(1.1V)时,蓄电池不适宜继续放电使用,应及时充电,必要时补充蒸馏水或电解液.

(三)自动开关的结构

自动开关又称自动空气断路器,是一种结构较为复杂,动作性能较为完善的配电保护电器.它能自动切断短路,严重过载,电压过低等故障电路,有效地保护接在它后面的电气设备;同时亦可用它来手动非频繁地接通和分断正常电路. 与其他开关电器相比较,自动开关具有以下特点:

1.能开断较大的短路电流,分断能力较高;

2.具有对电路过载,短路的双重保护功能;

3.允许操作频率低;

4.动作值可调,动作后一般不需要更换零部件.

自动开关种类繁多,可按以下方式分类:

1.按用途分:有保护配电线路用自动开关,保护电动机用自动开关,保护照明电路用自动开关和漏电保护用自动开关等.

2.按结构形式分:有框架式(亦称万能式)自动开关和塑料外壳式(亦称装置式)自动开关.

框架式自动开关为敞开式结构,一般自动快速开关,特别是大容量自动开关多为此种结构.它主要用作配电网络的保护开关.

塑料外壳式自动开关的结构紧凑,体积小,重量轻,且具有安全保护的塑料外壳,使用安全可靠,适于单独安装,它除了可用作配电网络的保护开关外,还可用作电动机,照明电路以及电热器电路等控制开关.

3按极数分:有单极自动开关,两极自动开关,三极自动开关和四极自动开关.

4.按限流性能分:有一般不限流型自动开关和快速限流型自动开关.

5.按操作方式分:有直接手柄操作式自动开关,杠杆操作式自动开关,电磁铁操作式自动开关和电动机操作式自动开关.

1.自动开关的基本结构

根据各类自动开关的共同功能,它们在结构上必然具备以下几个基本部分:

(1)触头系统

触头系统是自动开关的重要部件,主要承担电路的接通,分断任务.

对触头系统的一般要求是:能可靠接通和分断一定次数的极限短路电流及额定电流以下的任何电流;具有一定的电寿命,不需要经常更换触头;有足够的热稳定性和电动稳定性,不会因长期使用后触头接触不良导致温升过高,或不能经受极限短路电流的冲击而自动弹开.

因此,自动开关比接触器的触头结构和触头材料要求都要高

得多.

(2)灭弧系统

主要有纵窄缝灭弧装置和去离子栅灭弧装置两种.

各类灭弧装置的灭弧方法可概括为长弧熄弧法(将电弧冷却,拉长)和短弧熄弧法(将电弧分割成串联短弧,利用直流电弧的极旁压降或交流电弧的近阴极效应来熄弧)等.

对灭弧系统而言,一般应具备下列功能:短时间内应可靠熄弧,并保持良好的绝缘性能;喷出的电弧火花距离小,以免造成相间飞弧;有足够的热容量,使之在电弧高温作用下不致产生变形,碎裂或灭弧室及栅片严重烧伤;有足够的机械强度,保证受高温,合问或冲击振动及运输过程中不会碎裂,缺损.

(3)传动机构

用于操纵触头的闭合和断开.传动机构有手操纵直接传动式,手操纵弹簧传动式,电磁铁传动,电动机传动,压缩空气传动等几种.

(4)自由脱扣机构

它是与触头系统和保护装置相联系的,通过自由脱扣机构的作用可使触头自动断开."自由脱扣"是指人为操纵手柄处于闭合位置,当手还未离开手柄就发生短路,过载,和欠电压等故障时,保护装置作用于自由脱扣机构,自动开关也能自动断开,起保护作用.

(5)脱扣器

用于检测故障并作用于操作机构,使其脱扣,带动自动开关的触头断开.

自动开关通常采用电磁脱扣器和热脱扣器两种.

电磁脱扣器分为过电流脱扣器和欠电压脱扣器,它们实际上是一个小型电磁机构:装电压线圈的欠电压脱扣器,装电流线圈的过电流脱扣器.

现以过电流脱扣器为例说明其动作原理.当被保护电路发生过载或短路故障,电流增加并达到整定值时,衔铁吸合,使脱扣杆钩子与主杠杆脱扣,自动开关断开,切除过载或短路故障,保护电气设备不受损坏.电磁脱扣器的动作电流值可根据需要调整反力弹簧来整定,它具有动作电流大,调节范围宽,动作时间短(一般为 10~40 ms)的特点,可用作短路保护. 热脱扣器是由热元件和双金属片等组成.电流通过热元件产生电阻损耗而发热,其温度升高,加热双金属片.双金属片是一个将热能转换为机械能的元件,如图5-11所示.它由两种不同膨胀系数的金属片焊接而成,其中,膨胀系数较大的金属片贴近热元件.双金属片一端固定,另一端处于自由状态.当热元件由于间接加热或直接通电流加热时,即将热能传递给双金属片,双金属片受热后温度升高.由于两种金属片膨胀系数不同,结合面的伸长要相同,迫使双金属片向着膨胀系数较小的一侧弯曲.双金属片弯曲时产生作用力,作用于

脱扣杆的钩子上,使之脱扣,自动开关断开,即可保护电气设备不因过载而损坏.由于双金属片是因受热而弯曲,所以双金属片弯曲时作用于脱扣机构的动作时间与过载电流大小有关:电流大,动作时间短,电流小,动作时间长,即动作时间与电流大小近似成反比.

图5-11 双金属片工作原理

2.自动开关的工作原理

自动开关的主触头靠操作机构(手动或电动)合闸,自由脱扣机构是一套连杆机构,当主触头闭合以后,将主触头锁在合闸位置,其工作原理如图5-12所示.

图5-12 自动开关工作原理

1-过电流脱扣器;2-失压脱扣器;3-自由脱扣机构的锁钩;4-主触头;5-开断弹簧.

在正常工作情况下,自由脱扣机构的锁钩3扣住触头杆,使主触头4保持在合闸位置.

1为过电流脱扣器,它的电磁线圈与被保护电路串联,在正常电流下,脱扣器的弹簧力使衔铁释放;当过载或短路时,强大的电磁吸力使衔铁吸合,带动衔铁另一端的顶杆向上运动,顶开自由脱扣机构中的锁钩3,在开断弹簧5的作用下,主触头4迅速开断,将故障电路分断.

2为失压脱扣器,它的电磁线圈与被保护电路并联.在正常电压下,衔铁吸合,锁钩3不脱扣;当失压时,电磁吸力很小,在

失压脱扣器弹簧力的作用下,衔铁释放,其顶杆顶开锁钩3,主触头4在开断弹簧5的作用下迅速开断,切断电路.

在电力机车上,为便于维修和检查故障,自动开关用于手动非频繁地切换正常电路,同时,也可对辅助电路和控制电路进行过载,短路保护.SS8型电力机车使用的自动开关见表5-2.现将SS8型电力机车使用的TH-5SB型自动开关和TO系列自动开关介绍如下.

3.TH-5SB型自动开关

SS8型电力机车采用TH-5SB型自动开关作为控制电源各输出负载电路的过载和短路保护.

TH-5SB型塑壳式单极自动开关由手柄,操作机构,脱扣装置,灭弧装置及触头系统等组成.全部结构除接线处外均装于塑料外壳内,外壳上仅露出作为"分","合"闸的操作手柄.接触系统采用银铜触头,装有带灭弧铁栅片的灭弧室.操作机构采用四连杆机构,正常分闸和脱扣器跳闸时,其反作用力不作用在同一零件上,故能提高开关寿命.自动开关采用热双金属片式脱扣器,作为过载和短路保护执行机构.

TH-SSB型单极自动开关主要技术参数

额定电压……………………………………………………DCll0V/AC380V

脱扣器类别……………………………………… ………热双金属片式

脱扣器额定电流…………………………………10,15,20,30,40,50A

短路通断电流………………………………………………DC125V,1000A

AC240V,3000A

表5-2 SS8型电力机车使用的自动开关一览表

序号

电路代号

型号

脱扣器额定电流

保护对象

数量

电路

1

1,2QA

TO-100BA

50A

压缩机电动机

2

辅助电路

2

3,4QA

TO-100BA

75A

牵引通风机电动机 2

辅助电路

3

5,6QA

TO-100BA

50A

制动风机电动机 2

辅助电路

4

7,9,11QA

TO-100BA

10A

硅风机电动机 3

辅助电路

5

8QA

TO-100BA

30A

变压器风机电动机 1

辅助电路

6

10QA

TO-100BA

30A

变压器油泵

1

辅助电路

7

12QA

TH-5SB

10A

1

辅助电路

8

13QA

TH-5SB

20A

1

辅助电路 9

15QA

TO-225BA 175A 劈相机 1

辅助电路 10

16QA TH-5SB 10A 1

辅助电路 11

17QA TH-5SB 20A 1

辅助电路 12

20QA

TH-5SB

DC110V,10 控制器 1

辅助电路 13

21QA TH-5SB

DC110V,10 受电弓 1

控制电路 14

22QA TH-5SB

DC110V,20 主断路器 1

控制电路 15

23QA TH-5SB

DC110V,20 辅机控制 1

控制电路 16

24QA TH-5SB

DC110V,6A 速度监控 1

控制电路 17

25QA TH-5SB

DC110V,10 车内照明 1

控制电路 18

26QA TH-5SB

DC110V,20

前照灯 1

控制电路 19

27QA TH-5SB

DC110V,20 电扇 1

控制电路 20

28QA TH-5SB

DC110V,20 副前照灯 1

控制电路 21

29QA TH-5SB

DC110V,10 逆变电源

1

控制电路 22

30QA TH-5SB

DC110V,10 自动信号 1

控制电路 23

31QA TH-5SB

DC110V,10 自动停车 1

控制电路 24

32QA TH-5SB

DC110V,10 无线电台 1

控制电路 25

33QA TH-5SB

DC110V,10 接地保护 1

控制电路 26

35QA TH-5SB

DC110V,20 电子控制 1

控制电路 27

36QA TH-5SB

DC110V,20 车列电空 1

控制电路

28

37QA TH-5SB

DC110V,10 电空制动 1

控制电路 29

50QA TH-5SB

DC110V,50 蓄电池 1

控制电路 30

51QA TH-5SB

DC110V,50 交流电源 1

控制电路 31

QA

TH-5SB

125V,10A

1

主电路

4.TO系列自动开关

SS8型电力机车采用 TO-100BA型和 TO-225BA型三相自动开关作为各辅助电路单相,堵转,短路等故障保护.

TO系列自动开关由操作机构,脱扣装置,灭弧装置及触头系统等组成.3个动触头通过支架固装于同一个绝缘方轴上,3个动触头同时开断.每相都有一独立灭弧室,灭弧罩采用铁栅片式.采用热动电磁式脱扣器作为过载和短路保护的执行机构.

例如,TO-100BA型自动开关在SS8型电力机车辅助电路作辅助机组过电流保护时,自动开关的三相触头依次申接在电机的三相绕组中,当电机中出现相间短路或绕组匝间短路时,故障引起电机电流上升,延时数秒以后,自动开关中的热敏元件动作,使热动电磁式脱扣器脱扣,其触头切断电机电源,达到保护电机,防止故障恶化的目的.

TO系列三相自动开关主要技术参数见表5-2.

表5-2 TO系列三相自动开关主要技术参数

项目四 整备控制电路分析

所谓整备控制是指机车动车前的各项预备性操作,如升受电弓,合主断路器,起动劈相机,空气压缩机,通风机的操作及机车向前,向后,牵引和制动的操作等.

一,电路分析

(一)受电弓控制(附图三/401-402)

1.升弓压缩机打风

机车升弓前若总风缸或控制风缸空气压力不足450KPa时,需利用辅助压缩机15MP向控制风缸打风.供机车升受电弓及闭合主断路器使用.15MD的电源经"电扇"自动开关27QA由蓄电池提供,操作自复式开关443QS,可使15MD启动打风.

2.升弓控制

●升弓风路控制

压缩空气的开通与关闭是受钥匙箱安全联锁保护阀YV控制,当司机给上电钥匙,控制电路为:499?21QA?453?(1SA十2SA)?454??YV?400

保护阀YV得电动作(附图八/204-E),开通通向受电弓升弓电磁阀的气路,控制风缸风经安全联锁装置送至受电弓传动风缸为升弓做好准备.

●升弓电路控制

由按键开关控制.控制电路为:

升前弓按1SK1(2 SK2):499?21QA?(1SA+2SA)?454?(1SK1+2SK2)?41QS?

9YV?400升前弓按1 SK1(2 SK2):499?21QA?(1SA+2SA)?454?(1SK1+2SK2)?41QS?10YV?400

前(后)受电弓电磁阀9YV(10YV)得电动作,压缩空气直通升弓风缸推动气缸内活塞,促使前(后)受电弓升起.

因此:受电弓升弓,电路上必须具备以下条件:

库用转换开关7QS,8QS在运行位且其联锁必须到位(库用位此开关联锁断开);

关好车顶门,联锁7QP闭合(车顶门打开时,行程开关联锁7QP在断开位);

关好高压室,变压器室,高压柜等各室门,换向手柄及司机电钥匙从钥匙箱内取出,各柜门钥匙全存在钥匙箱内;

受电弓隔离开关处正常位.

(二)主断路器控制(附图三/403)

1.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.机车电钥匙1SA(2SA)合上后,首先使主断合延时继电器21KT得电闭合,电路为:

454??21KT?400

当按下"主断合"按键开关3SK1(3SK2),若此时主断路器的风缸风压足够(大于450KPa),4KF动作,则主断的合闸线圈QFN得电,控制电路为:

499

?21QA(1SA+2SA)454?(3SK1

+3SK2)10KA?26QS?21KT???QFN?4KF?400

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.同时恢复中间继电器13KA线圈亦得电,控制电路为:

454?(3SK1+3SK2)?10KA?26QS?460?13KA?400

13KA动作后,其反联锁打开使21KT失电延时1秒后,21KT延时联锁打开,切断合闸线圈电路,保护了合闸线圈,即若3SK1(3SK2)处于按下状态超过1秒,则自动由21KT正联锁切断合闸线圈供电电路,避免主断合闸线圈长时间通电而烧损,也防止了重复合闸(由于主断路器分合闸线圈是按短时工作制设计的).同时13KA还担负着故障保护的恢复作用.从以上电路可知,要使主断路器能顺利闭合,必须具备下面几个条件:

(1)全车所有司机控制器处于零位,即10KA零位中继得电动作;

(2)主断路器处于正常开断状态(非中间位);

(3)劈相机按键处于断开位,即21KA劈相机中继处于失电状态;

(4)主断路器风缸压力大于450KPa.

2.分闸控制:主断路器的分闸控制单独由22QA自动开关提供电源.分为人为操作分闸和保护性分闸.人为分闸是当司机按下"主断路器分"按键开关4SK1(4SK2),主断分闸线圈QFF

得电,控制电路为:

499?22QA?464?(4SK1+4SK2)?QF?QFF?4KF?400

主断路器动作分闸.保护性分闸通过导线465得电来实现,具体将在保护控制部分详细介绍.

(三)劈相机控制(附图三/406-410)

所有辅机的控制电源均由23QA自动开关提供.劈相机启动控制是完成其它辅机控制的先决条件.SS8型机车的劈相机及其它辅机控制分正常顺序起动,分断和"八跨"时的分断,起动.

●劈相机正常起动控制: 按下"劈相机"按键开关5SK1(5SK2),经主断闭合联锁使490导线有电,其控制电路为: 499?23QA?(5SK1+5SK2)?(QF+26QS)?490

该电路中26QS为主断路器隔离开关,机车处于正常运用时26QS置"0"位.当机车处于库内试验或风源无风的情况下,主断路器因无风压而无法闭合,操作劈相机及其它辅机时,需将主断路器隔离开关26QS置"1"位.

由于490导线有电,准备电路(各辅机时间继电器)得电,分别为:

牵引通风机时间继电器电路:490??14KT?400

490?19KM?15KT?400

空气压缩机时间继电器电路:490??16KT?400

490??17KT?400

制动风机时间继电器电路:490??18KT?400

硅整流风机时间继电器电路:490??19KT?400

油泵时间继电器电路:490??20KT?400

劈相机时间继电器电路:490?(15QS"1"+15QS"2")??13KT?400

空压机时间继电器16KT,17KT得电,同时使空压机起动放风阀11YV,12YV得电,打开空压机负载端通大气的通路.该控制环节电路为:

490?16KT?11YV?400

490?17KT?12 YV?400

上述各控制电路动作完成之后,即完成了各辅机起动前的准备.随后劈相机MG接入起动电阻53R进行分相起动.控制电路是:

启动电阻接触器闭合:490?(15QS"1"+15QS"2")??29KM?400 劈相机电源接触器闭合:490?15QS"1"??(15KM+29KM)?15KM?400

劈相机电源接触器闭合并自持,劈相机的主电路沟通而开始起动.若起动正常,则劈相机起动电压继电器1AK动作,使劈相机中继21KA得电自持,电路为:

490?(1AK+21KA)?21KA?400

21KA的一组反联锁切断29KM,13KT供电电路,甩掉起动电阻,使劈相机进入正常工作状态.13KT失电后延时3秒使导线

507有电电路为:

490?(21KA+15QS)??507

为其它辅机正常工作做好了准备.

●劈相机故障起动控制:若劈相机故障,可用通风机I(3MA)兼做劈相机,此时,通风机I通过电容分相起动代替劈相机的功能,控制过程(电路)为:

(1)将15QS置"故障"位(即"2"位).

(2)将5QP置"电容"位.

(3)按下5SK1(5SK2),490线有电,准备电路得电,29KM得电将起动电容23C接入3MA的起动电路之后,18KM得电并自持,控制电路为:

490?15QS"2"?5QP?(18KM十29KM)?18KM?400

通风机I开始起动,仍然用1AK监测,当发电相电压达到1AK整定值时,1AK动作,使21KA得电自持,甩掉起动电容,延时3S后导线507有电.电路为:

490?(21KA+15QS)??507

(四)压缩机控制(附图三/414)

按下"压缩机"按键开关7SKl(7SK2),经调压阀547KP,在压缩机时间继电器作用下,二台空压机分别无背压起动.控制电路为:

16KM得电闭合:507?(7SK1+7SK2)?547KP?550?34QS"0"?16KM?400.

压缩机I开始工作,16KM一组反联锁使16KT失电,16KT一组正联锁延时3秒后打开使11YV失电,关闭排风口,16KT一组反联锁使17KM得电闭合,电路为:

507?(7SKl+7SK2)?547KP?550?(34QS"1"十)?35QS?17KM?400 压缩机II开始工作.17KM反联锁打开使17KT失电,17KT一组正联锁延时3秒打开,使12YV失电,关闭排风口.546KP控制当总风压高于900KPa时空压机停止工作.机车运行耗气后,使总风压力下降至750KPa时空压机又重新按上述程序自动起动.

若总风压力在750~900KPa范围内补充风压或需要大于900KPa风压时,可按下 "强泵风"按键开关8SK1(8SK2),使导线550有电,切除547KP调压阀控制,进行强制泵风.

若1MA,2MA故障,可用各自的故障转换开关置"故障"位,进行故障隔离.压缩机电源接触器闭合的同时,二台压缩机中间继电器36KA,37KA亦得电,为通风机顺序起动控制做好准备.

(五)通风机控制(附图三/411-413)

通风机启动前应完成两方面准备:

● 劈相机启动完成,此时21KA正联锁闭合,13KT常闭触点延时3秒后闭合,使507得电;

● 导线507经16KM常闭联锁,36KA常闭联锁,17KM常闭联锁(压缩机未启动时),或16KT,17KT(压缩机启动时),使35KA吸合.电路为:

507?(34QS++?)?(35QS+17KT?)?35KA?400

这样,按下"通风机"按键开关6SK1(6SK2),使导线508有电,再经35KA正联锁,劈相机隔离开关15QS,使18KM得电并自持,通风机1开始起动.同时,18KM常闭联锁打开,使14KT失电,3秒后,14KT反联锁闭合.经通风机2隔离开关(28QS),使通风机2接触器19KM得电并自持,通风机2开始起动.同时,19KM的常闭联锁打开,使15KT失电,3秒后,15KT反联锁闭合,使导线531有电,经硅风机隔离开关29QS使硅风机接触器22KM得电动作,硅风机起动,22KM常闭联锁断开,使19KT失电,3秒后,19KT常闭联锁闭合,使导线535有电,再分别经油泵隔离开关30QS,变压器风压隔离开关31QS使油泵接触器25KM,变压器风机接触器23KM得电吸合,使油泵和变压器风机起动.同时,20KT常闭联锁在25KM吸合,3秒后闭合,为制动风机起动作好准备.该控制环节各电路顺序控制过程如下:

①18KM闭合:507?(6SK1+6SK2)?508(35KA +18KM+19KM)?526?15QS?27QS?18KM?400

通风机I开始起动.电路中35KA,19KM,18KM并联的作用是:避免压缩机突然起动时,35KA延时3秒得电,造成正常工作的通风机瞬间断电.同时,18KM反联锁使14KT失电,延时3S后反联锁闭合接通526-528导线,使19KM得电闭合.

②19KM闭合:526?(27QS+)?528?28QS?19KM?400

通风机II开始起动,同时19KM反联锁使15KT失电,延时3S

后,接通528-531导线,使22KM得电闭合.

③22KM闭合:526?(28QS十)?531.29QS?22KM?400

7,9,11MA三台硅风机同时起动,此时22KM反联锁使19KT失电,延时3秒后,接通531-535导线,使油泵接触器25KM,变压器风机接触器23KM得电闭合:

④25KM,23KM闭合:531?(+29QS)?535?(30QS?25KM+31QS?23KM)?400 油泵8MA,变压器风机10MA同时起动工作.25KM反联锁断开使20KT失电延时3秒后反联锁闭合,为制动风机启动作好了准备.至此,完成了通风机启动的控制.

上述各种辅机故障时,可用它们的故障隔离开关15QS,27~31QS进行隔离.控制电路请自行分析.

(六)制动风机控制(附图三/413)

SS8型机车没有专用的制动风机按键开关,而统一由 "通风机"按键开关控制.当司机操纵手柄进行电制动时,制动风机就自动投入.具体控制过程为:

在完成通风机控制后,导线532有电.若司机此时将换向手柄置"制动"位,406导线有电,牵制转换中间继电器12KA得电,其正联锁闭合使导线568有电,再通过制动风机1的隔离开关32QS,使制动风机1接触器20KM得电动作,制动风机1起动.同时,20KM的常闭联锁断开18KT得电电路,延时3秒后18KT反联锁闭合,通过制动风机2隔离开关使接触器21KM得

电吸合,制动风机2起动.即制动风机I,制动风机II顺序起动.控制电路为:

406?12KA?400

535?(30QS+)?532?(12KA+28KA)?568?32QS?20KM?400 制风机I起动,20KM反联锁打开使18KT失电,延时3秒反联锁闭合,接通21KM电路:

568?(32QS+)?33QS?21KM?400

制动风机II起动工作.至此,各辅机全部启动完毕.

(七)机车通过绝缘分断区的控制(附图三/407)

SS8型机车通过无电区时有两种方式,其一机车处于运行状态,接触网瞬间断电,机车高速冲过无电区,此为车下控制方式.其二为车上控制方式,在距无电区一定距离时机车微机系统接受到地面安装的应答器传输的信息,经处理后向机车控制系统发出指令,自行完成一系列的自动操作,无需司机干预.第二种(地面装置形式)方式的具体控制过程为:

●过分相区前:当机车微机控制装置接到地面过分相信息后,经导线541发出指令,通过隔离开关40QS,使导线509有电,过分相继电器30KA得电动作,电路为:

541?40QS?30KA?400

30KA正联锁闭合,形成自持电路:490?30KA?30KA?400

30KA正联锁使主断路器分闸,电路为:509?30KA?465?QF?QFF?4KF?400

主断断开后,一组QF正联锁切断劈相机及所有辅机的控制电源,所有辅机停止工作.

●过分相区后:当机车通过无电区后,微机通过变压器3T接到网压存在信息时,向控制电路发出指令.由导线511使自动合主断中间继电器34KA得电自持,这时因劈相机按键开关并未断开,主断路器合闸线圈由导线542得电而合闸.电路为: 511?34KA?400

一组34KA正联锁闭形成自持电路:499?23QA(5SK1+5SK2)??34KA?400

另一组34KA正联锁接通主断合闸电路:542?34KA????QFN?4KF?400主断重新合上.

●过分段绝缘区后各辅机的启动

由于司机在过分相绝缘器的整个过程中未作任何操作,司机台上各按键开关仍在原位,当主断重新合上,劈相机启动完成后,若此时总风压小于750Kpa,547KP闭合,为防止过分相后,压缩机和牵引电机通风机的同时启动,设置了顺序起动中间继电器35KA.当16KM,17KM得电时,35KA失电,其正联锁切断了18KM,19KM接触器电源,从而使牵引电机通风机接触器18KM,19KM不能吸合.只有等到压缩机起动完成后,中间继电器35KA吸合,依靠35KA联锁其余辅机依次投入工作.若总风大于750Kpa,则压缩机不工作,各辅机起动与正常起动相同.为了避免牵引通风机正常工作时因压缩机的起动造成的

通风机突停,特在18KM,19KM控制电路中与35KA正联锁并联了18KM,19KM的常开联锁.

(八)两位置转换开关控制(附图四/301-302,304)

机车的运行方向和运行工况均由司机控制器换向手柄控制.

1.牵引控制

当主司机控制器1AC置"前"(后)位,导线402,407,404(后405)有电.电路为:

主司机控制器电源线:499?20QA?523?(1SA+2SA)?401

主司机控制非0位得电线,即调速手轮电源线:401?1AC2?404 前牵得电线:401?1AC1?402

后牵得电线:401?1AC3?405

牵引构成线:401?1AC5?407

导线407控制牵引接触器7KM,导线404供电给向前电空阀1YVF,导线405供电给向前电空阀2YVF,并向微机发出牵引命令指令.控制电路为

牵引接触器得电闭合:407????6KM?7KM?400

若1AC置"前"位,两位置转换开关反向器向前电空阀得电,位换开关转换到"向前"位,电路为: 404?10KA?(1YVF+2YVF)?400

若1AC置"后"位,两位置转换开关反向器向后电空阀得电,位置开关转换到"向后"位,电路为:405?10KA?(1YVF+2YVF)?400

从而完成了机车运行方向的选择.之后工况转换鼓的牵引电空阀得电,电路为:

(404?1YVF??2YVF+405?31V?1YVR?2YVR)?429?10KA???(1YVT十2YVT)?400 使机车主电路转换成牵引工况(即牵引电动机接成串励形式).

2.制动控制(以I端为例)

当主司机控制器1AC转换手柄置"制动"位时,导线402,404,406有电.其中导线402,404的作用与牵引时完全相同.导线406为"制动"位得电线,微机制动指令线,控制环节如下:

导线406有电:401?1AC4?406

使牵引转换中继12KA得电:406?12KA?400

向微机柜发出制动命令:406?19V?466

微机柜送出指令使制动中继28KA得电:AE?482?28KA?400 一组28KA联锁使牵引接触器7KM失电,保证了牵引制动不能同时转换.然后两位置转转换开关工况鼓上的制动电空阀得电转换到制动位,电路为:

406?(10KA十28KA)?(1YVB十2YVB)?400

机车主电路中牵引电机电枢与励磁绕组脱离并与制动电阻接成回路,励磁绕组全部串联.与此同时,导线406经544KP(压力继电器,制动缸压力大于150KPa时断开), 1YVB,2YVB,7KM常闭联锁,26KA常闭联锁使励磁接触器5,6KM

得电闭合,电路为:

406??2YVB?1YVB???(5KM+6KM)?400

5KM闭合,牵引电机励磁绕组接入半控桥,6KM闭合接通励磁电路.

(九)风速延时控制(附图四/305~306)

当通风机工作正常后,安装在风道中的风速继电器就会动作,以监视通风情况.首先是429导线有电,控制电路为:

(404 ?1YVE?5KM?2YVF+405?31V?1YVR?2YVR+406?28KA)?429 ●牵引时,经硅风速继电器(7,9,11KF)牵风速继电器(13,14KF),使风速延时继电器11KT得电,电路为.

429?(38QS十7KF?9KF?11KF)?419?(39QS+13KF?14KF)?32V?11KT?400 ●制动时,除经牵引通风监视外,还经制动风速继电器5KF,6KF,使11KT得电,电路为:

406?19V?466?12KA?(37QS+5KF?6KF)?429?(38QS+7KF?9KF?11KF)?(39QS+13KF?14KF)?11KT?400

在上面电路中38QS,39QS分别为硅风速隔离开关和牵引风速隔离开关.当硅风速继电器或牵引风速继电器动作不良时,将38QS或39QS置"故障"位,短接相应风速继电器,以便机车继续运行.38QS为制动风速隔离开关,当5KF,6KF发生故障时,将37QS打"故障"位,隔离风速继电器.

二,主要电气设备结构及其维护保养

(一)司机控制器

司机控制器是司机用来操纵机车运行的主今电器,它通过控制电力机车控制电路中的电器,间接控制主电路的电气设备,使司机能安全,方便地操纵机车.

为便于双端操作,在机车的I,H端司机室各装有一台结构完全相同的主司机控制器;同时,为了便于调车作业,在I,11端司机室靠近司机座位侧窗下各装有一台结构完全相同的辅助司机控制器,又名调车控制器.

图5-13 TKS14B型主司机控制器

1-手轮;2-手柄;3-凸轮;4-凸轮;5-定位凸轮;6-凸轮架;7-凸轮块;

8-辅助触头盒;9-电位器;10-插座;11-主轴;12-转换轴;13-锁柱.

SS8型电力机车采用的是TKS14B型主司机控制器和TKS15B型调车控制器.

1.TKS14B型司机控制器

(1)主要技术参数

额定电压…………………………………………………………………DCll0 V

额定电流………………………………………………………………

…… 5 A

触头开距………………………………………………………两断点之和j4mm

触头超程………………………………………………………………0 5~lmm

触头晚压力………………………………………………………………ZX10 N

手柄操作力………………………………………………………………>50 N

(2)结构及主要部件作用

主司机控制器和调车控制器从结构来看都属于凸轮控制器,与鼓形控制器不同的是,它的凸轮是由凸轮架和凸轮块拼装而成,因而每一个凸轮的凸凹形状可根据控制需要而改变. TKS14B型司机控制器由上层,中上层,中下层和下层4部分构成,各层之间由钢板隔开,并由6方支柱支撑:左右两侧装有主轴11和转换轴12,主轴用于调节机车的速度,换向轴用于控制机车的运行状态及方向,如图5-13所示.

该控制器的上层为主司机控制器的面板,如图5-13的A向图,其上有手轮1,手柄2;中上层主要为机械联锁装置,包括作为

联锁用的凸轮组3(B—B剖面),凸轮组4(A—A剖面).定位用的凸轮组5(C—C剖面)及锁柱13;中下层包括作为控制用以实现电逻辑要求的凸轮架6和安装在其上的凸轮块7,以及辅助触头盒8(见图5-13的D—D剖面);下层主要有电位器9及接线插座10.

电位器9固定在主轴上,它为塑料导电膜电位器.辅助触头盒8由两根档棍固定,其接触元件为双断点桥式常闭型结构,具有自润滑功能.

根据触头闭合表的需要,手轮可在"牵引"区域或"制动"区域内操纵主轴转动,与此同时,带动电位器9随主轴一起转动,电位器"1","2"端输出电压的大小随之改变,该电压被作为机车电路的指令来决定电机的转速,最终达到调节机车速度的目的.主轴转动 时,自"0"位开始可顺时针方向或逆时针方向各转动150°:顺时针方向0°~15°区域为"0"位区,在此区域内,司机控制器无输出(即电位器 1,2端电压约为0V),15°~150°区域为牵引"区域;同理,逆时针方向0°~15°区域为"0"位区,司机控制器无输出,15°~150°区域为"制动"区域.

主轴上装有10层凸轮架,其中7层为备用层,另3层根据主轴触头闭合表的要求,在凸轮架上安装相应的凸轮块.凸轮架上,装有凸轮块的地方形成凸缘,无凸轮块的地方形成四槽.主轴下方对应安装有辅助触头盒,当主轴转动到凸缘对

准辅助触头盒的杠杆时,该辅助触头盒的触点断开,当主轴转动到凹槽对准辅助触头盒的杠杆时,辅助触头盒的触点闭合.转换轴与主轴的结构及控制方式相似,其备用层只有5层,凸轮块的位置和形状根据转换轴触头闭合表的要求设计和布置.

换向轴共有"后","0","制","前"4个位置,这4个位置由机械联锁装置中定位凸轮来定位.

(3)控制原理

①机械联锁关系

司机借助手轮1及手柄2实现对司机控制器的操作.手轮1固定在面板上,手柄为可取式(钥匙式),利用面板上限位器的缺口,保证只有当转换轴处于"0"位时才能将手柄插人或取出.手柄同时又是调车控制器(TKS15B型)的手柄.同样,利用调车控制器面板上限位器的缺口,保证只有当调车控制器的主轴处于"取"位时,手柄才能插人或取出.这样,整台机车的主司机控制器和调车控制器共用一个活动手柄,从而保证了机车在运行中,司机只能操作一台司机控制器,其余3台均被锁在"0"位或"取"位,不致引起电路指令发生混乱.

为了防止司机可能产生的误操作,确保机车设备及机车运行安全,司机控制器的手轮与手柄之间设有机械联锁装置,它们之间的联锁要求如下:

a)手柄在"0"位时,手轮被锁在"0"位不能动作;

b)手柄在"前"或"后"位时,手轮可在"牵引"区域转动; c)手柄在"制"位时,手轮可在"制动"区域转动;

d)手轮在"0"位时,手柄可在"0","前","后","制"各位间任意转动;

e)手轮在"牵引"区域时,手柄被锁在"前"位或"后"位; f)手轮在"制动"区域时,手柄被锁在"制"位.

上述机械联锁要求是由机械联锁装置来实现的.机械联锁装置主要由凸轮3,4及锁柱构成(见图5-13中B——B,A——A视图).

②触头闭合表要求的实现

电逻辑即闭合表的要求是由主轴,转换轴,辅助触头盒及电连接来实现的,它们的结构分别如图5-14,图5-15,图5-16所示.

图5-14 主轴组装

图5-15 转换轴组装

图5-16 辅助触头盒

1-触头盒体和盖;2-触头弹簧;3-恢复弹簧;4-杠杆;

5-动触头;6-静触头;7-接线片;8-软连接.

图5-13的D—D视图中的凸轮架上装有凸轮块.当转动手轮时,主轴,凸轮架随之转动,当凸轮块的位置转动到辅助触头盒的杠杆位置时,杠杆受到凸轮块的挤压而将与其连动的动触头顶开,此时,与该辅助触头盒相连的控制线失电;当主轴

转动到辅助触头盒杠杆处的凸轮架上无凸轮块时,由于辅助触头盒恢复弹簧的作用,辅助触头盒的触点闭合,这样,与该辅助触头盒相连的控制线得电.利用此原理,可根据电路原理图上司机控制器各控制线得,失电情况,在主轴,转换轴的凸轮架上布置相应的凸轮块(见图5-14中主轴凸轮块展开图,图5-15中转换轴凸轮块展开图)以满足要求.

这种结构非常灵活,方便.对于不同型号的机车,可能有不同的闭合表要求,但使用这种系列司机控制器,不需要重新设计新的凸轮来满足不同闭合表的要求,只需要将凸轮块的位置按照各种闭合表的要求重新拼装即可.所以,这种结构是司机控制器系列化,通用化较理想的结构.

③电位器的调节

手轮调速主要是通过调节电位器输出电阻的大小来实现的. 该型司机控制器采用的是塑料导电膜,其电阻分配如图5-17所示.图中,135"区域为有效电气角度,30°区域的出线端子为"3"端,60°区域的出线端为广端,135°区域为"2"端.在135°区域内有一个固定电阻与一个均匀分布的同样大小的可调电阻.电气原理图如图5-18所示.

图5-17 电位器电阻分布示意图

图5-18 电位器原理图

图5-18中的电阻代表的是"牵引"区域或"制动"区域的单边电阻,两边的结构以"0"位为中心对称.电位器安装到主轴上

时,应保证其30°"0"位区与司机控制器面板上标牌所标明的"牵引","制动"之间的"0"位区一致.调节步骤如下:

a)电位器"3"端接地,"1"端加15V直流电压,然后测量"1","2"端电压.

b)调整电位器轴,使"1","2"端电压在手轮处于"牵引""0"位和"制动""18"位时,均不超过0.1V.

c)拧紧紧定螺钉,并涂上红油漆防止松动.

2.TKS15B型调车控制器

TKS15B型调车控制器总装如图5-19所示.

TKS15B型调车控制器在结构及原理上与TKS14B型司机控制器基本相似.所不同的是,TKS15B型调车控制器只有一根轴,手柄共有"取","向后","取","向前"4个位置.

图5-19 TKS15B型调车控制器总装

1-限位器;2-手柄;3-主轴;4-电位器;

5-辅助触头盒;6-凸轮架;7-定位凸轮;8-插座.

"取"位即为调车控制器的机械"0"位.手柄只能从"取"位插入或取出.它的电位器同TKS14B型司机控制器.但其限位器限制了手柄在"向前"或"向后"转动的最大范围为75°,加上分压电阻(见图5-21)的作用,限制了司机操作控制器最大只能到6级.辅助触头闭合表要求如图5-20所示,它是通过主轴(见图5-22)上的凸轮块相应的配置来达到要求.电位器的调节同TKS14B型主司机控制器.

图5-20 辅助触头组及闭合表

图5-21 电位器与分压电阻连接原理图

图5-22 调车控制器主轴组装

3.司机控制器的维护保养

检查主轴,转换轴不许有裂损,变形,旷动和过量磨耗.

检查弹簧,定位杠杆,不许有裂纹,变形,滚轮不许有过量磨耗,转动灵活,铆接良好.

检查凸轮片不许有裂纹,变形.

检查辅助触头盒不许有裂纹,变形,触头不许烧损,辅助触头盒的杠杆不许裂损,触头不许烧损,动作应灵活.

检查插座,电线路应完整,不许有烧损;导线不许有过热,绝缘不许老化;导线焊接,压接良好,接线牢固.

检查手柄,手轮不许旷动,操作灵活,位置正确;手柄和手轮联锁正确.

(二)万能转换开关

韶山系列电力机车采用LW5系列万能转换开关作为故障隔离,电气联锁,电源控制之用.该系列转换开关是一种组合式凸轮转换开关,适用于交,直流电压500V以下的电路.它的型号意义为:

LW5系列万能转换开关由接触系统,定位和限位机构,凸轮,转轴,手柄,面板等主要部件组成,用长螺栓组装成开关整体.每一档(层)接触系统有一个独立的接触元件,每个接触元件

有一个胶木接线座,内装两对桥式双断头触头.通过凸轮的操作可以带动触头支架动作,进而控制触头的开闭,如图5-23所示.每档的两对触头可以分别控制两条独立的电路.尼龙操作凸轮的见形脚部可根据电路控制的需要切除,以做成不同形式的凸轮而构成相应的开关接线图.弧室口安装了透明,耐弧,可拆的尼龙限弧罩,除防尘作用外,它还可以提高触头的接触可靠性,限制电弧扩用范围.由于采用了双断点触头,故分断能力较高;若将触头接成四断点形式,分断能力还可提高.开关的定位特性是由操作机构(或称定位机构)来决定的,如图15-24所示.开关的方形转轴从手柄一直贯穿到操作机构及接触系统,起传动作用.棘轮保证了每45°位置的定位作用,依靠辐射状安装的滚子来卡住棘轮.因为是滚动摩擦,故操作轻便,定位可靠,机械寿命长.开关的操作手柄在两向极限位置的限位采用限制凸轮和限位片来实现,图5-24(b)所示的是两向极限为90°位置的限制.

图5-23 LW5系列接触系统结构简图

图5-24 LW5系列操作机构简图

1—转轴;2—棘轮;3—滚子;4—滑块;5—反力弹簧;6—底座;7—限制凸轮;8—限制片;9—端盖.

LW5系列转换开关的零件广泛采用热塑性塑料,产品结构为积木式组合,通用性强,维修方便,外表美观.

LW5系列万能转换开关主要技术参数

额定电压………………………………………………………… 500V 额定电流…………………………………………………………… 15A

操作频率……………………………………………………… 120次/h

电寿命……………………………………………………………… 20万次

机械寿命……………………………………………………………100万次

(三)按键开关

SS4改型电力机车的正司机台和副司机台上装有TKZIA型按键开关,SS8型电力机车的正司机台和副司机台上分别装有TKZIA-10/110型主按键开关组和TKZ2B-10/110型副按键开关组,用于控制各控制电路的得电或断电.它们都是由相同的插销插座式的琴键式开关单件在铝制的开关盒内组装而成.其中,主按键开关组除主断路器的"断"与"合"两个按键开关单件是自复式的以外,其余各键均为非自复式的:副按键开关组全部由非自复式按键开关单件组成.它们的型号意

义为:

主按键开关组上装有电气联锁开关装置(又称辅助开关),它是机车控制电路的电源开关,如图5-25所示.主按键开关钥匙只有在辅助开关处于断开位时才能插人或取出.当主按键开关钥匙未扳动时,辅助开关处于断开位置,控制电路失电,并通过扇形齿轮及锁杆将靠近钥匙的几个主按键开关锁住(前照灯和后副前照灯两按键除外).当司机将主按键开关钥匙插人锁孔,向前扳动时,3个扇形齿轮带动辅助开关旋转45°,使辅助开关处于接通位置,机车的控制电路得电;与此同时,中间齿轮的轴(即连杆)转动,带动锁杆后移,各按键便能脱离锁杆的约束而进行操作.每台机车只配有1把主按键开关钥匙,司机离开机车时只要将钥匙带走,就可以防止他人违纪操作.

图5-25 主按键开关组

1—辅助开关;2—紧固板;3—连杆;4—锁杆;5—按键开关单件;6—钥匙;7,8,9—齿轮.

按键开关单件结构如图5-26所示.它用绝缘垫10和绝缘套管11将支板9与触头支架8绝缘,保证了短静触头5和动触头4分开后电路能完全断开.自复式的按键开关还带有自复弹簧6.按键开关动触头的运动是速动式的,与操作速度无关.按键开关在分断时,动,静触头间首先有一段研磨过程,当弹簧7过死点后,动触头4迅速奔向长静触头14.插销15与插

座17间的接触压力一方面来自插座17的弹性,更主要的是由弹簧箍16来保证.

图5-26 按键开关单件(自复式)

底座;2—插销座;3—支架;4—动触头;5—短静触头;6—自复弹簧;7—触头弹簧;8—触头支架;

9—支板;10—绝缘座;11—绝缘套管;12—按钮;13—轴;14—长静触头;15—插销;16—弹簧座;

17—插座;

此种琴键式按键开关结构紧凑,外表美观大方,由于采用了插销插座式单件结构,插销及其上部各零部件可以随插销一起取出而无需拆线,检修更换时非常方便.

按键开关单件主要技术参数

额定电压………………………………………………………………DCll0V

额定电流………………………………………………………………15A

触头数量………………………………………………………一常开,一常闭

触头开距……………………………………………………………≮

6mm

触头压力………………………………………………………… ≮8N 操作力…………………………………………………………自复式≯35N

非自复式≯25N

项目五 调速控制电路分析

当机车整备完毕,机车状态信号显示一切正常时,就可以进行起车调速.调速控制是通过司机控制器的调速手轮来完成.SS8型电力机车一共有4个主,辅司机控制器.其中3AC,4AC是换向与调速使用同一手柄的.

一,电路分析

(一)零位控制(附图四/307~308)

SS8型电力机车两端各设一个司机室,每个司机室内装有主,辅司机控制器各一台,专设零位中间继电器(10KA)和零位时间继电器(12KT)对司机控制器是否在零位进行监控,目的是防止机车带级位合闸而造成窜车.

●当机车主,辅司机控制器的调速手轮1AC(2AC)处在"机械零位" (也称大零位)和3AC(4AC)处在"取"位,导线401至1AC(408线),3AC(409线),2AC(410线),4AC(411线)使411线有电,经1KM-4KM反联锁后,使10KA得电.电路为:

401?1ACT"0"?408?3AC"取"?409?2 ACT"0"?410?4ACT"

取"?411

411?????10KA?400

10KA得电吸合,保证了在所有线路接触器释放后,才能转换两位置转换开关.

●当主司机控制器调速手轮及辅助司机控制器调速手轮离开"0"位(机械零位)时,导线411无电使10KA失电,同时导线412有电,零位延时时间继电器12KT得电,电路为:

402?1AC"非0"?412?QF?12KT?400

也就是说零位中间继电器(10KA)和零位时间继电器(12KT)不会同时得电.

(二)线路接触器控制:(附图四/306~307)

线路接触器是沟通主电路牵引电机回路的主要电器,一旦司机控制器调速手轮离开"0"位,线路接触器1~4KM得电闭合,电机构成回路,控制电路为:

401?(28KA?1YVB?2YVB+?)?444?12KT?478?(?1KM+?2KM+?3KM+?4KM)?400

当机车在库内动车时,需将库用开关7QS或8QS置"库用位",经7QS,8QS联锁构成主电路的动车状态,电路为:

429?(7QS+8QS)?(?1KM+?2KM+?3KM+?4KM)?400

其中:401导线为合上机车电钥匙后有电,429导线为换向手柄牵引向前,向后时有电,1~4QS是牵引电机隔离开关的辅助联锁,当任一台牵引电机的隔离开关置故障位时,则与这

一支路相关的线路接触器得电电路被切断.

(三)预备环节控制(附图四/303~304)

以I端操作为例,当全车整备控制电路转换完成,调整速手柄离开零位时,牵引时导线404有电经28KA反联锁,1YVF,5KM常闭联锁,2YVF使导线429有电,经28KA反联锁,1YVT,2YVT使导线434有电;制动时导线406有电,经5KM联锁到434线,都经1KM-4KM常开使440线有电,经11KT联锁,QF联锁使25KA得电动作.具体控制电路为:

[(404?1YVF?5KM?2YVF+405?31V?1YVR?2YVR)?429?1YVT?2YVT+404?28KA?5KM+406?5KM]?434?(1KM+1QS)?(2KM+2QS)?(3KM+3QS)?(4KM+4QS)?440?11KT?QF?25KA?400 然后有接点控制电路经导线407,25KA联锁,7KM联锁,经一架的1KM,2KM(二架的3KM,4KM)联锁使导线470(471)有电,向微机柜AE发出牵引构成指令:

407?25KA?7KM?417?[(1KM+2M)?470+(3KM+4KM)?471]?AE 制动时经导线406,25KA联锁,5-6KM联锁使导线469有电,向微机柜AE发出制动构成指令:

406?25KA?6KM?5KM?469?AE

表示预备完成.

从上面的电路可以看出,要使25KA得电必须具备以下几个条件:

1.机车电钥匙合上;

2.两位置转换开关必须转换到位;

3.主断必须合上;

4.风速延时必须完成;

5.司机控制器调速手轮必须离开"0"位(防止机车"窜车").

(四)调速控制(附图四/405-407)

SS8型电力机车是无级调速的全相控制机车,它的调整速控制主要由微机控制来完成.所有预备均已完成,微机控制装置接收到牵引(或制动)命令,并且还收到牵引(或制动)已构成的信号时,就可根据司机手柄给定的调速信号来进行调速控制了.与调速有关的有接点控制电路,以I端操纵为例分析如下.

1.调速信号给定

SS8型电力机车的速度信号是通过司机控制器给出的电压信号(即给定信号),由微机根据该电压信号的大小来对机车进行速度及电机电流控制的.当司机操纵司机控制器调速手轮置不同位置时,速度给定及相应电流给定信号也随之改变.95R是司控器电位器,导线701a是从微机送出来的+15V电源线,700是地线,702导线是速度信号给定线,不同的级位对应司机控制器电位器输出的电压信号(702线)不同,其中18级微机接收到电压为15V,O位时为OV.车载微机根据输入的不同指令值,完成各级位的恒流准恒速特性控制.司机操纵控制器送出的指令值不同,即实现了机车速度的升降控制.

2.速度控制电器:司机控制器的调速手轮.

牵引控制时,手轮由机械零位顺时针旋转,级位0~18级,每级代表速度间隔10Km/h.电阻制动时手轮由机械零位逆时针旋转,级位由18~0级,每一级表示速度间隔为10Km/h.

SS8型电力机车采用无级磁场削弱,不专设磁场削弱级位,因此包括在牵引控制的18级以内.只要主整流装置输出的电压达到牵引电机的二次限压值1100V,司机控制调速手轮仍往上进时,则电路自动转入磁场削弱,而此后将维持牵引电动机限压值不变.

(五)速度分级控制(仅广深线运用机车开通此功能接口)

速度分级控制功能的实现亦是由微机控制电路完成.当机车速度超过目标速度,由速度分级控制系统向微机控制装置分别发出减速,I级常用空气制动,II级常用空气制动命令,在此过程中,电制动优先使用.速度分级控制系统要接受有接点控制电路的三个指令信号:

一是调速手轮在"零"位,由导线411提供;

二是动力制动在"制动"位,由导线406提供;

三是调速手轮在"牵引"位,由导线493提供.分级控制过程如下:

1.微机控制装置收到减速命令时,先向机车发出惰行命令,封锁主桥触发脉冲,并电送响应信号给速度分级控制系统.微机柜AE由导线481发出惰行命令,使27KA得电:

AE?481?27KA?400

一组联锁打开使线路接触器1KM~4KM失电打开,另一组联锁使牵引接触器7KM失电打开,主电路进入无电惰行状态.

当微机接收到电机电枢电流降为零时,则发出制动命令,撤消惰行命令,按最大电制动力包络线进行制动,且制动命令一直保持.微机柜AE由导线482发出制动命令,使得电: AE?482?28KA?400

一组联锁继续保持7KM失电状态.由于换向手柄一直处于向前牵引位,故404导线有电,经另一组28KA正联锁使导线406有电:

404?1YVF???429?28KA?406

导线406是制动工况得电线,因此两位置转换开关工况鼓电空阀(1YVB,2YVB)得电,同时励磁接触器5KM,6KM得电闭合.主电路完成电制动的状态构成(预备中间继电器25KA在整个过程中一直保持得电状态),此时微机接收到制动构成命令: 406?25KA?6KA?5KM?469?AE

因为此时调速手轮已经在某一级位上,因此微机控制主电路电流按照正常速率上升,不会产生电流冲击.当电制动不足时,可追加I级或II级常用空气制动.

2.当速度分级控制系统减速命令取消后,微机控制装置先发惰行命令,封锁主桥脉冲,经一定延时再取消制动命令,此时主电路电枢回路已处于断开状态,待电枢电流降至零时,并

且微机确认调速调手轮确已回零后,撤消惰行命令.嗣后,司机可重新开始牵引操纵.否则将保留惰行状态.

此时司机台信号显示相应的状态信号.

(六)列车供电的控制

控制电路的功能是供电接触器通断控制,故障保护控制,供电电路状态显示,供电电压电流显示,通风机延时起动控制.列车供电的控制电路原理图见图5-27.

图5-27 列车供电的控制电路原理图

1.供电接触器控制(30KM,31KM)

供电接触器是列车供电装置的总开关,又是总的保护开关.供电接触器由47QS(48)QS供电钥匙开关及机车集控器7AC的联锁来控制.机车向列车供电之前需要具备两个条件:

(1)供电钥匙交到司机手中;

(2)客车允许机车向后供电.

那么,闭合供电钥匙列车供电接触器30KM,31KM线圈得电,控制电路为:

454?(47QS+48QS)?595?7AC?572?11QP?42KA?9QP?24KA?30KM 454?(47QS+48QS)?595?7AC?572?12QP?43KA?10QP?40KA?31KM

列车供电接触器闭合,机车开始向客车供电.其中:9QP,10QP是直流侧隔离开关,正常位时该联锁闭合;若3V,4V故障,则将9QP,10QP"非常"位,该联锁打开.11QP,12QP是接地故障隔

离开关,正常时该联锁闭合,置"非常"位时,该联锁打开.43KA,42KA接地保护中间继电器.24KA,40KA过流中间继电器.

2.保护控制

(1)接地保护:由7KE,8KE供电接地继电器进行保护.

●当I路接地,则7KE动作,其联锁使42KA接地中间继电器得电自持,电路为:

454?(47QS+48QS)?7AC?572?(42KA+7KE)?42KA

一组42KA常闭联锁打开,切断3OKM供电电路,3OKM断开,切除I路列车供电电路.

●当Ⅱ路接地,则8KE动作,其联锁接通43KA供电电路并自持,电路为:

570?(43KA+8KE) ?43KA

一组43KA常闭联锁打开,切断31KM供电电路,31KM断开,切除Ⅱ路列车供电电路.

(2)过流保护:分交流侧和直流侧过流分别保护.

●当7TA(8TA)检测到I(Ⅱ)路交流侧过流时,11KC(12KC)动作,使过流中继24KA(40KA)得电并自持:

I路:(454?11KC+572?24KA) ?24KA

一组24KA常闭联锁切断3OKM供电电路,3OKM断开,切除I路列车供电电路.

Ⅱ路:(454?12KC+572?40KA) ?40KA

一组40KA联锁,切断31KM供电电路,31KM断开,切除Ⅱ路列车供电电路.

●当出现直流侧过流时,微机由导线667送出信号,使24KA(4OKA)过流中继得电自持,电路为:

I路:(667?37V?35V+572?24KA)?24KA

Ⅱ路:(668?38V?36V+572?4OKA)?24KA

24KA(40KA)反联锁打开使30KM(31KM)的失电断开,切除列车供电电路.同时亦使供电输

出过流继电器41KA得电自持,电路为:

(667?37V?+668?38V+572?41KA) ? 698?41KA

接通故障信号灯.

需要指出,若运行途中有一套装置故障,机车乘务员须通知车辆乘务员调整负载,减载维持运行.若整个机车供电系统装置故障,不能向客车供电时,机车乘务员须与车辆乘务员 联系改用发电车供电.

3.信号及显示控制

主司机台上故障显示屏中"列车供电I","列车供电Ⅱ","供电接地I","供电接地E","供电输出"用于指示供电装置的工作状态及故障状态.由副司机台左侧电流表,电压表分别显示两路供电输出电压和电流,如图5-28所示.

图5-28 列车供电显示电路

主台显示屏显示:

●列车供电状态显示:只要3OKM,31KM断开,则接通显示电路: 499?30KM?列车供电1?400

499?31KM?列车供电2?400

表示列车供电装置现在不工作,一旦列车供电装置投入工作,则该信号灯指示灭.

●列车供电接地故障显示:I或Ⅱ路出现接地故障时该灯亮,电路为:

499?7KE?供电接地1?400

499?8KE?供电接地2?400

同时列车供电状态显示灯亦亮.

故障的恢复采用合主断路器的方法,闭合主断路器的同时恢复线圈7KER,8KER得电,使7KE恢复到保护前状态,电路为: 454?13KA?669(7KER+8KER)?400

此时供电接地灯灭.

4.通风机,油泵,变压器风机延时起动的控制

设置该环节的目的是保证机车向客车供电过程中,即列车供电装置工作时,司机若断开通风机琴键开关(例如站停),变压器仍能冷却通风,以确保机车主变压器工作时通风正常.该环节控制电路如图5-29所示..

图5-29 列车供电时辅机延时起动控制电路

供电钥匙闭合时,595线有电,若此时断开通风机琴键开关,则通风机电源接触器18KM 失电打开,其一组18KM常闭联锁

闭合使时间继电器22KT和14KT得电,电路为:

490?18KM?(22KT+14KT)?400

延时6S后22KT联锁闭合,接通通风机Ⅱ,油泵,变压器风机接触器供电电路,电路分别为:

595?22KT?28QS?529?19KM

19KM闭合,通风机Ⅱ工作.

595?22KT?535?(30QS?536?25KM+31QS?539?23KM) 25KM闭合,油泵工作.23KM闭合,变压器风机工作.这就说明存在列车供电时,若断开通风机琴键开关,通风机均先停止工作,但延时6S后通风机Ⅱ,油泵,变压器风机又重新起动工作,冷却主变压器.

(七)保护控制(附图三)

保护控制是指保护与主,辅电路有关的执行控制.根据机车的使用情况和可能产生故障的严重程度,其保护有两种,一是主断路器分断,一是接触器分断.

1.主断路器分断

主断路器分断保护有以下几种情况:

(1)次边过流;

(2)牵引电机过载;

(3)网压欠压;

(4)牵引电机小齿轮驰缓;

(5)原边过载;

(6)主电路接地;

(7)辅助电路接地;

(8)辅助系统过流;

(9)调速手柄在非零位时或按压紧急制动按键时,紧急制动前4种情况是由微机装置发出分断命令.微机控制装置会对当时情况作出记录.后4种为机车控制电路自我诊断.

2.分断接触器

(1)电制动时励磁过载;

(2)列车供电过载;

(3)列车供电接地;

(4)辅机缺相,堵转.

当发生以上情况时,将分断相应的接触器进行保护.其中前两种情况为微机装置进行判断,并发出分断指令.

3.跳主断路器的情况有九大类,分述如下:

(1)原边过流(网侧过流)(313/D)

当原边过流继电器5KC检测到原边绕组过流(整定值400A)时,5KC动作,导线454经一组5KC联锁至导线497使原边过流中间继电器得电动作并自持,接通信号控制电路,显示原边过流信号;导线454经另一组5KC联锁,使导线465有电,从而分断主断路器.电路为:

499?21QA?(1SA+2SA)?454?5KC?465?QF?QFF?4KF?400 同时20KA得电并自持:454?(5KC+?20KA)?20KA?400

使显示电路显示原边过流.

(2)次边过流(桥过流)(312/D)

次边过(流)载是通过次边绕组电流互感器3TA-6TA的检测信号送到微机,当微机判断出次边绕组过流时(整定值3300A),通过导线486送出110V的电压信号,这一信号驱动15KA动作并自持,分断主断路器,同时,微机记录故障状况并显示次侧过流.电路为:

AE?486?15KA?400

15KA得电闭合并自持,电路为:454??15KA?15KA?400

一组15KA联锁接通导线465分闸电路:454?15KA?465?QF?QFF?4KF?400

主断跳闸,另一组15KA联锁接通显示电路,显示次边过流.

(3)牵引电机过载(312/C)

直流电流传感器1SC-4SC检测牵引电机的电流信号,直接送入微机.当微机检测到某台电机电枢过流(整定值1700A)时,经导线487送出110V电压信号,驱动牵引电机过载中间继电器22KA动作并自持,电路为:AE?487?22KA?400

自持电路为:454??22KA?487?22KA?400

一组22KA联锁接通分闸电路:454?22KA?465?QF?QFF?4KF?400

从而分断主断路器.另一组22KA接通主显示屏,显示牵引电机.同时微机记录故障并在微机显示屏提示是那台牵引电机

过载.

(4)主接地保护(313/C)

SS8型电力机车的主电路是转向架独立供电.每一转向架上设有一个接地继电器1KE和2KE.当主电路出现接地故障,某一接地继电器动作时(整定值18V),导线454经1KE或2KE常开联锁使导线465有电,从而分断主断路器.同时通过其机械机构的记忆联锁接通显示屏"主接地1"或"主接地2"信号灯.电路为:

架I接地:454?1KE?465?QF?QFF?4KF?400 跳闸

主屏显示:499?1KE?二极管?633?二极管?主接地?500 辅屏显示:499?1KE?主接地I?500

架II同理略.

合"主断",通过13KA可使接地恢复线圈1KER得电吸合,从而使接地显示解锁.

(5)辅助系统过流(312/D,404/B~E)

辅助系统过流是通过过流继电器10KC来检测.当10KC检测到辅助系统过流时(整定值2800A)动作,正联锁闭合,使导线488有电,并使辅过流中间继电器19KA得电动作并自持.电路为:

454?(10KC+?19KA)?19KA?400

454?10KC?465?QF?QFF?4KF?400

最后分断主断路器.同时一组19KA联锁接通主显示屏显示:

499?19KA?632?辅助电路过流?500

(6)辅接地(312/C)

当辅助电路接地时,3KE动作,使主断跳闸,并显示故障信号,电路为:

跳闸电路:454?3KE?465?0F?QFF?4KF?400

显示:499?3KE?辅接地?500

(7)网压欠压保护(405/C,312/C)

接触网的正常工作电压20KV~29KV,当网压过低时,将影响机车辅助机组的正常工作,因此需设置网压欠压保护.SS8型电力机车是通过同步变压器将网压信号传入到微机,当微机检测到网压信号偏低(U<17.5KV,17.5KV≤V≤19KV,持续10S) 时,AE送出欠压信号,接通导线494和导线496,使18KA欠压继电器吸合并自持.电路为:

454??(AE+18KA)?18KA?300

同时当劈相机按键合上,劈相机处在工作状态时,490线有电经二极管30V,欠压隔离开关14QS,34KA反联锁,18KA联锁使导线465有电,分断主断路器.电路为:

496?30V?140S??18KA?465?QF?QFF?4KF?300

同时显示故障信号:499?18KA?欠压?500

若劈相机未投入工作,490无电,则只亮故障灯,不跳主断.

(8)紧急制动

紧急制动的控制信号来自通讯信号系统和紧急制动按钮,这

一信号的标号是804导线.分以下几种情况进行分断保护: ①电空制动控制器置"紧急"位;

②按下紧急制动按钮;

③机车监控装置发紧急制动指令而调速手柄未回机械零位时;

④在机车自动信号采用交流计数电路的区段,列车速度超过机车司机台速度显示装置所显示的目标速度值而司机未进行干预.

以上四种情况之一出现,机车都会起非常,列车紧急制动(即804导线都有电),此时保护控制电路将接通主断分闸电路: 804??22V?465?QF?QFF?4KF?400

主断跳闸.对空气制动系统电路而言,接通电动放风阀:804?94YV?400

列车管急排风,全车制动.同时接通车列紧急接触器:804?468QS?44KM?400

接通显示电路,显示:

499??623?主断?500

499?44KM?639?车列紧急?700

及其它相关状态显示.

(9)牵引电动机小齿轮驰缓保护

当微机检测到牵引电机电流超过500A,且同一转向架两牵引电机电枢电流相差达到30%时,由微机发牵引电机过载信号,

并在微机显示屏上显示,从而分断主断路器.

4.跳接触器的保护有两种情况,分别为:

(1)励磁过载(309/E)

电制动时,励磁过流的检测信号由电流传感器检测后送入微机,由微机来判断励磁是否过流.若出现励磁过流(IL=1100A),则微机由480导线送出+110V电压信号,使励磁过流中间继电器26KA得电,电路为:AE?480?26KA?400 自持电路为:454??26KA?26KA?400

一组切断5KM,6KM供电电路,使励磁无流,保护了励磁电路,同时一组联锁接通显示屏,显示电路为:499?22KA?励磁电流?500

(2)供电过流保护

DC600V供电系统供电绕组中各串入一个电流互感器11KC,12KC,当供电绕组的电流达到电流互感器过载整定值时,11KC或12KC动作,导线454经11KC或12KC驱动列车供电过载中间继电器24KA动作并自持,最后断开DC600V供电接触器.

5.风速保护

为了保证各电器的正常降温冷却,设置了风速保护,当牵引风速继电器13KF,14KF,硅风速继电器7KF,9KF,11KF制动风速继电器5KF,6KF因通风量不足不能闭合时,预备工况则不构成,微机柜则封锁整流器触发脉冲.

上述各种故障保护,其自持的中间继电器,由恢复中间继电器13KA反联锁维持.故障消除后,随着主断路器的闭合,13KA线圈瞬间得电,所有保护的自持中间继电器解锁,相应的故障信号恢复.主接地信号的恢复,是通过13KA正联锁使主接地恢复线圈得电,来解除故障信号.

二,继电器及其维护,保养

继电器是一种根据输入量变化来控制输出量跃变的自动电器,可实现控制,保护有关电器设备,是一种应用非常多的电器.

所有继电器,不论其形状,动作原理有何不同,均可认为是由测量机构,比较机构和执行机构等组成,其原理组成方框图如图5-30所示.

图5-30 继电器原理组成方框图

输入量可以是电量,如电压,电流,阻抗,功率等,也可以是非电量,如压力,速度,温度等.输人量可以是一个量,也可以是两个或多个量.

测量机构(亦称环节或部分〕的作用是反应输入量并进行物理量的相应转换.比如电磁型继电器,测量机构是线圈和铁心构成的磁系统,用来测量输人电量的大小,并在衔铁上将电量的大小转换成相应的电磁吸力.

比较机构的作用是将输入量(或转换量)与其预设的整定值进行比较,根据比较结果决定执行机构是否动作.如:电磁继

电器的反力弹簧等.当电磁力大于反力时,衔铁吸合,接点动作;当电磁力小于反力时,衔铁不吸合,接点不动作,没有输出.一般可以在比较环节上调整(整定)继电器的动作值.

执行机构的作用是根据比较结果决定是否动作,执行机构对有触点电器来说是接点.对无触点电器来说一般是晶体管的导通和截止.

输出量是根据比较结果来决定有无的.不管输入是何物理量,输出量往往是电量.需要说明的是,对于有触点的继电器来说,也可按前面电器基本理论所述,将其分为触头装置和传动装置(一般没有灭弧装置).

(一)继电器的分类

继电器的用途广,种类多,有时对同一种继电器,也常从不同的方面去说明它的特点,仅根据目前电力机车上使用的情况来分:

1.按用途分,有控制用继电器和保护用继电器.

2.按输入的物理量分,有电量和非电量.如电压,电流继电器.风压,风速继电器等.

3.按动作原理分,有电磁式,电子式,机械式等.

4.按输人电流性质来分,有直流继电器和交流继电器.

5.按接点情况分,有有触点继电器和无触点继电器.

6.按作用分.有电流继电器,电压继电器,时间继电器,中间继电器,压力继电器等.

(二)继电器的特点

在电力机车上,继电器一般不直接控制主电路(或辅助电路),而是通过其他较大的电器来控制主辅电路.同接触器等较大的电器相比,继电器一般没有灭弧装置,体积小,重量轻,动作灵敏.

(三)继电器的动作原理和继电器特性

继电器的输入量与输出量之间有一特定的关系,这就是继电器最基本的输入——输出特性,亦称继电特性.

继电特性可以通过分析继电器的工作过程来得到,下面我们分析电磁继电器的工作过程.

图5-31为继电器的继电特性,输入量用X来表示,输出量用Y表示.当输入量从零增加时,在X<Xdz的过程中,衔铁不吸合,常开接点保持打开,继电器不动作,输出量Y=0;当X=Xdz时,衔铁吸合,常开接点闭合,输出量即达到Y=Y1,继续增加.X到Xe(额定输入量),输出仍保持Y1(常开接点继续闭合).当输入量X从Xe减少时,在X<Xfh过程中,常开接点继续闭合,输出保持Y1不变.当X=Xfh时,输入量产生的吸力不足以吸合衔铁,衔铁释放,常开触头打开,继电器返回,输出量Y为零,继续减少输入量X到零,输出均保持在Y为零状态.

图5-31 继电特性

可见,继电特性由连续输入,跃变输出的折线组成,只要某装置有该输入——输出特性就能称为继电器.图中 Xdz称为接

点动作值,Xfh称为接点的返回值.

(四)继电器的基本参数

1.额定值

指输入量的额定值及输出量的额定值.如额定电压,电流,额定气压等.

2.动作值

能使接点闭合的输人物理量中的最小值.有时也称整定值.

3.返回值

能使接点打开的输人物理量中的最大值.需要注意的是衔铁的释放值不一定是继电器的返回值(如常闭接点来说).

4.返回系数

继电器的返回值 Xfh与动作值Xdz之比,称为返回系数,用 Kfh表示,即:

(5-1)

返回系数是继电器的重要参数之一.对继电器来说一般Kfh<l,Kfh越接近于1,继电器动作越灵敏,但抗干扰能力就差,所以返回系数也不完全是越高越好,对控制继电器来说,返回系数要求不高,对保护继电器要求有较高的返回系数.

5.动作值的调整

继电器的动作值(或返回值)的调整,也称继电器参数的整定.对电磁继电器的整定,可通过改变反力弹簧和工作气隙来实现.对电子继电器来说,可改变比较环节的电位器的阻值等

来实现.

(五)继电器在电路中的表示方法

继电器和接触器的符号表示方法,在电路图中一般都有说明,同一电器的输入(如线圈)和输出(如接点)往往不画在一起,但代号是相同的.以表示控制和被控制的关系.不同车型的代号编制方法是不同的.另外国产车和进口车的常开,常闭接点的表示方法也相反.国产电力机车的电器接点表示方法为"上开下闭,左开右闭".

(一)电磁继电器

电磁继电器具有工作可靠,结构简单及易于制造等优点,所以在电力机车上被大量采用.

电磁继电器又分为直流和交流两种.为了与接触器对比认识,并利用电器学的基本理论,在以后介绍有关有触点继电器的组成时,我们有时还按传动装置和触头(接点)装置两部分来认识有关继电器.

1.直流继电器

(1)JZ15-44Z型中间继电器

①型号

SS型电力机车上装有JZ15-44Z型中间继电器.其中;J一继电器;Z一中间;15一设计序号;44—4常开,4常闭接点数;Z一直流控制.

②作用

该型继电器用在直流控制电路中,用来控制各种控制电器的电磁线圈,以使信号放大或用一个信号控制几个电器.

③组成

如图5-32所示,主要由传动装置和触头(接点)装置组成. 图5-32 JZ15继电器结构

1—线圈;2—磁;3—铁心;4—衔铁;5—按钮;6—触头组;7—防尘罩;8—反力弹簧;9—支座.

传动装置:由直流螺管式电磁铁构成.铁心和线圈布置在继电器中央,为了获得较平坦的吸力特性和足够的开距,铁心采用锥形衔铁,继电器的反力特性依靠动触头支架上的一对拉伸弹簧调节,衔铁上还有手动按钮,以供检查及故障操作之用.

触头装置:接点(联锁触头)为8对桥式,可根据需要任意组合成2开6闭,4开4闭,6开2闭的方式,但必须注意两个触头盒中的常开常闭接点数应对称布置.为了防尘和便于观察接点,继电器带有透明的防尘罩.

该型继电器的接点容量为10A,为了既实现体积小,结构紧凑,又保证大电流分断能力,静接点下采用永磁钢,以使电弧拉长熄灭.

该型继电器的参数见表17—l.

该型继电器还用在功率因数补偿装置(PFC)中,用来控制并联电阻,使电容尽快放电,结构要求有些不同,也称为放电接

触器,型号为JD15D-22ZF型.

(2)JT3-21/5型时间继电器

①型号

JT3-21/5型时间继电器.其中:J—继电器;T一通用;3一设计序号在;21一2开1闭接点数目,5一表示动作值(s)(延时时间).

图5-33 JT3系列时间继电器结构简图

1—底座;2—阻尼套筒;3—铁心;4—反力弹簧;5—反力调节螺母;

6—衔铁;7—非磁性垫片;8—触头组;9—极靴;10—线圈. ②作用

该型继电器作为直流控制电路中的延时控制环节.有3个时间等级:1s(0.3~0.9s),3s(0.8~3s),5s(2.5~5s).

③组成

如图5-33所示.

该型继电器的铁心和磁轭采用圆柱整体电工钢,使铁心与磁轭成为一体,再用铝基座浇铸而成,从而减小了装配气隙,降低磁阻,有利于提高继电器的灵敏度,极靴为一圆环,套在铁心端部,衔铁制成板状,装在磁轭端部,可绕棱角转动,继电器在不通电释放状态情况下,借助于反力弹簧的作用使衔铁打开,铁心上套有线圈,而在磁轭上套装有阻尼铜套(或阻尼铝套)起延时作用.在衔铁内侧与铁心相接触处,装有一非磁

性垫片,可减少伤铁释放时剩磁的影响.继电器的联锁触头装置装在前侧,衔铁支件与联锁触头支架联接,衔铁的动作即带动联锁触头支架上下动作,使联锁触头相应的开或阅.触头采用标准的CI-1型组件.

④动作原理(延时原理)

当继电器的线圈通电时,在磁路中产生磁通.当磁通增加到能使衔铁吸动的数值时,衔铁开始动作,随着衔铁与铁心之间气隙的减小,磁通也增加.当衔铁与铁心吸合以后,磁通最大(此时的磁通大于将衔铁吸住时所需的磁通).在线圈通电时,因为磁通的增长和衔铁的动作时间很短,所以联锁触头的动作几乎是瞬时的.当线圈断电时,电流将瞬时下降为零, 相应于电流的主磁通亦迅速减小;但因其变化率很大,根据楞次定律,在阻尼铜套(或阻尼铝套)内部将产生感应电势,并流过感应电流,此电流产生与原主磁通相同方向的磁通以阻止主磁通下降,这样就使磁路中的主磁通缓慢地衰减,直到磁通衰减到不能吸住衔铁时,衔铁才释放,接点才相应地打开(或闭合),这样就得到了所需的延时.

延时时间的长短与阻尼铜套(或阻尼铝套)的电阻有关,电阻愈小,延时愈长,该型继电器的延时调整方法有两种,一种是更换不同厚度的非磁性垫片,亦即改变衔铁闭合后的工作气隙,增加垫片厚度可减少延时,反之将增加延时.非磁性垫片一般由磷钢片制成,厚度为0.lmm,0.2mm,0.3mm,这种延时调

节为阶梯形,用于粗调.另一种是改变反力弹簧的松紧程度,反力弹簧愈紧,延时愈短,反之延时愈长.但反力弹簧不能调得太松,否则有被剩磁粘住不释放的危险.这种方法可以平滑连续调节,用于延时的细调.

JT3型时间继电器的主要参数见表5-3.

表5-3 电磁继电器的主要参数

(3)TJZ-18/20型接地继电器

①型号

TJJZ-18/20型接地继电器,其中T—铁路;JJ—接地继电器;2—设计序号;18一动作值(18 V);20—2开0闭接点数目. ②作用

该继电器用作直流主电路接地保护.

图5-34 TJJ2系列接地继电器结构简图

1—接线端子;2—底版;3—主触头;4—恢复线圈;5—联锁触头;6—指示器;7—钩子;8—扭簧;

9—外罩;10—衔铁;11—反力弹簧;12—支座;13—非磁性垫片;14—吸引线圈;15—铁心.

③组成

如图5-34所示,主要由传动装置,触头装置,指示装置和机械联锁等组成.

传动装置:由拍合式电磁铁构成,带有吸引线圈.

触头装置:有两对主触头和一对联锁触头,均为桥式双断点,

主触头由衔铁控制,联锁触头由指示杆带动.

指示装置:带有恢复线圈,螺管式电磁铁和指示杆.

机械联锁:由钩子和扭簧组成.

④工作原理

正常工作时,接地继电器的控制线圈无电流,衔铁处于释放位置,指示杆被钩子勾住,接地继电器的联锁触头处于常开位置.当机车主电路发生接地故障时,控制电磁铁吸合动作带动触头切换有关电路,使主断路器跳闸切断机车总电源,保护了主电路.与此同时,衔铁与钩子的尾部相接触,迫使钩子克服扭簧的作用力,而使其顺时针旋转,使得钩子不再钩住指示杆并在弹簧的作用下跳出罩外,显示机械信号,联锁触头也随之闭合,司机台上信号显示屏中显示主接地信号. 当故障消失时,衔铁在反力弹簧的作用下恢复复位,但指示杆发出的机械信号仍保持.如需继续投人运行,则按"主断路器合"按钮,使恢复线圈短时得电,将指示杆吸入罩内,指示杆重新被钩子勾住,联锁触头也随之断开,于是接地继电器发出的机械信号和电信号一起消失.

⑤参数

该继电器的主要技术参数见表5-3.

(4)过载继电器

①在SS1型电力机车上曾采用过对TJL1型过载继电器,包括牵引过载(过流)和制动过载(过流)继电器.用于牵引电动机

的牵引过流保护和制动过流保护.

该继电器与接地继电器属同一系列,但它自己不带吸引线圈,牵引过流继电器的吸引线圈就是穿过铁心窗口的一根母线(1匝),制动过流继电器的吸引线圈为便于调整返回系数,选用2匝.

②SS1型,SS3型,SS3B型,SS4(1~158#)型等电力机车也采用过TJJ2型接地继电器,用作牵引电动机的过载保护,它是通过电流传感器接人牵引电机

回路,但动作值不同.

③现在SS3B,SS4改型和SS8型电力机车上,牵引电机的过载保护采用直流传感器采样送至电子柜或微机柜,通过中间继电器来断开主断路器或控制相应电路的电空接触器来切除故障电机.

2.交流继电器

(1)型号

JL1420J型.其中;J—继电器;L—电流;14—设计序号;20—2常开,0常闭触头数;J—交流控制.

(2)作用

该型号交流继电器是作为主电路原边过流保护和辅助电路过流保护之用.

主电路原边过流保护采用JL1420J/5型交流继电器,辅助电路过流保护采用 JL14-20J/1200型交流继电器.其动作电流

分别是5A和1200A.

(3)组成

如图5-35所示,

图5-35 JL14系列继电器结构简图

1—磁;2—反力弹簧;3—衔铁;4—非磁性垫片;5—极靴;6—触头组;7—铁心;8—线圈.

JL14系列继电器磁系统是由呈角板形的磁轭,固定在磁轭上的圆形铁心,平板形衔铁所组成,如图5-35所示.衔铁绕磁轭棱角支点转动而成拍合式动作.磁系统上部衔铁一端装有反作用弹簧,继电器不通电时,借助于反作用弹簧的反力使衔铁打开.同样也利用改变反作用弹簧的压力大小来调节继电器动作电流整定值.在磁系统下部装有触头组,与衔铁支件联接,并由衔铁带动触头开闭.在铁心端的衔铁上装有非磁性垫片,利用调整非磁性垫片的厚薄来调节继电器的释放电流值,即调整返回系数.另外,JL14-20J/5型交流继电器自带线圈,JL14-20J/1200型交流继电器不带专门线圈,而是一根母线.

JL14系列继电器的主要技术参数见表5-3.

(二)机械式继电器

在SS系列电力机车上使用的机械式继电器有风道(风速)继电器,风压继电器,油流继电器.

1.风道(风速)继电器

风道继电器包括TJV1-7/10型风速继电器和TJY5(TJY5A)型风道继电器,分述如下.

(1)TJV1-7/10型风速继电器

①型号

TJV1-7/10型继电器.其中:T铁路;J一继电器;V一速度;1一设计序号;7一动作值(m/s);1,0一常开常闻联锁触头数. 图5-36 TJV1-7/10型风速继电器结构简图

1—底座;2—微动开关;3—挡块;4—风叶;5—转轴;6—盖;7—反力弹簧;8—传动元件;

9—传动块;10—扭簧;11—拨杆;12—滚轮;13—弹性传动件;14—微动开关按钮.

②作用

该型继电器装在各通风系统的风道里,用来反映通风系统的工作状态是否正常,以确保通风系统有一定的风量,保护发热设备.

③组成

主要由测量,比较,执行3个环节组成,如图5-36所示.测量环节由风叶组成,用以感测风速.比较环节由扭簧和反力弹簧等组成,以决定继电器是否有输出(动作).执行环节由LW-11型微动开关来担任.在风叶轴上铆有传动块,并套有轴套,在套上套有扭簧,通过扭簧和传动块将叶片上的力矩传到传动组件.传动组件由传动扳,滚轮和弹性传动件组成.传

动块固定在轴套上,通过传动板上的拨杆,传动块又与扭簧相连,弹性传动件上端套在动开关的支架上,下端装有滚轮,通过滚轮与传动板接触.

④动作原理

当叶片在风压力作用下转动时,传动块随着转动,传动块通过扭簧拨动传动组件,克服反力弹簧的作用,压迫微动开关动作,使其常开触头闭合,接通相应的控制电路正常工作. 当通风系统发生故障无风量或风量很小时,风叶片在扭簧和反力弹簧的作用下恢复到原位,使继电器返回,微动开关释放,其常开触头打开,从而切断相应的控制电路.

继电器的动作值(风速)靠调节反力弹簧来整定,其返回值约为6 m/s.

⑤参数

TJV1-7/10型风速继电器主要技术参数

触头额定电压………………………………………………… DCll0 V

触头额定电流…………………………………………………3A

触头数量………………………………………………………1常开

风速整定值…………………………………………………

6.3~7.7 m/s

(2)风道继电器

①型号

TJY5-0.3/10型,TJY5A-0.3/10型

其含义:T一铁路机车用;J一继电器;Y一压力型;5,5A设计序号;0.3一动作整定风压值(kPa);1—1个常开触头;0—0个常闭触头.

②作用

在SS8型和SS4改型电力机车上,安装在牵引电机,硅整流装置柜和制动电阻柜的通风系统风道中,用来反映通风系统的工作状态,保护发热设备.

③组成

新型风道继电器外形为圆丘型铸铝合金壳体,电器各部件封闭其内.可分为触头装置和传动装置.亦可分为测量环节,比较环节,执行环节.

测量机构:是膜片.为一很薄的尼龙编织制品,上下铆以膜式铝片,用来感受风压,并带动动触头.

比较机构:为反力弹簧.

执行机构:为铝合金壳内的动,静触头,如图5-37所示. 图5-37 TJY5-0.3/10型风道继电器

1—导线;2—出线座;3—盖;4—接线头;5—静触头;6—动触头;7—反力弹簧;8—壳体;

9—膜片;10—螺钉;11—护板.

④动作原理

当风机起动后,各风道内产生的静压值为 294(1±10%)Pa以上时,膜片9动作,带动动触头6克服反力弹簧7的作用,使常开触头闭合,接通相应的控制电路正常工作;当通风系统发生故障,风道内无风压或风压低于294 Pa时,动触头在反力弹簧及膜片的作用下恢复到原位,常开触头打开,从而切断相应的控制电路.

⑤特点

TJYSA型为正压型,装在SS4改型和SS8型机车的牵引风机和制动风机的风道中.刀YS型为负压型,装在瑞型电力机车的硅机组风道中.在使用及维护时应注意型号不要搞错.

⑥参数

触头额定电压,………………………………………………… DC110 V

触头额定电流……………………………………………………DC3A

触头数量………………………………………………………1常开

风压整定值…………………………………………294(1±10%)Pa

质量…………………………………………………………0.75kg

2.风压继电器

(1)型号

TJY3-1.5/11型和TJY3A-4.5/11型风压继电器,其中:T一铁路;J一继电器;Y—压力型;3(3A)一设计序号,1.5(4.5)一动作值(kPa/cm),11一常开常闭联锁触头数.

(2)作用

TJY3-1.5/11型是作为电力机车电阻制动和空气制动间的安全联锁,在电阻制动时,空气制动不能太强,以免车轮被抱死. TJY3A-4.5/11型是作为主断路器的欠气压保护,防止在低气压下分合主断路器.

图5-38 TJY3型压力继电器结构简图

1—壳体;2—上盖;3—下盖;4—橡皮环;5—弹簧;6—弹簧;7—止销;8—调节螺母;9—行程开关;

10—支架组装;11—活塞;12—阀体;13—橡皮薄膜.

(3)组成

两种型号的继电器结构基本相同,主要由传动装置和联锁触头组成(当然亦可分为测量.比较和执行三部分).TJY3型压力继电器结构如图5-38所示.

空气传动装置由橡胶薄膜,活塞,反力弹簧,调节螺母及拉力弹簧等组成.反力弹簧套装在铜质活塞上,其一端压装在基座止;另一端与调节螺母相接.可旋转调节螺母来调整反力弹簧对活塞的作用力,从而达到对该继电器的整定值的调整.

当调节后,止档弹出,防止调节螺母的误动,影响整定值. 联锁触头采用LX19K行程开关.

TJY3A-4.5型的结构与TJY3-1.5型相似,只是行程开关换成微动开关,安装支架,反力弹簧和间体也略有不同.

(4)动作原理

当气压达到动作值时,空气压力大于反力弹簧的反力,推动橡胶薄膜及活塞上行,通过传动件使接点动作.

SSS型机车上:

一个TJY3-1.5/11型风压继电器,使电阻制动和空气制动间的安全联锁.

一个TJY3-4.5/11型风压继电器,作主断路器的欠气压保护. 另一个TJY3-4.5/11型风压继电器,用来检测机车蓄能制动器供风的停车制动风管的风压,当停车制动风管压力低于450kPa时,蓄能制动器会上闸抱轮,若司机不注意就会引起动轮迟缓.它的作用是当停车制动风管风压低于450kPa时,继电器触头闭合,司机台上"停车制动"信号灯亮,提醒司机现在风管压力偏低应采取措施.

(5)主要技术参数

触头型式………………………………………………………桥式双断占

触头数量………………………………………………………1常开 1常闹

触头额定电比…………………………………………………DCll0 V

触头额定电流…………………………………………………5 A

额定气压………………………………………………………900 kPa

TJY3型

触头接通风压…………………………………………………150 kPa

触头断开风压…………………………………………………90~no kPa

7JY3A型

触头接通风压…………………………………………………450~465 kPa

触头断开风压…………………………………………………400~425 kPa

3.油流继电器

(1)型号

TJV2型油流继电器.T一铁路用;J一继电器;V一速度;2一序号.

此外还有LJ—38和YJ—100等型号,结构基本相同.

(2)作用

该型继电器用来监视主变压器油循环冷却系统的工作状况,当油流停止或不正常时,给司机发出警告信号.

(3)组成

如图5-39所示,由叶片,扭簧和接线柱组成.

图5-39 TJV2型油流继电器

1—连管;2—外罩;3—叶片;4—扭簧;5—橡皮垫;6—底板;7—球轴承;8—转轴;

9,10—接线柱.

(4)动作原理

油流正常循环时,油流推动叶片克服扭簧的扭力而转动,使其常闻联锁触头(叶片和接线柱)断开,从而使司机台上油流信号不显示.

当油流停滞时,叶片在扭簧的作用下返回,其常闭联锁触头接通,司机台上油流信号显示,表示油流不正常.

该型油流继电器管体上标有油流方向箭头,分左,右两方向,不能装错.

近几年来,在电力机车上还采用了新型的电子继电器(晶体管保护装置),它具有功能好,体积小,动作灵敏,可靠等优点.其组成亦可分为测量环节,比较环节和执行环节等3大部分.通过触发器的翻转状态变化(晶体管的导通和截止)来完成控制电路的通和断,由于电路的通或断是靠晶体管的导通和截止来实现,无明显的开断点,所以也称无触点电器(实际上,

为了扩大输出功率,有时

晶体管继电器的最终输出用的是小型中间继电器).

一般电子继电器中还采用了大量的电阻,电容和二极管等,用来组成各功能电路.

(三)继电器的维护,检修

继电器是电力机车控制电路和监测保护系统的主要配件.电力机车运行时,当主电路和辅助电路中的电机,电器或联接线路出现故障时,可通过相应监测保护系统的继电器,将故障转化为电讯号,一方面反馈到主断路器的分闸线圈,使主断路器跳闸,切断电力机车总电源,对电力机车进行保护;另一方面反馈到信号装置(包括机械信号和电信号),使其显示不同的故障状态,指示电力机车乘务员及时而正确的处理故障.可见,继电器虽然不直接控制主电路和辅助电路,但在电力机车上的作用却是极其重要的.

尽管继电器型号不同,检修方法也有区别,但是,在检修时都应按以下共同的要求进行.

1.继电器活动部分的动作应灵活,可靠,外罩及壳体应无损坏或缺少零件等情况.

2.继电器线圈引出端子及外部连接线必须牢固,可靠,电磁继电器吸引线圈的阻值必须符合有关的技术规定.

3.有指示件的继电器应检查指示件的自锁和释放作用,保证其正确,可靠.

4.绝缘状态良好,磨耗件及易损件(包括胶木件,外罩,分磁环,非磁性垫片等)有缺损或失去作用时应更新,各连接部分的紧固状态应良好.

5.测量继电器触头厚度,开距,超程及终压力等技术参数,必须符合有关规程和工艺文件的要求.

6.调整继电器动作参数的整定值,并加漆封固定.有特殊要求时,还应测量继电器的返回系数.

继电器的检修工作除一般的清扫,检查外,主要内容是测量继电器的技术参数并调整其动作的整定值,即上面提到的第5条和第6条.

项目六 信号控制电路分析

SS8型电力机车的司机室内,安装有一块主显示屏,一块辅显示屏,分别位于司机侧和副司机侧,并有一台微机显示屏,共同完成机车状态显示及故障显示,除去机车四显示TVM—300系统和速度分级控制的部分信号在主,辅屏内显示外,主,辅屏共显示32个信号.

主,辅显示屏的控制见控制电路图(附图五),微机显示屏控制见控制电路图,本节主要介绍主,辅显示屏的控制.显示屏电源为直流变换器(斩波电源)1G产生的DC15V电源,正端为导线620,负端为导线500.为便于司机及检修人员检查屏内信号灯是否完好无损,主台有自复式信号检查按钮9SB1(9SB2)和信号检查线656导线.当闭合按扭9SB1或9SB2,

通过内部二极管,将信号送入每一只信号灯,使所有信号灯点亮,以便确认显示屏内信号灯是否完好.

主显示屏显示的是机车的主要状态及主要故障,辅显示屏内显示的是对主显示屏表示内容的补充说明.司机通过对机车信号的观察,可以了解机车的工作状态.故障信号显示的原则是:无灯显示正常.

一,主显示屏显示内容

图5-40 主显示屏

(一)主断:该信号是受QF反联锁控制.当主断路器闭合,打开,623导线失电,"主断"信号灯灭,表示主断路器已合上;当人为跳闸或保护性跳闸后,闭合,"主断"信号灯亮,表示机车总电源已切除.

(二)欠压:该信号受18KA正联锁控制.当接触网电压正常,合上主断则"欠压" 灯灭;当机车处于欠电压状态时,18KA闭合使导线624有电,"欠压"信号灯亮,表示机车处于零压状态下.

(三)劈相机:该信号灯受及联锁控制.当劈相机起动时,使"劈相机"灯亮,当劈相机起动完毕,则打开使"劈相机"信号灯灭.若劈相机出现故障,自动开关15QA动作,使"劈相机"信号灯亮.应当注意,劈相机起动过程约2秒钟左右,2秒后信号灯应灭,若点亮时间较长,可能是劈相机起动困难,必须及时关闭.

(四)零位:该信号灯受零位中间继电器10KA控制.当司机控

制器调速手轮离开"0"位,10KA失电动作正联锁打开使信号灯灭,手轮回零或已经在零位,10KA使 "零位"信号灯重新亮,表示机车无级位(即电机无电压,无电流).

(五)预备:该信号受预备中间继电器25KA 反联锁控制.当机车完成方向,工况选择等调速前的所有准备后,25KA得电动作,使"预备"灯灭,表示机车预备完毕.

(六)原边过流:该信号受原边过流中间继电器20KA的控制.5KC检测电流达到动作整定值时,20KA得电动作,20KA正联锁使 "原边过流"信号灯亮,表示机车的变压器原边有过流现象.

(七)次边过流:该信号受次边过载中间继电器15KA的控制.当微机发出次边过载信号时,15KA得电动作,15KA正联锁使 "次边过流"信号灯亮,表示变压器次边绕组过流.故障显示屏上并未显示哪一段次边绕组过流,微机显示屏上将显示次边绕组的情况.

(八)牵引电机:该信号表示的是牵引电机电枢电流过流.当微机检测到某台牵引电机电枢电流达到过载整定值时发出一个信号,使牵引电机故障中间继电器22KA得电动作,22KA正联锁使 "牵引电机"信号灯亮,表示某台或全部牵引电机过流.同时在微机显示屏上显示出具体是哪一台牵引电机过流.

(九)励磁过流:当微机检测出励磁电路过流时,送出一个信

号使励磁中间继电器26KA得电动作,26KA正联锁使"励磁过流"信号灯亮,表示机车的励磁电路有过流现象.同时微机显示屏显示具体哪台电机励磁过流.

(十)辅助电路过流:当辅助电路过流时,辅过流中间继电器19KA得电动作,19KA正联锁使"辅助电路过流"信号灯亮,表示机车的辅助系统有过流现象.

(十一)主接地:当主接地继电器1KE或KE动作时,其正联锁首先使辅显示屏显示主接地1或主接地2.明确是哪个转向架有接地,然后分别通过隔离二极管送出导线633至主显示屏,使 "主接地"信号灯亮,表明机车处于主电路接地状态.

(十二)辅接地:当辅助电路发生接地时,3KE得电动作使 "辅接地"信号灯亮,表示机车的辅助电路有接地现象.

(十三)空转:当微机检测出列车有较大的空转现象时,送出一个信号使导线635有电, "空转"信号灯亮,表示机车有空转现象.

(十四)电制动:当司机换向手柄转至"制"位时,406经隔离二极管使466有电,该指示灯亮,表示机车将要或正处电制动状态.

另外,显示整列车电空制动状态信号灯有 (十五) "车列缓解".(十六) "车列保压".(十七) "车列制动" .(十八)"车列紧急".它们分别受空气制动管路柜中41KM,42KM,43KM,44KM接触器的控制,此略.

主显示屏内另外还有通信信号系统(运器监控系统)的几个信号显示.装有TVM—300法国进口的通信信号系统的信号显示为:注意,超速,故障,测速故障,制动.装有速度分级控制系统的信号显示为:报警,减速,工作,制动,缓解.SS8 0061#机车以后,显示屏内容有所更改,其中通信系统的信号显示,不出现在显示屏上.

以上介绍了操纵端主显示屏显示的机车状态及故障情况,这些故障及机车状态信号,通过I,II端联线,可送入另一端司机室的主显示屏内同时显示.

二,辅显示屏显示内容

图5-41 辅助显示屏

(一)自动过分相(自动过"八跨"):该信号受自动过分相中间继电器30KA控制.当机车即将进入相分断区时,微机发出过分相指令,使30KA得电动作,30KA正联锁使"自动过分相"信号灯亮,当主断路器跳闸后,此灯熄灭,所以该信号只短暂显示内容.

(二)主接地1:当主接地继电器(1KE)得电动作时,导线499经过1KE显示联锁,使导线641有电,"主接地1"信号灯亮,表示第一转向架所属主电路出现过接地现象.

(三)主接地2:同"主接地1",该信号灯亮时,表示第二转向架所属主电路(出现过)有接地现象.

(四)控制电路接地:当控制电路正端接地时,控制电源柜内

33QA自动开关跳开,此时控制电源主电路上接地电阻630R接入维持故障运行,同时中间继电器5KE得电吸合,导线643有电,"控制电路接地"信号灯亮,表示机车控制电路有接地现象.当故障排除后,重新合上33QA自动开关,该信号灯灭.

(五)列车供电过流:该灯亮时,表明列车DC600V供电系统出现过流故障.

(六)压缩机1:该信号受压缩机1自动开关1QA和压缩机起动中间继电器37KA的控制.在未起动压缩机1时,反联锁使信号灯亮,压缩机启动后则该信号灯灭;当压缩机在工作过程中发生故障使1QA自动开关跳开,导线645有电,使 "压缩机1"信号灯又亮,此时表示压缩机2故障.故"压缩机1"信号灯亮,表明"压缩机1"未工作.

(七)压缩机2:该信号压缩机2自动开关2QA和压缩机顺序起动时间继电器17KT的控制.在第二台压缩机未起动时,17KT得电闭合"压缩机2"灯亮,当第一台压缩机启动延时3秒后第二台压缩机开始起动则17KT打开使信号灯灭.压缩机2在工作过程中发生故障时,使2QA自动开关跳开,"压缩机2"信号灯又亮,此时表示压缩机2故障.因此该信号灯亮表示压缩机未工作.但劈相机按键未闭合时,该信号灯不亮.

因此正常起动压缩机,信号灯显示过程为:首先两台压缩机信号灯"压缩机1","压缩机2"均亮,起动第一台灭"压缩机1",延时3秒后另一个灯"压缩机2"灭.

(八)牵引风机1:该信号受牵引风机1自动开关3QA和牵引风机1接触器18KM控制.当牵引风机1未工作时,该信号灯亮,当牵引风机1接触器合上,风机1投入工作时,信号灯灭;当出现故障自动开关3QA跳开,使"牵引风机1"信号灯亮,表示牵引风机1故障.若切除该风机此信号灯常亮.即当牵引风机1未工作或工作时自动开关跳开时,该信号灯亮.

(九)牵引风机2:该信号受牵引风机2自动开关4QA和牵引风机2接触器19KM控制.当牵引风机2未投入时,该信号灯亮,当牵引风机1启动延时3秒后,牵引风机2接触器闭合,风机2投入工作则信号灯灭;当出现故障自动开关跳开,4QA使"牵引风机2"信号灯亮,表示牵引风机2故障.

(十)硅风机:该信号灯受硅风机接触器22KM及自动开关7QA,9QA,11QA控制.硅风机未起动前,信号灯亮,起动后熄灭,当出现故障7QA,9QA,11QA之中任一自动开关跳开,"硅风机"信号灯亮,表示硅风机故障.

(十一)油泵:该信号灯受自动开关10QA及油流继电器16KF控制.当变压器风机未投入工作时,16KF未动作,信号灯亮,投入工作后熄灭;工作中出现故障自动开关跳开,则10QA使 "油泵"灯亮,表示此时油泵故障.

(十二)变压器风机:该信号灯受自动开关8QA和接触器23KM控制.当变压器风机未投入工作时,信号灯亮,工作后熄灭;运行中出现故障8QA自动开关跳开,使"变压器风机"信号灯

亮,此时表示变压器风机故障.

以上8~12项风机启动显示是牵引工况下风机正常投入工作的显示情况,归纳起来,风机显示过程为:机车电钥匙给上后,牵引风机1,牵引风机2,硅风机,油泵,变压器风机显示灯均亮,随着牵引风机1起动,该灯灭,延时3秒钟 "牵引风机2"灯灭,延时3秒钟 "硅风机"灯灭,再延时3秒钟 "油泵"和 "变压器风机"灯灭.

(十三)制动风机1:该信号灯受自动开关5QA和接触器20KM控制.当制动风机1未投入工作时信号灯亮,投入后熄灭;工作中若出现故障5QA自动开关跳开,使"制动风机1"信号灯亮,表示此时制动风机1出现故障.

(十四)制动风机2:该信号灯受自动开关6QA及接触器21KM控制.当制动风机2未投入工作时,信号灯亮,随着油泵投入工作,延时3秒后制动风机2投入工作.信号灯熄灭;工作中出现故障6QA自动开关跳开,则使 "制动风机2"信号灯亮,表示此时制动风机2故障.

制动风机投入工作的顺序是先投入制动风机1,延时3秒后再投入制动风机2,故其灭灯顺序亦为先灭 "制动风机1"延时3秒钟后,"制动风机2"灯灭.

(十五)停车制动:当机车停止运行,司机必须使用储能制动器进行储能制动,相当于司机手闸.装设停车制动装置的目的,是当总风缸的风压降到一定值时(<450KPa),或者是在切

断机车全部电源,两种情况只要出现其中一种都会使储能制动缸作用,机车产生制动作用,储能制动采用储能制动缸排风制动,充风缓解方式.

储能制动器在机车停车时,处于停车制动状态.制动空气管路柜中的压力继电器545KP动作,545KP正联锁使"停车制动"信号灯亮.当自动缓解失败时,在机车重新启动前应用手拉棘轮环使其处于缓解状态以后,机车才能运行,以避免轮对擦伤.(棘轮环在车上转向架上).

以上主辅显示屏内容两端司机室同时显示.

项目七 照明控制电路分析

SS8型电力机车照明控制电路仍采用SS系列的控制方式.包括前照明灯,副前照灯,标志灯,仪表灯,各室灯,记事灯.具体布置为:司机室灯(每端2个),各室灯及走廊灯(共12个).前照灯(每端1个),标志灯(每端1个),副前照灯(每端1个),仪表照明灯(每端6个).照明控制由副司机台的按健开关组控制,由控制电源提供DC110V.

一,司机室灯照明:(501~502/B~F)

按下11SK1则I端司机室灯亮,电路为: 499?25QA?11SK1?1,2EL?400

按下11SK2,则II端司机室灯亮,电路为:499?25QA?11SK2?3,4EL?400

二,各室灯走廊灯控制(502/B~F)

由12SK1或12SK2控制,联锁形式为互为反联锁便于司机在两端操纵,达到节电,方便之目的,电路为:

I 端按下12SK1,电路为:499?25QA?560?12SK1?565??563?5~16EL?400 打开,切断564支路,确保5~16EL只有565导线支线供电,为关断做好了准备,关断可以在两端~进行,例若在操纵端恢复12SK1,则565导线失电,虽闭合,但12SK2未闭合.所以能可靠关断.在非操作端按下12SK2,则亦使565导线失电,而由于操纵端的12SK1并未恢复,故尽管12SK2正联锁闭合,564导线仍无电,故亦能关断.

三,前照灯控制(503~505/B~F)

前照灯由自动开关26QA提供电源.I 端前照灯电路为:

按下14SK1或14SK2,I端前照灯接触器和减弱接触器均闭合,控制逻辑为:

499?26QA?580?(14SK1+14SK2)?581?(35KM+?33KM)?400 一组35KM正联锁使I端前照灯23EL点亮,控制逻辑为: 580?31KM?23EL12?(33KM+70R)?400

当需要减弱前照灯光亮度时,按下13SK1按键开关,33KM失电,33KM正联锁打开,灯管支路串入电路70R,前照灯光线减弱,控制电路为:580?31KM?23EL1?70R?400

II端前照灯控制电路同I端,此略.

四,司机室电扇:(506/B~F)

司机室电扇由自动开关27QA提供电源,由16SK1,16SK2控制,电扇驱动电机为直流串励电动机,具体控制电路为:

I 端操纵:按下16SK1按键开关,则:

499?27QA?598?16SK1?599?(11MD+12MD)?400

II 端操纵:按下16SK2按键开关,则:

499?27QA?598?16SK2?601?(13MD+14MD)?400

五,升弓压缩机控制:(507/B~F)

操作空气管路柜内43QS开关,由27QA向辅助压缩机供电,给辅助风缸充电,供升弓使用.升弓压缩机驱动电机为直流复励电动机,将43QS闭合位,则控制电路为:

499?27QA?598?43QS?602?(15MD电枢?串励绕组十并励绕组)?400

六,标志灯控制(507~508/B~F)

由自动开关28QA提供电源.由18SK1,19SK2琴键开关控制I端标志灯的开闭,电路为:按下18SK1(19SK2)琴键开关,则: 499?28QA?605?(18SK1 +19SK2)?606?(W1+RD2)?25EL?400 由18SK1,19SK2琴键开关控制II端标志灯的开闭,电路为:按下18SK1(19SK2)琴键开关,则:499?28QA?605?(18SK2 +19SK2)?607?(W2+RD1)?26EL?400

七,副前照灯控制:(508~509/B~F)

由自动开关28QA提供电源由20SK1或21SK2琴键开关控制I端付前照灯的开闭,电路为:

按下20SK1或21SK1琴键开关,则:

605?(20SK1+21SK2)?610?72R?608?(27EL+29EL)?400 由20SK2或21SK1琴键开关控制II端付前照灯的开闭,当按下20SK2或21SK2琴键开关,则:

605?(20SK1+21SK2)?611?73R?609(28EL+30EL)?400 付前照灯点亮,供近光照明.限流电阻是限制灯泡冷态起动电流,可以提高灯泡电寿命.

八,仪表灯控制(510~511/B~F)

仪表灯的电源由电源柜中斩波电源2G提供DC24V电源由22SK1琴键开关控制I端仪表灯照明,按下22SK1则:

499?29QA?2G?621?22SK1?613?(31EL,33EL十35EL,37EL+39EL,41EL)?400

由22SK2控制II端仪表灯照明,按下22SK2琴键开关则:

621?22SK2?614?(32EL,34EL+36EL,38EL+40EL,42EL)?400L 九,逆变电源(512/B~F)

逆变电源(斩波电源)的110V由自动开关29QA控制,可输出三种直流电源.其中1GDC15V给机车显示屏信号显示,2GDC24V给司机台仪表照明,两者共用一根地线500.3GDC48V给通信信号系统(机车四显示),自动停车,单独一根地线400.

此外照明控制电路还设有行灯插座5XS,6XS便于司机夜间巡视车下部分,电源为28QA提供的DC110V.

十,其它控制

(一)微机复位控制:在司机台上设置了一个微动按钮6SB1(6SB2),当微机系统混乱时,按下此按钮,可使微机复位,只在司机控制器调速手轮零位时,才需要按动此按钮,亦才有效,当微机复位继电器33KA得电后,返送一信号至微机,微机复位.具体控制电路为(513/A~D)

401?(6SB1 +6SB2)?571?12KT?33KA?400

AE?709?33KA?710?AE

(二)空气干燥器控制(515/A~D):由扳钮开关1SA,2SA控制,压缩机工作时不起作用.电路为:560?(1SA+2SA)?(871+?872)?空气干燥器?400

SS8型机车用空气干燥器型号为DJKG-A8型,是一种清除压缩空气中的油,水分和尘埃杂质的设备.它可防止机车车辆空气制动系统各阀及管道产生锈蚀,堵塞,凝结水,结冰和由上述现象所引起的空气制动系统失灵而造成的事故.同时还可以延长制动机的检修周期.该装置由干燥筒,滤波筒,再生风缸控温器,排泄电磁阀,排气消音器,排气截断塞门等部分组成,如附图五所示.空气干燥器安装于车下,位于第一主风缸之前,因此,空压机产生的压缩空气可以全部得到处理,增加干燥空气的储备容积.另外,以空压机出风口至干燥器之间的管道中的冷凝液和尘埃污物也能随着再生作用的进行自动排出.

图5-42 DJKG-AB型空气干燥的组成

空气干燥器的作用过程分为吸附和再生两个作用过程.

●当空压机启动运转时,饱和的湿压缩空气经出风管降温后进入滤清筒,经过不锈钢丝过滤,压缩空气中的油雾,水分,尘埃被拦截,除去湿空气中凝结水和油雾后再进入干燥筒,通过筒内的活性氧化铝吸附剂,水蒸气分子被吸附下来,干燥筒底部输出清洁,干燥的压缩空气.干燥空气经止电阀向总风缸充气的同时,还经过节流孔向再生风缸充气,这一过程为吸附过程,直到空压机停止运转吸附作用结束.

●当空压机停止运转,其控制电源立即经风压继电器使排泄电磁阀得电,于是排气通路打开.进风管滤清筒和干燥筒内的压缩空气,与滤清筒,进风管内的油,水,法埃等一并排出,排气产生的噪音由清音器吸收.同时,再生风缸中的压缩空气经节流孔膨胀为近似于大气压的超干燥空气电充至干燥筒内,自下而上地通过氧化铝吸附剂,将其吸附的水蒸气带入大气中,使氧化铝重新恢复干燥状态,这一过程为再生过程.当再生风缸内风压降至4010KPa时,风压继电器动作并断开电磁阀的电源,关闭排气通路,至此,再生过程结束.当风压机又一次启动运转时,干燥器又进行吸附作用,空压机再次停止工作时,又开始再生作用,如此间歇循环,将压缩空气干燥,滤净.

由于该装置安装于车下,为防止冬季排泄阀冻结,影响干燥

器的正常工作,在阀体上装有感温及加热元件,自动控制排泄阀的温度在1℃~27℃之间.通过关闭滤清筒下的截断塞门,可切除干燥器的再生作用,使干燥器停止工作.

(三)防空转/滑行控制(514/A~D):机车出现空转(电制动出现滑行)时,空转/滑行保护起作用,使电机电流自动产生上下频繁波动和自动撒砂.控制过程为:当微机检测到空转/滑行信号时,经导线495送出撒砂指令,使自动撒砂中间继电器23KA得电(附图十310/E~F):

AE?495?36QS?485?23KA?400

向前位:

(406?12KA+404??591?23KA?589?2YVF?(810撒砂I+38KA+812人工撒砂)

向后位:

(406?12KA+405??592?23KA?590?(820撒砂II+1YVR?812人工撒砂+38KA?400)

撒砂阀I或II动作,自动撒砂,38KA作用是保证撒砂在机车运行方向的前方进行.

但当空转/滑行保护不起作用而生产大的空转/滑行时,应即刻实施人工降级和撒砂.当空转/滑行保护过度灵敏或误动作而撒砂不停时应通过微机柜上空转切除开关切除.

(四)无线列调电台(516/A~D):无线列调电台电源由32QA自动开关提供.无线电台主机由天线接收信号,在I,II端司机

台上分别设有控制盒(一),控制盒(二),由扬声器收话,由传声器送话,可以直接与列车调度室对讲.

小 结

机车控制线路是机车三大线路中最复杂的线路,亦是机车运用中故障出现最多的部分,因此,只有熟练掌握控制线路中的各种控制关系,才能在实际应用中分析与处理电气线路的常见故障时得心应手.

控制线路中的各种联锁是用来满足主线路与辅助线路提出的各种要求而设计的,如使电器按一定顺序动作,使某些电器不断开电弧(如两位置转换开关).常见的电气联锁有串联联锁,并联联锁,自持联锁,延时联锁,正转换联锁,反转换联锁,经济电阻线路等.

迂回线路会引起电器的误动作,造成线路故障,在机车的检修过程中,一定要保持接线端子与端子板的清洁,紧固,在重新组装时必须将电器安装正确,以免因端子间放电,搭线,错接等引起迂回线路产生.

继电器在电力机车上应用的种类比较多,作用也很重要.作为机车控制系统中不可缺少的元件.

继电器由于有其本身的特点而不同于接触器.对继电器而言,要准确掌握基本参数中有关动作值,释放值,整定值及返回系数的定义.

电力机车上所用的继电器有电磁式和机械式两种,要求对各

继电器的型号,作用,结构特点及整定值调整方法应重点掌握.

复习思考题

1.电力机车的控制方法由什么因素决定

2.常开联锁,常闭联锁在线路中按什么原则表示

3.机械联锁的作用是什么

4.什么叫串联联锁,其特点是什么

5.什么叫并联联锁,其特点是什么

6.什么叫自持联锁,其特点是什么

7.延时联锁的作用是什么 常见的延时方法有哪些

8.经济电阻线路是如何构成的 作用是什么

9.什么叫重联运行

10.什么叫迂回电路

11.迂回电路的危害是什么

12.防止迂回的措施是什么

13.为什么受电电弓风路与门联锁风路串联

14.恢复中间继电器在主断路器控制线路的作用是什么

15.空气压缩机的自动控制是怎么实现的

16.受电弓升弓的必备条件有哪些

17.闭合主断路器的必备条件是哪些

18.劈相机故障,用通风机代替时需转换哪些电器

19.机车跳主断路器保护有几种情况

20.门联锁保护阀为什么设双重供电

20.简述劈相机的启动控制过程.

22.SS8机车列车供电发生接地,如恢复需怎样操作

23.简述空转滑行保护的控制过程

24.简述SS8型电力机车空气干燥器的作用过程.

25.简述SS8型电力机车停车制动的作用原理.

26.简述SS8型电力机车零位控制环节的作用.

27.闭合机车电钥匙,得电动作的电器有哪些

28.简述110V稳压控制电源电路中蓄电池的作用.

29.什么是继电特性

30.继电器一般由哪几部分组成

31.什么是动作值,返回值,返回系数

32.如何调整电磁式继电器的动作值

33.非磁性垫片有何作用

34.如何改变电磁继电器的延时大小

35.如何改变电子时间继电器的延时大小

36.机械式继电器的输入,输出都是电量吗

37.如何调整机械式继电器的动作参数

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