电力机车主电路和辅助电路
HXD3型电力机车辅助电路—HXD3型辅助电路概述
110V电源模块为UA11（1751-1752）和UA12（2751-2752）供电而引入 110V直流电源装置。
辅助变流器UA11和UA12 实现交-直-交的变换。
辅助滤波装置LC：对变流器输出的波形进行整形滤波。 电磁接触器KM11 控制负载输出，有KM11、KM12和KM20三个接触器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
辅助负载系统包括各类辅助电机；机车上各类电暖设备、空调、热水器等。
库用插座XSA1通过库用插座XSA1及转换开关QS11将库内直流600V的电源 引入辅助变流器UA12进行辅助系统库内600V的动作试验。
目录
01 任务目标： 掌握HXD3型电力机车辅助电路的组成及作用。
02 任务内容： • 辅助电路概述 • 辅助电路的组成
1.辅助电路的概述
HXD3型电力机车的辅助系统由辅助变流器、各辅助机组、110V充电电源模块电 路、辅助加热装置电路四部分组成。
2.辅助电路的组成
辅助供电电路由辅助绕组3U1-3V1或3U2-3V2（电压为399V）、辅助变流 器、辅助滤波装置、电磁接触器、辅助负载系统等组成。
电力机车控制-SS4改电力机车辅助电路
谢 谢！
由劈相机启动继电器283AK 监测劈相机发电相电压（由 导线279、280引入）以间接 反映劈相机的转速，控制启 动电阻回路的开断。283AK 的工作电源（DC110V）从 导线531经533KT常开联锁 由导线281引入。
图1劈相机启动电路
劈相机1MG启动过程：按下主司机台上的劈相机按键，启动接 触器213KM闭合，启动电阻263R投入；劈相机电源接触器201KM 闭合，劈相机1MG开始分相启动。这时劈相机启动继电器283AK 检测劈相机发电相电压来间接反映劈相机转速，当劈相机转速达 到约0.9nN，其发电相电压接近于比较电压（额定网压该值为 220V下，网压由导线202、206引入），启动继电器283AK动作， 使启动接触器213KM打开，断开启动电阻（263R）回路，劈相机 启动完成。同时533KT常开联锁开断了导线531与281通路，使 283AK失去工作电源处于闭置状态。
1.电力机车主要辅助设备 辅助电路中的辅助设备是为了保证机车主电路正常工作和实现
各种辅助功能而设置的，主要有：分相设备—为三相异步电机提供 三相电；空气压缩机—产生压缩空气，用以进行制动和驱动部分电 空电器；通风机组—用以冷却牵引电机、硅整流机组、主变压器、 平波电抗器、制动电阻等电器设备。
2.辅助电路组成 辅助电路通常分为单－相供电系统、三相负载电路、单相负载 电路和保护线路。
线路转换：将劈相机故障转换开关242QS打向“2”位，把283AK 监测劈相机发电相电压的引线转接到3MA的第三相上。同时必须将闸 刀开关296QS倒向启动电容位253C（因启动电阻不能启动通风机）。
启动过程：仍由启动继电器283AK控制，启动完成后213KM打开， 切除起动电容253C。在网压不低于22kV时，其它辅机可投入运行。
辅助电路
辅助电路
一、辅助电路图
二、辅助电路功能
机车辅助电路从功能上可以分成相对独立的三部分电路： 1、三相辅助电动机供电电路 2、辅助加热装置电路 3、库用电源回路。
三、三相辅机供电电路——组成和功能
组成：机车设有3组独立的三相辅助电源，每组电源由三相 辅助变流器、辅助滤波变压器、滤波电容、接触器、自 动开关及对应辅机等构成。 功能： 1、3组辅助电源的输出范围从115V/15Hz到460V/60Hz，当 一组电源故障时，其他两组电源仍可保证机车辅助系统 的正常工作，实现冗余控制。 2、辅助电源1、2的输出电压和频率将根据冷却系统的实际 情况进行调整，采用变压变频（VVVF）方式工作； 3、辅助电源 3 主要针对泵类负载供电，因此采用定频定 压（CVCF）方式工作，电压、频率为460V/60Hz。源自 三、三相辅机供电电路——故障转换
辅助电源1和辅助电源2中任何一个故障时，通过故障接 触器的切换，转由另一个辅助电源对辅助电源1和辅助电源2 的负载共同供电，此时该辅助电源由变频变压改为定频定压 供电方式。
当辅助电源3故障时，通过故障接触器的切换，转由辅助 电源2对辅助电源3的负载及辅助电源2的负载共同供电，但此 时只允许一台压缩机工作，对于辅助装置除必要的加热或制 冷外，其他辅助负载均停止工作。
HXD3B显示屏操作方法
维护界面 列 车 信 息 空 气 制 动 过 程 数 据 数 据 输 入 维 护 测 试 数 据 浏 览 器
控 制
隔 离
受 电 弓 预 选
操 作 测 试
距 离 计 数
均 衡 风 缸
本 机
货 车 输 入
不 补 风
空 调
驱 动
牵 引 制 动 力
SS3B资料
机车恒流控制取用6台牵引电机电流最大值比较，准恒速控制取用6轴速度传感器转速最小值比较，所以在电机发生空转使，不会改变特性控制状态。并由于韶山3B型电力机车设有空转（滑行）保护控制，能及时采取撒砂和降负载的措施去仰制空转和滑行的扩展，有良好的粘着在恢复能力。
不等分三段桥式硅整流装置见图3-3原理图，其常用调压范围为四断桥特性，所以其电压的调压波形与两断桥电路相比波形畸变偏小，有较高的功率因数，而相比常规的4断相控桥结构又较简单。
机车调速控制是通过司机控制器手柄SKT在牵引工况时置于“0、*、2、4、6、8、10”位：制动工况时置于“0、11、9、7、5、3、1"位的横流准恒速特性控制给定进行的。运行中各牵引电机通过相应的直流电流传感器1～6ZLH反馈电流信号，取6个反馈电流信号中最大值与给定值比较，通过调节晶闸管导通角，使牵引电机电流达到给定值维持恒流状态。又通过在1～6轮轴上安装的速度传感器1～6SH反馈速度信号，取6个反馈速度信号中的最小值与给定值比较，按照前述的准恒速特性控制函数，实现机车的准恒速状态。因此韶山3B型电力机车的特性控制即横流准恒速控制，有较高的自控水平和仰控空转和滑行的性能，例如SAT置于5位牵引起动，先按I=450A横流控制起动，当机车达到约40km/h速度时，进入准恒速控制运行，5级的牵引准恒速特性区在40～50km/h速度范围（I=450～0A范围），机车在该速度区找到平衡速度点运行。同理，SKT置于高级位即可获得高的准恒速特性速度点运行。机车高级位控制还受到粘着限制特性曲线和牵引电机1550V限压特性曲线的限制，见图1-4机车牵引特性曲线。
SS4改型电力机车主辅电路分析
SS4改型电力机车主辅电路分析学生姓名：学号：专业班级：指导教师：摘要电力机车电路通常由3部分组成，既主电路、辅助电路和控制电路。
主电路是指将牵引电动机及其相关的电气设备连接而成的线路，该线路具有电压高、电流大的特点，因此亦称高压电路或牵引动力电路，根据机车的运行情况，对机车提出了各种要求，以满足机车安全运行需要。
主电路的结构将直接影响机车运行性能的好坏、投资的多少、维修费用的高低等重要经济指标，要对各型机车住电路单元电路的结构方式，如整流调压方式、供电方式、磁场削弱方式、电气制动方式的讨论过渡到具体机车的主电路。
机车的主电路要进行功率传递，其结构决定了机车的类型，同时在很大的程度上决定了机车的基本性能，直接影响机车性能的游劣、投资的多少、维修费用的高低等技术经济指标。
电力机车的辅助设备是为了保证主电路中各电气设备的正常工作而设置的。
辅助电路是指将辅助设备及其相关的电气设备连接而成的电路。
辅助电路能否正常工作，直接影响主电路能否正常工作，亦既影响机车的正常工作。
辅助电路中的辅助设备是为保护主电路的正常工作和各项辅助功能而设置的。
SS4改型及车上的辅助设备主要有分相设备，为机车上的所有三相负载提供三相交流电源；通风机组，用来冷却牵引电动机、硅整流柜、制动电阻柜、主变压器油散热器等设备；空气压缩机组，生产机车上所需要的压缩空气，给机车上的所有电动器件和空气制动系统提供动力源。
辅助电路时有电源电路、伏在电路和保护电路组成。
关键词：主电路；辅助电路；SS4改型电力机车目录摘要 (I)引言 (4)1 SS4改型电力机车主电路分析 (5)1.1 概述 (5)1.1.1 机车电路的分类、及电力机车主电路的组成 (5)1.1.2 对电力机车主电路的基本要求 (6)1.2 电力机车主电路结构分析 (6)1.2.1 变流调压方式 (6)1.2.2 供电方式 (6)1.2.3 磁场削弱方式 (7)1.2.4 电气制动方式 (8)1.2.5 牵引电动机型式及联结方式 (8)1.2.6检测及保护方式 (8)1.3 SS4改电力机车主电路分析 (12)1.3.1 SS4改型电力机车主电路分析 (12)1.3.2 SS4改机车的一些参数与特点： (16)2 SS4改型电力机车辅助电路分析 (17)2.1 电力机车的辅助设备 (17)2.1.1 辅助线路组成 (17)2.1.2 分相设备 (17)2.1.3 旋转式异步劈相机 (18)2.1.4 辅助变流器 (18)2.1.5 辅助设备的设置和启动 (19)2.2 SS4改型电力机车辅助电路分析 (20)2.2.1 单－三相供电系统 (21)2.2.2 三相负载电路 (21)2.2.3 单相负载电路 (22)2.2.4 保护电路 (23)2.2.5 列车供电系统 (24)3 SS4改电力机车常见故障及处理 .......................................................... 错误!未定义书签。
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车主线路
网侧电路
1 网侧电路的组成 2 网侧电路的电流路径 3 网侧电路主要高压设备的功能 4 网侧电路的保护
1 网侧电路的组成
HXD3型电力机车网侧电路由受电弓AP1、AP2， 高压隔离开关QS1、QS2，高压电流互感器TA1，高 压电压互感器TV1，主断路器QF1，高压接地开关 QS10，避雷器F1，主变压器原边绕组AX，低压电流 互感器TA2 和回流装置EB1～6 等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 牵引变压器
牵引变压器主要电气参数：
（1）原边绕组
（3）辅助绕组
额定容量/kVA ：8 900
额定容量/kVA ：600
额定电压/kV ：25
额定电压/V：470
额定电流/A ：356
额定电流/A ：2×638
（2）牵引绕组
短路阻抗 ：5%
额定输出容量//kVA ： 6×1 383 （4）谐振电抗器
0 0
6N 5N
4N 3N
2N
1N
20
40
7N 8N
9N
13N
10N
11N
12N
60
80
100
120
n 电力机车特性及其特性曲线
2. HXD3电力机车制动特性控制曲线（23t轴重）
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
n 电路分析
电路（课件）、部件（位置）图片
Ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ
1 主电路结构
2 网侧电路
网侧电路由受电弓1AP、2AP，车顶高压隔离开关1QS、 2QS，主断路器QF（带接地装置）、避雷器1F、高压电压互感 器TV、原边电流互感器1TA、回流电流互感器2TA、接地装置 1E～6E和能耗表等组成，如图6.2所示。
铁路机车—电力机车的电气设备及其电路
任务3 电力机车
一 电力机车的结构组成及特点 二 电力机车的电气设备及电路 三 电力机车的制动系统组成
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成
电气设备包括：电气设备及连接导线。电气设备主要有牵引电机、 牵引变压器、整流硅机组及各种电器等。
电路分为：主电路、辅助电路及控制电路。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——主电路
该电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个系统， 实现机车的功率传输。
电气设备包括：受电弓、主断路器、主变压器、牵引变流器、牵引 电机等。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——主电路
1.受电弓 机车顶部装有两套单臂受电弓，受电弓紧压接触网导线滑行摩擦从 电网上取组成——主电路
2.主断路器 是用来接通或断开电力机车高压电路，当主电路发生短路、接地或 整流调压电路、牵引电动机等设备发生故障时，自动切断机车电源。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——主电路
3.主变压器 用来把接触网上取得的25kV高压电变换为各种类型低压电,以满足 机车上牵引电机和各种辅助电气的工作需要。
5.牵引电机 安装在机车转向架上，通过传动装置与轮对相连。机车在牵引状态 时，牵引电机将电能转换成机械能，驱动机车运行。当机车在电气制动 状态时，牵引电机将列车的机械能转化为电能，产生列车的制动力。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——辅助电路
电源来自主变压器的辅助绕组，通过劈相机将单相交流电转变成三 相交流电后，供给辅机设备，包括：辅助滤波柜、电器柜、辅助机组、 空调及采暖设备、蓄电池充电机、库用插座等。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——控制电路
SS4G 电力机车电路 (5)
第一章SS4G 电力机车电路第一节概述电力机车电路通常由控制电路、辅助电路、主电路、照明电路和电子控制电路组成。
控制电路是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而形成的电路。
辅助电路是有电源电路、负载电路和保护电路构成，为机车控制和主电路工作起辅助作用。
主电路是指牵引电动机及与其相关的电气设备连接而构成的电路，亦称牵引动力电路。
控制电路是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，保证行车安全。
一、对控制电路的要求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、能保证主电路、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、在发生某一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、操纵简单、安全可靠、经济适用、维修方便。
二、电力机车控制方法电力机车的控制有直接控制和间接控制两种；电压低、功率小的电器电路采用直接控制，即用手动方法直接控制。
高电压、大功率电器电路采用间接控制，即通过按键开关和司机控制器控制低压电器，再通过低压电器去控制高压电器电路。
三、电力机车电路通用符号及说明1、各电气设备在电气线路中应标明相应的设备代号。
2、不同导线在电气线路中应标明导线代号。
3、常开联锁（正联锁）、常闭联锁（反联锁）采用“上开下闭、左开右闭”的标注方法。
4、某些位置开关（联锁）不完全按“3”的方法标注，应根据实际分析。
5、凸轮控制器或鼓形控制器的触头闭合次序展开为一个平面的触头闭合电路图。
6、比较复杂的电器在电路中不易标出工作次序，一般采用附加工作位置图表。
7、固定位置的电气是：司机控制器在零位，位置转换开关在机车1端向前、牵引位；各按键开关在水平断开位；空气断路器在断开位；各闸刀开关在运行位；各保护自动开关在断开位。
电力机车控制-电力机车电气线路概述
二、辅助电路 辅助电路是指将辅助电机和辅助设备及其相关的电气设备连接而 成的线路。辅助电路的作用是保证主电路设备正常工作，改善司乘 人员工作条件。 辅助电路主要由供电线路、负载线路、保护线路三部分组成。 供电线路由牵引变压器辅助绕组提供单相380 V和220 V交流电源, 其中单相380 V交流电通过分相设备分成三相380 V交流电供给各辅 助机组。 负载线路包括三相负载和单相负载。三相负载主要有空气压缩机 电动机、通风机电动机、油泵电动机。单相负载主要有加热、取暖设 备及空调。 保护线路主要是在辅助系统发生过流、接地、过电压、欠电压和 单机过载故障时，使相应电器动作，从而达到及时保护的目的。
（1）切断机车的总电源。 （2）切断故障电路的电源。 （3）仅给司乘人员以某种信号引起注意。 （4）在故障发生后自动予以调整。
一、过电流保护 过电流是指电气设备过载、设备及电路短路引起的电流剧增。过 电流容易造成电气设备的绝缘老化，设备烧损，严重时引起火灾。过 流保护包括过载保护和短路保护两种。机车上通常采用断路器、自动 开关和熔断器进行过电流保护。
交-直型电力机车采用接地继电器进 行保护，如图2所示。正常运行时，接地 继电器J中不通过电流而处于释放状态。 当主电路中任一点接地时，直流电源E通 过接地继电器J与接地点构成回路，使接 地继电器J动作。
图2 接地保护装置
电气线路常用的联锁
机车控制电路必须设置机械联锁和电气联锁，以满足主、辅线 路对控制电路的要求，如电器按一定的次序动作，司机按一定的顺 序操作等。
三、零电压和欠电压保护
零电压和欠电压的产生是由于接触网的电压突然失压或过 低。当接触网电压消失时，机车因无电要停止运行，如果网压 又突然恢复，会造成很大的电气和机械冲击，这是不允许的。 如果接触网电压过低，机车就不能以正常功率运行，辅助机组 不能正常工作，再生制动时很容易发生逆变失控。
电力机车主电路和辅助电路
特点：能充分利用机车的制动功率，但机械 稳定性差低速区会采用这种控制方式。
SS9电制动电路简化原理图
再生制动
定义：制动时将牵引电动机作发电机运行， 发出的电回馈给电网。
优点：具有巨大的节能效益。
缺点：功率因素低；谐波增加，对电网干 扰大；控制系统比较复杂；再生制动必须 采用全控桥，对触发系统的可靠性要求高； 电气制动时制动力集中作用于动轮，车辆 上将会产生横向作用力，对线路和机车提 出了更高的要求。
A’B’,则轮轴牵引力A大于粘着牵引力A’，轮对滑行， 转速增加，同时粘着牵引力和轮轴牵引力均减少。 到达M点时，空转停止，对应速度变为n1+Δn。如果 此时破坏粘着的因素消失，粘着牵引力回到A’’B’’所 示，则电机转速下降（因为此时牵引力小于负载） 可以回到n1稳定运行。滑行并未发展为空转。
③ 特性越硬，防空转能力越强，反之越弱， 因此是否容易空转可以用特性来比较．
电机串联特性较并联软，更容易空转； 串激电机较并激特性软，更容易空转。
（三）、整流线路
主电路设计考虑的内容
50Hz单相交流整流，SS1采用二极 管不控整流；其它机车多用半控桥整 流且是二段桥、三段桥甚至四段桥。
交流传动机车会采用四象限整流装置以 得到到良好的功率因数。
① 电器控制
功能：完成电路和气路的开关及逻辑互锁；
特点：电动或气动的逻辑开关．
包括：继电器、电控阀、气动开关等。
近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制 单元（LCU)完成。
② 电子控制
功能：配合主辅助电路完成机车的控制；
特点：弱电控制、控制复杂；
包括：给定积分器、特性控制、防空转／防 滑、移相控制、功率放大、脉冲变压器等 控制单元。
电力机车简单介绍
调研报告侯庆丰电力机车是指由电动机驱动车轮的机车。
电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供给运行中的电力机车，所以是一种非自带能源的机车。
电力机车被广泛应用于铁路运输、城市地铁以及轻轨运输上，用它作为运输系统的动力装置，因此它是运输系统的核心。
电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。
使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。
本报告主要分析电力机车的整体结构和各部分组成。
关键词：电力机车；电气化铁路；牵引车列；运输Electric locomotive is a locomotive wheel driven by a motor. Electric locomotive because the electric energy required by electrified contact net or the third rail supply operation of the power supply system of railway electric locomotive, so is a non energy comes with the locomotive. Electric locomotive is widely used in railway transportation, urban subway and light rail transit on and use it as a transportation system of the power plant, so it is the core of the transportation system.Has the high power, strong overload capacity, high traction, speed, servicing operation time is short, less maintenance, low operation cost, easy to realize multi machine traction electric locomotive, the regenerative braking and energy saving etc.. The use of electric locomotive traction vehicles can increase train speed and load capacity, so as to greatly improve the railway transport capacity and the ability.This report mainly analyzes the overall structure of the electric locomotive and the composition of the various parts.Keywords:Electric locomotive; electrified railway; traction train目录摘要 (2)Abstract (3)目录 (4)第1章绪论 (6)1.1电力机车简介 (6)1.2 电力机车的历史沿革 (6)1.3 电力机车的优缺点 (7)1.3.1 电力机车的优点 (7)1.3.2 电力机车的缺点 (7)1.4 电力机车的构造 (7)1.4.1 电力机车机械部分概述 (7)1.4.2 电力机车电气部分概述 (8)1.4.3 电力机车空气管路系统概述 (8)第2章电力机车机械部分介绍 (9)2.1 电力机车车体的结构、特点和作用 (9)2.1.1 电力机车车体的结构 (9)2.1.2 电力机车车体的特点 (9)2.1.3 电力机车车体的作用 (9)2.2 电力机车转向架的结构、特点和作用 (10)2.2.1 电力机车转向架的结构 (10)2.2.2 电力机车转向架的特点 (10)2.2.3 电力机车转向架的作用 (10)2.3 电力机车的车体与转向架的链接装置 (10)2.4 电力机车牵引缓冲装置 (10)第3章电力机车电器部分介绍 (12)3.1 电力机车主电路 (12)3.1.1 网侧电路 (12)3.1.2 网侧保护电路 (12)3.2 电力机车辅助电路 (13)3.2.1 电源电路 (13)3.2.1 负载电路 (14)3.2.3 保护电路 (14)3.3 电力机车控制电路 (15)3.3.1 电力机车控制电路的要求 (15)3.4 电力机车保护电路 (15)3.4.1 过电压保护 (16)3.4.2零电压保护 (16)3.4.3其他保护 (16)第4章电力机车空气管路系统 (18)4.1 风源系统 (18)4.1.1 风源系统的的构成 (18)4.2 控制气路系统 (18)4.3 辅助管路系统 (18)结论 (19)参考文献 (20)第1章绪论1.1电力机车简介电力机车是指从外界撷取电力作为能源驱动的铁路机车，电源包括架空电缆、第三轨、电池等。
2.5.12.5HXD3B型电力机车主辅电路
1.辅助电源供电 辅助电源 1、2 的输出电压 和频率将根据冷却系统的实
际情况进行调整，采用变压变频方式工作； 辅助电源 3 主要针对泵类负载供电，因此采用定频定压
方式工作，电压、频率为 460V/60Hz。
辅助电路
2.辅助电源故障转换 辅助电源 1 和辅助电源 2 中任何一个故障时，通过故障
接触器的切换，转由另一个 辅助电源对辅助电源 1 和辅助 电源 2 的负载共同供电，此时该辅助电源由变频变压改为定 频定压供电方式。
当辅助电源 3 故障时，通过故障接触器的切换，转由 辅助电源 2 对辅助电源 3 的负载及辅助电源 2 的负载共同 供电，但此时只允许一台压缩机工作，对于辅助装置除必要 的加热或制冷外，其他辅助负载均停止工作。
网侧电路
4. 主断路器 QF1 主断路器 QF1 采用真空断路器。该断路器除接通和开断机车的总电 源外，当机车发 生原边过流、主辅变流器故障或司机按下紧急按钮 时，主断路器 QF1 迅速断开，起机车最后一级保护作用。
网侧电路
5. 避雷器 F1、F2 和 F3 避雷器 F1 和 F2 属于车顶避雷器，避雷器 F3 属于车内避雷器。
三、机车主变流器
机车装有 3 个变流柜， 每个变流柜的主电路和控制 电路相对独变频电源
当一组变流器发生故障时，通过微机控制系统 VCU，自 动将故障的变流器切除，也可通过微机显示屏隔离某个变流器， 机车维持 2/3 的牵引动力继续运行，辅助系统通过故障切换， 由两组辅助变流器完成对全车辅助系统及控制系统的供电，实 现机车的冗余控制。
9. 回流接地装置 EB1～EB6 回流接地装置保证网侧回路向钢轨的回流及机车可靠的接地性能，同 时保护机车轮对轴承不受电蚀。
网侧电路
HXD3型电力机车辅助电路分析
4. 辅助供电系统的保护电路
辅助供电系统的保护电路由接地保护、过电流保护、中间直流环节电压保护、输力 电压保护、
110 V充电模块输力 电源的短路过载保护组成。
1 辅助变流器电路的接地保护
辅助变流器的接地保护系统通过跨接在中间直流环节中串联的分压电阻与串联的稳压电容的中 点，由中性点引出经限流电阻和力 个接地信号检测传感器接地组成。辅助回路正常时，只有力 点接地，接地保护电路中流过的电流为零，接地信号检测传感器力 信号输出。使力 电流传感器 可以检测到交流输力 侧、直流侧以及三相交流输出侧的接地短路故障电流。
3. 辅助加热装置电路
辅助加热回路的AC220 V交流电源是由辅助变流器APU2通过隔离变压器AT1转换进力 供电的。 辅助加热回路中，还设有低温预热回路，可以采力 DC110V低温预热，也可以采力 AC110 V低 温预热。辅助装置加热电路如图3所力 。
当低温预热开关QA72断开时，如果闭合力 动开关QA56，接触器KM22闭合，将采力 DC110 V低 温预热力 式，对主变流器、辅助变流器、110 V电源充电模块、总风压力 开关、重联插座等进力 加热。
APU基本性能参数： APU电路构成脉冲整流器单元+中间直流环节+逆变器单元
主回路输力 单相399 V / 50Hz； 额定容量 230 kVA
主回路输出 CVCF 230 kVA／380V／50 Hz，PF=0.85
VVVF 230 kVA，PF=0.85
频率可变范围 0.2～50 Hz；电压可变范围 2～380V
PSU的输力 电源来力 UA11或UA12的中间回路电源，当UA11和UA12均正常时，由UA12向 PSU输力 DC750 V电源；当UA12故障时，转由UA11向PSU输力 DC750 V电源。
电力机车运输与检修——机车辅助电路
电源的脉动小，调节速度
快
L1
L2
D1
D2
Cd1
Cd2
D4 整流器
输入波滤
逆变
高频变
压器
整流
开关电源辅助电源
输出 滤波器
蓄电池组
DC110V
３、交流辅助电源
① 机车上的除辅助压缩机 采用直流驱动外，其它 辅助系统都用三相鼠笼 电动机来驱动。辅助交 流电路有三类。
② 电容分相起动（８Ｇ）
电机单相供电
特点：过载能力强，便宜， 输出电压只在一网压下 对称。辅助电机容量大。
➢ Ｙ型劈相机
原理：起动后，负序磁场 被削弱，气隙中只有正 序磁场，在三相绕组中 感应三相电势。
380V
D1 电动绕组
R
O
发电绕组 S1
Rs起动
D2
电阻
D3
S2 C补偿 电容
Y型劈相机
３、交流辅助电源(续２)
➢ Ｔ型劈相机
原理：两个绕组空间相差
90度，匝数比为:
U
n
Z
W
25kV
N zw : NUV 3 :1
因此，得到如图的三 相感应电势相量图．
V W
uWv
uuW
U
V
uvU
T型劈相机及电压向量图
３、交流辅助电源(续２)
③ 三相静止逆变器
L1
特点：三相电压和电流完 全对称，辅助电机容量 小；可以实现软起动和 变负载运行，减少冲击、 噪声和能耗。
第六节 机车辅助电路
１、机车辅助电路分类
① 直流辅助电路 供车上电器控制和电子控制的直流电源。 ① 交流辅助电路 供车上空压机、通风机、油泵电机、空调的三相交流电
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３、粘着利用
机车电机M/R接近最大粘着力μＧi时，牵
引力利用充分，大于时会发生空转，小得 太多时利用不充分。
４、轴重补偿
实际上每个轮对的Ｇi是不一样的，轴控可
以充分利用粘着力。架控中的轴重补偿也 可充分利用粘着。
T=Fr
高度H
车钩力Fr
速度v方向 机车或动力
G1
G1>G2 G2
原理： 当α>900，Ud输出为负。
Ud 0.9U2 cos
Id
E
Ud R
② 直流辅助电路
功能：给电器控制、电子控制及照明、空调设备 供电；
特点：直流110V供电，有蓄电池作后备电源；
包括：DC110V交直流变换电源、蓄电池、车灯、 空调等。
此外，用于客车牵引的机车上有DC600V直流电 源供客车车厢内空调、采暖、照明及旅客信 息服务系统供电。
3. 控制电路（有两类）由司机控制器、主电 路、辅助电路中出现的各种继电器、接触 器的线圈等组成的电路。
第三章 电力机车主电 路和辅助电路
一、机车电路分类
1. 主电路:将牵引电动机及其相关的电器设 备连接而成的电路。
功能：牵引和制动时，完成能量传递和转 换；
特点：大功率、高电压、大电流； 主要包括：牵引变压器、整流器、牵引电
机
2. 辅助电路（有两类） 由机车上各种辅助电机和辅助设备连接而成的电路。 ① 交流辅助电路 功能：给主电路的通风、冷却辅助电机等； 特点：三相380V交流供电,功率较小； 包括：单／三相变换器、通风电机、压缩电机等
第一种：整流器ＶＶ，逆变器ＶＦ
SCR可控 整流器
六拍 逆变器
AC 50Hz~
DC
AC
调压
调频
可控整流器调压、六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器
第二种：利用PWM技术，在逆变器环节同时 VVVF（通用变频器）
恒压恒频 (CVCF)
AC 50Hz~
中间直流环节
变压变频 (VVVF)
DC
C
PWM 逆变器
转向架1
转向架2
轴重补偿
① 控制以第一转向架粘着利用时，第二转向 架空转；
② 控制以第二转向架粘着利用时，第一转向 架粘着利用不充分；
③ 第一转向架与第二转向架分开控制，且第 一转向架牵引力大于第二转向架时，能使 粘着利用更充分。
说明：
轴控方式可以使粘着利用最充分，但是因 为粘着系数复杂的特性，实际上很难得到。 如何能使机车的粘着能达到最佳利用，是 牵引的关键技术之一。
AC
调压调频 交-直-交PWM变压变频器
第三种：采用四象限整流器与PWM逆变器 （牵引变流器）
四象限整流器 ～/－
PWM逆变器 －/3~
电机
变流器电路（单台电机）
中
间
直
流
M
电
路
“交－直－交”
主电路设计考虑的内容
（五）、电气制动
原理：利用电机的可逆性原理。 两类制动：
① 机械制动：常备制动，低速时投入；
补充2：电机串联与并联的比较
1、轮径差引起的牵引力差值比较 2、特性差引起的牵引力差比较 3、防空转性能比较： 书27页。 作业：自学电机串联与并联的性能比较，并利用
电机学和数学知识从理论是指导电机串联时，因 轮径和电机特性引起的牵引力差较并联时小。
补充三、电机的空转与滑行
１、牵引力的产生
4、电压波动对牵引电动机工作的影响 机车运行时，当电压突然变化时 并励：电流和牵引力的冲击大。 串励：电流和牵引力的冲击小。
5、防空转性能
当动轮发生空转时
串励：牵引力随速 度的上升下降很少， 粘着不易恢复。易 形成空转。
并励：牵引力随速 度的上升下降很多， 使粘着迅速恢复。
A’B’,则轮轴牵引力A大于粘着牵引力A’，轮对滑行， 转速增加，同时粘着牵引力和轮轴牵引力均减少。 到达M点时，空转停止，对应速度变为n1+Δn。如果 此时破坏粘着的因素消失，粘着牵引力回到A’’B’’所 示，则电机转速下降（因为此时牵引力小于负载） 可以回到n1稳定运行。滑行并未发展为空转。
（1）集中供电
主电路设计考虑的内容
② 独立供电（轴控） 每一个牵引电机由一套独立的整流 器供电。
特点：机车的粘着利用好，一台电机 故障时不影响其它电机的运行。但 变压器、整流器及控制复杂。
独立供电
主电路设计考虑的内容
③ 部分集中（架控） 同一转向架上的电机由一套整流器供
电。 特点：简化了电路和变流器结构，粘
单相 整 交流 流 输入 器
Lp
M
Rf Lf
整流器的简化线路图
Ｌp－平波电抗器，减小电流脉动，改善电机换相性能。 Ｌf－激磁绕组。 Ｒf－磁场分路电阻，减小磁场电流脉动
主电路设计考虑的内容
问题： ① 平波电抗器如何减小电流的脉动？ ② 磁场分路电阻如何减少磁场电流脉动？
（四）、调速方式
主电路设计考虑的内容
② 电气制动：一般高速时投入效果好； ➢ 电阻制动
• 能耗电阻制动：稳定可靠，多用。SS1-SS4 • 加馈电阻制动：在低速时可获大的制动力.SS8
➢ 再生制动
向电网回馈能量，功率因数低，控制复杂。8K （２台）、SS5、SS7。
电阻制动： 1、他励牵引电机电阻制动
（3）、电阻制动的不足及克服方法
着利用较为充分，同时实现一定的 冗余。
半集中供电
主电路设计考虑的内容
说明：随着电力电子技术的发展和高 速重载的需求，新型的交直流机车 开始采用轴控技术，这样整车的粘 着利用充分，同时在一轴故障整车 的牵引力影响不大。
主电路设计考虑的内容
（二）、牵引电机的联接与激磁方式
交直型电力机车采用脉流牵引电机（直流电机）。 １、激磁方式：串励、并励、他励、复励 2、联接方式：并联、串联 问题： ① 直流电机的激磁方式有几种？各有何种特点？
M M’
o FiFi ’ o’ Nhomakorabeafi’
Gi
2、粘着
① o’点保持相对静止，轮轨之间没有相对滑
动，在力Ｆi’的作用下，动轮对绕o‘点作滚
动运动。 动轮与钢轨接触处，由于正压力 而出现的保持轮轨接触处相对静止、而不 相对活动的现象称为“粘着”。
② 粘着状态下的静摩擦力fi又称为粘着力。
③ 轮轨间的粘着与静力学中的静摩擦力具有 十分相似的物理性质。驱动转矩M产生的 切向力Fi增大时，粘着力fi随之增大，并 保持与Fi相等。当切向力增大到一定数值 时，粘着力达到最大值。若使切向力继续 增大，粘着力反而迅速减小，发生空转。 粘着力fi最大值:
串励电动机自调节性能好。
2、功率的利用
（比较牵引特性）
当牵引力从FN变 化F1到时，
串励：工作点有a 变化到b点，速 度变化大。
并励：工作点由a 点变化到c点，速 度变化小。
结论：
并励牵引电动机在牵引力变化时，由于速度变化 小，所以功率变化大，因此，并励电动机的功率 利用不好。
再生制动
定义：制动时将牵引电动机作发电机运行， 发出的电回馈给电网。
优点：具有巨大的节能效益。
缺点：功率因素低；谐波增加，对电网干 扰大；控制系统比较复杂；再生制动必须 采用全控桥，对触发系统的可靠性要求高； 电气制动时制动力集中作用于动轮，车辆 上将会产生横向作用力，对线路和机车提 出了更高的要求。
假设动轮直径一样， 在同一转速下
并励：负载相差大。
串励：负载相差小。
（2）、当动轮直径稍有不同时 假设转速特性一样，此时，电动机的转速将会不同。 并励：在一定的转速差异范围下，负载相差大。 串励：在相同的转速差范围内，负载相差小。
结论：
当牵引电动机的转速特性不同或动轮直 径不同时，串励牵引电动机更有利于负 载的均匀分配。
① 电器控制
功能：完成电路和气路的开关及逻辑互锁；
特点：电动或气动的逻辑开关．
包括：继电器、电控阀、气动开关等。
近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制 单元（LCU)完成。
② 电子控制
功能：配合主辅助电路完成机车的控制；
特点：弱电控制、控制复杂；
包括：给定积分器、特性控制、防空转／防 滑、移相控制、功率放大、脉冲变压器等 控制单元。
５、空转过程（28页）
空转—— 牵引时，牵引力大于轮 轨间的粘着力，轮轨间 发生相对滑动的现象。
滑行—— 制动时，制动力大于轮 轨间的粘着力，轮轨间 发生相对滑动的现象。
空转过程分析：
初始工作点为A，对应转速
为n1，AB为其自然机械特
性。当偶然原因使粘着系数
下降时，粘着牵引力曲线变为
调速要求：
在不中断主电路的情况下，尽量 使牵引力变化平滑，有尽可多的级位 均匀分布在整个调速范围内。
问题：
① 直流电机如何调速的？
直流电机的调速方式：
n UD Ia R
Cn
磁场削弱调速 调压调速
三段不等分桥式整流电路
变频技术——交直交变频
电压型变频电路 电流型变频电路
VVVF电路结构
但如果机械特性是如 虚线所示的AB，则 轮轴牵引力将始终大 于粘着牵引力，电机 最终就会发生空转。 即使粘着条件恢复为 A’’B’’，只要此时转 速大于N点对应转速， 将仍然无法恢复粘着。
６、空转与特性的关系
① 硬特性：转速与牵引力变化小的特性 （dn/dF小）；
② 软特性：转速与牵引力变化大的特性 （dn/dF大）；
二、主电路设计考虑的内容
更具体 来讲五个方面： ① 牵引电机联接与激磁方式； ② 牵引电机的供电方式； ③ 整流线路； ④ 调速方式； ⑤ 电气制动方式。 下面将参照这五个方面的内容进行详细