电力机车辅助电机

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电力机车电机第5章交流辅助电机

相异步电动机供电。图5.13所示为异步劈相机工作原
理线路图。
一、异步劈相机的空载工况二、异步劈相机的负载工况三、异步劈相机的起动及三相电压对称性调整 1. 异步劈相机的起动方法 1）起动电阻值应选择合适，以获得最大的起动转矩
2）控制好切除起动电阻的时刻
2. 异步劈相机三相电压不对称的原因 3. 三相电压不对称调整的方法
磁场只是脉动而不旋转，因此单相异步电动机的转子如果
原来静止不动，则在脉动磁场作用下，转子导体与磁场之间没有相对运动，不会产生感应电势和电流，也就不存在电磁力的作用，则转子仍然静止不动。就是说：单相异步电动机（一个定子绕组）没有起动转矩，不能自行起动。
三、单相异步电动机的分类和起动方法
1. 单相电容起动电动机
可将其分为以下几类：压缩机组是用来产生供机车与列车制
动装置及气动器件所使用的压缩空气；牵引通风机组（即离心式风机及其驱动电机）用于冷却牵引电动机、主变流装置及平波电抗器；制动电阻通风机组用来冷却制动电阻；变压器通风机（即轴流式风机及其驱动电机）用来冷却主变压器
油冷却器；变压器潜油泵(即潜油泵及其驱动电机的组合体)
1. JT61-2LA型主变压器单极轴流风机电动机
2. Y100L-2型硅整流装置轴流风机电动机
一、HXD3型电力机车的辅助机组
1. 牵引通风机组 2. 复合冷却器通风机组
1）复合冷却器通风机组电动机
2）复合冷却器通风机组电动机主要技术参数 3）复合冷却器通风机组电动机主要结构 3. 空气压缩机组
二、HXD3C型电力机车的辅助机组
1. 牵引通风机组 1）性能及参数 2）构造
2. 复合冷却器通风机组
复合冷却器通风机组安装在机械室内，用来冷却HXD3C型电力机车主变压器和主变流器。其风路为：冷却风从顶盖的通风窗处进入，再送入通风机中，然后由通风机通过通风道送出冷却风对复合冷却器进行冷却，最后排到大气中。

铁路工程职业技术院校开放课任务单任务五交流辅助电动机

2、以小组为单位接受任务并讨论分析。
3、资料学习。
4、小组现场实践，进行课件的学习。
5、小组合作，搜集和学习资料。
四、评价标准
要求每位同学完成的任务能达到以下的要求及标准
1、掌握劈相机及其功能是什么？
2、理解劈相机在SS4G型辅助电路中的工作过程？
3、掌握HXD3中电力机车的辅助电机？
4、掌握辅助电机的工作特点及其功能？
3、掌握HXD3中电力机车的辅助电机？
4、掌握辅助电机的工作特点及其功能？
二、相关资料、资源及设备
相关资料：
1、教材“电力机车辅助电机”部分。
2、讲义“交流辅助电动机”部分。
3、交流辅助电机的相关图片与知识素材。
相关资源：
1、多媒体课件“交流辅助电机”部分。
2、引导文。
三、任务实施说明
1、学生分组，每组6-8人。
五、知识拓展
1、通过查找资料等方式，以劈相机、SS9、HXD3型电力机车为对象说说其特性调节。
2、搜集相应的网络课件，进行网上学习。
任务下发人：
日期：年月日
任务执行人：
日期：年月日
任务单
学习领域
交流牵引电机
第5讲
交流辅助电动机
任务
劈相机、辅助电机
学时
2
班级组号
姓名
指导教师பைடு நூலகம்
项目
训练
任务
详细
设计
一、任务设计
根据上课所学内容，根据电力机车中的辅助电机，并根据单相电向三相辅助电机供电的内容进行知识点框图的设计要求简明扼要。
要求做到：
1、掌握劈相机及其功能是什么？
2、理解劈相机在SS4G型辅助电路中的工作过程？

电力机车辅助电机资料ppt课件

角度的两相绕组中，所产生的气隙合成磁场是一个旋转磁场，在
该磁场的作用下能产生较大的起动转矩，使劈相机的转子转动起
来。当转速达到同步转速的80％一90％时，借助接触器切除起
动电阻，起动即告完成，劈相机投人空载运行。
第九章 “雪亮工程"是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。
本章分析异步劈相机的工作原理，讨论异步劈相机起动、三相电压对称性问题，介绍异步劈相机的结构特点、额定参数等。
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第九章 “雪亮工程"是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。
辅助电机
第九章 “雪亮工程"是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。
辅助电机
如果用某种方法使劈相机的转子转动起来，并达到额定转速。那
么和转子转向一致的定子正序磁场与转子的相对速度很小，而和转子转向相反的定子负序磁场与转子的相对速度约为两倍同步转速，定子负序磁场切割转子导体，在转子导体中感应出数值较大，且频率为接近两倍电网频率的转子负序电势和电流。由于转子漏抗的显著增大，使转子负序电流在相位上滞后于转子负序电势 90°电角度，从而使转子负序电流建立的磁场几乎抵消了定子负序磁场，气隙中的剩余负序磁场很微弱，这种现象称为转子的阻尼作用。异步电机的这种阻尼作用正是异步电机具有劈相机功能的基础。因此，当劈相机转子以额定转速转动时，可以认为气隙中只有正序磁场和正序磁通。

韶山4型电力机车

第十一章辅助电机SS4型电力机车辅助电路系统是采用单相交流电源转变成三相交流电源供异步电动机工作的方式，由旋转式异步劈相机实现单—三相交流电源的转换。

主要辅助机械均由三相异步电动机拖动（升弓辅助压缩机组除外）。

SS4型电力机车上安装了下列辅助电机：1.YPX2-280M-4型异步劈相机两台（SS4型1~158号车用）；JP402A型异步劈相机二台（SS4改型机车用）；2.YFD-280S-4型牵引离心通风机电动机二台；3.YYD-280S-6型空气压缩机电动机二台；4.JD305型制动电阻轴流风机电动机四台5.JD306型主变压器双级轴流风机电动机二台(SS4型1~158号车用）；TZTF6.0F/JT61-2LA型主变压器轴流风机电动机二台（SS4改型机车用）；6.Y100L-Z型硅整流装置轴流风机电动机12台(SS4型1~158号车用,SS4改型机车取消)；7.TG1B80-200/10D-2型变压器油泵电动机二台。

这些辅助电机应能在下列条件下正常工作：1.单相电源电压在270~460V（相当于电网电压从19~29kV）范围内波动。

2.由异步劈相机供电系统带来的辅助回路三相线电压的不对称。

其不对称度（即输出三相电压的负序分量与正序分量之比）在270V是应不超过10℅，在460V时应不超过7℅。

3.机车运行中所产生的冲击和振动及劈相机所产生的100Hz的振动频率。

4.环境空气温度：最高为45℃（车体内），最低为-25℃。

5.空气相对湿度；最湿月平均最大相对湿度为90℃(该月月平均最低温度为25℃)。

6.海拔不超过1200m.当使用于海拔1200~1500m的地区，且该地区环境空气温度不超过45℃与所需的环境空气温度降低补偿值之差值时，应能正常运算。

所需的环境空气温度降低补偿值是按1200m以上，每100m降低温升限值的1％计算。

由于YFD-280S-4型牵引离心通风机电动机、YYD-280S-6型空气压缩机电动机和TG1B80-200/10D-2型变压器油泵电动机分别与SS3型电力机车的一样，为避免重复叙述，上述三种电动机请参阅《韶山3型电力机车》一书中第七章辅助机组。

电力机车各辅助电机作业指导书

电力机车各辅助电机作业指导书序号作业项目工具材料作业步骤质量标准备注作业图示1 制动电阻柜检点锤电筒各型呆扳手棉丝毛巾毛刷1.外观检查电阻柜接线及安装瓷瓶。

1.各母线联接螺栓紧固，母线无变形，过热，固定良好，可靠。

安装绝缘子无裂损，清洁2.检查电阻柜与车顶密封状况。

2.车顶大盖与电阻柜衔接的四周应嵌入电阻柜密封槽，且与车顶盖紧密相贴；电阻柜密封槽密封良好，不得漏雨。

3.清扫制动电阻柜各可见部份。

3.各部达到清洁度标准。

序号作业项目工具材料作业步骤质量标准备注作业图示2 劈相机电筒检点锤、各型呆扳手棉丝毛刷1.外观检查机座、端盖、定子绕组可见部分及辅保互感器、油管、油堵。

1.机壳、端盖、底座无裂纹及变形，螺栓紧固。

绕组无过热、烧损，联线不得与其他部件相摩擦，橡胶套齐全。

油管无变形、断裂，油堵齐全。

辅保互感器完好无裂损，接线紧固，支架无裂纹。

2.转动检查轴承及转子可见部分。

2.无摩擦变形。

风筒安装牢固，无变形，风叶不得有裂纹、断裂，不得与风筒相摩擦3.检查接线头、接线及线束。

3.接线柱牢固，无烧损，电机线与电源线接线正确，胶木板无碳化，各垫片齐全，螺丝紧固，线鼻无过热现象，导线无折损。

4.用摇表检测绝缘。

4.用500V兆欧表测量各辅机相间及对地绝缘，绝缘电阻>5MΩ序号作业项目工具材料作业步骤质量标准备注作业图示5.清扫劈相机各可见部份5.清洁度标准。

3主压缩机电机电筒检点锤、各型呆扳手棉丝毛刷1.外观检查机座、端盖、定子绕组可见部分及辅保互感器、油管、油堵1.机壳、端盖、底座无裂纹及变形，螺栓紧固。

绕组无过热、烧损，联线不得与其他部件相摩擦，橡胶套齐全。

油管无变形、断裂，油堵齐全。

辅保互感器完好无裂损，接线紧固，支架无裂纹。

2.转动检查轴承及转子可见部分。

2.无摩擦变形。

风筒安装牢固，无变形，风叶不得有裂纹、断裂，不得与风筒相摩擦。

3.开接线盒检查接线头、接线及线束。

3接线柱牢固，无烧损，电机线与电源线接线正确，胶木板无碳化，各垫片齐全，螺丝紧固，线鼻无过热现象，导线无折损。

第五章电力机车辅助电机的检修

劈相机解体步骤
解体
二、清扫、检查、维修
❖ 吹扫及清洗 ❖ 清洗及浸漆处理 ❖ 检查定子 ❖ 清扫、检查接线板装置 ❖ 清洗检查轴承 ❖ 检查转子 ❖ 检查端盖、挡风圈、轴承内外盖等零件 ❖ 更新润滑脂
三、组装
❖ 装转子 ❖ 套装轴承 ❖ 装轴承外圈于端盖内 ❖ 套装两端端盖 ❖ 套装轴承外盖 ❖ 必要时进行测量两端气隙
第五章辅助电机的检修
第三节制动通风机、变压器通风机电机的检修
❖ 制动通风机用于对制动电阻进行通风冷却，变压器通风机用于对主变压器的冷却柜进行通风冷却，都属于轴流式通风机。
一、JD330型制动风机电动机
❖ 组成：定子、转子、端盖、轴承盖、轴承等
❖ 电机拆卸
➢ 拆卸过程：螺栓→前轴承外盖→挡圈→前轴承→前轴承内盖→转子→机座→后轴承外盖→后端盖→挡圈→后轴承→后轴承内盖
自行通风防护式概述一解体?解体前检测电机绕组绝缘电阻值?解体前进行空载试验?拆卸两端轴承外盖以及轴承轴向紧固装置?拆卸两端端盖?拔下轴承?取出转子劈相机解体步骤解体二清扫检查维修?吹扫及清洗?清洗及浸漆处理?检查定子?清扫检查接线板装置?清洗检查轴承?检查转子?检查端盖挡风圈轴承内外盖等零件?更新润滑脂三组装?装转子?套装轴承?装轴承外圈于端盖内?套装两端端盖?套装轴承外盖?必要时进行测量两端气隙四启动运转试验?监听轴承状态考核机组振动状态?用钳形电流表检测三相电流值?检测轴承温升?电机启动时间测定?工频交流耐压试验第五章辅助电机的检修第二节牵引通风机电动机的检修一概要?型号
四、启动运转试验
❖ 监听轴承状态、考核机组振动状态 ❖ 用钳形电流表检测三相电流值 ❖ 检测轴承温升 ❖ 电机启动时间测定 ❖ 工频交流耐压试验
第五章辅助电机的检修

电力机车主电路和辅助电路

调节他励电流来调节制动力。机车为恒功率状态。
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。

第二十三章电力机车辅助电路

第二十三章电力机车辅助电路本章主要介绍电力机车辅助线路的作用、组成和辅助设备的设置等内容，以SS8型机车为代表讲述其辅助线路的工作原理、分析方法，并讨论SS8型机车的列车供电系统。

通过学习要达到的要求是：1、熟悉旋转劈相机的起动方法；2、理解SS8机车辅助线路的工作原理及保护，掌握其分析方法；3、能理解和分析SS8机车列车供电电路。

第一节电力机车的辅助设备电力机车的辅助设备是为保证主线路中各电气设备的正常工作而设置的。

辅助线路是指将辅助设备及其相关的电气设备连接而成的线路。

辅助线路能否正常工作，直接影响主线路能否正常工作，亦即影响机车的正常工作。

辅助线路中的设备主要有分相设备、空气压缩机组、通风机组、油泵及其它设备如取暖设备、通风设备、电热玻璃、热饭电炉、空调等。

本节将介绍辅助设备的设置、辅助机组的起动、旋转劈相机的起动及辅助电路的组成等基本原理。

一、辅助线路组成电力机车的辅助线路主要由电源电路、负载电路、保护电路组成。

电源电路由主变压器辅助绕组提供单相380V和220V交流电源，再由劈相机劈成三相交流电源供给辅助机组。

负载电路包括三相负载电路和单相负载电路。

其中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，通过三相交流接触器控制其工作。

单相负载主要有一些加热、取暖元件，由转换开关控制其工作。

保护电路主要是在辅助电路发生过流、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电路。

二、分相设备在单相交流供电的电力机车上，若选用三相异步电动机作为辅助电机，机车内须设有分相设备，以便将单相电转变为同频率的三相电供给三相电机。

分相设备主要有旋转劈相机、静止劈相机两种。

静止劈相机是由晶闸管构成的一种变流器，由整流器与逆变器两部分组成，这种变流器又称为辅助电源。

这里我们仅介绍旋转式异步劈相机的启动工作原理。

1.旋转劈相机的起动旋转劈相机的结构与原理已在第十章中介绍过，它可以视为单相电动机与一个三相发电机的组合体，旋转劈相机的起动可分为直接起动和间接起动两种方式。

5.3第五章第三节机车交流辅助传动系统电机设计

第五章辅助电机的设计第三节机车交流辅助传动系统电机的设计机车辅助传动系统的作用内燃机车辅助传动系统的作用：保障柴油机、牵引电动机、牵引电器正常的工作环境及工作条件，带走他们工作过程中产生的热量，提供其工作所需的风压、机油和燃油等及向控制系统提供电源，起动柴油机及给牵引发电机提供励磁。

电力机车辅助传动系统的作用：保障变压器、牵引电动机、牵引电器正常的工作环境及工作条件，带走他们工作过程中产生的热量，提供其工作所需的风压及向控制系统提供电源。

机车辅助传动系统的组成首先介绍一下传统的机车辅助传动系统的构成，对于内燃机车和电力机车分别如下：对于传统的内燃机车，其辅助传动系统主要包括由机械传动、静液压传动和由直流电动机直接驱动三种形式组成。

由辅助传动装置传递动力的辅助设备，有励磁机、启动发电机、前后通风机、测速发电机、冷却风扇及由直流电动机直接驱动的空气压缩机、机油泵、燃油泵等。

以东风为例，其辅助传动装置的组成如下：在柴油机输出端，由柴油机曲轴经牵引发电机转子轴和弹性法兰、万向轴与起动变速箱相连。

起动变速箱共有两个输出轴分成四个输出端；经两个弹性套柱联轴器分别带动起动发电机和励磁机；经尼龙绳联轴器带动通风机；经三角皮带带动测速发电机。

在柴油机自由端，由柴油机曲轴经传动轴直接带动静液压变速箱。

通过静液压变速箱两测输出轴的内花键，直接带动静液压泵，然后由静液压系统管路将泵打出的高压油输送给静液压马达，直接带动冷却风扇。

静液压变速箱中间轴下部的输出轴，经尼龙绳连接轴带动后通风机。

我国目前电力机车上的辅助电源大多数仍为旋转式的劈相机。

劈相机的电动相绕组（相、相绕组）连接到主变压器辅助绕组的次边，发电相绕组（相）则与负载相连。

三相负载的相电流和相电流直接从单相电网获得，相电流则通过异步劈相机获得。

劈相机将单相电源劈成三相电源，供给机车辅助电路的所有三相异步辅助电动机。

在电力机车上，除了辅助压缩机组电动机为直流电动机外，所有辅助电动机均为三相异步电动机。

电力机车工作原理

电力机车工作原理电力机车是一种使用电力作为动力源的机车，其工作原理是通过电能转换为机械能来驱动车辆运行。

下面将详细介绍电力机车的工作原理。

1. 电力供应系统：电力机车的电能供应系统主要包括接触网、牵引变压器、整流器和电池组。

接触网通过接触器将电能传输到机车上，牵引变压器将高压电能转换为适合机车使用的低压电能，整流器将交流电能转换为直流电能供给电动机，而电池组则用于启动机车和提供应急电源。

2. 牵引系统：电力机车的牵引系统由电动机、牵引变压器和控制电路组成。

电动机是电力机车的主要动力装置，通过转化电能为机械能来驱动车辆行驶。

牵引变压器用于调节电动机的电压和电流，以满足不同的运行条件和牵引力要求。

控制电路则负责控制电动机的启停、速度调节和制动等功能。

3. 制动系统：电力机车的制动系统包括电阻制动和再生制动两种方式。

电阻制动通过将电动机接入电阻来产生制动力，将机械能转化为电能消耗。

再生制动则利用电动机的特性，在牵引转换为制动时将部份电能回馈到电力供应系统中，实现能量的回收和利用。

4. 辅助系统：电力机车的辅助系统包括空气压缩机、辅助发机电、冷却系统等。

空气压缩机用于提供制动系统和辅助设备所需的空气压力。

辅助发机电则通过电动机的转动产生电能，为辅助设备供电。

冷却系统用于保持电动机和电力电子设备的温度在正常范围内，确保机车的正常运行。

5. 控制系统：电力机车的控制系统由主控制器、控制面板和传感器等组成。

主控制器负责接收驾驶员的指令，并控制电动机的运行状态。

控制面板提供给驾驶员显示机车运行状态和操作控制的界面。

传感器用于监测机车各部件的状态，反馈给控制系统进行相应的调节和保护。

综上所述，电力机车通过电能转换为机械能来驱动车辆运行。

其工作原理涉及电力供应系统、牵引系统、制动系统、辅助系统和控制系统等多个方面。

掌握电力机车的工作原理对于理解其运行机制和故障排除具有重要意义。

电力机车辅助电路电器检修与维护—电力机车常用电磁接触器

2.低压电器额定电压交流1200V、直流 1500V及以下的电器，称为低压电器。如接触器、起动器、自动开关、低压熔断器、继电器和主令电器等。（现用500V区分）
二、机车常用电磁接触器
1、6C系列交流接触器（1）型号及含义 6C180型、6C110型 6－序号； C－接触器； 180、110－主触头额定电流(A)。（2）作用在SS4、SS7、SS8型电力机车的辅助电路中，控制辅助电机及劈相机起动电阻的接通和开断。
接触器内置一电子线路板。使用此线路板后，线圈的控制电压范围可以很宽，交直流均可控制。在A1及A2端子上施加一个稳定的电压，此电压是在线圈额定电压范围内，从而使接触器动作。
A1及A2端子接着电子线路板，因此不能直接测出线圈电阻。
灭弧装置：采用金属栅片灭弧罩进行灭弧。
二、机车常用电磁接触器
（2）动作原理吸合时的控制电压范围为77%～100%额定控制电压，释放时的最大控制电压为55%额定控制电压。当吸引线圈得电时，衔铁吸合，带动常开触头闭合，常闭触头打开，当吸引线圈失电时，衔铁在反力弹簧作用下打开并带动常闭触头闭合，常开触头打开，常开主触头上的电弧被灭弧装置熄灭。 AF系列三相电磁接触器控制电压可以是交流电，也可以是直流电。当使用直流控制电源时，A1接“+”，A2接“－”。
二、机车常用电磁接触器
（4）特点 6C180型交流接触器具有操作频率高，主触头压力大，
抗熔焊性好，耐电弧等优点，应用较多。在许多电力机车上，原用的3TB系列、6C110型都改用6C180型。
6C系列接触器结构为模块化设计，配件通用性大，便于维护及更换。
二、机车常用电磁接触器
二、机车常用电磁接触器
二、机车常用电磁接触器

大功率电力机车辅助供电系统方案设计

大功率电力机车辅助供电系统方案设计大功率机车在现在的代表之一就是HXD3型电力机车,本篇论文参考HXD3型电力机车进行大功率电力机车的辅助电路的设计工作。

HXD3型电力机车由大连机车车辆有限公司与日本东芝公司合作研制而成,采用交流传动方式,定位为六轴大功率货运电力机车。

其主要任务是满足我国电气化货运干线的重载牵引与快速货运。

机车采用了交流电机矢量控制、水冷IGBT牵引变流器、采用轴控式驱动方式、CCBⅡ型制动机、1250kW异步牵引电动机、机车控制监视系统(TCMS)等关键技术,持续功率为7200kW,能够牵引5000t列车运行速度达到120km/h。

本篇论文着重探讨电力机车辅助供电系统的理论问题。

HXD3型电力机车设有两个IGBT辅助变流器,辅助供电电路由主变压器二次侧辅助绕组供电。

辅助变流器通过使用整流器单元把从主变压器供电的单相交流电转换为恒定电压的直流电,再供通过逆变器单元转换为三相交流电。

正常情况下两个变流器基本上以50%的额定容量工作,其中一个为恒频恒压变流器(CVCF),另一个为变频变压变流器(VVVF)。

此辅助供电系统所输出的三相电压稳定,同时具备平衡和节能的特点。

采用冗余式设计,可靠性高。

关键词：辅助变流器；逆变器；四象限整流器一绪论1.1前言机车车辆工业是制造业的重要组成部分,是中国轨道交通运载装备的重要载体。

中国机车车辆企业应发挥创新主体的职能,积极开展前瞻性和适应性技术研发,加快建立海外研发中心,重点研究开发高速轨道交通控制和调速系统、车辆制造、线路建设和系统集成等关键技术,通过技术引进与原始创新相结合、集成创新与引进消化吸收再创新相结合的战略,对关键零部件和关键技术实现突破,发挥后发优势。

对目标市场的市场环境和客户要求重点调研,提高定向开发制造产品的整体技术创新水平。

将适应性技术和产品性价比作为参与国际竞争的关键,形成可遵循的、完整的技术标准体系,创造中国铁路产业参与国际竞争的具有自主知识产权的民族品牌,促进民族机车车辆制造业的发展。

电力机车辅助电源系统的研究

电力机车辅助电源系统的研究摘要电力机车辅助电源系统是机车的重要组成部分，担负着除机车牵引系统主电路以外各种装置的供电任务，是提供风源的空气压缩机、空调、通风机等辅助电动机的三相交流电源，电热器、冰箱、信息显示装置的电源等。

机车辅助电源系统由三相交流辅助电源和直流电源系统组成。

一、引言为保证列车牵引、制动等系统的正常运行，车上设有各种必需的辅助机械装置，包括各冷却用风机、变压器冷却用油泵、变流器冷却用水泵，为制动、受电弓等各种气动机械装置提供风源的空气压缩机等。

此外，为保证良好、舒适的乘坐环境和工作环境，车上还设置了空调、电热器、通风机、冰箱、信息显示装置、自动售货机等电器设备。

为此，列车上必须有三相交流辅助电源系统。

同时，列车的控制系统及照明系统等则需要由直流电源供电，在升弓前或高压设备、牵引变压器故障时，由蓄电池供电。

三相交流电源系统和直流电源系统二者统称为辅助电源系统。

初期的电力机车辅助电源装置采用电动发电机（MG）或旋转劈相机方式，它体积大、重量重、响应性差、效率低、噪声大，需要经常进行检查、维修。

1958年晶闸管面世后，出现了静止式辅助电源装置（SIV），该方式没有电刷和旋转部分，维修量大为减少，容量、效率、体积等方面均有提高。

随着电力电子和开关器件的发展，目前电动车组、电力机车、城轨列车基本都采用IGBT的静止辅助电源装置，做到了体积小、重量轻、效率高、性能佳。

同时，为提高列车运行可靠性，辅助电源设置了各种故障保护以及冗余功能。

二、三相交流辅助电源系统三相交流辅助电源系统多采用辅助变流器生成三相交流电压为机车、动车组上辅助电气设备供电。

辅助变流器根据输入侧的不同，主电路可分为交-直-交型和直-交型；根据输出的不同，可分为恒压恒频（CVCF）逆变器和变压变频（VVVF）逆变器；根据主电路电平级数的不同，可分为两电平辅助变流器和三电平辅助变流器。

动车组辅助逆变器一般为CVCF逆变器。

在机车上，除了提供恒压恒频的辅助变流器，为节约能耗、降低通风机噪声，还有按照不同状态下设备所需要的功率来调节电压和频率的VVVF辅助变流器。

HXD3型电力机车辅助电路分析

图3 辅助系统加热装置供电电路图
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。

电力机车辅助电机PID控制研究

ａｏｔｌｔａｅｙｉｅｓｎｏｒｔｃｉｎｍｏｏｍｐｒｔｒｓｓｄｖｃ，ａｉｇＰＣａｅｓｓｅｃｎｒｌｎｔｗｉｓｃｎｒｒｔｇ，ｗｔｎｗｅｓｒｏａｔｔｒｅｅａｕｅｒｅｔｔｅｉｅｔｋｎＬｓｙｔｍｏｔｏｉ，ｔｏｓｈｆｒｏｔｉｅｈｔｕｈＨＭＩａｈｎｍａｈｎｎｅｆｃｆｔｅｓｓｍ，ｔｅｓｓｅｈｒｗａｅｄｓｇ，ｕｉｇｓｅｉｏｌｔｅｉＬｄＨＭＩｓｔｅｍａ－ｃｉｅｉｔｒｅｏｙｔａｈｅｈｙｔｍａｄｒｅｉｎｓｎｐｃａｔｏｏｄｓｇＰＣａｌｎｎ
第２０卷第４期
Ｖｏ．０１２
Ｎｏ４．
电子设计工程
ＥｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｎｉｅｒｎｅｔｏｉｓｇｇｎｅｉｇ
０２年２月２１
Ｆｂ２１ｅ．０２
电力机车辅助电机ＰＤ控制研究Ｉ
王安明，林辉
ＲｅｅｒｈｏｌｃｒｃｌｃｍｏｉｅａｘｌａｙｍｏｏＤｏｒｌｓａｃｎｅｅｔｉｏｏｔｖｕｉｉｒｔｒＰＩｃｎｔｏ
ＷＡＮＧＡｎｍｉｇ，ＬＮＨｕ — ｎＩｉ
（ ’ ＲａｌｙＶｃｔｏａＸｉ衄ｉｗａｏａｉｎｌ＆ＴｃｎｃｌｎｔｕｅＸｉ∞ ７１０４，Ｃｉａ）ｅｈｉａｓｉｔ， ’ Ｉｔ０１ｈｎ

电力机车辅助电源系统的分析与比较

电力机车辅助电源系统的分析与比较电力机车辅助电源系统是机车的重要组成部分，担负着除机车牵引系统主电路以外各种装置的供电任务，是提供风源的空气压缩机、空调、通风机等辅助电动机的三相交流电源，电热器、冰箱、信息显示装置的电源等。

机车辅助电源系统由三相交流辅助电源和直流电源系统组成。

早期的电力机车三相交流辅助电源装置采用旋转劈相机方式，这种电源装置体积大、重量重、响应性差、效率低、噪声大，故障率高，需经常检查、维修。

随着电力电子和开关器件的发展，采用IGBT的新型辅助逆变系统正在替代传统的劈相机三相交流系统。

辅助逆变系统不仅为机车各辅助电机提供对称三相电源，同时可满足辅助电机软启动、软制动，不受电网波动影响。

为防止因辅助供电设备故障而影响机车正常运行，辅助逆变系统同时设置各种故障保护及冗余功能。

机车直流电源系统主要由整流装置、蓄电池组成，为机车的控制系统及照明系统等提供所需直流电源，为蓄电池充电，在升弓前或高压设备、牵引变压器故障时，由蓄电池给上述设备供电。

2 三相交流辅助电源系统该系统多采用辅助变流器生成三相交流电压为机车辅助电气设备供电。

辅助变流器根据输入侧的不同将主电路可分为交一直一交型和直一交型；根据输出的不同，可分为恒压恒频(CVCF)逆变器和变压变频(VVVF)逆变器。

在机车上，除了提供恒压恒频的辅助变流器，为节约能耗、降低通风机噪声，按照不同状态下设备所需要的功率来涮节电压和频率的VVVF辅助变流器。

通常，在同一种车型上的CVCF逆变器和VVVF逆变器硬件结构相同，仅控制方式不同。

下面分别探讨交一直一交型和直一交型辅助变流器的实现方案。

2．1 交一直一交型辅助变流器交一直一交型辅助变流器是南牵引变压器辅助绕组供电，与牵引变流器相同，一般由网侧变流器、中间直流环节、三相逆变器3部分组成。

由于接触网电压的波动较大，因此，交一直一交型辅助变流器输入的单相交流电也有较大的波动，为了获得稳定的中间直流环节电压，辅助变流器的网侧必须采用可控整流电路。

第三章电力机车辅助机械系统

（雨天、雾天作用更大）
调车控制器
牵引通风机组
空压机
侧门，供检修人员绕到电器柜后进行检修维护作业
从A端司机室走出，中间走廊左侧是列供柜
高压安全阀
空气压缩机组
• • • •
车体总长21596mm，宽度3105mm，高度4132.5mm。车体设有8个新型的空气过滤装置，2个一组。牵引电机和硅机组通过独立风道从侧墙进风进行冷却。 1#、2#顶盖上设有制动通风口和变压器通风口。
——资料：
——在两端的顶盖上设置主电机冷却风进风口 HXD3型机车利用两端拆卸顶盖的进风口吸入主电动机冷却风。车体和顶盖的界限在车体肩部斜面的下方，有利于下述①～③所示内容。 ① 车体侧面不设进风口，以提高车体作业的效率。 ② 因为构造较为复杂的进风口只限定在顶盖上，在提高工作效率的同时，有利于提高车体强度。并且有利于减少车体腐蚀。 ③ 车体上部的开口面积变大，便于主变换装置等大型设备的进出。
12）空气压缩机的冷却在机械室配置的空气压缩机的冷却器用（空气压缩机的油冷却和压缩空气的冷却用）冷却风(每台0.55m3/s)是吸收车内的空气，向车外（地板下）直接排气。但为保持冬季的机械室内的温度，进行夏· 冬的排气转换。
13）机械室内保温冬季按照下列①～⑤所示做法，机械室内能够保温。 • ①上述第10项所记载的正压，堵塞向机械室内进行通风的排风口，无增压。 • ②同样，向车顶的车外进行排气的排气口也关闭，没有无用热量的进出。 • 但因需要吸入压缩空气（2.75m3/min×2台），所以留有最小限的通风途径。 • ③空气压缩机的冷却风通过设置在风道内的转换叶片，进行机械室回流。 • ④司机室内通过空调上的换气功能，可以吸收新鲜户外空气。（加热器运转时，吸收10%的新鲜户外空气。） • ⑤卫生间通过设置在卫生间的换气扇，冬季也经常排气。

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第九章辅助电机
第一节异步劈相机的工作原理
当劈相机与三相电负载接通后，因U、V两相负载直接与单相电源相连，不需要经过劈相机即可直接从单相电源获得负载电流 I CM 和I UM 。W相负载电流 I WM 则由劈相机的W相提供。因为当电网W相缺相时，劈相机的W相电势高于W相端电压，从而使W相电流反相，源源不断地向三相负载输出第三相电流，这时电机才真正进人劈相机工况运行。 I I I
一、异步劈相机的额定参数 1．额定功率 2．额定电压 3．额定电流
4．额定功率因数 5．效率
第九章辅助电机
第三节额定参数及结构特点
二、异步劈相机的结构特点１．定子劈相机的定子由机座、定子铁心和定子绕组等组成定子采用Ｆ级绝缘绕组嵌线完成后，整个定子应浸渍５１５２无溶剂漆或１０３２三聚氰胺醇酸树脂漆两次。２．转子劈相机的转子均采用趋肤效应较差的单鼠笼式结构，而且转子槽形的设计应考虑到在转子导条中负序电流渗透的有效高度范围内的槽形面积能尽可能大些，通常采用上宽下窄的倒梨形槽或中字形组合槽劈相机的定子铁心与转子铁心之间的气隙约在1ｍｍ左右
一、劈相机的空载工况
.
第九章辅助电机
如果用某种方法使劈相机的转子转动起来，并达到额定转速。那么和转子转向一致的定子正序磁场与转子的相对速度很小，而和转子转向相反的定子负序磁场与转子的相对速度约为两倍同步转速，定子负序磁场切割转子导体，在转子导体中感应出数值较大，且频率为接近两倍电网频率的转子负序电势和电流。由于转子漏抗的显著增大，使转子负序电流在相位上滞后于转子负序电势 90°电角度，从而使转子负序电流建立的磁场几乎抵消了定子负序磁场，气隙中的剩余负序磁场很微弱，这种现象称为转子的阻尼作用。异步电机的这种阻尼作用正是异步电机具有劈相机功能的基础。因此，当劈相机转子以额定转速转动时，可以认为气隙中只有正序磁场和正序磁通。
第九章辅助电机
第二节起动及电压对称性调整
当劈相机的电动相绕组UV接通单相电源起动时，可以把定子绕组看作是由两相组成：一相是VOU，它直接由单相电源供电；另一相是VOW，它与起动电阻 RQ串联后由单相电源供电。这时流经VOU相电流 I 滞后电压 U 90°电角而流经VOW相电流 I 滞后U 角（
第九章辅助电机
第四节三相辅助电机的工作特点

一、电力机车中交流辅助电机的类别 1、压缩机组 2、牵引通风机组 3、变压器通风机 4、变压器潜油泵
第九章辅助电机
第四节三相辅助电机的工作特点

二、电力机车交流辅助电机的作用及工作特点
1、承受振动和冲击 2、承受电压波动270-460伏 3、在三相线电压不对称度270伏不超过10%、460伏不超过7%下能正常工作 4、环境温度-40到45度 5、月平均空气相对湿度最大为90% 6、海拔1400-2500米，环境温度不超过45度与所需的环境空气温度降低补差值时，应能正常运行。
第九章辅助电机
第九章辅助电机
第九章辅助电机
劈相机：在单相工频交流电力机车上，为各辅助
机组提供三相交流电源。
一种将单相电变换成三相电的特殊电机，其实质是由单相电动机和三相发电机组合而成的旋转电机。本章分析异步劈相机的工作原理，讨论异步劈相机起动、三相电压对称性问题，介绍异步劈相机的结构特点、额定参数等。
第九章辅助电机
通过前面的分析已知，劈相机负载时其电动相绕组中流过的既有电动机电流，又有发电机电流；而发电相绕组中只流过发电机电流，这说明劈相机的定子三相电流是不对称的，不对称电流引起不对称的阻抗压降。在感性负载招况下，发电机电流引起的阻抗压降将使绕组的端电压小于感应电势，而电动机电流引起的阻抗压降使绕组的端电压大于感应电势。因此，如果三相绕组对称，则三相感应电势是对称的，在劈相机负载后由于三相不对称的阻抗压降，仍会造成劈相机三相端电压的不对称。此外，没有被完全抵消的气隙剩余负序磁场，也将在定子三相绕组中感应出负序电势，这就进一步加剧了三相电压的不对称。
第九章辅助电机
第五节典型电力机车的辅助电机

三、HXD3型电力机车的辅助机组 1、牵引通风机 2、复合冷却器通风机组 3、空气压缩机组
第九章辅助电机
小结
劈相机本质上是一台本身只输出一相电流的异步电机。劈相机运行必须解决的核心问题有两个：一是起动问题；二是劈相机负载后如何保持三相输出电压的对称性问题。异步劈相机的起动通常采用电阻分相起动的方法，为了保证劈相机可靠起动和避免在起动过程中产生有害的电磁振动，必须正确选择起动电阻阻值，并利用起动继电器控制好切除起动电阻的时刻。造成劈相机负载后三相输出电压不对称的原因是：定子三相电流的不对称和定于绕组中负序电势的存在。为改善劈相机负载后三相输出电压的对称性，专用劈相机的定子绕组均采用三相不对称绕组，并在负载侧的U相和Ｗ相端并联电容

第九章辅助电机
第五节典型电力机车的辅助电机

一、SS9型电力机车 1、劈相机 2、牵引通风机 3、制动电阻通风机组 4、变压器通风机 5、变压器潜油泵 6、空气压缩机组 7、辅助压缩机组
第九章辅助电机
第五节典型电力机车的辅助电机

二、SS4型电力机车 1、劈相机 2、牵引通风机 3、制动电阻通风机组 4、变压器通风机：主变压器单级轴流风机电动机、硅整流装置轴流风机电动机 5、变压器潜油泵 6、空气压缩机组 7、辅助压缩机组
二、异步劈相机三相电压对称性的调整 1．劈相机负载后三相电压不对称的原因
第二节起动及电压对称性调整
第九章辅助电机
第二节起动及电压对称性调整
2．改善劈相机三相电压对称性的措施（1）劈相机定子绕组采用三相不对称绕组（2）在负载侧的U和W端子上并联电容器
第九章辅助电机
第三节额定参数及结构特点
第九章辅助电机
第二节起动及电压对称性调整
一、异步劈相机的起动异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。辅助电动机起动法是在劈相机的转轴上安装一台辅助电动机，起动时先由辅助电动机带动劈相机转子转动，待劈相机转速达到一定值时，将劈相机投入单相电网，并切除辅助电动机的电源。分相起动法分为电阻分相起动和电容分相起动两种。电阻分相起动具有线路简单、设备成本低等优点，因而得到广泛的应用
第九章辅助电机
当劈相机转动起来以后，若劈相机不与外界电负载相接，称为劈相机空载工况。这时劈相机气隙中的正序磁场和磁通有两个作用：一是，正序磁通和转子导体内感应的正序电流相互作用产生电磁转矩，用以克服转子的机械阻转矩及转子负序电流产生的电磁阻转矩，驱使转子沿着正序磁场的方向继续维持转动，这时劈相机实际上是作为一台单相异步电动机运行；二是，正序磁场切割定子三相绕组，感应出三相电势，从劈相机三相负载端来看，它又是三相发电机。因此，从这两方面作用来看，劈相机是一台单相异步电动机和三相异步发电机的组合体，既可以在它的轴上接上机械负载，又可以在它的U、V、W三相输出端接上电负载。
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第九章辅助电机
第一节异步劈相机的工作原理
劈相机实质上是一种本身只输出一相电流的异步电机。劈相机工况实际上是三相异步电机在不对称条件下运行的一个特例。异步电机进入劈相机工况一般应具备以下两个条件：（1）电机轴上的机械负载不变；（2）三相电网中W相缺相，使W相电流反相输出。只要具备上述条件，一般的三相异步电动机同样具有劈相机功能。
Ip
.
第九章辅助电机
第一节异步劈相机的工作原理
在单相工频交流电力机车的辅助系统中，异步劈相机（简称“劈相机”）用来将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。
当定子绕组 UOV接至单相电源时，单相电流 I p 由U相流人，从V相流出，该电流产生的磁场可以分解为两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁场，分别称为正序旋转磁场和负序旋转磁场。当劈相机转子静止不动时这两个旋转磁场在转子导体中感应出两个大小相等、方向相反的电势和电流，而产生两个大小相等、方向相反的电磁转矩，其合成起动转矩为零，故劈相机不能自行起动
Q1
VU
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Q2
VU
这两个时间上有不同相位的起动电流通人在空间彼此相差一定电角度的两相绕组中，所产生的气隙合成磁场是一个旋转磁场，在该磁场的作用下能产生较大的起动转矩，使劈相机的转子转动起来。当转速达到同步转速的80％一90％时，借助接触器切除起动电阻，起动即告完成，劈相机投人空载运行。
＜90°）。
第九章辅助电机
第二节起动及电压对称性调整
为了保证劈相机的可靠起动，应该解决以下两个问题。（1）起动电阻值应选择合适，以获得最大的起动转矩（2）控制好切除起动电阻的时刻在劈相机的实际使用时，还应注意以下几点：（1）劈相机只允许空载起动，待劈相机起动完成后，才能逐个接通电动机负载。（2）劈相机停止工作前应先断开电动机负载。（3）劈相机起动时间不能过长