第一章 电力机车主电路

U 2Id
4 3 4
2 2 U2 P U d Id 2
1 co s 1 Id 2

P S

2 3 C O S

( 4 3
ud ud 0

3 4

1 4
co s
• 1.2基于调压开关结构的主电路
• 5 测量系统——直流电流和电压的测量均采 用霍尔传感器，交流电流和电压的测量采用交 流互感器，使高压电路与测量控制系统隔离， 以利于司机安全，并且使控制、测量、保护一 体化，同时提高了控制精度； • 6 保护系统——机车采用双接地保护，每 一台转向架电气回路单元各接一台主接地继电 器，以利于查找接地故障。
1
从上两个式看出基波电流与电压的相位移为零，即 cos 1 ＝1
P U 2 I 1 co s 1 U 2 I 1
S U 2I U 2Id

P S I1 Id 0 .9
• 二、全控桥式整流整流电路的功率因数： i波形付氏展开式
i 4

I d [sin ( w t )
• 三、8G型机车主电路 • 前苏联生产，87到90年共进100台，现属太 原北机务段（易货货易） • 调压开关式主电路
• 1.3 相控结构式主电路 • 采用相控式主电路与TK式主电路相比有以 下优点：
①平滑调压，无力矩冲击，较好利用粘着力，起动 牵引力上升10%； ②范围内的牵引力和速度的任意调节，以致实现自 动控制； ③调压调速的快速性，坡道地区，节能20~30%； ④取消笨重的TK设备，无触点切换，减少电磁波对 人体的危害。
( )

1 2
(1 co s )
• 四、两段控桥式整流整流电路的功率因数：
I1 1



0
i1 d w t
2
1

U1 KT
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0

Id 2KT
) dw t
2


(
Id KT
)dw t
Id KT
4 3 4
S U 1 I1
Id
4 3 4
4 牵引电动机供电方式——采用转向架独立供电方 式，即每台转向架有三台并联的牵引电动机，由一 组整流器供电。优点是当一台转向架的整流电路故 障时，可保持1/2的牵引能力，实现机车故障运行； 前后两个转向架可进行各架轴重转移电气补偿，即 对前转向架减荷后转向架增荷，以充分利用粘着， 发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基础的电 气系统单元化供电控制系统，装置简单。
1 3
sin 3( w t ) ]
P U 2 I 1 co s 1
I 1 0 .9 I d
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Ud U d0
整流调压电路
D1 u/4 u/4 D2 D3 T2 T4 T5 T1 T3
u/2 T6
D4
• 三、8K型机车主电路 西欧50HZ集团进口（法国为主），运行 在大秦线。 • 整流调压电路
T11
T13
P.C T12 T14
M1
T21 D23
M2
Rsh T221 D241 T223 M2 T243 M1
Z
电路为中抽式不可控整流电路，Z 为整流硅，G为过滤硅， a1x1(a2x2)固定绕组Ua=1040V。 1O1（9O2)为可调绕组，： Ur=8*125=1000V（8段组成）。 两绕组反接时：Uo=Ua-Ur 见 （b)图 正接时：Uo=Ua+Ur 见（c） 图
o1 26反
DC 1~o2
DC
反接图
26正
o2
DC 9~o2
x1 DC
a1
正接图
级数
具体调压原理为下： 闭合开关 绕组联接 输出电压
波形
1.接地保护电路
N3
N2 -
300
88
Ud
DC110v
+ N1
二、SS3型机车主电路 吸取SS2失败的经验，采用过渡型主 电路，即主变压器次边同时采用调压开关 和可控硅调压技术，具体即由调压开关实 现八段调压，每段内再由SCR平滑调压 。
• 不可控整流：高压侧，低压侧（调压开关） • 可控整流：无级调速，二段半控桥，三段不等分 桥 • 主电路分为原边电路，次边电路，电机负载回路， 电气制动电路和保护电路。 • 现在均为低压侧调压，故原边电路较为简单，通 常为： 受电弓 主回路器 电流互感器(电压互感器） 原边绕组 接地 次边：重点讨论整流电路。
• 一、两段半控桥调压整流原理 在调压范围在的情况下，为了改善调压整 流电路的功率系数，通常采用多段桥电路. 二、三、四段最为常见，下图为两段半控 桥原理电路。
T1
D1
• 第一段： • 第二段：
T2
D2
T3
Ud
D3 D4
T4
• 两段波形的关键是：RM2工作时要维持 RM1满开放。 • 目前采用两段相控调压的主电路的车型有： SS5、SS6、SS7、6G、8K。
二、SS4型机车主电路
• 主电路特点： 1、主传动形式： 采用传统交直传动形式，串励式脉流牵引电动 机，具有较成熟的经验，控制系统较简单。 2、牵引供电方式： 采用一台转向架两台牵引电机并联，由一台主 整流器供电，即“转向架独立供电方式”具有灵 活性：一个整流器故障其它可运行。
3、整流调压电路： 初期主电路，采用了不等分经济四段桥半控式 整流调压电路，比传统的四段控制半控桥，节约 了一半的二极管，晶闸管，并可减少主变压器抽 头，简化变压器结构，但必须采用较复杂的开关 式控制电路。为了简化控制系统，避免开关式控 制电路带来的操作过电压，后期生产的采用了三 段不等分半控整流调压电路。与经济四段桥比较， 尽管功率因数较低，但提高了系统的可靠性。 4、电制动方式： 采用传统电阻制动方式，每一节车四台牵引电 机主极绕组串联，由一台励磁半控桥整流供电。 两级电阻制动，在34Km/h自动切换。
• 三、半控桥式整流整流电路的功率因数：
求S：
I 1



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Ud U d0
第一章 电力机车主电路 本章首先介绍决定主电路形式的主要 五个因素。接着以典型机车为例全面分 析国内现有机车主电路的结构，原理及 特点。
• 1.1概述
主电路的核心是完成功率传递，即能 量转换（电—机）首先确定的是能量形式， 电能：直，交（单，三）， 电机：直，交 解决以下五个方面内容
• 一、调速方式： 控制的主要内容，由电机学知：
一、SS1型机车主电路 调压整流电路 重点解决增加调压级数和减少变压 器抽头的矛盾。措施是利用固定绕组和 可调绕组的正反接及其波不对称过滤方 法。
a1
x1
1 2 3 4
31 32 33 34 35 38
8
o1
47
o2 16
43 48 46
12 11 10 9
42 41 40
x2
a2
39
G
26反
26反
a1
绕组电压分配： a1x1=1110V x1 b1b5=4*277.5= 1110V
U =277.5=1/8U
10 b1 b2 2 4 b3 b4 b5 6 5 7 8 3
1 9 T1 D3 D1
T2
D4
D2
1、调压过程: 第一段： 第二段： 第三段： 第四段： 第五段： 第六段： 第七段： 第八段：
二、主电路的构成 ㈠ 网侧电路
网侧电路见图。其主要功能是由接触网取得电能，因而属于25kV 电路。网侧电路又称高压电路，在主变压器高压绕组AX的A侧为高压部分， 主要设备有受电弓1～2AP、高压隔离开关17QS、18QS、真空断路器4QF、 高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、主变压器的高压 绕组AX。 低压部分有：电流互感器9TA、网压表103PV、104PV、电度表105PJ、 自动开关102QA、接地碳刷110E～160E及变压器100TV。 网侧电流从接触网流入升起的受电弓，经主断路器4QF、高压隔离 开关17QS（或18QS）、主变压器的高压绕组(A-X)进入车体,通过车体与 转向架的软连线、接地电刷110E～160E、轮对、钢轨，返回变电所。高压 电压互感器6TV接在主断路器主触头之前，在其二次侧通过保护用自动开 关102QA，接有安装于司机室内的网压表103PV、104PV，电度表105PJ 的电压线圈。升起受电弓，• 可判断接触网是否有电。在接地端X处，接有 就 交流电流互感器9TA(300A/5A)，• 电度表提供电流信号。 为 在主断隔离开关与主阀之间接有避雷器5F，用于抑制操作过电压及 运行时的雷击过电压。高压电流互感器7TA是原边电流的测量装置，其作 用为原边的过流保护。高压隔离开关17QS、18QS用于隔离故障受电弓。
实际电路复合触头由两个触头并联工作，以 提高可靠性。加+的编号同时工作。两个触 头有两种接法，如下图：
闭口桥
2 12
开口桥
2 12
• 2.开关转换过程 • 通过控制可控硅，使TK转到无流转换。 • （1）12段： 先闭TK3，不可控先导通，旁路了 TK2，使TK2无流满开（有释能回路），封锁T3、 4的情况下，闭合TK4. • （2）23段：转换时条件是SCR满开放，故流经 TK3的电流几乎为零，等于无流，经由TK4流过。 闭合TK5，不可控先导通，旁路TK4，断TK4无 流。封锁SCR,闭合TK6。无流转换 • （3）其他段转换类似。