第四次作业

这是一套有源保护系统，除网侧电路以外，主电路中任 何一点接地时，结地电位与 110V 电压叠加使得接地继电器 动作。因为有源是一个 110V 固定电位，即使在“零电位” 接地时， 仍能保证接地继电器动作， 实现全区域性保护， ZJDJ 动作后将于主断路器分闸，与接触网断开。 接地继电器采用双线圈结构，分动作线圈和恢复线圈。 动作线圈接在主电路上，当主电路发生接地时，接地电流流 过继电器线圈，使其得电吸合并出动显示信号机脱钩，起到 信号记忆作用； 恢复线圈装在信号机构中， 有控制电路供电， 操作恢复线圈得电动作，可消除信号记忆，是信号机构复原 （复位）。 10、分析主型相控电力机车辅助电路保护系统组成及工 作过程。 答： 电力机车辅助电路保护系统主要由过电压、 过电流、 接地、零电压和单机过载保护等部分组成。 过电压保护：可通过在辅助绕组两端并接 R-C 吸收电路 即可。 过电流保护：一般采用电流继电器监控电流的变化，当 电流达到电流继电器的额定范围时，电流继电器动作，直接 使主断路器跳闸，全车停电对辅助系统进行保护。 11、分析主型相控客运电力机车磁削电路。 答： 当电机电压达到最高值后， 要求机车继续加速时，
I 级磁削电阻
11～61CXR，阻值为 0.063Ω闭合接入主极
绕组，磁削系数为 0.7。
II 级磁削电阻
12～62CXR，阻值为 0.0271Ω，通过 12～
62CC 电控接触器闭合并入主极绕组，磁削系数为 0.54.
III 级磁削通过
11～61CC 和 12～62CC 电空接触器闭合同
时并入，使磁削电阻 11～61CXR 与 12～62CXR 并联，总阻值 为 0.0189Ω（0.063//0.0271=0.0189），磁削系数为 0.45. 8、分析主型相控电力机车加馈制动电路。 答：SS3B 型电力机车电气制动采用他励电机电阻制动， 低速区采用加馈电阻制动。
Tem1、 N和Tem 2、1 ，即 Tem1 Tem 2， CT N Ia1 CT1Ia 3
则 Ia1 1
Ia 3
N
在励磁绕组（串励绕组） R s 两端并联分路磁削电阻Ｒ ｃｘ ，
ｆ ＝ 将使励磁电流减小， 达到磁削的目的。 磁削系数 Ｉ
Ｉ ａ
Ｒ ｃｘ Ｒ ＋Ｒ ｓ ｃｘ
12、分析电力相控机车中蓄电池的作用 答：蓄电池作为电力机车的备用电源和启动电源，其作 用主要包括：在降弓状态下为机车的控制电路、低温预热电 器、辅助压缩机、照明显示等低电压电器提供 110V 直流电 源，保证机车升弓并投入工作；在电力机车运行中 110V 控 制电源发生故障时，给控制电路提供电源来维持机车的短时 故障运行；机车正常运行过程中对控制电源器滤波作用，以 降低控制电源的纹波系数，提高控制电源的品质；为机车的 低压试验提供控制电源和为机车的故障检查提供照明电源。 13、分析相控电力机车过电压保护系统。 答：电力机车在运行中承受的过电压有外部过电压和内 部过电压之分。 外部过电压是指来自机车外部的雷达，其电压高达几十 万伏以上， 它通过接触网线侵入机车车顶， 称为大气过电压。 外部过电压的保护，一般采用伏安特性非常理想的氧化锌避
D13 C23 a3 正半周电流路径 c3 T17 C16 C26 C25 C15 C24 C14
c3
C13 C22
C12 C21
C11
a3
T18 C23
C13 C22
C12 C21
C11
负半周电流路径 D14 C26
C16 C25
C15 C24
C14
制动工况励磁绕组简化图 9、分析主型相控电力机车接地保护电路的设置、特点 及工作过程。 答：SS3B 型电力机车主电路接地保护采用 2 套保护系统， 分别接在各转向架独立供电电路主整流桥 1ZGZ （2ZGZ） 的中 点 7 号线（70 号线）上。接地保护装置由接地继电 1ZJDJ(2ZJDJ)、并联分路电阻 1FLR(2FLR)（500Ω、200W）和 串联限流电阻 1XLR（2XLR）（300Ω、200W）组成，与 110V 直流控制电源串联，经控制电源负端接地。
SS7 / SS7 B / SS7 C 采用再生制动方式；
（4）货运机车基本都设置了无功功率补偿装置，客运 机车没有设置功率补偿装置； （5）牵引电动机主要采用串励方式，只有 SS7 系列采用 复励方式； 7、分析主型相控电力机车在三级磁削工况下的主电路。 答：在负载一定时进行磁削，电动机的电磁转矩保持不 变。若磁削前、后对应的电磁转矩和磁通分别为
SS3B 型电力机车电阻制动的特点是： 具有加馈电阻制动 特性，当机车限流特性制动 进入低速区（＜46㎞/h）,励磁电流调节已达到最大值 650A的限制值，而这以后制动发电机由于机车速度低，其发 电电势E随速度下降而下降，制动电流无法维持不变，而在 低速区要获得最大恒制动力特性，此时只能依靠主整流桥 T11、 T12、 D11 和D12（T21、 T22、 D21 及D22）相控输 出整流电压Ud电,对制动电路实施电流加馈，以维持制动电 流不变，实现恒制动力特性。当机车速度达到19km/h后，主 整流器晶闸管已全导通，制动功率达到最大值，所以在低于 19km/h以后制动电流不再继续维持不变，制动力将先沿最大 励磁限制线下降，再沿主桥整流限制线下降，直到速度为0 时，保持加馈制动电流50A。在机车静止状态保持50A加馈制 动电流状态下会出现一定的反力矩趋势，故试验时要空气制 动抱闸以保安全。这样就实现了恒制动力特性，加馈电阻制 动电流计算公式是：
6、简述国产主型相控电力机车的基本特征 答：我国干线相控电力机车主电路存在着如下基本技术 特征 （1）主电路的调压方式均采用多段整流桥串联形式， 以三段不等分半控桥整流桥为主； （2）货运机车几乎都采用三级磁削弱方式，客运机车 全部采用无极磁场削弱方式; （3）电气制动主要采用加馈电阻制动方式，唯有
雷器。避雷器安装在车顶，接在主断路器触头与隔离开关之 间，以防止外部大气过电压侵袭。当遭遇雷电侵袭时避雷器 放电，相当于接触网对地短路，通过钢轨及回流母线，短路 电流被送入变电所，将会引起牵引变电所开关跳闸，切断接 触网供电以保护此区段中运行的所有电力机车。
SS3 B、SS源自文库 G、SS8、SS9 型电力机车均采用
的转换。 此时6台电动机主极励磁绕组全串联联接， 控制1ZGZ 中的T17、T18、D13、D14、励磁整流桥作为励磁电源向他励 主极绕组供电。由电动机转为电动机运行时，励磁电流方向 必须与原来方向相反。 当机车进入低速（<46km/h）时，励磁电流的调节已达 到最大值650A的限制值， 制动电流急剧下降，为了在低速 区获得较大的制动力，SS3B型电力机车采用了加馈电阻制 动。此时开通主整流桥1ZGZ（2ZGZ）的大桥相控输出整流电 压对制动电流加馈，以维制动电流的不变，实现恒制动力特 性。
SS3 B 型电力机车 R-C R-C 吸收回路， 可以有效地吸收过电压。
过电压吸收电路参数：保护电阻 1、2、3、4ZBR 阻值为 2.5 Ω，功率为 1.2KW，吸收电容 1、2、3、4ZBC 容量为 6μF、 1.5kv，可将二次侧电压峰值抑制在 6%以下。 辅助系统发生的过电压是由系统内电器的开闭操作引 起的，属于内部过电压，保护方法与主电路内部过电压保护 相同，通过在辅助绕组两端并接Ｒ－Ｃ吸收回路即可。
就要进行磁场削弱。SS9 型电力机车采用晶闸管无级分路， 来实现从满磁场到最深削弱磁场的连续平滑控制，以改善高 速区的牵引功能。磁场无级削弱电路也是按转向架分为两个 相同而独立的部分。以前转向架为例，从电枢和磁场绕组的 连接点 14、 24、 34 分别到第二段桥的二个桥臂中点 78 和 79， 串入三对磁场分路晶闸管。 现以牵引电动机 1M 为例来说明磁场无级削弱的工作原 理。如图 2.3 所示，①、②为满磁场的工作情况。这时与分 路晶闸管联接的整流桥处于满开放输出状态，晶闸管 T11、 T12 不参与工作，正半波元件 T5、D5、D4 导通，负半波 D3、 D6、T6 导通，与前述的情况相同。 电压过零时， 即电源为负半波的工作情况。 由于元件 D5、 D4 的导通使元件 T6、 D6 因反向电压而截止， 而流经元件 T12 的电流无通路而截止，在 T11 触发后将励磁绕组再次分流。 因此，元件 T11、T12 导电时间的长短，决定了分路时间的 长短。调节晶闸管 T11、T12 移相触发角，就能达到所需的 磁场削弱系数。
I
Ud E R
式中Ud为整流桥整流工况而牵引电动机制动工况下的 输出电压，E为牵引电动机端电压处于发电工况时的电动势， R为加馈电阻制动电路回路的等效电阻。 电流回路分析： 在机车进行加馈电阻制动时，直流电动机改变励磁方 式，由原来的串励改为它励，因此，在由牵引工况转换为制 动工况时，需对主电路电枢绕组电流路径和励磁绕组电流路 径分别作一探讨： 主电路电枢绕组电流路径（正半周）为：a1→D11→母 线及平波电抗器1PK→电流直流互感器1ZLH→S11→S12→牵 制位置转换开关（1WH）→方向位置转换开关→C11→C21→ 方向位置转换开关→牵制位置转换开关（1WH）→D14→D13 →T11→x1。 励磁绕组电流为：1ZGZ的励磁桥正端（a3→7ZLH→C23 →C13→C22→C12→C21→C11→C14→C24→C15→C25→C16 →C26→LC→1ZGZ励磁桥负端（c3）。以一支路第一段控制 为例，制动鼓转换开关置与“制动”位，这时6台电机主极 绕组全串联。串联后其制动电路可简化为如图所示，由一个 独立的单相半控桥提供电源为其供电，交流供电电压为 198V。 主电路励磁电流回路： 当司机换向手柄置于制动位时， 励磁接触器LC闭合，同时1WH完成“牵引”和“制动”工况
货运电力机车采用三级电阻磁削电路。以 SS3B 型电力机
车磁削电路为例，分析货运机车的磁削调速过程。 为了降低牵引电动机主极绕组（串励绕组）中的电流交 变分量，改善其换向性能，,在主极绕组的两端，并联一组 阻值为 0.4212Ω的固定分流电阻 1～6CXR,对主极磁场进行 磁削，磁削系数为 0.95，将主极中电流的交变分量限定在 25%以内，保证牵引电动机可靠换向。 当三段半控桥可控元件全导通或输出电压达到牵引电 动机最高工作电压是，方可进行磁削调速。此时整流器输出 母线 1、 3 号线之间的电压维持不变， 牵引电动机电枢回路～ 0.5592Ω,20℃）两端逐级并入磁削电阻，两组电阻可产生 三级磁削：
Y10W-42/105 TD 型避雷
器，标称放电电流为 10KA，额定电压为 42KV，残压≤105kv。 内部过电压是指电力机车车载电器设备工作时产生的 电压冲击，如主断路器的开闭、各种电器开关的分合、整流 元件的换向等，都会危及电力机车电器设备的安全运行。抑 制内部过电压，采用在主变压器二次侧各牵引绕组两端跨接