电力机车电路..
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。
SS4改型电力机车主电路
由真空接触器（电磁式）、无触点晶闸管开关、滤波电容、滤波电抗和故障隔离开关等电器组成。
在PFC装置中设有故障隔离开关119QS、129QS、159QS、169QS，当PFC故障或者不需使用而切除时将隔离开关打至“故”位。并通过其辅助联锁切断真空接触器的电磁线圈得电电路，使真空接触器处于分断状态，从而使PFC电路与牵引绕组完全隔离。与此同时，隔离开关的主刀对电容器进行放电。
--电机电枢（制动）电流（A）。
常规电阻制动中，当电机主励磁最大恒定后，制动电流将随机车速度的降低而减小，轮周制动力也随之而变化，为了克服在低速区时制动力的减小，加馈电阻制动是从电网吸收电能，通过相控主整流器向电机电枢补足 并保持恒定，以此获得理想的最大轮周制动力恒定值。
SS4改型电力机车电制动时电枢与励磁回路
（二）整流调压电路（Ⅰ架）
采用转向架独立供电：a1-b1-x1，a2-x2供电给整流器70V，70V给并联的第1、2位牵引电机供电；a3-b3-x3，a4-x4供电给整流器80V，80V给并联的第3、4位牵引电机供电。
额定网压时：
பைடு நூலகம்不等分三段半控桥式整流电路工作顺序（Ⅰ架为例）：
电力机车电路(共39张PPT)
SS9型电力机车主电路的特点
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，以充分利用黏着， 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。
• 牵引绕组01—b1—x1、02—x2电压有效值均为686．8 v， 其中a1—b1、b1—x1为343．4v，与相应的整流器构成三 段不等分整流桥。先开放由牵引绕组a2—x2供电的整流桥 的晶闸管T5、T6，顺序移相，整流电压由零逐渐升至 1/2Ud。整流电流由二极管D1、02和D5、D6续流。在电 源正半周时，电流由牵引绕组a2T5D2D1导线71 平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线 T2D5D4x2a2，当电源负半周时，电流由牵引绕 组x2D3D2D1导线71平波电抗器牵引电动机电 枢主极绕组导线72D6T6a2x2。这时第二段桥的
电力机车电路
• 主电路
一、机车电路的分类
整流器电力机车的电气线路通常都由三部分组 成，分别是主线路、辅助线路和控制线路。各 种保护设在各线路之中，在电方面不独立存在。
– 主线路 (或动力电路)，是产生机车牵引力的制动 力的主体电路。又按电压级分为网侧高压电路、 调压电路和牵引制动电路三级。
– 辅助电路是专向各辅助机械供电的电路，按电压 等级可分为380V、220V两个部分。
转换，并保证电气制动的电气稳定性和机械 稳定性。 • 应有使机车入库的低压电源入库线路。
三、电力机车主电路的组成
• 变压器一次侧线路。 • 变流调压电路。 • 负载电路。 • 保护线路。
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。
电力机车电路要点
电力机车电路要点电力机车是一种使用电能代替机械能驱动的运输工具，其电力系统是其核心部分。
电力机车的电路系统具有多种功能，包括供电、控制、保护和监测等。
以下是电力机车电路系统的要点。
1.供电系统：电力机车的供电系统主要包括牵引电源和辅助电源。
牵引电源通过集电装置从接触网或第三轨获取高压电能，然后经过变流器转换成适合驱动电动机的直流电。
辅助电源则用于供应机车的各种辅助设备，如照明、风扇和通信设备等，一般采用直流或交流供电。
2.控制系统：电力机车的控制系统用于控制和调节机车的运行状态。
控制系统包括车辆控制器、主控制盘、转向器和制动器等。
车辆控制器通过电阻或电位器控制电动机的功率输出，实现机车的加速、减速和制动控制。
主控制盘则用于选择和调节机车的运行模式和速度。
转向器用于改变车辆的行驶方向，使机车能够前进或后退。
3.保护系统：电力机车的保护系统用于监测和保护电力机车的各个部分。
保护系统包括短路保护、过压保护、过流保护、过载保护和过热保护等。
短路保护用于防止电路出现短路，过压保护用于防止电压超过设定值，过流保护用于防止电流超过设定值，过载保护用于防止负载超过功率限制，过热保护则用于防止电路因过热而损坏。
4.监测系统：电力机车的监测系统用于监测和记录机车的运行状态和参数。
监测系统包括电流、电压和转速等感应器以及数据采集和处理设备。
感应器用于感知机车各个部分的电流、电压和转速等参数，数据采集和处理设备用于采集、记录和分析这些参数，以便对机车的运行状态进行监测和评估。
5.故障诊断系统：电力机车的故障诊断系统用于检测和诊断机车的故障，帮助维修人员快速找到和解决故障。
故障诊断系统一般采用计算机技术和自动化技术，可以实时监测机车的运行状态和参数，根据设定的故障模式和规则判断机车是否出现故障，并提供故障的位置和原因等信息。
总结：电力机车的电路系统是其关键部分，包括供电、控制、保护和监测等功能。
充分理解和掌握电力机车电路系统的要点，对于保证机车的正常运行和安全驾驶具有重要意义。
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
HXD1电力机车主电路
HXD1电力机车主电路图1 hxdl电力机车主电路原理图每台hxdl电力机车由两节机车构成，每节机车有一套完整的电传动系统。
该系统由一台拥有1个原边绕组、4个牵引绕组和两个2次谐振电抗器的主变压器通过2个pwn四象限变流器（4qc）向两个独立的中间电压直流环节供电。
每台转向架上的2个三相感应电动机作为一组负载，由连接在两个中间直流环节中的一个脉宽调制逆变器供电，主电路原理图如图1所示。
电力机车中牵引传动系统的等效电路如图2所示。
图2牵引传动系统等效电路图图2中，V s是牵引变电所大系统折算到机车变压器副边的电压值，是理想电压源,Z s是牵引变电所大系统到机车接入端口折算到变压器副边的阻抗，与系统短路容量等有关；V in是变压器原边折算到副边的电压值，Z in是变压器(含pwn交流电抗器)折算到变压副边的阻抗；V ac是pwm四象限变流器输入端的电压，i de是牵引电机逆变器直流侧的等效电流值2网侧电路网侧电路原理如图2所示，其主要功能是由网侧获取电能，属于25 kV电路。
每节机车网侧电路由一台受电弓、一台带高压接地装置的主断路器、一台避雷器、一台高压电压传感器、一台高压电流传感器、一台高压隔离开关、主变压器原边、回流侧互感器和接地碳刷等组成。
两节机车间网侧电路通过高压连接器相连。
髙伽吵f吐辭砸隔离开关贞空主变床器主变斥器2.1原边接地保护检测原边电流和回流电流的差值，当大于整定值时，判定为原边接地，主断路器进行分断保护。
2.2主变压器次边和主变流器短路保护如果变压器二次线圈或主变流器发生短路，则在检测到短路的瞬间断开主断。
由于变压器的高短路阻抗，从而限制了短路电流。
2.3硬短路保护电路中间直流电路中装有短路保护装置。
在出现贯穿短路时，主断路器将分断网侧电流;TCU将封锁四象限和PW逆变器的触发脉冲,并触发硬短路保护装置,用来吸收短路回路释放的能量。
2.31接地保护电路接地保护电路由跨接在中间电路的两个串联电阻和一个接地信号检测器组成。
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。
SS4改型电力机车控制电路—显示电路
两节机车重联： 利用重联电缆同步显示。 例如预备信号灯：N703a失电A节车预备 信号灯熄灭，B节机车预备也同时熄灭，同 步显示。
但应注意，他表明A节车预备完成，不 能说明B节车预备也同时完成。
二、主屏显示电路
1. “前节车”信号灯：前节车即操作端所在的 一节车，绿色长亮。 2.“预备”：由556KA控制。预备未完成前灯 亮，“预备”灯熄灭，表示机车预备完成。 3.“电子柜预备”：电子柜电源板工作正常时 ，导线1719号线失电，“电子柜预备”信号 灯灭，表示该柜可以开始工作。 4.“主断”：合闸后信号灯熄灭，反之就亮。
5.“欠压”:灯亮表示机车处于零压或欠压状态。 6.“原边过流”:该灯亮表示原边过流。 7.“主接地”：当97KE或者98KE动作后该灯亮，同 时辅屏“主接地1”或“主接地2”灯亮。例如：97KE 动作后，辅屏790·97KE·701·主接地1·500。 主屏701·二极管·707·主接地·500。 8.“牵引电机”:该信号灯亮表示牵引电机过流。
9.“零位”：该信号灯亮表示调速手轮在零位。 10.“励磁过流”：该信号灯亮表示电制动励磁过流。 11.“空转”：空转是指同一转向架上两电机电流差达 30%以上。该信号灯亮表示机车发生了空转，电路为： AE·1717·空转·500。 12.“劈相机”：正常启动时信号灯先亮一下接着就灭 ，时间间隔约2秒。劈相机常亮时，说明劈相机不正常 ，问题在启动。 13.“功补过流”：灯亮表示功补过流，微机发出功补 过流信号。
一、信号显示10V 690线和 DC15V 790线；
2.AB两节机车由完全相同的 16个信号灯组成，无论司机 在哪端司机室操作机车均能 看见全车的显示；
3.主屏反映的是机车主要故障和工作状态；辅屏是主屏的补充说明，同时也显示辅 助机组工作状态； 4.412SK为检查按键，闭合之后，信号灯都亮，否则显示屏有故障。
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
HXD1电力机车主电路
HXD1电力机车主电路图1 hxd1电力机车主电路原理图每台hxd1电力机车由两节机车构成，每节机车有一套完整的电传动系统。
该系统由一台拥有1个原边绕组、4个牵引绕组和两个2次谐振电抗器的主变压器通过2个pwm四象限变流器（4qc）向两个独立的中间电压直流环节供电。
每台转向架上的2个三相感应电动机作为一组负载，由连接在两个中间直流环节中的一个脉宽调制逆变器供电，主电路原理图如图1所示。
电力机车中牵引传动系统的等效电路如图2所示。
图2 牵引传动系统等效电路图图2中，v s是牵引变电所大系统折算到机车变压器副边的电压值，是理想电压源，z是牵引变电所大系统到机车接入端口折算到变压器副边的阻抗，与系统短路容s量等有关；v in是变压器原边折算到副边的电压值，z in是变压器(含pwm交流电抗器)折算到变压副边的阻抗；v ac是pwm四象限变流器输入端的电压，i dc是牵引电机逆变器直流侧的等效电流值2 网侧电路网侧电路原理如图2 所示, 其主要功能是由网侧获取电能, 属于25 kV 电路。
每节机车网侧电路由一台受电弓、一台带高压接地装置的主断路器、一台避雷器、一台高压电压传感器、一台高压电流传感器、一台高压隔离开关、主变压器原边、回流侧互感器和接地碳刷等组成。
两节机车间网侧电路通过高压连接器相连。
2.1 原边接地保护检测原边电流和回流电流的差值, 当大于整定值时,判定为原边接地, 主断路器进行分断保护。
2.2 主变压器次边和主变流器短路保护如果变压器二次线圈或主变流器发生短路, 则在检测到短路的瞬间断开主断。
由于变压器的高短路阻抗, 从而限制了短路电流。
2.3 硬短路保护电路中间直流电路中装有短路保护装置。
在出现贯穿短路时, 主断路器将分断网侧电流; TCU 将封锁四象限和PWM逆变器的触发脉冲, 并触发硬短路保护装置, 用来吸收短路回路释放的能量。
2.31 接地保护电路接地保护电路由跨接在中间电路的两个串联电阻和一个接地信号检测器组成。
电力机车电气线路分析及应急故障处理
电力机车电气线路分析及应急故障处理电力机车是现代化铁路运输的重要组成部分，其运行安全与否直接关系到铁路运输业的发展和运行效益。
而电气线路是电力机车运行的关键，一旦出现故障，将会对列车的正常运行带来影响。
因此，电力机车电气线路的分析和应急故障处理显得尤为重要。
一、电力机车电气线路分析1. 电路基本组成电力机车电气线路主体是由电动机、转速控制器、冷却系统、客室设备、辅助设备等构成。
其中，电动机是电力机车的动力来源，常见的有三相异步电机、直流电机、交流电机等。
转速控制器是调节电动机输出功率和速度的关键设备，其控制方式有电阻调速、起停转速调节、高级PWM变流器控制等。
2. 电路电源电力机车电气线路的电源主要依靠机车上的蓄电池和交流牵引电源。
其中，蓄电池可用于启动电动机和提供辅助电力，而交流牵引电源是由电子变压器驱动的，可提供高速高质量的电源。
3. 电路安全保护电力机车电气线路需要经常对各个部件进行检测和维护，保证系统的正常运行和安全稳定。
在电路中，安全保护主要包括过流保护、电压保护、温度保护、短路保护、防雷击保护等。
二、电力机车电气线路应急故障处理电力机车电气线路故障处理对于机车的正常运作具有极为重要的作用。
在车辆保养和检修过程中，如何快速、准确的诊断故障和处理故障，是提高电力机车电气线路工作效率的关键。
1. 故障分析在发生故障时，首先需要对整个电路系统进行分析，包括查阅电气图，判断故障位置和影响范围。
对于故障，可通过故障告警系统提示或手动检测等方式进行诊断、确认并记录，以便进行故障排除。
2. 故障排除根据故障的定位和描述，对可能产生故障的部件进行检查和排查。
对于电路元件故障，可根据不同的故障信号进行相应的检测和排查。
对于电机等部件故障，可以通过试运行、交互检查等方式进行查找并确认。
3. 故障修复在排除故障之后，需要对相应的部件进行修复和更换，以确保机车能够正常运行。
对于故障修复，需要采取相应的措施，例如更换故障所在部件、调整机车的机加工参数、更换机车主板等。
电力机车主电路
第二十二章电力机车主电路电力机车电气线路通常由三部分组成，即主电路、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，因此亦称高压线路或牵引动力电路。
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的需要。
主线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。
本章通过对各型机车主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。
学完本章应达到如下目标：1.掌握机车主线路的组成及结构特点；2.会分析SS型电力机车主线路原理；3.熟悉机车保护线路的原理，熟悉主型机车上采取的保护措施。
第一节概述一、机车电气线路的分类电力机车的电气线路就是将各电气设备在电方面连接起来构成一个整体，用以实现一定的功能。
整流器电力机车的电气线路通常都由三部分组成，分别是主线路、辅助线路和控制线路。
各种保护设在各线路之中，在电方面不独立存在。
主线路是指将牵引电动机及与其相关的电气设备（如：牵引变压器、调压开关、整流元件、转换开关等）用导线（或铜排）连接而成的线路。
由于该线路的电压为接触网电压与牵引电动机电压，电流为变压器绕组电流与牵引电动机电枢电流，因此该线路中的电压较咼、电流大，又称咼压线路。
辅助线路是指将辅助电机（如：劈相机、压缩机电机、通风机、油泵等）和辅助设备（如：取暖设备、电热玻璃等）及与其相关的电气设备连接而成的线路。
其工作电压视辅助电机类型而定，一般为交流380伏、220伏或直流几百伏。
控制线路是指司机控制器、低压电器及主线路、辅助线路中各电器的电磁线圈等所组成的线路。
通过控制线路可以使主线路和辅助线路中的电器协调动作。
该线路中一般采用低压直流电源，电压值为50〜110伏，所以又叫低压线路，我国生产的电力机车其控制线路的电压为110伏。
机车的三大线路在电方面基本上是相互独立的。
HXD3型电力机车电路分析
HXD3型电力机车电路分析摘要随着交流技术，微机控制技术的发展，交流传动系统的研究和开发已引起世界各国的高度重视。
交流传动系统无论是在性能指标，装置体积，设备维护还是节能乃至环保等均体现出巨大优势。
HXD3型电力机车主传动系统和副主传动系统均采用了交流传动技术和微机网络控制技术，整个电气系统的设计起点高，技术领先的原则，并充分考虑大型货运电力机车的实际需要，采用先进，成熟，可靠的技术，按照标准化，系列化，模块化，信息化的总体要求，进行全方位设计的。
本文对HXD3型电力机车电气系统的组成做了简要的阐述，对机车整体的电路部分按照主电路，辅助电路，控制电路分类做了系统的分析，并对其中关键电气部件做了说明。
关键词：HXD3; 电路分析；电力机车；交流传动技术HXD3型电力机车电路图目录摘要 ....................................................................................................................................... - 0 -第一章绪论 ........................................................................................................................... - 3 -1.1电力机车的概念 ......................................................................................................... - 3 -1.2历史沿革..................................................................................................................... - 4 -1.3电力机车的类型 ......................................................................................................... - 4 -1.4选题意义..................................................................................................................... - 5 -第二章HXD3电力机车电气系统的组成 ............................................................................ - 6 -2.1电气系统的设计概念 ................................................................................................. - 6 -2.2电气系统的组成 ......................................................................................................... - 6 -2.3HXD3电力机车的电气线路 ........................................................................................ - 7 -2.3.1主电路及其部件 ...................................................................................................... - 8 -(1)网侧电路................................................................................................................... - 9 -(2)主变压器................................................................................................................. - 10 -(3)牵引变流器和牵引电动机电路............................................................................. - 10 -(4)保护电路................................................................................................................. - 11 -2.3.2辅助电路................................................................................................................ - 11 -(1)三相辅助电路......................................................................................................... - 11 -(2)辅助变流器............................................................................................................. - 12 -(3)辅助变流器供电电路............................................................................................. - 13 -(4)辅助电动机电路..................................................................................................... - 13 -(5)辅助电动机电路的保护系统................................................................................. - 13 -2.3.3控制电路................................................................................................................ - 15 -(1)控制电源电路（DC110V电源装置）................................................................... - 15 -(2)DC110V电源装置电气系统构成........................................................................... - 16 -(3)电源输入电路......................................................................................................... - 17 -(4)DC110V输出回路................................................................................................... - 18 -(5)控制电路................................................................................................................. - 19 -(6)DC110V电源装置控制系统................................................................................... - 20 -HXD3型电力机车电路图分析(7)司机指令与信息显示电路..................................................................................... - 22 -(8)机车逻辑控制和保护电路..................................................................................... - 23 -(9)辅助变流器控制电路............................................................................................. - 23 -(10)牵引变流器控制电路........................................................................................... - 24 -(11)机车照明电路和辅助设备控制........................................................................... - 24 -结论 ................................................................................................................................. - 25 -致谢 ................................................................................................................................. - 26 -参考文献 ......................................................................................................................... - 27 -HXD3型电力机车电路图第一章绪论1.1电力机车的概念英文名称：Electric locomotives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。
ss4改韶山4改电力机车主电路辅助电路控制电路保护电路
由受电弓1AP引入接触网高压电，经主断路器4QF、高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA 引入机车内部，原边电流经主变压器8TM的高压(原边)绕组AX，由机车接地装置向牵引变电所回流。
二节车之间的25kV母线用高压联接器2AP进行连接。
低压部分有自动开关102QA、网压表103PV、电度表105PJ、PFC用电压互感器100TV，以及接地电刷110E、120E、130E和140E。
这些电器设备所组成的电路主要用于检测机车网压和提供电度表用的电压信号。
二、整流调压电路采用转向架独立供电方式，由二套独立的整流调压电路，分别向相应的转向架供电。
牵引绕组a1-b1-x1和a2-x2供电给主整流器70V，组成前转向架供电单元;牵引绕组a3-b3-x3和a4-x4供电给主整流器80V组成后转向架供电单元。
下图所示为前转向架单元的三段不等分半控桥式整流调压电路。
其中各段绕组的电压为Ua2x2=Ua1x1=2Ua1b1=2Ub1x1=699.5V图4-2 前转向架单元整流调压电路三段不等分整流桥的工作顺序简述如下：首先投入四臂桥。
即触发四臂桥的晶闸管，投入a2-x2绕组。
整流电压由零逐渐升至1/2Ud(Ud 为总整流电压)，六臂桥的整流元件续流。
当四臂桥满开放后，六臂桥投入。
先投入绕组a1-b1，整流电压在1/2~3/4Ud之间调节。
待满开放后，b1-x1绕组再投入，整流电压在3/4Ud~Ud之间调节。
在整流器的输出端还分别并联了两个电阻75R和76R，其电阻的作用有两个：一是机车高压空载做限压试验时，作整流器的负载，起续流作用;二是正常运行时，能够吸收部分过电压。
三、牵引电路机车的牵引电路，即机车主电路的直流电路部分，部分电路如下图所示。
图4-3 牵引电路示意图机车牵引电路，采用转向架独立供电方式。
第一转向架的第一台牵引电机1M与第二台牵引电机2M并联，由主整流器70V供电;第二转向架的第三台牵引电机3M与第四台牵引电机4M并联，由主整流器80V供电。
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（三）整流线路
50Hz单相交流整流，SS1采用二极管不控整流； 其它机多用半控桥整流且是二段桥、三桥甚至 Lp 四段桥。
单相 交流 输入
整 流 器
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。
（四）调速方式 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 分布在整调范围内。 分两步： ① 调速调压：在额定电压之下，改变电机电 枢电压Ｕd实现电机调速； ② 弱磁调速：在端压达到额定电压后，削弱 磁场进步提高速度。
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； 含有：给定积分器、特性控制、防空／防滑、 移相控制、功率放大、脉冲变压器等控制 单元。
二、机车主电路
主电路主要考虑以下五个方面： ① 电机连接与激磁方式； ② 电机的供电方式； ③ 整流线路； ④ 调速方式； ⑤ 电气制动方式。
1、主电路短路保护
• （１）电网侧电路短路保护 电网侧绕组ＡX的A端或中间任何一点接地，短路 阻抗很小，短路电流很大，上升很快； 检测：网侧电流互感器的网侧绕组； 电流超过400A时，互感器二次电流超过l０A，电 流继电器动作，接通主断路器的分闸线圈，主断 路器分断。 短路电流很大主断路器及变电所油开关均会跳闸； 当车顶母线、瓷瓶对地放电或短路时，主断路器 不会跳闸，由牵引变电所执行保护。
3-3 电力机车电路
27.5kv单 相接触网
车上 受电弓
交流
牵引 变压器
牵引 整流器 直流
牵引电机
电能
转向架
机械能
机车车辆
电力机车能量传递过程
一、机车电路分类
1、主电路 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； 主要有：牵引变压器、整流器、牵引电机
2. 辅助电路（有两类） ① 交流辅助电路 功能：给主电路的通风、冷却辅助电机等供电； 特点：三相380V交流供电,功率较小； 主要有：变换器、通风电机、压缩电机等
（２）二次侧绕组短路 主变压器二次侧绕组的整段或一段由于内 部或外部接线短路； 检测：网侧电流互感器的网侧绕组； 电流超过400A时主断路器动作分断。 但在9级以下绕组短路及一小段绕组短路时， 由于一、二次绕组匝比太大，二次侧短路 电流虽高达数万安，但网侧电流还达不到 400A整定值，主断路器不会跳闸。
由上可知： 有级调速分有级调压调速和有级弱磁调节 速两种；无级调速也分为无级调压和无级 弱磁两种。 二者比较： 无级调速可实现牵引电流和牵引力的连续 调节；有级调速在级间变换时有电流冲击 和机械冲击。
（五）电气制动 两类制动：
① 机械制动：常备制动，低速时投入；
② 电气制动：一般高速时投入效果好；
说明：斩波地铁机车中，有采用它激电机，但其激 磁电流控制是按电枢电流规律控制的。
２、电机联接方式 ① 串联 特点：主电路开关电器少、简化主电 路结构，电机负荷分配均匀，但防 空转性能差； ② 并联 特点：防空转性能好，整车粘着利用 充分，但主电路结构复杂； 实际应用：普遍采用电机并联方式，只 有8K机车采用电机串联。
（一）牵引电机的连接与激磁方式
交直型电力机车采用直流脉流牵引电机。 １、激磁方式 ① 串激 特点：起动力矩大、恒功性能好，有 “牛马”特性，并联时负载分配较易 均衡，但特性较软，防空转能力差； ② 并激（它激） 特点：特性较硬，防空转性能好，但是其 它性能（起动和恒功）较差；
③ 复激 部分绕组是与电枢串联，部分绕组为它激。 特点：兼有串激和并激的优点，但电机结构 和控制复杂。 实际情况：机车多用串激电机、６K机车/SS7 采用了复激电机，没有采用并激的。
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.SS5
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。
三、主电路保护
思考：
为何要主电路要保护？ 主电路电气设备在短路、过载、接地和过 压故障发生时，不至发生损坏或者减少损坏。 主电路保护类型有那些？ 短路、过载、接地和过压保护。
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； 主要有：DC110V交直流变换电源，蓄电池、车 灯、空调。
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． 主要有：继电器、电控阀、气动开关。 近年来生产机车上的逻辑联锁已由逻辑控制 单元（LCU)完成。
③ 部分集中（架控） 同一转高架上的电机由一套整流器供电。 特点：简化了电路和变化器结构，粘着利用较 为充分，同时实现一定的冗余。 实际应用：SS1、SＳ3机车采用集中供电；其它 部分机车由部分集中供电，其中6K机车上有 一个转向架上两台电机分别由两套不同的整 流器供电；没有交直型车采用独立供电。 随着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。
（二）供电方式 ① 集中供电（车控） 整机车牵引电机由一套整流器供电。 特点：变压器结构简单，集中冷却简化了 通风设备，但一台电机故障时，影响整 车工作； ② 独立供电（轴控） 每一个牵引电机由一套贸独立的整器供电。 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。
1、调压调速： ① 有触点调压，SS1、８Ｇ机车； ② 有触点与相控结合调压，SS3； ③ 无触点相控调压，SS4、SS5、6K、8K等； 其中方式①为有级调压，方式②和③为无 级调压。
2、弱磁调速： ① 激磁绕组并电阻调速，SS1、SS3、SS4、 SS6； ② 相控弱磁，相控弱磁有两种不同的形式。 6K、 SS7 是复励电机，由它励绕组的相 控电路励磁； 8K、SS5是串励电机、由分路晶闸管弱磁； 方式①为无级、方式②为有级。