电力机车辅助电机

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。

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。

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。

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。