SS3型电力机车逻辑控制模块输出电路的设计与改进
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摘要铁路作为远距离、大容量、全天候的陆路交通工具,以其功率大、速度快、效率高、过载能力强、适应性好的特点被广泛受到重视。
中国高铁在“以稳为主、稳中求快”的宗旨指点下,取得快速发展的可喜成绩。
SS3B型电力机车是第二代机车技术产物SS3型的改进产品,技术有承前启后的必然,也有被取代的必要性。
SS3B型电力机车调压方式采用了以单向半控桥式整流电路为调压理论基础的不等分三段半控整流电路,三级弱磁升速的具有弱磁与调压配合控制特的调速电路,供电方式是是转向架电机并联独立供电方式,SS3B型电力机车的制动方式是加馈电阻制动,此外,由于SS3B型电力机车的电气设备布置与电气控制等方面比SS3型电力机车设计的更加合理,这使该电力机车拥有恒流启动准恒速限压运行的调速控制特性和更优越的再生制动性能,本文重点讨论电力机车主、辅电路及电力机车的运行工况。
随着新型电力机车应用和推广工作的深入、列车技术的改进与发展,SS3B型电力机车的安全性、可靠性和节能性能等问题已经成为阻碍它继续推广的障碍。
如SS3B型电力机车功率因数并不理想的不等分三段桥整流装置所产生的谐波,给正常运行的电网造成干扰乃至危害;使辅助电路系统提供电力的劈相机的启动接触器线圈经常烧坏,造成停车事故;牵引变压器渗、漏油故障等,这些情况不仅给机车的正常运行带来隐患,也增加了机车的检修成本,所以本文提出了有关故障的处理和预防方法。
关键词:SS3 B型电力机车;主辅电路;制动工况;牵引工况;AbstractThe railroad is long-distance to leave, the route on land pileup of big capacity, all - weather, with it’s power big, quick velocity, efficiency higher, the overburden capability is strong, suitability the good characteristics be extensively been valued. Chinese high speed railway points out in the aim of "with steady for lord, steady amid beg quickly" down, obtain the pleased result of rapid shape. The SS3 B type electric locomotive is the betterment product of the next generation scooter technique outcome SS3 type, technique already before accepting Inspired post - of there is also the necessity to be replaced by all means.The SS3 B type electric locomotive adjusted to press a mode to adopt with the one-way quasi control the bridge type rectification telephone for adjust the anti of pressing the theoretical basis to wait to divide three quasis to control to commutate telephone,3 stages the weak magnetic belt kick soon have weak magnetic belt and adjust to press a team work control especially of velocity modulation telephone,The power supply method is to is a bogie dynamo to merge an independent power supply method, the making of SS3 B type electric locomotive method is to apply the Feedback resistance system,In addition, the electricity equipment of the SS3 B type electric locomotive decoration controls with electricity to wait aspect to compare a SS3 type electric locomotive to design more reasonable,This makes the electric locomotive hug to have persistence to flow a start preparation the constant speed limit press velocity modulation control characteristic and more superior regenerative braking performance of run - time, this text point talks about electric locomotive lord, assist the run - time work of telephone and electric locomotive condition.But along with the new electric locomotive application and the generalize operate of thorough, train technical betterment and shape, the stability, reliability and economy energy performance question of SS3 B type electric locomotive has already become baffling it goes on to expand barrier to. Such as SS3 B type electric locomotive power factor anti the ideal anti wait to divide three bridges rectification device generate of harmonic, result in to the charged barbed wire net that the normal circulates jam is to harm; Giving the auxiliary circuit system provide the start contactor of electric wedge camera the coil to burn usually is bad, result in to park the car accident; Lead transformer to ooze, leak oil fault etc., these condition not only bring the normal run - time of scooter concealed suffer from, also raised the cost of overhaul of scooter, so this text proposed concerning fault of transaction and prevention method.Key words:SS3 B type electric locomotive,the main and auxiliary circuit; brake conditions; traction conditions;目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 本课题探讨的背景及意义 (1)1.1.1 本课题探讨的背景 (1)1.1.2 本课题探讨的意义.......................................................................................... - 1 -1.2 当前电力机车技术现状及韶山系列电力机车性能分析 (2)1.2.1 电力机车技术现状 (2)1.2.2 SS3 B型电力机车技术现状 (2)1.3 本文研究的主要内容 (3)2 SS3型电力机车车体与电气控制分析 (4)2.1 SS3型电力机车车体概述 (4)2.1.1 电力机车电气设备 (4)2.1.2 电力机车设备布置遵循的准则 (4)2.1.3 电力机车电气设备布置 (5)2.2 电力机车控制规律分析 (5)2.3 电力机车特性分析 (6)3 SS3型电力机车主电路探究 (8)3.1 SS3、SS3B型机车电气系统探讨 ............................................................................ - 8 -3.1.1 SS3B型机车主电路参数分析 (8)3.1.2 SS3 B型电力机车主电路特点 (9)3.1.3 控制电路组成及特点 (9)3.2 网侧高压电路 (10)3.3 单相桥式半控整流电路调压原理 (11)3.4 三段半控桥式整流电路调压原理 (12)3.5 削磁调速电路原理探究 (14)4 机车运行工况分析 (18)4.1 牵引工况电气电路 (18)4.1.1 牵引工况升压环节电流回路分析 (18)4.1.2 牵引工况特性形成原理 (19)4.2 制动工况电气电路 (22)4.2.1加馈电阻制动电路及原理 (22)4.2.2 电流回路分析 (24)4.2.3 制动工况特性形成原理 (24)5 辅助电路与保护电路 (27)5.1 辅助电路 (27)5.1.1 电力机车辅助电路系统 (27)5.1.2 劈相机原理 (27)5.2 保护电路原理.......................................................................................................... - 28 -5.2.1 短路、过流、过载保护 (29)5.2.2 过电压、失压(欠压)保护 (29)5.2.3 空转、滑行保护............................................................................................ - 30 -6 电力机车常见故障分析与处理........................................................................................ - 31 -6.1 电气化铁道谐波危害与治理 (31)6.2 劈相机电路常见故障及改进 (32)6.3 主变压器运行中的常见故障及处理 (33)参考文献 (34)结束语 (35)致谢 (36)附录 (37)1 绪论1.1 本课题探讨的背景及意义1.1.1 本课题探讨的背景随着国民经济持续快速增长,社会工业化、市场化、城镇化建设进程的加快,必将带动全社会人员、物资加快流动,使全社会运输需求总量持续增长。
浅谈交流电力机车接触网产生高次谐波烧损SS3型直流机车阻容保护的原因及改进措施2018年6月以来,南宁南机务运用段担当货运牵引列车任务的SS3型电力机车陆续发生阻容柜电阻烧损、电容击穿等故障,其中烧损电阻6个,电容2个,严重影响了机车运用安全,打乱了正常的运输生产秩序。
解决高次谐波对SS3型电力机车造成危害的问题成为了刻不容缓的事情。
1高次谐波烧损SS3机车阻容柜元件的原因分析1.1高次谐波的产生机车在工作过程中,主断路器分合闸、整流换向过程都会产生瞬间的突变电流使阻容回路中的电感产生大电压,这一电压与输入的工频电压叠加在一起产生操作过电压和换向过电压,由于韶山型机车网侧变流器的控制特性,仍会出现与接触网不匹配问题,主要是低频振荡和高次谐波谐振对同一供电系统其他机车的影响。
随着交流电力机车运用数量增加,整流器可控硅等非线性负荷不断增多,大量高次谐波注入电网,致使供电系统的电压波形、电流波形发生严重畸变。
被污染的谐波对电力系统安全、稳定运行构成潜在的威胁,对接入电网的直流电力机车带来危害,导致的直接结果就是烧损直流机车阻容保护电路。
1.2阻容柜元件烧损的原因1.2.1当接触网同一供电臂内有交流机车运用时,尤其是在国铁区段黎塘-稔竹、平塘-小平阳等站或区间,有多台交流机车频繁出现或通过时,对SS3型电力机车高压互感器次边线圈进行测量发现电压波形有畸变,并且随着交流机车使用台数的增加产生的高次谐波越多越复杂。
由于机车实际运用过程中,同一区段有多少台交流机车无法确定,造成接触网内的高次谐波极其复杂,无法真实的、详细的进行计算。
随着谐波频次的升高,回路中的电流增大,电阻消耗的功率也不断加大,远远超过了额定功率1200W(4个300W电阻并联)很容易烧损电阻,造成机车阻容支路故障,由此可见接触网的高次谐波是烧损直流电力机车的主要因素。
1.2.2设计缺陷是机车阻容支路烧损的间接原因SS3型电力机车阻容支路电阻结构为电阻丝缠绕在陶瓷上,外部为铝壳结构(如图3),中间用石英砂填充,随着高次谐波的增加,电阻丝的温度可以达到1000℃以上,而铝壳的熔点为600℃左右,电阻丝的热量通过石英砂(熔点1700℃左右)不断传递到铝壳上,因此会引发电阻变色烧损。
机车总体概述SS3B型固定重联电力机车是双节十二轴固定重联货运机车,是在SS3型4000系列电力机车基础上作了重大改造后的机车。
SS3B型固定重联电力机车主电路采用晶闸管不等分三段半控桥式整流电路,采用前、后转向架独立供电方式,每个转向架三台电机并联。
为了充分利用粘着,设有轴重转移电气补偿环节,并设有防空转防滑装置。
机车转向架采用旁拉杆低牵引拉杆,牵引点高度460mm,低位牵引点不仅减少了轴重转移量,又使每个转向架各轴负荷均匀,不仅提高了机车粘着利用率和牵引性能,又使机车功率得到充分发挥。
电制动采用电阻加馈制动方式,可使低速时维持制动电流不变,扩大低速大制动力范围,使列车在长大下坡道上以较高的速度运行。
SS3B型固定重联电力机车为双节重联机车,由两台结构相同的A、B节机车固定重联运行,也可单节使用。
机车采用单相工频电流制,电压25kV。
采用交—直传动形式和串励脉流牵引电动机。
机车辅助系统采用旋转式劈相机,供三相交流电。
机车设备布置采用双侧纵走廊、分室斜对称布置,设备屏柜化,成套化。
机车通风采用侧墙大面积立式百页窗和滤尘通风方式。
1.机车总体结构机车由双节(A、B节)组成,每节设有单端司机室,底架长度与SS3型电力机车保持一致。
车内设备遵照分室斜对称布置原则,每节机车中间为变压器室。
由变压器室向两端对称布置,即1、2号高压室、1、2号辅助室、I端司机室以及与他对应的3号辅助室。
3号辅助室面积与I端司机室相同。
车内各室面积与SS3型电力机车保持一致,双侧走廊宽500mm。
机车顶部设置25kV高压电器,机车下部为转向架及其他设备。
具体布置见图1-11.1车顶设备车顶装有DSA200型受电弓、高压电压互感器、真空断路器、高压隔离开关、避雷器、支持绝缘子(硅橡胶);机车两端连接处装有高压连接器。
机车变压器顶盖上装有人孔天窗和小盖接地装置,同时人孔天窗部位加装BJ-C 型高压报警装置;两个辅助室盖顶上装有受电弓、高压隔离开关,支持瓷瓶;每端司机室顶盖设有高、低音风笛,和空调机组。
SS_3型电力机车库内动车电路的改进
谢正楚
【期刊名称】《机车电传动》
【年(卷),期】1997()3
【摘要】SS3型电力机车库内动车电路的改进怀化机务段(怀化418000)谢正楚SS3型电力机车在我段运用已有3年多时间,实践中我们发现,牵引电机M5故障时如不甩掉,易引起M5故障扩大,因此我们对SS3型电力机车库内动车电路进行了改进。
1原电路设计原理SS3型...
【总页数】1页(P45-45)
【关键词】电力机车;SS3型;库内动车;电路;改造
【作者】谢正楚
【作者单位】怀化机务段
【正文语种】中文
【中图分类】U269.6
【相关文献】
1.对SS3型电力机车库内动车电路的改进 [J], 谢正楚
2.电力机车库内动车电路的比较与分析 [J], 宋安东; 贾流棡; 张昕
3.一种新型电力机车库内动车电路的设计 [J], 樊运新;蓝正升
4.对SS_(7C)型机车库内动车电路的改进 [J], 谢正楚
5.SS_3型电力机车监视板窜车保护电路的改进 [J], 郑大立
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逻辑控制单元在电力机车控制电路上的运用发表时间:2019-03-29T16:04:37.953Z 来源:《电力设备》2018年第30期作者:赵强[导读] 摘要:文章以逻辑控制单元在电力机车控制电路上的运用为研究对象,首先对逻辑控制单元进行了概述,并分析了其运用必要性,随后着重围绕逻辑控制单元在电力机车控制电路上的运用进行了分析研究以供参考。
(中车兰州机车有限公司甘肃兰州 730050)摘要:文章以逻辑控制单元在电力机车控制电路上的运用为研究对象,首先对逻辑控制单元进行了概述,并分析了其运用必要性,随后着重围绕逻辑控制单元在电力机车控制电路上的运用进行了分析研究以供参考。
关键词:逻辑控制单元;电力机车;控制电路;运用前言:传统的电力机车控制电路主要以应用继电器为主,虽然应用比较成熟,控制原理也较为简单,但在实际应用过程中,以继电器为主的机车控制电路也存在一些问题,例如容易触发误动作、维修困难等,不利于机车运行稳定。
因此有必要对逻辑控制单元在电力机车控制电路上的应用进行分析,对于改善上述问题,提高电力机车电路控制性能具有重要的意义。
一、逻辑控制单元概述及运用必要性早在1995年,我国针对于电力机车逻辑控制单元(LCU)就已经兴起,并于1996年6月份研发出了第一台逻辑控制单元样机,在通过对其进行短路、过电压等试验并通过后,说明逻辑控制单元能够满足实际电力机车控制系统技术要求。
从逻辑控制单元功能的角度来看,其与一般可编程程控制器(PLC)具有一定的相似性,但若直接将LPC应用于电力机车控制电路具有一定的难度,因此需要做好专门应用与电力机车控制电路的装置研究,逻辑控制单元也由此而生,其简单说来即是一个用微型计算机机与电力电子器件构成的一个新型无触点装置,能够对电力机车上的电路进行更好的控制。
传统的电力机车在电路控制上一般会采用继电控制器有触点控制,但这种有触点控制在经过长期使用后,会导致触点接触面因电弧灼烧产生毛刺或直接导致接触面凹凸不平,一方面对于机车电路控制敏感性造成不利影响。
SS3型电力机车假空转故障原因分析及处理郑平;张惠山【摘要】通过分析SS3型电力机车发生假空转故障的原因,提出相应的处理方法.为降低假空转故障发生的次数,提出了一些建议.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2014(034)004【总页数】3页(P120-122)【关键词】电力机车;假空转;原因分析;处理方法;建议【作者】郑平;张惠山【作者单位】南昌铁路局福州机务段,福建福州350014;南昌铁路局福州机务段,福建福州350014【正文语种】中文【中图分类】U264.1SS3型电力机车在运行途中,牵引电机产生的旋转力矩通过齿轮传递给车轴,再通过轮轨间的黏着产生纵向驱动力使机车向前运行。
司机操作不当或轨面状态不良等原因使机车驱动力大于轮轨间黏着力时,黏着将被破坏,在轮轨接触点处出现车轮与钢轨间的相对滑动,车轮在驱动力矩的作用下产生高速旋转而发生空转(真空转)。
发生空转时,机车速度传感器反馈的速度差、加速度、加速度变化率中某个值会超过空转保护系统设定值,系统就判断机车发生了空转,自动进行减载、撒沙来抑制空转,从而防止擦伤轮轨、减少空转引起的牵引力损失,这种情况属于发生真空转时系统的正常动作。
有时电力机车空转保护系统速度传感器、连接线路、空转保护插件板等部件发生故障会引起系统误动作,即没有发生轮对高速旋转的空转也进行减载、撒沙等动作,这种情况俗称为假空转。
频繁发生假空转会影响司机正常操纵机车,因此有必要分析电力机车发生假空转故障的原因,并提出相应的处理方法。
1.1 速度传感器故障早期的SS3型电力机车是使用无源磁电式速度传感器,由于磁电式速度传感器故障率较高,因此近几年已被有源光电转速传感器(简称速度传感器)代替。
2013年上半年福州机务段有多台电力机车在运行途中发生无名跳主断路器故障,其中SS34125电力机车在运行途中多次发生无名跳主断路器故障影响机车正常运行,技术人员多次上该车检查后判断是微机控制柜收到机车速度超过110 km/h的信号而切断主断路器。
SS3型机车主电路原理图基本特点:1、原边电路25kV单相工频从受电弓1SD入机车,经空气主断路器QD、高压电流互感器1LH到原边A-X,再经电流互感器2LH及机车接地装置到钢轨回流。
2、调压及整流电路副边两大段均为1 111V,其中a1-x1固定、b1-b5分级(四段,每段277.8V)。
分级经转换触头1TK、11TK与固定段反接或经10TK、20TK与固定段正接,再经桥式整流向M1~M6供电。
①调压开关8级调压(8×277.8V,级间可控硅平滑调压):置0位:仅1TK、11TK闭合(0~4位始终闭合),无闭合回路,无输出。
升1位:2TK、12TK闭合,固定与分级反接,有277.8V交流电压,经半控桥整流,控制α有0~250V(空载)平滑调节。
可控硅全导通后准备升2位。
升2位:先合3TK、13TK,二极管臂与可控硅臂两臂并联,再关可控硅,形成二极管桥式整流。
尔后断开2TK、12TK,再合4TK、14TK,接通可控硅构成跨接,调压开关升到2位。
可控硅臂不通时,二极管臂整流(250V);可控硅臂通时,二极管臂止,控制α有250~500V 平滑调节。
依次类推,升至4位。
升5位:4位全导通向5位转换时,先合9TK、19TK接通二极管臂,只由a1-x1过度供电;尔后关可控硅,断8TK、18TK和1TK、11TK,再接通10TK、20TK和2TK、12TK,构成5位跨接,调控制角进行平滑调压。
此后同1~4程序,实现从5位升到8位。
注意:降压时的调压开关触头开闭程序相反。
②平滑调压的恒流、限压:按司机控制手柄给定电流值自动升压,当电机直流互感器(M1为1ZLH)反馈电流信号小于给定值,α逐渐减小至满导通后调压开关升位,再控制α直至达到电流给定值;随起动速度V的增加,电流将下降,可控硅α自动调小,直至可以升位,从而始终保持电机电流恒定,以实现恒流控制。
当升至8位达最高电压时,因限压环节作用,调整可控硅α,使电机被限压在1 550V。