SS4改电力机车控制回路常见故障分析

毕业设计（论文）题目：SS4改电力机车控制回路常见故障分析系别：轨道交通系专业：铁道机车车辆班级：指导教师：完成日期：毕业设计（论文）任务书班级学生姓名指导教师设计（论文）题目SS4改电力机车控制回路常见故障分析主要研究内容（1）初步掌握SS4改机车控制电路的原理、结构及特点；（2）重点是控制回路的结构特点及基本组成。（3）全面掌握司机控制器回路的特点及继电器、接触器的控制及其主辅触点在不同电路的作用。（4）基本掌握控制电路的常见故障类别及分析处理方法。主要技术指标或研究目标（1）通过对机车控制回路的深入学习，掌握一般控制电路的组成特点。（2）针对机车的试验、整备及操纵，全面掌握机车控制电路的作用及顺序控制的特点。（3）重点掌握控制指令的传递及继电器、接触器的控制顺序，并针对使用中的常见故障进行分析，形成故障判断及处理流程。（4）初步掌握机车不同工况下主要电器部件的作用及控制等。基本要求在掌握交直传动电力机车电路识图方法的基础上，初步形成电路分析、故障判断的能力，熟悉控制电路的作用、组成及工作特点。主要参考资料及文献韶山4型电力机车张有松朱龙驹主编电力机车控制华平主编目录第一章SS4改机车控制电路的原理、结构及特点；第二章控制回路的结构特点及基本组成。第三章司机控制器回路的特点及继电器、接触器的控制及其主辅触点在不同电路的作用。第四章控制电路的常见故障类别及分析处理方法。摘要SS4改型电力机车(从159#车起)是八轴重载货运机车，由两节完全相同的四轴机车用车钩与连挂风挡连接组成，其间设有电气系统高压连接器和重联控制电缆，以及空气系统重联控制风管，可在其中任一节车的司机室对全车进行统一控制。另外，在机车两端还设有重联装置，可与一台或数台SS4改进型机车连接，进行重联运行。机车采用国际标准电流制，即单相工频制，电压为25kV。采用传统的交—直传动形式，使用传统的串励式脉流牵引电动机。机车具有四台两轴转向架，采用推挽式牵引方式，固定轴距较短，采用转向架独立供电方式，全车四个两轴转向架，具有相应的四台独立的相控式主整流装置。主整流装置采用三段不等分半控调压整流电路。机车电气制动系统采用加馈电阻制动，使机车低速制动力得以提高。机车辅助系统采用传统的旋转式劈相机单——三相交流系统。机车设备布置采用双边纵走廊、分室斜对称布置，设备屏柜化，成套化。机车通风采用车体通风方式，进风口为车体侧墙大面积立式百叶窗，各主要设备的通风支路采用串并联方式，来满足机车通风要求。1.主要参数韶山4改型电力机车主要用于干线货运轨距1435mm限界机车在受电弓降下时，在平直道上外界尺寸符合国标GB146.1—83《标准轨距铁路机车车辆限界》的要求额度工作电压单相交流50Hz25kV传动方式交—直流电传动轴式2×（Bo—Bo）机车重量2×92%t轴重23t持续功率2×3200kW最高运行速度100km/h持续速度51.5km/h起动牵引力628kN持续牵引力450kN电制动方式加馈电阻制动电制动功率5300kW电制动力382kN（10～50km/h）传动方式双边斜齿减速传动传动比88/21牵引电动机型号ZD105控制电路的概念：电力机车控制电路是机车的3大电路中最为复杂的电路，属于低压直流小功率。电路。它由司机控制器，低压电器，主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈及各电器的触头联锁等组成。控制电路可以控制主电路和辅助电路中的各电器动作，并通过司机控制台上的各按键开关和司机控制手柄位置操作，使机车按照司机的意图运行。控制电路是由司机控制器，低压电器，主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈及各电器的触头联锁等组成的有触点控制电路。由于主电路和辅助电路中的各电器的动作均要有控制电路控制，因而对控制电路也提出了相应的要求，目的是保证行车的安全，便于操纵，运用，维修，尽量减少电器设备，已达到最佳的经济指标。1.1.1对控制电路的要求由于主电路和辅助电路中各电器动作要求均由控制电路控制，因此控制应满足下列要求：1.能改变机车的运行状态，如运行方向的改变，牵引与制动的转换。2.能对牵引力，制动力速度进行调节。3.由控制各辅机组启动，运行的电路，有控制其它设备的电路。4.保证主电路，辅助电路的控制电路，如避免重合闸，避免由于误操作引起的不良影响等。5.能保证各电器按一定的次序动作，动作结果与司机发出的指令一致，在动作过程对于没有灭弧的装置的电器则不应产生电弧。6.设有照明电路和信号电路。7.设有故障电路，在机车发生某一故障又不能及时处理时，组成故障电路或切断故障电路部分，使机车维持运行。8.当机车重联运行时，若一台机车故障，要求不影响另一台机车运行。9.在保护电器动作引起主断路器跳闸后，应有零位联锁，既要重新合闸，机车各电器需处于启动前状态。10.要求电气制动与机械制动之间有一定的安全联锁。11.要求控制电路在满足要求的前提下应尽量简单，操纵部分简单易记，便于操作。总之，控制电路系统要保证行车的安全，利于操作，运用，维修，尽量节省电气设备，已达到最佳的经济指标。正因为控制电路是机车电路最复杂的部分，就机车运行中出现的故障而言，控制电路中故障也较多。因此，熟练掌握控制电路原理，就能在平时对机车进行全面保养，在发生故障时能迅速准确的进行分析与处理，对确保行车安全是非常重要的。1.1.2电力机车的控制方法及其特点电力机车的控制方法视机车的类别而选用不同的方法。而对电压不高、功率不大的直流电力机车，可采用直接控制的方法，即采用手动的方法直接控制机车主电路而使机车运行，这种机车其控制电路就包括在主电路之中。这种方法是机车电路简单、故障率低，但只能适用于一些城市电车及工矿用小功率电力机车。对于高电压大电流的大功率机车，直接控制显然是不能满足要求的，而且具有极大的危险性，所以必须选用间接控制的方法。所谓间接控制就是通过司机控制器及各按键开关来控制一些低压电器，再通过这些低压电器来控制高压部分。这种方法使弱电控制强电，操作轻巧简单，而且很好将操作者与高压部分隔离。采用间接控制的方法有利于机车向自动化方向发展。随着科学技术的的发张，电力机车也得到不断的发展，电力机车的自动化水平越来越高，自动控制环节越来越完善。随着电力电子技术的发展及新型电器、仪表的出现，为机车的控制提供了广阔的基础，使机车向全自动化方向发展成为可能，同时也使机车的控制系统日趋复杂，必然对控制系统提出了更高的要求。1.1.3电力机车通用符号及说明由于电力机车电器线路中电气设备种类繁多，电路本身就较复杂，尤其控制电路更复杂，为了读图方便起见，我们将电力机车电路中通用的符号按新国标总结。对表中有关符号作几点说明：1.各电器设备在电气线路图中除按表内符号表示外，在符号旁边还应标明相应电气设备在电路中代号。如在接触器线圈旁注明97KM表示97号励磁接触器，且在所有97号接触器各联锁触头旁边也注明97KM，说明是同一电器在电路中不同位置的控制关系。2.导线也是电气线路图中的一部分，也别是一些重要的导线在电路图中表明导线的代号，不同类型和不同作用的导线可用字母表示不同。3.常开联锁、常闭联锁（也称正联锁、反联锁）是指在电器的工作线圈未通点电、电器处于释放状态的联锁位置而言，若其联锁触头是打开的既为常开联锁，若其联锁触头是闭合的既为常闭联锁。当电器工作线圈通电而电器动作后，常开联锁闭合，常闭联锁打开。在韶山系列电力机车电气线路中，联锁位置采用了通用的上开下闭，左开右闭的画法，即将常开联锁画在导线的左边和上边，将常闭联锁画在导线的右边和下边。也有些机车采用相反的画法，如法国的6G型电力机车。4.应当指出的是，并不是所有的电器都有常开、常闭的概念。对于某些组合电器（如转换开关）的触头联锁，这类联锁除其所属电器的代号外，还应表明该联锁在那个位置接通。这类联锁称为正联锁，或指定位闭合联锁。5.对于凸轮控制器或鼓行控制器，在电路图中将这类圆形的触头闭合次序展开为一个平面的触头闭合电路图，简称展开图。在某些工作位置若某些导线对应的联锁是接通的，则在该位置相应的导线下方以黑点表示，在某些工作位置若某些导线对应的联锁是断开的，则在该位置相应的导线下方无黑点。6.有些比较复杂的电路中不易标出工作位置和触头闭合次序，一般采用在电路旁附上工作位置的图标，如调压开关等组合电器的触头闭合表。7.国产电力机车电路图中所示的接触元件和联锁触头的开、闭位置表示原则和操作位如下：司机控制器在零位，位置转化开关在机车一端向前、牵引位：各按键开关在水平断开位；空气断路器在开断位；各刀开关在运行位；各保护开关在开断位。1.2联锁方法与重联电路1.2.1常用联锁方法机车控制电路必须满足主电路和辅助电路的要求，如电器按一定次序动作，司机一定顺序操作，因此必须设置一些联锁来满足控制电路的逻辑要求。在考虑控制的联锁时，首先必须满足电路的要求，在此前提下应尽量减少联锁数目，另外对于需要有故障运行电路，同样要在控制电路中做相应考虑。对于可能由于错误操作造成事故的现象，也应在电路中予以避免或设法补救。因此在设置控制电路的联锁时应统筹考虑，权衡处理。机车上的联锁方法有两大类，即机械联锁与电气联锁。1.机械联锁为避免司机的误操作造成的人身及设备不安全，需设置一些机械联锁来保证。目前采用的机械的机械联锁有：司机控制器换向手柄和调速手轮间的机械联锁。司机台上的按键开关与电钥匙的联锁。换向手柄、电钥匙与钥匙箱的联锁。2.电气联锁电气联锁方法种类较多，我们介绍机车上常用的机械联锁。电气联锁串联联锁是由多个条件来使一个电器通电，而其中任意条件的消失使电器线圈失电，在电路中凡要求满足多个条件才能接通另一电路的环节一般采用串联联锁电路。但串联联锁越多，可靠性越低，因此，应尽量减少串联联锁的数量。并联联锁并联联锁是多个条件中的任一条件构成则该电器工作线圈得电，而只有全部条件消失该电器线圈才能失电，这种联锁方法对电器动作顺序没有固定要求，电路中常采用这种联锁作为双重供电电路以保证重要电路供电的可靠性，另外，对于保护电器及显示电器也采用这种方法。自持联锁在某些电器工作线圈前的电路中并联该电器本身的常开联锁，这个联锁称之为自持联锁。自持联锁常用于电器工作的条件可能构成后消失，但又需要在构成条件消失后，必须保持该电器持续工作的场合，如电力机车劈相机启动中间继电器的联锁及劈相机接触器的联锁既为自持联锁。延时联锁延时联锁是指电器的线圈得失电与其联锁动作不同步，其实现方法有多种，如采用在电器铁心上加装短路铜套，或在继电器本身某些联锁上加装钟表机构，二者的不同之处在于前者的所有联锁都具有延时性，后者仅有钟表的联锁有延时而其他联锁不具有延时，在要求有短暂延时性时，也可以在要求滞后动作的电器线路中多串联一个要求先动作电器的常开联锁实现，在电器的工作线圈旁并联一电容，在线圈断电后，由于电容可通过电器线圈放电，因此是线圈延时失电，从而使电器延时释放。延时联锁有4种：A表示通电延时吸合的常开联锁；B表示断电延时断开的常开联锁；C表示断电延时闭合的常开联锁；D表示通电延时断开的常闭联锁。经济电阻线路在某些电路中，为了使接触器或继电器可靠吸合，同时又提高本身的返回系数，既提高电器动作的灵敏度，可在电器工作线圈的控制电路中接入一经济电阻，组成经济电阻电路。在继电器闭合瞬间，电阻被电器本身的常闭联锁短路，是继电器的匝数得以提高，继电器能够可靠吸合，在继电器吸合后，常闭联锁打开，电阻接入电路中，使流过继电器的电流减小，从而使继电器返回系数有所提高。1.2.2迂回电路及其保护某一电器或支路在某一时刻不应该有电，但却通过其他支路串电到该支路，这种串电电路称为迂回电路。迂回电路会引起电器的误动作，破环电器动作的逻辑关系，造成电路工作的紊乱。迂回电路产生的原因主要是设计时考虑不周，在多条控制电路组合时产生。在机车运用或检修错误中接错线也会形成迂回电路。防止迂回电路的主要方法是在电路中串入防迂回二极管，利用二极管的单向导电性来满足要求，但在日常检查中需注意二极管是否击穿。1.2.3重联及重联电路随着铁路运输的不断发展，在铁路干线电力牵引