電傳動機車控制—SS9觸點電路

1、SS9機車電氣線路第一節(jié)第一節(jié) 主電路主電路一、主電路的特點一、主電路的特點SS9型電力機車主電路具有以下特點： 1 主傳動型式采用交直傳動和串勵式脈流牽引電動機，調(diào)速特性控制簡單。 2 整流調(diào)壓與磁場削弱采用三段不等分半控整流橋無級調(diào)壓，其中一段占二分之一的整流電壓，另兩段占另二分之一的整流電壓。前者用于低速區(qū)，而后者用于高速區(qū)，以提高高速區(qū)的功率因素。機車采用晶閘管分路來達到無級磁場削弱，可提高列車高速運行時的平穩(wěn)性。機車在整個調(diào)速區(qū)間內(nèi)均是無級的； 3 電制動方式電制動采用加饋電阻制動，在低速區(qū)可以有較大的制動力； 4 牽引電動機供電方式采用轉(zhuǎn)向架獨立供電方式，即每臺轉(zhuǎn)向架有三臺并聯(lián)的牽

2、引電動機，由一組整流器供電。優(yōu)點是當一臺轉(zhuǎn)向架的整流電路故障時，可保持1/2的牽引能力，實現(xiàn)機車故障運行；前后兩個轉(zhuǎn)向架可進行各架軸重轉(zhuǎn)移電氣補償，即對前轉(zhuǎn)向架減荷后轉(zhuǎn)向架增荷，以充分利用粘著，發(fā)揮最大牽引能力；實現(xiàn)以轉(zhuǎn)向架供電為基礎的電氣系統(tǒng)單元化供電控制系統(tǒng)，裝置簡單。 5 測量系統(tǒng)直流電流和電壓的測量均采用霍爾傳感器，交流電流和電壓的測量采用交流互感器，使高壓電路與測量控制系統(tǒng)隔離，以利于司機安全，并且使控制、測量、保護一體化，同時提高了控制精度； 6 保護系統(tǒng)機車采用雙接地保護，每一臺轉(zhuǎn)向架電氣回路單元各接一臺主接地繼電器，以利于查找接地故障。二、主電路的構(gòu)成二、主電路的構(gòu)成 網(wǎng)側(cè)電路

3、網(wǎng)側(cè)電路見圖31。其主要功能是由接觸網(wǎng)取得電能，因而屬于25kV電路。網(wǎng)側(cè)電路又稱高壓電路，在主變壓器高壓繞組AX的A側(cè)為高壓部分，主要設備有受電弓12AP、高壓隔離開關(guān)17QS、18QS、真空斷路器4QF、高壓電壓互感器6TV、高壓電流互感器7TA、避雷器5F、主變壓器的高壓繞組AX。低壓部分有：電流互感器9TA、網(wǎng)壓表103PV、104PV、電度表105PJ、自動開關(guān)102QA、接地碳刷110E160E及變壓器100TV。網(wǎng)側(cè)電流從接觸網(wǎng)流入升起的受電弓，經(jīng)主斷路器4QF、高壓隔離開關(guān)17QS（或18QS）、主變壓器的高壓繞組(A-X)進入車體,通過車體與轉(zhuǎn)向架的軟連線、接地電刷110E1

4、60E、輪對、鋼軌，返回變電所。高壓電壓互感器6TV接在主斷路器主觸頭之前，在其二次側(cè)通過保護用自動開關(guān)102QA，接有安裝于司機室內(nèi)的網(wǎng)壓表103PV、104PV，電度表105PJ的電壓線圈。升起受電弓， 就可判斷接觸網(wǎng)是否有電。在接地端X處，接有交流電流互感器9TA(300A/5A)， 為電度表提供電流信號。 在主斷隔離開關(guān)與主閥之間接有避雷器5F，用于抑制操作過電壓及運行時的雷擊過電壓。高壓電流互感器7TA是原邊電流的測量裝置，其作用為原邊的過流保護。高壓隔離開關(guān)17QS、18QS用于隔離故障受電弓。受電弓12AP、高壓隔離開關(guān)17QS、18QS、真空斷路器4QF、高壓電壓互感器6TV、

5、高壓電流互感器7TA、避雷器5F、主變壓器的高壓繞組AX。低壓部分有低壓部分有：電流互感器9TA、網(wǎng)壓表103PV、104PV、電度表105PJ、自動開關(guān)102QA、接地碳刷110E160E變壓器100TV 整流調(diào)壓電路 整流調(diào)壓電路分為兩個獨立的單元，分別向相應的轉(zhuǎn)向架供電。 現(xiàn)以其中一個調(diào)壓供電單元，說明其調(diào)壓過程。 磁場削弱電路磁場削弱電路 當電機電壓達到最高值后，要求機車繼續(xù)加速時，就要進行磁場削弱。SS9型電力機車采用晶閘管無級分路，來實現(xiàn)從滿磁場到最深削弱磁場的連續(xù)平滑控制，以改善高速區(qū)的牽引功能。 牽引電路牽引電路機車牽引供電電路，采用轉(zhuǎn)向架獨立供電方式。第一轉(zhuǎn)向架的1M、2M、

6、3M牽引電動機并聯(lián)，由主整流器70V供電。第二轉(zhuǎn)向架的4M、5M、6M牽引電動機并聯(lián)，由主整流器80V供電。兩組供電電路完全相同且完全獨立。牽引電動機共有4個繞組，即電樞繞組、補償繞組、附加極繞組和主極繞組。前3個繞組在電機出廠前已固定連接，簡稱之為電樞繞組電樞繞組；因此對外連接的就只有電樞繞組和主極繞組主極繞組，串勵電機的轉(zhuǎn)向取決于這兩個繞組的連接方式。 制動電路制動電路SS9型電力機車采用了加饋制動電阻。在電制動時，各勵磁繞組串聯(lián)后由勵磁電源供電，而電機的電樞電路除串有制動電阻外，還串入一段整流電源。電制動時，位置轉(zhuǎn)換開關(guān)107QPR、108QPR轉(zhuǎn)至制動位，將牽引電機的電樞和勵磁繞組隔開

7、，并將電機1M6M的勵磁繞組串聯(lián)起來。在電樞電路中串入制動電阻13R63R，并聯(lián)后與上面的一段整流器串聯(lián)作為加饋電源，端的下面一段整流器串聯(lián)與勵磁繞組a5-x5相連作為勵磁電源。 電樞電路中，由于串有整流器，因而電樞電流方向應與牽引時相同，所以制動時的勵磁電流應與牽引時相反(由“牽”“制”轉(zhuǎn)換開關(guān)保證)，以改變電機電勢的方向。 加饋電阻制動分為兩個速度控制區(qū)。1 高速區(qū)由于電機電勢很高，足以維持一定的制動電流，所以無需電源參與工作，主整流器僅起續(xù)流作用，晶閘管處于封鎖狀態(tài)。制動電流的通路為主整流器二極管平波電抗器(11L61L)牽引電機(1M6M)制動電阻(13R 63R)二極管。2 加饋區(qū)勵

8、磁電流已達到最大值。為維持最大制動力應保持最大的制動電流。由于機車速度降低，牽引電機的電勢不足以維持最大制動電流。這時繞組a1-x1投入工作，半控橋的晶閘管輪流導通， 相當于牽引電機電勢再串聯(lián)一個整流電壓。調(diào)節(jié)整流電壓的大小，以維持制動電流達到某一數(shù)值。 保護電路保護電路 機車主電路有短路保護、過載保護、過電壓保護及主電路接地保護等四個方面。 機車主保護器件為主斷路器機車主保護器件為主斷路器4QF，其分斷的故障除主電路的短路、分斷的故障除主電路的短路、牽引電機過載或環(huán)火、牽引電機過載或環(huán)火、主電路接地之外，主電路接地之外，還有輔助電路過載、短路、輔電路接地、接觸網(wǎng)停電輔助電路過載、短路、輔電路

9、接地、接觸網(wǎng)停電或離弓超過或離弓超過0.3s的欠壓保護的欠壓保護等。1 短路保護 網(wǎng)側(cè)短路保護 當流經(jīng)高壓電流互感器7TA(300A/5A)的電流超過整定值520A時，過流繼電器101KC(整定值8.7A，允差5%)動作，主斷路器4QF分斷。 這種故障往往是車內(nèi)25kV高壓電路的對地短路，包括主變壓器高壓繞組的擊穿，導電桿的對地短路等。但車頂設備對地短路則不起作用，需由牽引變電所的油開關(guān)跳閘來進行保護。 整流器側(cè)短路保護 整流器側(cè)短路保護有下面幾種： a) 牽引繞組短路； b) 整流元件擊穿形成的內(nèi)短路； c) 整流器母線間的短路。 當產(chǎn)生上述短路時，牽引繞組引線上的電流互感器176TA、17

10、7TA、186TA、87TA(整定值4400A)微機柜短路保護組件邏輯控制單元（LCU）主斷路器4QF分斷。 過載保護過載保護 牽引工況電機的過載和環(huán)火保護當電機環(huán)火和過載時，由直流傳感器111SC161SC檢測電流微機柜保護組件，然后分二路：一路至邏輯控制單元（LCU）主斷路器4QF分斷；另一路封鎖整流橋70V、80V。過載整定值I=1520A。 制動工況的過載保護 電樞電路過載及環(huán)火時，由直流傳感器111SC161SC檢測電流微機柜保護組件，然后分二路：一路至邏輯控制單元（LCU）主斷路器4QF分斷；另一路封鎖整流橋70V、80V。 勵磁電路過載時，由直流傳感器113SC163SC檢測電流

11、微機柜保護組件，然后分二路：一路至邏輯控制單元（LCU）接觸器92KM動作；另一路封鎖勵磁整流橋。 制動電流過載整定值I=1150A。勵磁電流過載整定值I=1130A。3 過電壓保護過電壓保護 大氣過電壓及操作過電壓保護 過電壓形成于雷擊過電壓或操作過電壓，主要保護形式有： 避雷器避雷器5F避雷器5F接于主斷路器的隔離開關(guān)與主閥之間，為金屬氧化物避雷器。主要用于防止主斷路器分斷和合閘過程的操作過電壓，也用于機車運行中的雷擊過電壓。標準沖擊波電壓為105kV。 阻容保護阻容保護在牽引繞組側(cè)設有RC網(wǎng)絡吸收器(71C82C，73R84R)，電容為交流電容器(1700V、18uf)，電阻由兩只6.2

12、電阻并聯(lián)而成，阻值為3.1。 壓敏電阻壓敏電阻牽引繞組側(cè)還并聯(lián)有壓敏電阻138RV、139RV、148RV、149RV，用以抑制牽引繞組側(cè)的過電壓，過電壓主要由大氣過電壓或操作過電壓產(chǎn)生。阻容保護和壓敏電阻可將過電壓限制到牽引繞組峰值電壓的2倍以下。 牽引電機的過電壓保護牽引電機電壓由微機柜限壓環(huán)節(jié)進行限制，使整流器的整流電壓輸出不超過1185V，允差2.5%。 整流裝置換向過電壓保護 主整流裝置的每一晶閘管和二極管元件上均并聯(lián)RC阻容保護，用于限制整流元件換向過程中產(chǎn)生的過電壓，以保護元件本身。4 接地保護接地保護 牽引工況時，由圖34可知，接地保護按“轉(zhuǎn)向架供電單元”設置，所以除網(wǎng)側(cè)電路外

13、，主電路中任一點接地，接地繼電器均能動作，無“死區(qū)”。 制動工況時，由圖35可知接地保護裝置也是分區(qū)設置，不同的是端接地保護除保護端轉(zhuǎn)向架的電機電樞電路外，還保護6臺電機的勵磁電路。 端的接地保護僅保護端轉(zhuǎn)向架的電樞電路。 主電路接地故障時，通過97KE、98KE的聯(lián)鎖觸點使主斷路器4QF開斷。 測量電路測量電路 SS9型電力機車主電路測量包括網(wǎng)壓、電機電壓、直流電流、勵磁電流、網(wǎng)側(cè)牽引電路等幾部分，分述如下：1 網(wǎng)壓測量 網(wǎng)壓信號的測量用高壓電壓互感器6TV(25kV/100V、100VA) ；指示用交流電壓表103PV,104PV(0V160V)，該表為雙針表，一根針顯示網(wǎng)壓，實際刻度0k

14、V40kV，在19kV及29kV處有紅色標志；另一根針顯示控制電源電壓。電壓表103PV、104PV分別置于兩端司機臺上。2 電機電流、電壓和勵磁電流測量 機車主電路采用了12只電流傳感器，分別測量1M6M 電機的電樞電流和磁場電流，6只電壓傳感器，分別測量1M6M 電機電樞的電壓，然后將測量的信號送入微機柜。3 網(wǎng)側(cè)牽引電路測量 使用DJ16型電力機車交流電度表105PJ，額定電壓100V，額定電流1A， 過載電流5A。電壓信號由高壓電壓互感器6TA(25kV/100V)次級線圈輸出，串聯(lián)自動開關(guān)102QA(AC250V，0A10A) 作回路短路保護；電流信號由低壓電流互感器9TA輸出(LM

15、ZJ-0.5，300A/5A)。該電度表刻度已考慮互感器變比，將指示數(shù)乘以100即實際電度數(shù)。直流傳感器的電壓和電流信號不但作為顯示信號，還作為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制信號。4 機車速度測量機車的速度由裝于輪對軸端的速度傳感器檢測，信號送入微機柜和監(jiān)控裝置供機車控制用，并在微機顯示屏及速度表上顯示機車速度。第二節(jié)第二節(jié) 輔助電路輔助電路 SS9型電力機車除44、45機車以外輔助電路均采用傳統(tǒng)的劈相機供電系統(tǒng)，44、45機車采用靜止三相輔助逆變器供電系統(tǒng)。本節(jié)重點介紹SS9型電力機車的劈相機系統(tǒng)輔助電路原理。一、劈相機系統(tǒng)輔助電路一、劈相機系統(tǒng)輔助電路SS9型電力機車劈相機供電系統(tǒng)分為兩大部分：一是一

16、是傳統(tǒng)的單傳統(tǒng)的單三相供電系統(tǒng)；一是列車供電系統(tǒng)。三相供電系統(tǒng)；一是列車供電系統(tǒng)。 單三相供電系統(tǒng)劈相機單三相供電系統(tǒng)輔機均采用三相異步電動機拖動，電源來自主變壓器的輔助繞組b6-c6-x6，其中b6-x6額定電壓為389V，x6-c6額定電壓為229V，單相交流電源從b6-x6經(jīng)庫用轉(zhuǎn)換開關(guān)235QS至導線201，202給各輔機及窗加熱、取暖設備供電、機車在庫內(nèi)可通過輔助電路庫用插座294XS引入380V單相或三相交流電源，將235QS投向庫用位，則輔助電路設備可由庫內(nèi)電源供電。 SS9型電力機車設置兩臺劈相機，型號為JP402A，第一臺劈相機為電阻分相起動，第二臺劈相機及所有輔機為三相起動

17、，劈相機分相起動時必須在第二電動相繞組與發(fā)電相繞組間接入起動電阻263R進行分相起動，起動電阻的接通與開斷由接觸器213KM來執(zhí)行，起動過程由劈相機起動繼電器283AK檢測并控制起動電阻回路的開斷。283AK的工作電源（DC110V）從邏輯控制單元（LCU）經(jīng)導線281引入，當按下劈相機扳鍵開關(guān)后，接觸器213KM閉合，起動電阻投入，201KM閉合，劈相機開始起動，當283AK測得劈相機發(fā)電相電壓接近于比較電壓(額定網(wǎng)壓下,該電壓值為220V, 283AK動作,其常開聯(lián)鎖閉合, 邏輯控制單元（LCU）控制213KM主觸頭打開,開斷起動電阻(263R)回路,劈相機起動完成。同時,邏輯控制單元（L

18、CU）開斷了導線281通路使283AK失去工作電源處于閉置狀態(tài)。劈相機起動電阻備有兩組劈相機起動電阻備有兩組,當?shù)谝唤M燒損可換另一組使用,此時只需把轉(zhuǎn)換刀開關(guān)296QS打下位置即可.若第一臺劈相機故障,則需把劈相機故障開關(guān)242QS置2PX位. 2、 三相負載電路三相負載電路當劈相機起動完畢后,輔助回路導線201、202、203即可提供三相不對稱電源，這時各輔機可依次投入工作。電氣原理圖見圖310所示。SS9型電力機車三相負載有：壓縮機電動機3MA、4MA兩臺，牽引通風機電機5MA、6MA、7MA、8MA（30kW）四臺，制動風機電動機9MA、10MA、11MA、12MA（16kW）四臺，變壓

19、器風機電動機13MA（22kW）一臺，變壓器油泵14MA（10kW）一臺,列車供電風機電動機15MA、16MA（750W）二臺。各輔助電動機均通過其相應的交流接觸器203KM-212KM進行分合控制，為了改善劈相機供電系統(tǒng)的三相電源對稱性，在5MA-10MA電動機的D2、D3之間接入移相電容247C254C，它們隨電動機作負載投入而投入。庫內(nèi)電源有兩種：庫內(nèi)電源有兩種： 庫內(nèi)三相電源庫內(nèi)三相電源。一般在機務段內(nèi)不起動劈相機，直接起輔機時使用。把庫內(nèi)三相電源接到庫用插座294SX的207、208、209三點上，通過235QS及導線203與209之間的連接母線直接為輔助電路提供三相電源。 庫內(nèi)單相

20、電源庫內(nèi)單相電源。僅在制造廠、大修庫內(nèi)，電源容量大時使用。單相電源送至庫用插座294XS的207、208兩點上（為插座上部兩點位置），經(jīng)235QS給輔助電路提供單相電源，此時須使用劈相機實現(xiàn)單-三相供電系統(tǒng)。3、 單相負載電路SS9型電力機車單相負載包括司機室多功能飲水機、窗加熱玻璃、熱風機、腳爐、空調(diào)。 4、保護電路機車輔助電路有輔接地保護、安全閥保護、輔機過載保護、輔機過壓保護、輔過流保護等五個方面。 輔接地保護 在變壓器輔助繞組x6與地之間設有輔助電路接地保護電路，這個系統(tǒng)由輔助接地繼電器285KE，整流元件291U，限流電阻262R，電容257C，輔接地故障開關(guān)237QS組成。輔接地保

21、護屬有源保護裝置，支路經(jīng)邏輯控制單元（LCU）控制電源223后接地，當輔助電路某點接地時，輔接地保護系統(tǒng)形成回路，285KE動作吸合，其輔助聯(lián)鎖使主斷路器分閘線圈得電跳閘，司機臺輔助接地信號顯示。此時285KE常閉聯(lián)鎖開斷，回路串入電阻262R以免出現(xiàn)大電流而燒損接地繼電器。同時經(jīng)由285KE自身聯(lián)鎖和邏輯控制單元LCU“自鎖”，保持信號記憶。故障解除后，借助主斷路器合閘操作，通過LCU使285KE恢復，在限流電阻262R兩端并接電容257C的目的是為了使285KE動作時能可靠吸合，以提高保護系統(tǒng)的可靠性。237QS是輔助接地保護故障隔離開關(guān)，若確定輔助電路有一點接地且不能排除時，可切斷保護電

22、路，此時機車作故障運行。要求司機嚴密監(jiān)視各輔機工作狀態(tài)，確保安全。 安全保護287YV為機車各室門、高壓柜門的聯(lián)鎖安全保護閥。保護閥287YV由雙電源供電：一路從控制電路直流110V電源線531經(jīng)主電路入庫開關(guān)20QP、50QP聯(lián)鎖，車頂行程門開關(guān)297QP聯(lián)鎖至287YV線圈；另一路由微機判斷機車有網(wǎng)壓則送出經(jīng)670線至287YV線圈，提高保護系統(tǒng)的可靠性。 輔機過載保護 SS9型電力機車輔機過載保護采用自動開關(guān)，各輔機三相回路均接有相應的分別相對應的三相自動開關(guān)215QA-228QA。當出現(xiàn)輔機單相、短路、堵轉(zhuǎn)等情況引起過流時，相應的自動開關(guān)將保護動作，切斷三相電源并顯示故障信號。 輔過電

23、壓保護 采用跨接在輔助繞組a6-x6兩端的R-C過壓保護電路，由電阻260R、電容255C組成，吸收過電壓。輔過電流保護輔助電路過電流保護采用電流繼電器282KC,在輔助繞組短路極其它原因造成輔助電路短路,其電流超過2800A時,282KC吸合動作使機車主斷路器分閘,并顯示輔助過流信號。 列車供電系統(tǒng)SS9型電力機車為滿足客車車廂空調(diào)、采暖、照明等電器的用電需要，設置DC600V列車供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用機車集中整流、客車分散逆變的供電方式機車集中整流、客車分散逆變的供電方式。為確保列車正常供電，列車供電系統(tǒng)設置兩套獨立的整流裝置，分別由供電繞組a7-x7、a8-x8供電，可同時工作，輸出功率均

24、為400kW，分別向列車提供兩路DC600V電源。二、輔助逆變器系統(tǒng)輔助電路二、輔助逆變器系統(tǒng)輔助電路SS9型電力機車044、045機車是進行中央走廊設備布置的兩臺樣車，設計時輔助電路采用了新型的輔助逆變器系統(tǒng)。輔助逆變器系統(tǒng)輔助電路主要包括三個部分：一是三相供電系統(tǒng)一是三相供電系統(tǒng)，采用先進的靜止逆變器技術(shù)，完成對機車各三相輔機、三相空調(diào)的供電；二是單相供電系統(tǒng)二是單相供電系統(tǒng)，主要實現(xiàn)腳爐、暖風機、窗加熱玻璃等取暖設備的供電；三是列車供電系統(tǒng)，采用列車供電柜三是列車供電系統(tǒng)，采用列車供電柜 、三相供電系統(tǒng)、三相供電系統(tǒng)三相供電系統(tǒng)由于采用了新型的輔助逆變器系統(tǒng)，三相輸出電壓對稱三相輸出電壓

25、對稱，同時采用變頻變壓起動，起動電流小，對電機及負載無沖擊，而且在低壓下也能穩(wěn)定輸出，不受電網(wǎng)波動影響。輔助逆變器采用分散式逆變器輔助逆變器采用分散式逆變器，基本保證每個逆變單元對應一個輔機，因此各子系統(tǒng)具有比較強的獨立性，相互干擾小，并且極大的方便了故障診斷和隔離，因此系統(tǒng)可靠性高。逆 變 器 11V逆 變 器 12V逆 變 器 13V LC濾 波 器11LC LC濾 波 器12LC LC濾 波 器13LC逆 變 器 14V LC濾 波 器 LC濾 波 器 LC濾 波 器14LC逆 變 器 15V逆 變 器 16V15LC16LC2、三相負載電路、三相負載電路SS9型電力機車安裝有兩個輔助逆

26、變器柜，每個輔助逆變器柜含有6個逆變單元，通過分散逆變的方式分別向每一臺輔機提供三相380V交流電源。 輔助逆變器逆變單元代號負載代號額定功率（KW）輔助逆變器111V壓縮機11MA2212V牽引風機46MA3013V制動風機17MA15制動風機39MA1514V牽引風機35MA3015V變壓器風機11MA2216V列車供電冷卻風機113MA0.75空調(diào)115EV5輔助逆變器221V壓縮機22MA2222V牽引風機24MA3023V制動風機28MA15制動風機410MA1524V牽引風機13MA3025V變壓器油泵12MA426V列車供電冷卻風機214MA0.75空調(diào)216EV5第三節(jié)第三節(jié)

27、控制電路控制電路 SS9型電力機車有兩種控制電路，一種是傳統(tǒng)的劈相機系統(tǒng)控制電路，一種是輔助逆變器系統(tǒng)控制電路（0044、0045機車），本節(jié)主要介紹劈相機系統(tǒng)控制電路。一、劈相機系統(tǒng)控制電路一、劈相機系統(tǒng)控制電路除0044、0045機車以外，SS9型電力機車輔助電路均采用了劈相機系統(tǒng)，相對應的控制電路由起不同作用的各種控制環(huán)節(jié)組成，大體可分為以下幾部分（邏輯控制單元另見說明）： 整備整備(預備預備)控制電路控制電路：完成機車動車前的所有操作過程；調(diào)速控制電路調(diào)速控制電路：完成機車的動車控制，即起動、加速、減速；機車內(nèi)部狀態(tài)的信號控制電路機車內(nèi)部狀態(tài)的信號控制電路：完成機車整車或某些部件的工作

28、狀態(tài)的顯示； 保護控制電路保護控制電路：完成機車主電路、輔助電路的保護功能及其相關(guān)的控制；照明控制電路照明控制電路：完成機車的內(nèi)外照明及標志顯示；控制電源電路控制電源電路：直流110V穩(wěn)壓控制電源及其配電電路。其它控制電路其它控制電路：列車供電、刮雨器、空調(diào)等輔助設備控制。、整備(預備)控制電路所謂整備控制是指機車動車前的各項預備性操作，如升受電弓、合主斷路器、起動劈相機、空氣壓縮機、通風機，以及完成機車向前或向后、牽引或制動的操作。1、受電弓控制受電弓的升起是由壓縮空氣進入升弓氣缸，推動氣缸內(nèi)的活塞而產(chǎn)生的。所以，要升起受電弓，必須具備足夠的壓縮空氣。 壓縮空氣的開通與關(guān)閉是受電磁閥控制，具

29、體控制過程如下：受電弓的升起，要求有以下幾個條件：（1）庫用開關(guān)20QP、50QP在運行位（庫用位時，此開關(guān)聯(lián)鎖在斷開位）；（2）關(guān)好車頂門(車頂門打開時，行程開關(guān)聯(lián)鎖297QP在斷開位)；（3）關(guān)好高壓室、變壓器室門(換向手柄及司機鑰匙，從鑰匙箱內(nèi)拿出，且柜門鑰匙全存放在鑰匙箱內(nèi)無法取出，接通電源后，開通升弓氣路)。2主斷路器控制 SS9型電力機車安裝有2種主斷路器，即空氣主斷路器和真空主斷路器，其控制方式的主要區(qū)別在于真空主斷路器只有一個線圈控制真空主斷路器的閉合與分斷，線圈得電閉合，失電即斷開；而空氣主斷路器有合閘線圈和分閘線圈，分別控制空氣主斷路器的閉合與分斷。下面分別介紹：、真空主斷

30、路器控制 真空主斷路器合閘受邏輯控制單元（LCU）控制。當按下“主斷合”扳鍵開關(guān)401SA1(401SA2)后，560經(jīng)主斷扳鍵開關(guān)401SA1(401SA2)使導線528得電，輸出信號給邏輯控制單元；此時，邏輯控制單元綜合以上信息，輸出“主斷合”信號541；若此時主斷風缸壓力大于450kPa,則主斷內(nèi)部壓力繼電器動作,其常開點閉合，則541通過主斷隔離開關(guān)586QS1、586QS2、壓力繼電器聯(lián)鎖點使主斷路器的線圈得電動作，主斷路器的動作機構(gòu)在壓縮空氣推力的作用下，合上主、輔觸頭，從而完成主斷路器的合閘操作。所以，要使真空主斷路器能順利閉合，必須具備如下幾個條件：全車所有司機控制器處于零位；

31、主斷路器本身處于正常開斷狀態(tài)(非中間位)；劈相機扳鍵處于斷開位；主斷路器風缸壓力大于450kPa。 當按下“主斷路器分”扳鍵開關(guān)401SA1(401SA2)，使導線549得電并輸入分主斷信號給邏輯控制單元，經(jīng)邏輯控制單元使541失電，主斷路器動作分閘。這是人為操作使主斷路器分斷，除此以外，還有許多種保護環(huán)節(jié)動作后，也會使主斷路器分斷 、空氣主斷路器控制 空氣斷路器的合閘同樣受邏輯控制單元（LCU）控制。當扳動“主斷合”扳鍵開關(guān)401SA1(401SA2)后，556經(jīng)401SA1(401SA2)使528得電，輸出信號給邏輯控制單元；此時，邏輯控制單元綜合以上信息，輸出信號541，再通過主斷隔離開

32、關(guān)586QS、主斷常閉點使主斷路器的合閘線圈4QFN得電動作，當主斷路器風缸壓力大于450kPa時，主斷路器的動作機構(gòu)在壓縮空氣推力的作用下，合上主、輔觸頭，從而完成主斷路器的合閘操作， 當按下“主斷分”扳鍵開關(guān)401SA1(401SA2)后，經(jīng)4QF聯(lián)鎖使主斷路器分閘線圈4QFF得電，主斷路器動作分閘。這是人為操作使空氣主斷路器分斷，同樣還有許多種保護環(huán)節(jié)動作后，也會使空氣主斷路器分斷。3劈相機控制 所有輔機均由邏輯控制單元（LCU）提供信號進行控制。劈相機1的控制是完成其他輔機控制的先決條件。下面將介紹劈相機1正常與故障時的控制過程。當“輔助控制”自動開關(guān)605QA閉合時，導線499經(jīng)60

33、5QA使導線560得電。按下“劈相機”扳鍵開關(guān)404SA1(404SA2)，導線560經(jīng)404SA1（404SA2）輸入信號529至邏輯控制單元；此時，如劈相機1隔離開關(guān)242QS在正常位，則560經(jīng)242QS輸入信號538至邏輯控制單元，邏輯控制單元綜合上述信號后輸出以下兩路信號：輸出信號567，使劈相機起動電阻接觸器213KM得電，起動電阻投入；輸出信號568，通過劈相機1隔離開關(guān)242QS（正常位）使劈相機1接觸器201KM得電動作，劈相機開始起動。按下“劈相機”扳鍵開關(guān)404SA1(404SA2)后，邏輯控制單元輸出信號281，劈相機起動繼電器283AK得電動作，導線560經(jīng)283AK

34、常開點后輸入信號537至邏輯控制單元，當邏輯控制單元檢測到此信號后，斷開輸出信號281、567，起動電阻接觸器213KM失電，劈相機1甩掉起動電阻，進入正常工作狀態(tài)。 劈相機1正常起動后，經(jīng)過3s延時，邏輯控制單元輸出信號570，經(jīng)過劈相機2隔離開關(guān)583QS，使劈相機2接觸器得電動作，劈相機2起動。當劈相機2正常起動后，其它輔機可開始正常工作。若劈相機1故障，則將242QS打到故障位，用劈相機2代替劈相機1，此時，劈相機2通過分相電阻起動后代替劈相機1的功能，使其他輔機依舊正常工作。具體控制過程為：將242QS打到“劈相機2”位；導線560經(jīng)242QS后輸入信號540至邏輯控制單元，當邏輯控

35、制單元接收到此信號時，則開始用劈相機2電阻分相起動，其起動過程與劈相機1相同，這時，其余輔機由劈相機2帶動。 劈相機起動電阻備有兩組，當劈相機起動電阻263R燒損時，將起動電阻轉(zhuǎn)換刀開關(guān)296QS打向下位置即可使用264R起動 4壓縮機控制 按下“壓縮機”扳鍵開關(guān)408SA1(408SA2)時，導線560經(jīng)408SA1 (408SA2)、 壓力調(diào)節(jié)器547KP(風壓低于750kPa時閉合，風壓高壓900kPa時斷開)使導線553得電，至邏輯控制單元。邏輯控制單元則輸出信號598經(jīng)過壓縮機1隔離開關(guān)579QS使壓縮機1接觸器203KM得電動作，壓縮機1開始工作。若不想經(jīng)風壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，則可按下“

36、強泵”扳鍵開關(guān)408SA1 (408SA2)，導線560經(jīng)過“強泵”扳鍵開關(guān)408SA1(408SA2)，輸入信號553至邏輯控制單元，從而使壓縮機一直處于工作狀態(tài)。這時，操作人員必須注意監(jiān)聽安全閥在1000kPa整定動作的排氣聲，以便及時停止強泵工作。若壓縮機1故障，只要把壓縮機1隔離開關(guān)579QS打到故障位，按下“輔壓縮機”扳鍵開關(guān)411SA1(411SA2),此時“壓縮機”扳鍵開關(guān)408SA1(408SA2)也必須在閉合位。邏輯控制單元輸出信號597經(jīng)過壓縮機2隔離開關(guān)580QS使壓縮機2接觸器204KM得電動作，壓縮機2投入工作。 機車升弓前若總風缸或控制風缸中已無壓縮空氣儲存，則需利

37、用升弓壓縮機(輔助壓縮機)向控制風缸充氣，供機車受電弓和主斷路器合閘使用，其電源由自動開關(guān)610QA提供，導線499經(jīng)610QA、輔壓縮機按鈕596SB使導線814得電，輔助壓縮機接觸器442KM得電動作，向升弓壓縮機447MD供電，開始打風。5通風機控制 在通風機開始起動前，劈相機應起動完畢。 當按下“通風機” 扳鍵開關(guān)406SA1（406SA2）后，導線560經(jīng)406SA1（406SA2），輸入信號給邏輯控制單元，通過通風機1隔離開關(guān)575QS和通風機2隔離開關(guān)576QS使通風機1接觸器205KM、通風機2接觸器206KM得電，牽引通風機5MA、6MA開始起動；經(jīng)邏輯控制單元控制3s延時后

38、，通過通風機3隔離開關(guān)577QS和通風機4隔離開關(guān)578QS使通風機3接觸器207KM、通風機4接觸器208KM得電動作，牽引通風機7MA、8MA起動；再經(jīng)延時3s后，邏輯控制單元輸出信號587和589，通過油泵隔離開關(guān)584QS和變壓器風機隔離開關(guān)599QS使油泵接觸器212KM、變壓器風機接觸器211KM得電動作，油泵14MA、變壓器風機13MA同時起動工作。并為制動風機起動作好了準備。至此，完成了通風機的控制。6制動風機控制 當按下“制動風機”扳鍵開關(guān)407SA1（407SA2）后，導線560經(jīng)407SA1（407SA2）使導線552得電，輸入信號給邏輯控制單元，邏輯控制單元即輸出信號5

39、88，通過制動風機1、3隔離開關(guān)581QS使制動風機1、3接觸器209KM得電，制動風機9MA、11MA開始起動；邏輯控制單元經(jīng)3s延時后，再輸出信號595，通過制動風機2、4隔離開關(guān)582QS使制動風機2、4接觸器210KM得電，制動風機10MA、12MA開始起動直至正常工作。第四節(jié)第四節(jié) LCU邏輯控制單元邏輯控制單元SS9型電力機車控制電路采用了邏輯控制單元（Logical Control Unit簡稱LCU），實現(xiàn)無觸點控制以提高機車電氣控制線路的可靠性。LCU利用利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微計算機技術(shù)構(gòu)成無觸點控制現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微計算機技術(shù)構(gòu)成無觸點控制電路取代機車上原有的時間繼電器

40、、中間繼電器等電路取代機車上原有的時間繼電器、中間繼電器等低壓電器和大量的迂回線路，具有控制方式靈活、低壓電器和大量的迂回線路，具有控制方式靈活、編程方便、布線直觀、檢修條理清晰等特點，同時編程方便、布線直觀、檢修條理清晰等特點，同時采用無觸點輸出控制方式解決了原有系統(tǒng)在強振環(huán)采用無觸點輸出控制方式解決了原有系統(tǒng)在強振環(huán)境下的不可靠問題。境下的不可靠問題。LCU邏輯控制裝置采用雙路冗余設計，并配置手動萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，當裝置一路出現(xiàn)故障時，可人為切換至另一路工作。從而提高了機車整個控制系統(tǒng)的可靠性。目前SS9型電力機車共裝備了2種邏輯控制單元。一種是長沙瑞緯公司生產(chǎn)的SS9LCU，一種是深圳通業(yè)公

41、司生產(chǎn)的TYLCU，兩種LCU配置情況如表所示 SS9型電力機車車號型電力機車車號配屬段配屬段LCU型號型號00010043、00460072、00820091、01120119沈陽段沈陽段SS9LCU 00440045沈陽段沈陽段TYLCU0073、0077、0078、01020111北京段北京段SS9LCU00740076北京段北京段TYLCU00790081北京西北京西SS9LCU0092009201010101廣州段廣州段SS9LCU01200124北京段北京段TYLCU01250129、01360140武南段武南段TYLCU01300135、01410154武南段武南段SS9LCU一

42、、一、SS9LCU邏輯控制單元邏輯控制單元、概述、概述SS9LCU邏輯控制單元相當于可編程控制器（PLC）。它在電力機車上的作用主要就是取代傳統(tǒng)的繼電器有觸點控制電路。 1SS9LCU邏輯控制單元與一般工業(yè)PLC比較 邏輯控制單元與PLC的作用相同，但一般工業(yè)用PLC直接用于電力機車主要存在以下幾個問題： （1）機車電子裝置必須符合TB/T 1394 機車動車電子裝置的要求。而一般的PLC很難滿足這一標準的要求。簡單地說，一般PLC無法適應機車的工作環(huán)境。也無法滿足機車控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。（2）根據(jù)IEC標準，一般PLC工作電壓為DC 24V或AC 220V，直流輸出點的負載能力較低。而電力機

43、車控制電壓為DC 110V，且負載電流比較大。 SS9LCU電力機車邏輯控制單元符合TB/T 1394 機車動車電子裝置的要求。結(jié)構(gòu)組成符合高速列車硬件規(guī)范。其內(nèi)部核心是單片機其內(nèi)部核心是單片機。主要由主機板、電源、主要由主機板、電源、輸入板、輸出板輸入板、輸出板等所組成。2SS9LCU的輸入電路 輸入信號主要有三類： （1）電力機車微機控制系統(tǒng)來的信號。這些信號可以直接輸入SS9LCU； （2）從司機控制器、按鍵開關(guān)組等來的110V指令信號； （3）從主斷路器、隔離開關(guān)、兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)和接觸器等的輔助觸點或者其它用SS9LCU無法取代的特殊繼電器來的110V信號。3電力機車邏輯控制單元的負載

44、特點 國產(chǎn)電力機車上的輔助電機都是采用三相交流異步電動機，而這些三相交流異步電動機是通過三相交流接觸器進行控制的。由于三相交流接觸器型號的不同，其控制電流變化很大。電空閥與電空接觸器的線圈控制電流雖然只有0.12A，但由于線圈有13000匝，所以在線圈開斷時感應出的干擾電壓可高達1.3KV，對機車微機控制系統(tǒng)和電子線路形成極大的危害。因此，邏輯控制單元的負載，要求SS9LCU不僅能夠適應機車惡劣的工作環(huán)境，并且應該具有抗干擾性能好等特點。4電力機車邏輯控制單元的輸出電路 SS9LCU內(nèi)部工作電壓為幾伏水平，負載能力較小，為了使其具有足夠的驅(qū)動能力，SS9LCU輸出單元電路采用MOSFET作功率

45、開關(guān)元件，負載能力大，開關(guān)速度高。用高頻調(diào)制信號通過脈沖變壓器耦合去控制MOSFET的通斷。并且當110V直流電源電壓大范圍變化時，邏輯功能保持正常。電力機車邏輯控制單元的輸入輸出電路是SS9LCU與電力機車控制系統(tǒng)的接口電路，其性能直接影響機車的行車安全。、SS9LCU主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)輸入電壓77V 137.5V（額定110V）瞬間最大負載電流8A持續(xù)電流1.2A、3A驅(qū)動方式隔離放大驅(qū)動輸入點數(shù)最大126路輸出點數(shù)最大81路、SS9LCU邏輯控制單元的硬件系統(tǒng)控制單元的硬件系統(tǒng)SS9LCU 的硬件結(jié)構(gòu)主要包括機箱、電源、主機板、輸?shù)挠布Y(jié)構(gòu)主要包括機箱、電源、主機板、輸入板、輸出板

46、等。結(jié)構(gòu)示意如圖入板、輸出板等。結(jié)構(gòu)示意如圖3-30所示。每套所示。每套SS9LCU包含功能相同的包含功能相同的A、B兩組，并能進行手動轉(zhuǎn)兩組，并能進行手動轉(zhuǎn)換。采用標準的換。采用標準的6U機箱硬件結(jié)構(gòu)，可與外圍設備進行總機箱硬件結(jié)構(gòu)，可與外圍設備進行總線通訊。線通訊。 N201 N202 N203 N204 內(nèi) 部 風 扇 區(qū)邊插及布 插 件 箱線區(qū)轉(zhuǎn) 換開 關(guān)1 23 45 6 7 8 9 101112131415161718192021A輸出板1B輸出板1A輸出板2B輸出板2A輸出板3B輸出板3A主機板B主機板A輸入板1B輸入板1A輸入板2B輸入板2A輸入板3B輸入板3空電源板1電源板2

47、圖3-31 SS9LCU插件箱布置圖1、電源板電源采用機車電子控制裝置專用電源，其輸入電壓為77伏135伏，輸出電壓為+5伏/2安、24伏/2安。A、B兩組各自采用獨立的穩(wěn)壓電源，自帶過流、過壓、過熱等保護功能。2主機板主機板主要完成輸入點狀態(tài)的采集、邏輯運算、輸出點狀態(tài)確定，以及與串行通訊板的數(shù)據(jù)交換等。 主機板采用了雙機冗余設計，一臺單片微機處于在線主機板采用了雙機冗余設計，一臺單片微機處于在線工作狀態(tài)，而另一臺處于熱等待。工作狀態(tài)，而另一臺處于熱等待。當處于在線工作狀態(tài)的單片微機發(fā)生故障時，由主機板上的冗余管理系統(tǒng)自動將處于熱等待單片微機取代發(fā)生故障單片微機來管理整個系統(tǒng)并報警。若故障單

48、片微機恢復正常則它又處于熱等待狀態(tài)。在正常工作時兩臺單片微機通過串行通訊保持具有同樣的輸入點、輸出點及各個定時器的狀態(tài)信息一樣，以使雙微機切換時不發(fā)生輸出點狀態(tài)不確定的現(xiàn)象。單片微機采用了工業(yè)級的ATMEL 89C55WDPI單片機，每臺單片機有個看門狗監(jiān)視單片機是否處于正常工作狀態(tài)。整塊主機板只有一片芯片與系統(tǒng)其他部分保持聯(lián)系，從而避免其它干擾串入影響單片機正常工作。3、輸入板輸入板用于輸入數(shù)字信號。由于從司機控制器、按鍵開關(guān)組等來的信號及從主斷路器、隔離開關(guān)、兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)和接觸器等的輔助觸點來的信號其輸入信號為直流110V ，因此必須經(jīng)過電阻網(wǎng)絡降壓、穩(wěn)壓管限幅、電容濾波、光電隔離后再經(jīng)過施密特觸發(fā)器輸入給主機板。這種電路可靠性很高，抗干擾能力強，能適應電力機車上的惡劣工作環(huán)境，具體電