SS4 改电力机车2目录1、电力机车主电路组成：2 2、电力机车辅助电路组成5 3、电力机车控制系统8SS4 改电力机车是 “六五”科技攻关项目，1985 年 9 月问世，主型货运干线 机车。SS4 是八轴 2（B0-B0） ，两节车重联组成。两节车之间，主电路在车顶 用软辫线连接传递 25kV 电压，控制电路用三根 43 芯电缆连接，辅助电路则各 自单用。采用转向架供电、三段不等分绕组与四段半控桥整流、采用加馈电阻 制动、三级磁场削弱等。1、电力机车主电路组成：1、主电路结构1、网侧高压： 单相工频 25kV 经受电弓、车顶母线进入车体，经主变压 器、车体、转向架、车轮到钢轨回流。车体与转向架间软线连接，转向架与轮 轴间电刷联接。组成：牵引变压器、牵引电动机及其相关电气设备；特点：高 电压、大电流、控制复杂、工作条件差等；作用：传递功率，实现电能向动能 的转换。对主电路的基本要求：满足起动、调速、制动要求，保证牵引电机转 矩、转速独立可调，且范围宽。采用无级调压，无再生制动用半控，因此可改 善功率系数。 2、牵引电机供电方式 转向架独立供电。两车各有一主变压器，都有两个副边，每个副边接一整 流装置向同一转向架的两并联电机供电（先串平波电抗器再并联） 。优点：灵活 性大，一主整流器故障，只须切除对应两电机，机车保留 3/4 的牵引力；对同 车前后转向架轴重转移电气补偿，即对轴重较轻的前转向架电机供较小电流或 电压，以充分利用粘着力；转向架电气系统单元化。缺点：一组故障时，功率 降低一半。3、调速与磁场削弱方式：起动及低速时调电机端压、高速时用削磁来调速。 削磁方式：电阻分流（三级） 。 4、电制动方式：加馈电阻制动、再生制动。 5、牵引电动机型式及联结方式：串励 6、检测及保护方式 1 检测：交流侧：交流电压、电流互感器，测网压、变压器一次电流。直 流侧：直流电压、电流互感器或传感器，检测牵引电机端压、电枢电流、励磁MMMMMM.3电流（电气制动状态） 。2 保护种类：过流（含短路和过载） 、接地、过压、欠 压及其它保护。方式：切断机车总电源、切断故障电路电源等，或仅给司机信 号引起注意。 电力机车的功率系数， “交-直”环节，使电力机车具有功率系数的特殊性。功率因数与功率系数1、交流电路（,正弦） ，有功 P 与视在 S 之比，叫功率因数。 “交-直”机UI 车，电压正弦，电流畸变（理想情况下为矩形波） 。牵引变压器原边有功 P 与视 在 S 之比叫功率系数，用 来表示。 2、功率系数的物理意义（1）定义 （4-1） P S电压正弦，电流非正弦基波、谐波，其与电压同频基波产生有功功率、 不同频谐波只产生无功功率。因此(4-2)(1)1(1)1coscosUIIP SUII式中，U 为正弦有效值，I 为电流总有效值，I(1)为基波电流有效值, 为基波电流的相位系数，为基波电流的有功分量。引入电流1cos(1)1cosI波形畸变系数（亦即电流基波系数），则有 (1)I I(1) 11coscos(4-3)I I可见：畸变，无畸变，有。通常情况， 11cos1cos。 （2）浅析：一是基波电流与电压不同相，；二是电流畸变有谐波，11cos1 。1提高 ，一是使与同相，二是使电流接近正弦。理想情况：硅(1)IU 元件正向管压降为零；直流侧 Ld=；变压器绕组漏抗、电阻忽略不计；变压 器次边电压正弦。2、三段不等分桥式整流电路采用不等分三段绕组、四段半控桥整流。优点：无级平滑调压，功率系数 较高，谐波电流干扰降低。 图示电路，变压器副边 ax1、bx2 两段，其 ax1 段半控桥，bx2 段中抽式半控桥，故实际上是三段不等分（电压比例为 1：1：2） 。D1D4 提供续流通道。 abMud cx1 T3D3T1D1T2D2T4D4. . T5T6. x2iTu14图 4-12 三段不等分半控桥电路图 4-13 三段不等分半控桥波形 第一段，低压调节（大桥调压） 。绕组 ax1、T1、T2、D1、D2 工作， D3、D4 联通电路；T3T6 均关断。据波形，整流电压平均值(4-29)111 1101 cos1 cos12sin0.924daxaxdUUtd tUU式中，Uax1 为 ax1 段电压有效值，是副边总电压有效值的一半（即 0.5U2） 。 可见:1=，Ud=0；1=0，Ud=0.9Uax1=0.5Ud0。即 1 由 0，Ud 从 00.5Ud0。 第二段，中压调节（小桥调压） 。大桥满开放（即 1=0） ，绕组 bc、T3、T4、及 D3、D4 投入工作，整流电压平均值为 (4-30)22 00021 cos1 cos10.50.90.5(5cos)288ddbcddodUUUUUU式中，Ubc 为 bc 段电压有效值，为副边总电压有效值的四分之一（即 0.25U2。可见:2=，Ud=0.5Ud0；2=0，Ud=0.75Ud0。即 2 从 0，Ud 从 0.5Ud00.75Ud0。 第三段，高压调节，前两段桥满开放（即 1=0、2=0） ，绕组 cx2、T5、T6 也工作，整流电压平均值为（33 020031 cos1 cos10.750.90.75(7cos)288ddcxddodUUUUUU4-31）式中，Ucx2 为 cx2 段电压有效值，为副边总电压有效值的四分之一（即 0.25U2） 。可见：3=，Ud=0.75Ud0；3=0，Ud=Ud0。即 3 从 0，Ud 从 0.75Ud0Ud0。按前述方法，可求出 ，并得 =f(Ud/Ud0)曲 线，见后图 4-14 的曲线 5 所示。比较曲线 4、5 可见，三段比两段的 高，且 波形畸变小，故被“交-直”机车广泛用。SS4 改、SS8、SS34000 等机车采用 三段不等分桥调压。8K 机车亦之，不同的是第一段桥为全控桥，类似半控桥工 作，可再生制动；第一段全桥移相 /20，当 1=0 时再顺序开放第二段桥。3、牵引、制动电路三段绕组，中抽两段空载均 335V，另一段空载 670V，副边总电压共 1 340V。电机固定电阻削磁 0.96，而级电阻削磁同 SS3，分别为 0.7、0.54、0.45。电阻制动。一节车四电机主极串联，由主变压器励磁绕组经 可控硅整流他励（电流反向，使电机电势反向）供电，各电机电枢与各 RZ 串 成回路。两级电阻制动。高速时 RZ 为 1，而低于 34km/h 时短接 2/5 为0.6，保证在 20km/h 左右低速区有大制动力，使低速区的制动力提高iT10utt0iTit0iT2iT2iT4iT1iT3iT2iT4iT6iT1iT3iT5Id2KT3Id4KTIdKT565。SS4 下坡道电阻制动时，采用恒速控制为主、恒励磁控制为辅的控制方 式。4、主电路保护原边：主断路器采用新型真空断路器，优点是固有分闸时间短、结构简单、 分闸时无需压缩空气，因而不象空气断路器那样易受压缩空气污染以及导致的 高压瓷瓶内部闪络甚至于击穿的恶性事故。 副边：仍采用阻容吸收电路保护。 整流器：内部短路或外部短路（如电机环火）由串联的快速熔断器保护。 牵引电机：过流、接地保护用同型号（利于通用化）的电压型继电器。其 接地保护与 SS3 不同，每转向架电气单元均接一个接地继电器，利于查找接地 故障。 关于检测:主电路直流电流、电压检测全互感化，使主、控间电气隔离， 还使复杂的驾驶台仪表接线插座化，其同一检测量作指示、过流保护、反馈控 制三用。交流网压 25kV 首次使用高精度 25kV/100V 交流电压互感器，并与 特制的防振直读式单相电度表配合，使机车有功电能测量比较满意。 （1）不等分三段绕组供电、三段半控桥整流。 （2）一节车主变压器的两个副边绕组，分别向前、后转向架供电，便于轴 重转移电气补偿。 （3）加馈电阻制动。以 33km/h 为界，高于为纯电阻制动（同 SS4，但 RZ 不变，调 IL 来调 B） ，低于为加馈电阻制动。 （注意：加馈电阻制动时，同转向 架电机（2 台）的电枢串制动电阻后并联，再按前、后转向架接对应主整流器； 一节车 4 电机）励磁绕组串联后由变压器副边专用绕组经半控桥整流器供电 （励磁方向与牵引时相反） 。调制动力由调主整流器 实现。当某电机或 RZ 故障时，拉下相应的隔离开关，甩开对应的电机电枢回路。 （4）有功功率补偿。在主变压器副边装 PFC 装置（两节车共 4 组） ，通过 LC 串联谐振滤波，降低 3 次谐波含量，提高 。2、电力机车辅助电路组成“单-三”相异步劈相机供电，三相异步电动机负载。 电源：变压器副边辅助绕组 a6-b6-x6（中抽式） ，其中 a6-x6 额压为 400V，而 b6-x6 额压为 226V。设有库用插座，在库内可用 380V 的单、三相库 内电源供电。1、单-三相供电系统异步劈相机电阻分相起动，电压继电器监测起动过程及控制切除起动电阻。 注意：劈相机参数有调整，以克服 SS1、SS3 劈相机起动电流较大、分相起动 后切除起动电阻的自起动性能较差等缺点。 。 。 。 。.。VMGD1D2D3D4201KM225226227 215QA201 202 203282KC242QS 279280 3MAD3 3MAD412400533KT531561 568 206283AK213KM231 263R232233253C264R296QS288PV.2816（1）劈相机分相起动 电路说明 接触器 201KM 控制劈相机的运转与停止。接触器 213KM 将起动电阻 263R 接入第二电动相 D2 与发电相 D3 之间。电压继电器 283AK 监测起动过程 并控制起动电阻的开断，其工作电源（直流 110V）从导线 531 经 533KT 常开 联锁由导线 281 引入。 劈相机起动过程按下主驾驶台上劈相机按键213KM 闭合（接入 263R） 201KM 闭合（接入电源）劈相机开始起动；283AK 监测发电相电压（由导线 279、280 引入）间接反映劈相机转速，当达约 0.9 倍额定转速时（即 283AK 测 得发电相电压接近比较电压（额定网压下约为 220V，由导线 202、206 引入） ） ， 283AK 动作213KM 失电断开 263R，起动完成；起动后，283AK 失去工作 电源处于闭置状态。 （注意：设有备用起动电阻，一组烧坏可换另一组，若两组 均烧损则通过闸刀开关 296QS 倒向 233 改用电容分相起动。 ） （2）通风电动机电容分相起动 劈相机故障备用电路:第一牵引通风电动机、分相起动电容。劈相机出故障 切除劈相机，以 253C 对第一牵引通风电动机进行分相起动。这时，劈相机 故障转换开关 242QS 打向“1”位，即把 283AK 接入到第一通风电动机的第三相 上（从导线 3MAD3、3MAD4 引入） ，同时闸刀开关 296QS 倒向 233 位接入起 动电容。 起动过程：仍由 283AK 控制，起动完后 283AK 动作使 213KM 失电断开起 动电容。此后它既是一台通风电机，又是一台劈相机。网压 19kV 以上，该电 动机能分相起动；网压 22kV 以上，该机能起动所有其他辅助机组。注意：机 车两节车的辅助电路不重联，则一节车用劈相机电阻分相起动，另一节车（其 劈相机故障时）用第一牵引通风机电动机电容分相