电传动控制基础第三章有级调速与继电器

1、第三章 有级调速与继电器控制系统 韶山1型电力机车3.1 SS1型电力机车主电路调压原理z 低压侧调压：变压器低压侧设有抽头调压开关z 单拍全波整流：中抽式全波不可控整流电路z 集中式供电：防空转性能好z 采用电阻制动：串励变他励一、一、SS1SS1型电力机车主要特点型电力机车主要特点SS1：六轴客货两用电力机车 额定功率4200kW 采用交直传动 轴式 C0C0SS1机车主电路12345625kV受电弓主断路器牵引变压器整流器平波电抗器牵引电机二、调压整流电路分析中抽式:Ax：网侧绕组箭头：调压开关D：串励牵引电动机正半周：D1导通 D2截止 ID1 = Id ID2 = 0负半周：D2导通

2、 D1截止 ID2 = Id ID1 = 0 牵引绕组利用不好DA+x-a1 a2+-D1D2ID1ID2Ido单拍式整流电路桥式： A+x-a x+-D11D21D22D12DIdN3N1正半周： D11 D12 导通负半周： D21 D22 导通双拍式：正负半周绕组均通电 绕组利用较中抽式好SS1型调压电路的组成z 次边牵引绕组：固定绕组 a1x1 a2x2 1040V 可调绕组o1 - 1 o2 - 9 8 x 125Vz 调压开关：18个分级转换开关 3148 4个绕组转换开关 26正、26反z 整流装置：整流调压臂5-1 5-2 和 6-1 6-2 整流臂5-3 5-4 和 6-3

3、6-4z 平波电抗器：55 56 滤波z 过电压阻容吸收网络：R1C1 R4C4调压过程分析：固定绕组 1040V可调绕组 7个抽头 8段 每段125V 共1000V反接：+-+-正接：固定可调+-+-ii+-固定可调+-+-ii+-+-+两种限流方式：z 线性限流电抗器 8G在开断过程中电抗器自感电势作用产生强烈的电弧，经常烧损调压开关接触元件的触头，工作不可靠。整流元件 SS1消除环流a1x1D1D31 2 3 4 5 6 7 8o131323334353637384726反26正a2x2D2D426反26正10 9484645444342414039111213141516o2DN3N1

4、（一）反接位（017） 26反闭合z 0 1级：TK31闭合 TK39闭合 固定绕组a1x1 a2x2通过26反与全部的可调绕组o1 1、o2 9接成反接 正半周： a1“+” a2“-” 左半部导通 右半部截止 a1 D1 N1 D N3 D3 TK31 1 o1 26反 x1 负半周： a1“-” a2“+” 左半部截止 右半部导通 a2 D2 N1 D N3 D4 TK39 9 o2 26反 x2 输出：1040 - 1000 = 40v 整流后：Ud1 = 0.9 x 40 = 36v 特点：左右两绕组分别在正负半周轮流通电，单拍全波整流电路 1 2级：TK32闭合 TK31断开 固定

5、绕组a1x1 a2x2通过26反与可调绕组o1 2、o2 9接成反接 正半周： a1“+” a2“-” 左半部导通 右半部截止 a1 D1 N1 D N3 D3 TK32 2 o1 26反 x1 负半周： a1“-” a2“+” 左半部截止 右半部导通 a2 D2 N1 D N3 D4 TK39 9 o2 26反 x2 输出：左半1040 -125 x7 = 165v 右半 40v 整流后：Ud2 = 0.9 x (40+165)/2 = 92.25v 特点：正负半周整流电压是不对称的 2 3级：TK40闭合 TK39断开 输出：1040 - 125 x7 = 165v 整流后：Ud3 = 0

6、.9 x 165 = 148.5v 特点：正负半波对称 16级：TK47闭合 TK38断开 17级：TK48闭合 TK46断开 输出：1040v 整流后：Ud17= 0.9 x 1040 = 936v（二）正接位（1733） 26正闭合到达17级时，绕组转换开关26正与26反发生转换26正闭合 26反断开 固定绕组与可调绕组正接17 18级：调压开关反向转换 TK46闭合 TK48断开 绕组a1x1与o2 16串联 左：1040 + 125 = 1165v 右：1040v Ud18= 0.9 x (1040 + 1165)/2 = 992.25v18 19级：TK38闭合 TK47断开 左：1

7、040 + 125 = 1165v 右：1040 + 125 = 1165v Ud19= 0.9 x 1165 = 1048.25v 依此类推，直到33级，电压达到1836v级间转换过程：z 升压：反接位 5 6 级 TK33断开 TK34闭合设正半周左半绕组通电D1 D3导通 电流流过D3在转换过程中，TK34、TK33同时闭合3端为“+” 4端为“-” u3-4=125v加于D3和D3”之间可见： D3承受反压 D3截止 D3”承受正压 D3”导通 自然换流当TK33断开时，换相结束，则TK33无电流断开，没有电弧产生Da1x126反o14-3+1D1D3D3”D33334级间转换过程：z

8、 降压：6 5 级 TK33闭合 TK34断开设正半周左半绕组通电 D1 D3导通 电流流过D 3”在转换过程中，TK34、TK33同时闭合4端为“-” 3端为“+” u4-3=-125v加于D3和D3”之间可见： D3承受反压 D3”承受正压 不能自然换相（强迫换相）当TK34断开时，必然带电流断开，有电弧产生Da1x126反o14-3+1D1D3D3”D33334调压过程特点：z 牵引变压器两固定绕组与两大段具有七个抽头八小段 可调绕组用26正和26反进行正接和反接的转换z 除第一级以外，形成等差的33级电压，平均交流电压的有效值的级差为62.5v，平均整流电压级差为56.25v Un =

9、 40 + 62.5 (n 1) (V) Udn = 0.9Un = 36 + 56.25 (n 1) (V)z 各相邻级间转换用硅整流管过渡，起到隔离作用 升位时：自然换相 基本无电弧 降位时：强迫换相 产生电弧z 奇数级位，左右半波电路输出电压是对称的 偶数级位，正负半波整流电压不对称，幅值不等3.2 调压开关的组成与工作原理z绕组转换开关z分级转换开关z接触元件z联锁触头z电空阀3.3 接触器与继电器特点：z动作次数頻繁 150 1500次/每小时z能通断较大电流（正常额定电流）按其传动方式电磁接触器（电磁机构传动）电空接触器（气动装置传动）一、接触器：用来接通或切断带有负载的主电路一、

10、接触器：用来接通或切断带有负载的主电路或大容量控制电路的自动切换电器或大容量控制电路的自动切换电器z电磁接触器主触头工作电路直流接触器交流接触器组成： 电磁机构 磁系统和吸引线圈 主触头 通断电路，随衔铁一起运动 灭弧装置 用来熄灭产生的电弧 联锁触头 构成各种自动控制电路线圈静铁芯动铁芯主触头常闭触头常开触头反力弹簧z电空接触器定义：以电空阀控制，用压缩空气传动的接触器适用范围：大电流、高电压场合 电空阀有电，压缩空气进入气缸， 推动活塞，动触头上移，与静触头闭合电空阀至大气至气源气缸活塞动触头静触头反力弹簧工作原理： 电空阀失电，压缩空气排入大气， 反力弹簧作用，动触头下移，将电路断开二、

11、继电器：根据某一输入量来换接执行机构的电器二、继电器：根据某一输入量来换接执行机构的电器特点：没有灭弧装置，结构简单触头容量小，体积重量较小动作准确性要求高组成：执行机构测量机构测量机构执行机构被控机构继电器工作原理：继电器特性U出I入uIsfIdz继电器特性输入电流增加时： 当 i Idz时：触头闭合 u出 = u输入电流减小时： 当 i Isf时：触头闭合 u出 = u 当 i = Isf时：触头断开 u出 = 0 当 i Isf时：触头断开 u出 = 0Isf : 继电器释放值 Idz : 继电器动作值继电器分类： 执行机构种类有触点继电器无触点继电器测量机构原理电磁继电器半导体继电器输

12、送到测量机构的物理量性质电流继电器电压继电器压力继电器油流继电器三、常用符号与联锁方式三、常用符号与联锁方式线圈静铁芯动铁芯主触头常闭触头常开触头反力弹簧1、常开联锁和常闭联锁线圈未通电前,电器处于释放状态接点打开 常开联锁接点闭合 常闭联锁线圈左开右闭上开下闭2、凸轮控制器123N 1N 2N 3三条电路和三个位置的控制器短划线: 手柄操作触点开闭位置线有“ ” 表示手柄转向此位置时触头接通无“ ” 表示手柄转向此位置时触头不接通eg. “1”位置 表明N1、N2有电 “2”位置 表明N2有电 “3”位置 表明N1、N3有电3、组合开关两位置转换开关：借助压缩空气通过传动气缸来实现，属于指定

13、位闭合或打开，没有“常开”与“常闭”问题。调压开关： 绕组转换开关 分级转换开关两位置转换开关：绕组转换开关 牵引制动转换开关 63Q63H63H63Q压缩空气63Q得电 ： 活塞右移 联锁触头63Q闭合63Q失电 ：触头位置不变 63Q仍闭合只有63H得电，活塞左移，63Q断开，63H才能闭合4、逻辑联锁与迂回回路 串联联锁 并联联锁J a +b + cJ a b c+abcJa+bcJ 自持联锁+JJa 迂回回路及防止原设计：手柄1 A得电 手柄2 D先得电 B、C得电问题：1位时 迂回回路 N1 B、C、D D闭合 C、D线圈失电 D断开 迂回振荡201N1N2ADCBD3.4 SS1型

14、机车控制系统z 运行工况选择一、主要功能牵引 63QH 64QH制动 63Z 64Z21636463QH63QH63Z 运行方向选择63Q63Q63H63H64Q64Q64H64H前 63Q(64H) 64Q(63H)后 63H(64Q) 64H(63Q)机车运行方向：改变电机励磁方向 速度调节升压 降压 磁场削弱司机控制器（SK）SK1X： 转换手柄实现机车“前”“后”“牵引”“制动”及三级磁场削弱工况SK1S： 调速手柄实现电机电压调节牵引时：顺时针制动时：逆时针0降固1固2升快升SK1S后0制前SK1X调压准备电路 机车正常电路 牵引 向前 制动 N310 电源线N321N324N325

15、N326TK021420521526326483向后 63QH64QH63H64Q63Q64H63Z64Z63H64Q63Q64H63QH64QH离0有电N329275后制前 SK1X026反TK0-5TK0TK0TK0221205（一）牵引：263、264：风速继电器215：过电流中间继电器205：延时继电器205+214：调压准备电路转换手柄“前”或“后”N324(N325)得电TK063Q 64H63H 64Q得电联锁触头63Q 64H63H 64Q83TK063QH 64QH得电 两位置转换开关转到牵引位完成牵引准备两位置转换开关控制63QH63Z 63Q63H64QH64Z 64Q6

16、4H二、机车运行状态控制电路（二）制动：调速手柄“0”位 转换手柄“制”N324、N325失电TK063Z 64Z得电 两位置转换开关转到制动位N326得电调压准备电路：214 205263 264两位置转换开关转到牵引位后 63QH 64QH闭合 215205得电214得电注意：注意：275：故障短路开关26反 TK0-5：单机运行 调车轻载 不超过5位短时不开通风机TK0：保证两位置转换开关只有在调压开关处于零位时，才能得电转换83：保证两位置转换开关在励磁回路打开时，才能从制动位转到牵引位，以免带电转换26正26反208205TK 1 7N321N322N331N322后制前 1 2 3

17、 SK1X0N330 SK1S0快升固2固1降 TK 18-331-1626正TK 17026反两位置转换开关控制 26正 26反017级 26反闭合 反接 1733级 26正闭合 正接017级：SK1X离开“0”扳到“前”“后”时 N322得电SK1S得电TK 1 7026反得电固定绕组与可调绕组反接17级：26反失电N330205TK 1 726正得电过了零位:N321208TK 18-331-1626反26反得电1733级： N321208TK 18-331-1626正26正得电注意：注意：208：控制伺服电动机转与停三、主变压器绕组正反接控制N313N320100208206206S1

18、H2208208206206C1C2B1B2126正26反206205N330N331伺服电动机励磁方向是固定的改变电枢电流方向 转向206：控制伺服电动机转向 206得电 H2 S1 206失电 S1 H2升位时：N330有电 N331没电N331无电 26反断开206失电 反转1733级：26正得电降位时：N331有电 N330没电N330无电 26正断开206失电 反转170级：26反得电017级：N330有电20526反其常开触头闭合 CD正转 H2 S1 206得电3317级：N331有电26正206得电 正转四、伺服电动机转向控制快 升固2固1降0制N322208206S1H220

19、8206C1C2+20620620526反26正N330N331N37020564QHTK 1-33TK 2-3221421420626正26反216206TK 中TK 中216208205216214208206TK 18-330-16N333N329电源线N321降：减速降位 稳定运行时打在“固1”五、调压开关升降位控制升、快升：加速升位 稳定运行时打在“固2”调速手柄离开0位：N329得电时间继电器205常开触头中间继电器214吸合调速手柄在“固2”位：N330得电时间继电器205常开触头26反206得电伺服电动机正向连接，为调速作好准备调速手柄从“固2”扳到“升”位：进级（升位）控制电

20、路：21426反216N370得电206TK 18-330-16208得电 伺服电动机带动调压开关开始转动，向“1”位过渡调压开关离开“0”位后：216闭合自联锁使216继续得电N370得电216得电TK 中216断开208原通路断开TK 中N321208得电 使CD继续转动 到达“1”位后 TK中断开208失电 CD停止转动 208控制CD的转与停：接触器208失电，主触头切断CD的电源，同时两对常闭触头闭合，CD短路，迅速制停问题：调速手柄从“固2”位扳到“升”不松手，能连升几位？216失电要继续升位，手柄需要先回“固2”使N370失电再将手柄扳到“升”，重复上述过程，逐级上升转到下一位2

21、16常闭触头断开216有电TK中断开208失电 只升一级 说明：N370与N321之间208的作用：防止手柄扳到“升”松手或回“固2”太快，未升完一级TK卡位 208闭合 N370由N321继续得电在208电路中TK2-32和206并联的作用：当调压开关从“0”开始进级时，206先得电，保证CD应正转；17级以后，206断开，到33级TK2-32断开，208回路全断，防止调压开关过位TK18-330-16与206并联的作用：到达17级， TK18-330-16断开 208失电 CD停 208使26反失电 线圈26正得电 绕组接为正接 26反断开 206失电 CD反接 206使208重新得电保证在调压开关升到或降到17位，伺服电动机不会继续转动，使调压开关免受机械冲击，同时保证206无电转换。问题：调速手柄扳到“快升”，能连升几位？N370失电206不吸合26反失电绕组转换 208断开208得电继续升级 直至33级208得电 调压开关连续升位，直至17位N333始终有电206常闭触头调速手柄从“固2”扳到“固1”位：N330失电而N331得电退级（降位）控制电路：改变CD转向为降级作好准备N331得电206改变状态17级以上26反206得电 CD正转 N33117级以下206失电CD反转 手柄位于“降”位：可连续降至