交直型电力机车电气线路-电力机车电气线路概述

电力机车电气线路概述

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电力机车的重联运行4电气线路的组成及功能机车电气线路中的保护电气线路常用的联锁

一、主电路主电路是指将牵引电动机及其相关电气设备用导线或铜排连接而成的线路。电力机车主电路一般由变压器一次侧线路、变流及调压线路、负载线路和保护线路组成。由于机车主电路的电压为牵引电动机端电压，电流为牵引电动机电流，因此该线路具有电压高，电流大的特点，又称高压线路。主电路的主要作用是实现牵引和制动，又叫动力电路。机车主电路要进行功率传递，其结构决定了机车的类型，同时在很大程度上也决定了机车的基本性能，直接影响机车性能的优劣、投资的多少、维修费用的高低等技术经济指标。

1电气线路的组成及功能机车的电气线路通常由主电路、辅助电路和控制电路组成，各种保护设在主、辅、控三大线路之中，在电方面不独立存在。机车三大线路在电方面相互独立，通过电磁、机械或电空传动相互联系。

二、辅助电路辅助电路是指将辅助电机和辅助设备及其相关的电气设备连接而成的线路。辅助电路的作用是保证主电路设备正常工作，改善司乘人员工作条件。辅助电路主要由供电线路、负载线路、保护线路三部分组成。供电线路由牵引变压器辅助绕组提供单相380V和220V交流电源,其中单相380V交流电通过分相设备分成三相380V交流电供给各辅助机组。负载线路包括三相负载和单相负载。三相负载主要有空气压缩机电动机、通风机电动机、油泵电动机。单相负载主要有加热、取暖设备及空调。

保护线路主要是在辅助系统发生过流、接地、过电压、欠电压和单机过载故障时，使相应电器动作，从而达到及时保护的目的。三、控制电路机车控制电路是一种逻辑线路，属于低压直流小功率电路，主要由司机控制器、低压电器、主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈和联锁、开关等构成，通过司机台上的按键开关和司机控制器手柄位置操纵，完成对主电路、辅助电路中各电气设备工作的控制，从而实现机车牵引、制动的操纵和控制。控制电路是机车三大线路中最复杂的部分，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，熟练地掌握控制电路原理，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，以确保行车安全。

2机电气线路中的保护为了保证机车可靠运行，在机车的线路中必须设置一系列的保护，使机车在发生故障时能迅速切断相应电路，避免电气设备遭到损坏或防止故障进一步扩大。当机车故障不能及时排除时，能够方便地组成故障电路，使机车能在故障情况下维持运行。根据机车故障现象的不同性质，电路中的保护一般分为过流保护（包括短路和过载保护）、接地保护、过电压保护、欠电压保护及其它一些特殊保护。保护的方式则根据故障对机车电路、电气器设备及对列车运行的影响大小而不同，主要有：（1）切断机车的总电源。（2）切断故障电路的电源。（3）仅给司乘人员以某种信号引起注意。（4）在故障发生后自动予以调整。

一、过电流保护过电流是指电气设备过载、设备及电路短路引起的电流剧增。过电流容易造成电气设备的绝缘老化，设备烧损，严重时引起火灾。过流保护包括过载保护和短路保护两种。机车上通常采用断路器、自动开关和熔断器进行过电流保护。二、过电压保护过电压是指对电气设备绝缘有危险的电压升高，它是由系统的电磁能量发生瞬间突变所引起的。机车过电压有大气过电压和操作过电压两种，见图1。为了防止大气过电压带来的危害，在机车顶部装有放电间隙或氧化锌避雷器；为了防止操作过电压带来的危害在变压器二次侧绕组并联阻容吸收装置。图1过电压保护三、零电压和欠电压保护零电压和欠电压的产生是由于接触网的电压突然失压或过低。当接触网电压消失时，机车因无电要停止运行，如果网压又突然恢复，会造成很大的电气和机械冲击，这是不允许的。如果接触网电压过低，机车就不能以正常功率运行，辅助机组不能正常工作，再生制动时很容易发生逆变失控。在交-直型机车上，一般在变压器的辅助绕组上装设零（欠）压继电器或电子装置，当电压低于某一数值或者失压时间超过2s时，通过零（欠）压继电器或电子装置使主断路器跳闸。需要注意的是，机车运行过程中由于振动而造成受电弓短暂离线会，职业时间不超过2s是允许的，一旦离线超过2s则按失压进行保护。四、接地保护接地是指机车上电气设备或电路因绝缘破坏、飞弧或其它意外情况，使带电导体与金属部分接触。根据接地点是否稳定分为“死接地”和“活接地”。与车体钢结构直接接触的为“死接地”；裸露导线部分通过空气对钢结构放电或通过绝缘物表面对钢结构爬电的为“活接地”。接地将导致短路故障而烧损设备和导线，因此在机车的主电路、辅助电路和控制电路中必须设有接地保护。交-直型电力机车采用接地继电器进行保护，如图2所示。正常运行时，接地继电器J中不通过电流而处于释放状态。当主电路中任一点接地时，直流电源E通过接地继电器J与接地点构成回路，使接地继电器J动作。图2接地保护装置电气线路常用的联锁机车控制电路必须设置机械联锁和电气联锁，以满足主、辅线路对控制电路的要求，如电器按一定的次序动作，司机按一定的顺序操作等。

1．机械联锁为避免司机误操作造成人身及设备伤害，机车上设置有机械联锁，目前采用的机械联锁主要有：（1）司机控制器换向手柄和调速手轮间的机械联锁。（2）司机台上的按键开关与电钥匙的联锁。（3）换向手柄、电钥匙与钥匙箱的联锁。

2．机械联锁电气联锁种类较多，主要有串联联锁、并联联锁、自持联锁、延时联锁等。串联联锁、并联联锁比较简单，在此不做分析。

（1）自持联锁在某些电器工作线圈前的电路中并联有该电器本身的常开联锁，这个联锁称为自持联锁，如图3所示。电路特点：电器吸合时需要一定的条件，在电器吸合后这种条件可能消失，但电器此时仍能保持吸合状态，只有在电路其它部分断开时，该电器才能释放。（2）延时联锁延时联锁是指电器的线圈得电失电与其联锁动作不同步，其符号见图4。（a）延时闭合正联锁（b）延时断开正联锁（c）延时闭合反联锁图3自持联锁

（d）延时断开反联锁

4电力机车的重联运行随着铁路运输的不断发展，在铁路干线电力牵引运行中，单台机车牵引有时不能满足运输要求，或遇长大坡道单台机车牵引力不足，需要多台机车牵引增加总的牵引力。采用多机牵引可以使线路的通过能力大大增加，提高铁路的运输经济指标。在干线上使用多机牵引时，可以由几名司机各操纵一台机车相互配合，也可以由一名司机在一台机车上操纵，而将各台机车通过机车两端的多芯电缆插头使其电气线路连接起来，实现由一名司机操纵多