轨道交通技术学院
毕 业 论 文
题 目： 电力机车控制电路的优化改进 作 者： 宋 广 军 学 号： 0815070301 专 业： 电气化铁道技术（电力机车方向） 班 级： 机 车08—3班
指导教师： 刘 颖（讲 师）
2011年06 月
毕业论文中文摘要
目 录
1、问题的提出................................................... - 3 - 2、改进办法..................................................... - 3 - 2.1原因分析及电路改进 .......................................... - 3 - 2.2改进电路原理 ................................................ - 3 - 2.3客运电力机车主电路的第1种形式 .............................. - 4 - 2.4客运电力机车主电路的第2种形式 .............................. - 4 - 3、改进效果..................................................... - 5 - 结论............................................................ - 6 - 致谢............................................................ - 7 - 参考文献........................................................ - 8 -
1、问题的提出
8K型电力机车投入湖东机务段运用已有20年，随着使用年限的增加，其空气压缩机接触器烧损短路的故障呈明显上升趋势，据统计仅2005年度就发生16起，空气压缩机烧损短路后会使机车辅助电路控制延时自动开关延时1s断开，导致一节机车辅机不工作，同时机车电子柜封锁整流桥脉冲，一节机车牵引再生无流。由于是8K机车辅助电路控制延时自动开关断开的原因有很多种，所以在运行途中机车乘务员在处理此故障时有一定难度，发生故障后极易造成机车途停机破。
2、改进办法
2.1原因分析及电路改进
8K机车空气压缩机接触器烧损短路的原因有3种：机车投入运用已20年，元器件老化现象日益明显；机车运用中空气压缩机接触器动作频繁加速线圈老化机车在低压工况时，由于蓄电池电压低，压缩机接触器吸合线圈电磁电流小，造成吸合不到位，易烧损短路。针对以上原因，一方面加强对压缩机的检查维修，另一方面对其控制电路进行改进。
电路改进具体方案是：在机车A、B节大继电器的备用继电器底座安装孔上，安装一个P8N继电器底座及P8N继电器QCPR-BH,并将其名牌“CPR保护继电器”固定在底座的正上方。空气压缩机接触器控制电路中，在压缩机过载中间继电器QQCPR的6接点和压缩机接触器CPR线圈A1接点之间并联接入CPR保护继电器CPR-BH和一个快速熔断器。压缩机过载中间继电器控制电路中，在导线216和216A之间增加并联CPR 保护继电器的3.4常开联锁。以上改进要求接线延控制线路线道进行规范布线。
2.2改进电路原理
电路改进后，当机车在正常运行工况时，由于快速熔断器CPR两端电压很低，CPR保护继电器CPR-8H不会得电吸合，压缩机接触器CPR线圈正常吸合得电工作。当CPR线圈烧损短路时，快速熔断器CPR立即断开，同时继电器CPR-BH得电动作，其常开联锁（3、4）闭合，并通过导线216及216A使压缩机过载中间继电器QQCPR线圈得电动作，同时机车压缩机过载自动开关断开。司机室副台故障显示屏“空压机过载”灯点亮。QQCPR线圈得电后，其常开联锁（11、12）闭合，构成QQCPR线圈自保持电路，其常闭联锁（5、6）断开，切断导线220E电
路。通过改进电路可知，当CPR烧损短路时，只会使快速熔断器立即断开，同时点亮故障显示屏“空压机过载”灯，而不影响机车辅助电路控制延时自动开关的正常工作。
至今，SS7型电力机车采用了1段全控桥加1段半控桥的牵引、再生的主电路。而且对于全控桥，采用了不对称控制和再生制动的固定角的控制以及补脉冲触发的改造。好处是在不增加设备投入的条件下，可使整流装置中一半二极管在电气制动时，处于不工作状态，增加了装置的可靠性。
2.3客运电力机车主电路的第1种形式
(1)主要特征：
采用了无级磁场削弱控制、加馈电阻制动、不等分3段顺控桥(4段经济桥)，取消了无功补偿装置。
(2)理由说明：
客运电力机车经常在高速范围运行，适合无级磁削控制方式；不等分3段顺控桥和加馈电阻制动，允许取消无功补偿装置。
(3)电路优化：
从SS90112#机车开始的主电路改造的经验说明，电气制动励磁整流桥与牵引整流桥合并是完全可行的。改造中将原SS9的励磁桥转换电路的93KM，91KM，用2个励磁晶闸管VT13，VT14W代替，实现牵引、制动励磁电路的自动无接点切换，解决了原sS8、SS9电力机车主电路励磁桥转换电路
我国相控电力机车主电路的优化和简统化探讨期困扰机务部门的接触器93KM的质量问题，提高了机车运行可靠性，降低了运行成本。另外，加馈电阻制动的发电机电枢电路，也采用了1大段整流桥与发电机电枢进行串联。这样，便把SS8、559、559改进型的主电路，优化、简统成客运电力机车主电路的第1种形式。
2.4客运电力机车主电路的第2种形式
(1)主要特征：
采用复励牵引电动机、加馈电阻制动，取消无功补偿装置。复励牵引电动机电路本身具有满足客运需要的无级磁场削弱控制的特点；对于不等分3段顺控桥的客运机车，可以取消无功补偿装置。典型机车：SS7D、SS7E。
(2)理由说明：
由于复励牵引电动机自成系列，所以派生出采用复励牵引电动机、运行速度
140km／h及以上的客运电力机车主电路的第2种形式。
(3)电路优化：
经分析发现：由于复励电机的他励电源是独立的，无法实现他励整流桥与牵引整流桥的合并；还有，电枢加馈电路改进也是无法实现的，原因是加馈电阻值比再生稳定电阻大很多(约2．5倍)，而在制动时仅依靠他励磁场绕组投入时形成的磁通不够，在20km／h低速时，不足以维持最大制动力所需要的发电机电势，必须增大加馈的整流电压值，则只有把2段整流桥进行串联。因此，确定为第2种客运机车主电路形式。
3、改进效果
以上在改进湖东电力机务段84台8K机车上全部实践。实践证明，改进效果良好，有效的杜绝了空气压缩机接触器烧损短路故障而造成的机破运缓，并且对机车原有电路及保护功能没有影响。
结论
根据相控电力机车多年运用的成熟经验，对多种机车主电路加以分析归纳优化后，规范为4种推荐形式(货、客运各2种)，从设计“源头”上满足了“标准化、系列化和模块化”的要求，进而为实现机车部件的模块化创造条件。该方案若能在今后2～3年的新车制造和较长期的机车厂修中得到实施，必将对缩短机车设计生产的周期、减少备件数量，提高产品质量、方便管理、节约成本起到重要作用，从而可较大地提高机车整体的运行可靠性和运行效益。
致谢
在大连交通大学的四年的学习生活既将结束，回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这三年的时间里，我在学习上和思想上都受益匪浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。
论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师刘颖老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。没有刘颖老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。
时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！
参考文献
[1]刘友梅．SS6B型电力机车[M]．北京：中周铁道出版社，2003． [2]刘友梅．SS4B型电力机车[M]．北京：中国铁道出版社，2003． [3]李春阳．SS3123号相控电力机车的特点[J]．机车电传动，1992(4)． [4]李春阳．557型电力机车(1)一特点和技术参数[J]．机车电传动，l993(4)． [5]赵叔东．SS8型电力机车[M]．北京：中国铁道出版社．1998．
轨道交通技术学院
毕 业 论 文
题 目： 电力机车控制电路的优化改进 作 者： 宋 广 军 学 号： 0815070301 专 业： 电气化铁道技术（电力机车方向） 班 级： 机 车08—3班
指导教师： 刘 颖（讲 师）
2011年06 月
毕业论文中文摘要
目 录
1、问题的提出................................................... - 3 - 2、改进办法..................................................... - 3 - 2.1原因分析及电路改进 .......................................... - 3 - 2.2改进电路原理 ................................................ - 3 - 2.3客运电力机车主电路的第1种形式 .............................. - 4 - 2.4客运电力机车主电路的第2种形式 .............................. - 4 - 3、改进效果..................................................... - 5 - 结论............................................................ - 6 - 致谢............................................................ - 7 - 参考文献........................................................ - 8 -
1、问题的提出
8K型电力机车投入湖东机务段运用已有20年，随着使用年限的增加，其空气压缩机接触器烧损短路的故障呈明显上升趋势，据统计仅2005年度就发生16起，空气压缩机烧损短路后会使机车辅助电路控制延时自动开关延时1s断开，导致一节机车辅机不工作，同时机车电子柜封锁整流桥脉冲，一节机车牵引再生无流。由于是8K机车辅助电路控制延时自动开关断开的原因有很多种，所以在运行途中机车乘务员在处理此故障时有一定难度，发生故障后极易造成机车途停机破。
2、改进办法
2.1原因分析及电路改进
8K机车空气压缩机接触器烧损短路的原因有3种：机车投入运用已20年，元器件老化现象日益明显；机车运用中空气压缩机接触器动作频繁加速线圈老化机车在低压工况时，由于蓄电池电压低，压缩机接触器吸合线圈电磁电流小，造成吸合不到位，易烧损短路。针对以上原因，一方面加强对压缩机的检查维修，另一方面对其控制电路进行改进。
电路改进具体方案是：在机车A、B节大继电器的备用继电器底座安装孔上，安装一个P8N继电器底座及P8N继电器QCPR-BH,并将其名牌“CPR保护继电器”固定在底座的正上方。空气压缩机接触器控制电路中，在压缩机过载中间继电器QQCPR的6接点和压缩机接触器CPR线圈A1接点之间并联接入CPR保护继电器CPR-BH和一个快速熔断器。压缩机过载中间继电器控制电路中，在导线216和216A之间增加并联CPR 保护继电器的3.4常开联锁。以上改进要求接线延控制线路线道进行规范布线。
2.2改进电路原理
电路改进后，当机车在正常运行工况时，由于快速熔断器CPR两端电压很低，CPR保护继电器CPR-8H不会得电吸合，压缩机接触器CPR线圈正常吸合得电工作。当CPR线圈烧损短路时，快速熔断器CPR立即断开，同时继电器CPR-BH得电动作，其常开联锁（3、4）闭合，并通过导线216及216A使压缩机过载中间继电器QQCPR线圈得电动作，同时机车压缩机过载自动开关断开。司机室副台故障显示屏“空压机过载”灯点亮。QQCPR线圈得电后，其常开联锁（11、12）闭合，构成QQCPR线圈自保持电路，其常闭联锁（5、6）断开，切断导线220E电
路。通过改进电路可知，当CPR烧损短路时，只会使快速熔断器立即断开，同时点亮故障显示屏“空压机过载”灯，而不影响机车辅助电路控制延时自动开关的正常工作。
至今，SS7型电力机车采用了1段全控桥加1段半控桥的牵引、再生的主电路。而且对于全控桥，采用了不对称控制和再生制动的固定角的控制以及补脉冲触发的改造。好处是在不增加设备投入的条件下，可使整流装置中一半二极管在电气制动时，处于不工作状态，增加了装置的可靠性。
2.3客运电力机车主电路的第1种形式
(1)主要特征：
采用了无级磁场削弱控制、加馈电阻制动、不等分3段顺控桥(4段经济桥)，取消了无功补偿装置。
(2)理由说明：
客运电力机车经常在高速范围运行，适合无级磁削控制方式；不等分3段顺控桥和加馈电阻制动，允许取消无功补偿装置。
(3)电路优化：
从SS90112#机车开始的主电路改造的经验说明，电气制动励磁整流桥与牵引整流桥合并是完全可行的。改造中将原SS9的励磁桥转换电路的93KM，91KM，用2个励磁晶闸管VT13，VT14W代替，实现牵引、制动励磁电路的自动无接点切换，解决了原sS8、SS9电力机车主电路励磁桥转换电路
我国相控电力机车主电路的优化和简统化探讨期困扰机务部门的接触器93KM的质量问题，提高了机车运行可靠性，降低了运行成本。另外，加馈电阻制动的发电机电枢电路，也采用了1大段整流桥与发电机电枢进行串联。这样，便把SS8、559、559改进型的主电路，优化、简统成客运电力机车主电路的第1种形式。
2.4客运电力机车主电路的第2种形式
(1)主要特征：
采用复励牵引电动机、加馈电阻制动，取消无功补偿装置。复励牵引电动机电路本身具有满足客运需要的无级磁场削弱控制的特点；对于不等分3段顺控桥的客运机车，可以取消无功补偿装置。典型机车：SS7D、SS7E。
(2)理由说明：
由于复励牵引电动机自成系列，所以派生出采用复励牵引电动机、运行速度
140km／h及以上的客运电力机车主电路的第2种形式。
(3)电路优化：
经分析发现：由于复励电机的他励电源是独立的，无法实现他励整流桥与牵引整流桥的合并；还有，电枢加馈电路改进也是无法实现的，原因是加馈电阻值比再生稳定电阻大很多(约2．5倍)，而在制动时仅依靠他励磁场绕组投入时形成的磁通不够，在20km／h低速时，不足以维持最大制动力所需要的发电机电势，必须增大加馈的整流电压值，则只有把2段整流桥进行串联。因此，确定为第2种客运机车主电路形式。
3、改进效果
以上在改进湖东电力机务段84台8K机车上全部实践。实践证明，改进效果良好，有效的杜绝了空气压缩机接触器烧损短路故障而造成的机破运缓，并且对机车原有电路及保护功能没有影响。
结论
根据相控电力机车多年运用的成熟经验，对多种机车主电路加以分析归纳优化后，规范为4种推荐形式(货、客运各2种)，从设计“源头”上满足了“标准化、系列化和模块化”的要求，进而为实现机车部件的模块化创造条件。该方案若能在今后2～3年的新车制造和较长期的机车厂修中得到实施，必将对缩短机车设计生产的周期、减少备件数量，提高产品质量、方便管理、节约成本起到重要作用，从而可较大地提高机车整体的运行可靠性和运行效益。
致谢
在大连交通大学的四年的学习生活既将结束，回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这三年的时间里，我在学习上和思想上都受益匪浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。
论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师刘颖老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。没有刘颖老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。
时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！
参考文献
[1]刘友梅．SS6B型电力机车[M]．北京：中周铁道出版社，2003． [2]刘友梅．SS4B型电力机车[M]．北京：中国铁道出版社，2003． [3]李春阳．SS3123号相控电力机车的特点[J]．机车电传动，1992(4)． [4]李春阳．557型电力机车(1)一特点和技术参数[J]．机车电传动，l993(4)． [5]赵叔东．SS8型电力机车[M]．北京：中国铁道出版社．1998．