韶山4改电力机车主电路[最终定稿]

第一篇：韶山4改电力机车主电路

第一节 主电路

一、主电路的特点

（一）传动形式

采用传统的交――直传动形式，使用传统的串励式脉流牵引电动机，具有较成熟的经验，控制系统较简单。

（二）牵引电动机供电方式

采用一台转向架两台牵引电机并联，由一台主整流器供电，即所谓“转向架独立供电方式”。全车四个两轴转向架，具有四台独立的相控式主整流器，此方式具有三个优点：一是具有较大的灵活性，当一台主整流器故障时，只需切除一台转向架两台电机，机车仍保留3/4牵引能力；二是同一节车前后两台转向架可进行电气式轴重补偿，即对前转向架（其轴重相对较轻）给以较小的电流，以充分粘着；三是实现以转向架为中心的电气系统单元化。

（三）整流调压电路形式

机车主电路采用了不等分三段半控整流调压电路

（四）电制动方式

机车采用加馈电阻制动，每节车四台牵引电机主极绕组串联，由一台励磁半控桥式整流器供电。每台转向架上的两台牵引电机电枢与各自的制动电阻串联后，并联在一起，再与主整流器构成串联回路。与常用电阻制动相比，加馈电阻制动具有三大优点：一是可加宽调速范围，将最大制动力延伸至0km/h（为安全者想，机车的最大制动力延伸至10km/h）；二是能较方便地实现恒制动力控制；三是取消了常规的半电阻制动接触器，简化了控制电路。

（五）测量系统

直流电流与直流电压的测量实现传感器化，其优点：一是便于实现直读仪表、过载保护及反馈控制三位一体化；二是实现主电路高电位与控制系统的隔离，使司机台仪表接线插座化。机车全部采用了霍尔传感器检测直流电流电压信号，以利司机安全，并可提高系统的控制精度。

（六）保护系统

采用双接地继电保护，每一台转向架电气回路单元各接一台主接地继电器，以利于查找接地故障。并且接地继电器设置位置较其他机车不同，位于主变流装置上下两段桥的中点，使整流装置对地电位降低，改善硅元件工作条件。

（七）为提高机车功率因数和改善通讯干扰，机车增加了PFC装置。

二、主电路的构成

(一)网侧高压电路(25kV电路)网侧高压电路的主要设备有受电弓l AP、空气断路器4QF、高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、主变压器8TM的高压(原边)绕组AX、PFC用电流互感器1 0 9TA，以及二节车之间的25kV母线用高压联接器2AP。

低压部分有自动开关102QA、网压表103PV、电度表105PJ、PFC用电压互感器100TV，以及接地电刷110E、120E、130E和140E。这些电器设备所组成的电路主要用于检测机车网压和提供电度表用的电压信号。

与以往的机车相比，该电路具有如下特点：

1． 在25kV网侧电路中，加设了新型金属氧化物避雷器5F，以取代以往的放电间隙，作过电压和雷击保护。

2． 在受电弓与主断路器之间，设置有网侧电压互感器(25kV／100V)，便于司机在司机室内掌握受电弓的升降状况和网压的大小。3． 为提高机车的可靠性，实现机车的简统化、通用化设计，采用了传统的受电弓、空气断路器和网侧高压电压互感器。4． 增设有PFC控制用电压、电流互感器。(二)整流调整电路

为实现转向架独立控制方式，每节车采用二套独立的整流调压电路，分别向相应的转向架供电。牵引绕组a1－b l－x l和a2一x2供电给主整流器70V，组成前转向架供电单元；牵引绕组a3－b3一x3和a4一x4供电给主整流器80V组成后转向架供电单元。

以前转向架单元为例，整流电路为三段不等分整流调压电路。其中各段绕组的电压为：

Ua2x2＝Ua1x1＝2Ua1b1＝2Ub1x1＝695V 三段不等分整流桥的工作顺序如下所述：

首先投入四臂桥，即触发T5和T6，投入a2一x 2绕组。T5、T6、D 3和D 4顺序移相，整流电压由零逐渐升至Ud/2(Ud为总整流电压)，D 1和D 2续流。在电流正半周时，电流路径为a 2→D3→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→D1→T6→x 2→a2；当电源处于负半周时，电流路径为x2→T5→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→D 2→D1→D 4→a2→x 2。当T5和T6满开放后，六臂桥投入。第一步是维持T5和T6满开放，触发T1和T 2，绕组a l、b l投入。电源处于正半周时，电流路径为a2→D3→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→T 2→b1→a1→D1→T6→x2→a2；当电流处于负半周时，电流路径为x 2→T5→7 1号导线→平波电抗器→电机→72号线→D2→a1→b1→T1→D4→a2→x2。此时，T

1、T

2、D 1和D 2顺序移相，整流电压在(1/2~3/4)Ud之间调节。当T 1和T 2满开放后，T

1、T

2、T5和T6维持满开放，并触发T 3和T

4、b l—x l绕组再投入。T 3和T 4顺序移相，整流电压在(3/4~1)Ud之间调节。当电源处于正半周时，电流路径为a2→D 3→71号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→T4→x1→a1→D1→T6→ x 2→a2；当电源处于负半周时，电流路径为x 2→T5→7 1号导线→平波电抗器→电机→7 2号导线→D 2→a1→x1→T 3→D 4→a2→x 2。

在整流器的输出端还分别并联了两个电阻75R和76R，其电阻的作用有两个：一是机车高压空载做限压试验时，作整流器的负载，起续流作用；二是正常运行时，能够吸收部分过电压。(三)牵引供电电路

机车的牵引电路，即机车主电路的直流电路部分。

机车牵引供电电路，采用转向架独立供电方式。第一转向架的第一台牵引电机1 M与第二台牵引电机2M并联，由主整流器7 0V供电；第二转向架的第三台牵引电机3M与第四台牵引电机4M并联，由主整流器8 0V供电。两组供电电路完全相同且完全独立。

牵引电机支路的电流路径基本相同，现以第一牵引电机支路为例加以说明：其电流路径为正极母线71→平波电抗器11L→线路接触器12KM→电流传感器111SC→电机电枢→位置转换开关的“牵－制”鼓107QPR1→位置转换开关的“前’’－“后’’鼓107QPV1→主极磁场绕组→107QPV1→牵引电机隔离开关19QS→107QPR1→负极母线7 2。

与主极绕组并联的有固定分路电阻14R、一级磁削电阻15R和接触器17KM、二级磁削电阻16R和接触器18KM。14R与主极绕组并联后，实现机车的固定磁削级，其磁削系数为0．96。通过接触器17KM的闭合，投入15R，实现机车的I级磁削级，其磁削系数为0．70。通过接触器18KM的闭合，投入16R，实现机车的Ⅱ级磁削级，其磁削系数为0．54。当17KM和18KM同时闭合时，15R和16R同时投入，实现机车的Ⅲ级磁削级，其磁削系数为0．4 5。

由于两轴转向架两台牵引电机为背向布置，其相对旋转方向应相反。以第一转向架前进方向为例，从1M电机非整流子侧看去，电枢旋转方向应为顺时针方向；从2M电机非整流子侧看去应为逆时针旋向。同样，第二转向架3M电机为顺时针方向，4M电机为逆时针方向。

由此，各牵引电机的电枢与主极绕组的相对接线方式是： 1M：A11A12→D11D12 2M：A21A22→D22D21 3M：A31A32→D31D32 4M：A41A42→D42D41

上述接线方式为机车向前方向时的状况。当机车向后时，主极绕组通过“前’’－“后”换向鼓反向接线。

牵引电机故障隔离开关1 9QS、29QS、39QS和490s均为单刀双投开关，有上、中、下三个位置。上为运行位，中为牵引工况故障位，下为制动工况故障位。当牵引电机之一故障时，将相应牵引电机故障隔离开关置中间位，其相应常开联锁接点打开相应线路接触器，该电机支路与供电电路完全隔离。若误将隔离开关置向下位，则由于线路接触器已打开，虽然无电流，但导线 14与16或24与26或34与36或44与46之一相连，故障电机在电位上并不能与主电路隔离，若为接地故障，则仍会引起接地继电器动作。

库用开关20QP和50QP为双刀双投开关。在正常运行位时，其主刀与主电路隔离，其相应辅助接点接通受电弓升弓电磁阀，方可升弓；在库用位时，其主刀将库用插座30XS或40XS的库用电源分别与2M电机或3M电机的电枢正极引线22或32及总负极72或82连接，其辅助接点断开受电弓升弓电磁阀的电源线，使其在库用位时不能升弓。只要20QP或50QP之一在库用位，即可在库内动车。同时，通过相应的联锁接点可分别接通12KM和22KM或32KM和42KM，从而使1M或4M通电，以便于工厂或机务段出厂试验时试电机转向、出入库及旋轮。

空载试验转换开关10QP和60QP为叁刀双投开关。当机车处于正常运行位时，10QP和60QP将1位和4位电压传感器112SV和142SV分别与1M和4M的电枢相连，其相应辅助接点接通12KM、2 2KM、3 2KM和4 2KM的电空阀；当机车处于空载试验位时，10QP和60QP将112SV和142SV分别与主整流器70V和80V的输出端相连，同时短接76R和86R，其相应辅助接点断开线路接触器12KM、22KM、32KM和42KM的电空阀电源线，使10QP或60QP置于试验位时电机与整流器脱开，确保空载试验时的安全性。

每一台牵引电机设有一台直流电流传感器和一台直流电压传感器，其作用除提供电子控制的电机电流与电压反馈信号外，还通过电子柜处理之后，作为司机台电流表与电压表显示的信号检测。直流电压传感器设置在电枢两端，它有两个优点：一是在牵引与制动时，司机台均能看牵引电机电压；二是两台并联的牵引电机之一空转时，电枢电压的反应较快。

另外，取消了传统的电机电流过流继电器，电机的过流信号由直流电流传感器经电子柜发出，而进行卸载或跳主断。牵引电机过流保护整定值为1300A+5%。(四)加馈电阻制动电路

SS4改型电力机车与其它机型的主要不同之处是采用了加馈电阻制动电路，主要优点是能够获得较好的制动特性，特别是低速制动特性。加馈电阻制动又称为“补足’’电阻制动，它是在常规电阻制动的基础上而发展的一种能耗制动技术。根据理论分析可知，机车轮周制动力为 B=CφIz(N)式中C——机车结构常数；

φ——电机主极磁通(Wb)； Iz——电机电枢电流(A)。

在常规的电阻制动中，当电机主励磁最大恒定后，电枢电流Iz随着机车速度的减小而减小。因此，机车轮周制动力也随着机车速度的变化而变化。为了克服机车轮周制动力在机车低速区域减小的状况，加馈电阻制动从电网中吸收电能，并将该电能补足到，Iz中去，以此获得理想的轮周制动力。

机车处于加馈电阻制动时，经位置转换开关转换到制动位，牵引电机电枢与主极绕组脱离与制动电阻串联，且同一转向架的二台电机电枢支路并联之后，与主整流器串联构成回路。此时，每节车四台电机的主极绕组串联连接，经励磁接触器、励磁整流器构成回路，由主变压器励磁绕组供电。

现以1M电机为例，叙述一下电路电流的路径：

1．当机车速度高于33km／h时，机车处于纯电阻制动状态。其电流路径为71母线→11 L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR 1位置转换开关“牵”一“制”鼓→13R制动电阻→7 3母线3→D 4→D 3→7 1母线。

2．当机车速度低于3 3 km／h，机车处于加馈电阻制动状态。当电源处于正半周时，其电流路径为a2→D 3→71母线→11 L平波电抗器→1 2KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR 1位置转换开关“牵”－“制’’鼓→13R制动电阻→7 3母线→T6→x 2→a2；当电源处于负半周时，其电流路径为x 2→T5→71母线→11 L平波电抗器→12KM线路接触器→1 1 1 SC电流传感器→1M电机电枢→1 0 7QPR 1位置转换开关“牵’’一“制’’鼓→1 3R制动电阻→7 3母线→D4→a2→x2。

加馈电阻制动时，主变压器的励磁绕组a5→x5经励磁接触器91KM向励磁整流器99V供电，并与1M～4M电机主极绕组串联，且励磁电流方向与牵引时相反，由下往上。从励磁整流器的输出端开始，其电流路径为91母线→199SC电流传感器→90母线→107QPR 1位置转换开关“牵”－“制’’鼓→19QS→107QPV 1→D12→D11→107QPV1→14母线→107QPR 2→29QS→107QPV 2→D 2 1→D22→107QPV 2→2 4母线→108QPR 4→49QS→108QPV 4→D 41→D 42→108QPV4→44母线→108QPR3→39Qs→108QPV3→D32→D31→9 2KM励磁接触器→82母线。

负极母线82为主整流器80V与励磁整流器99V的公共点，由此形成两个独立的接地保护电路系统。第一转向架牵引电机1M和2M电枢、制动电阻及主整流器70V，组成第一转向架主接地保护系统，由主接地继电器97KE担负保护功能；第二转向架牵引电机3M和4M电枢、制动电阻及主整流器80V、励磁整流器99 V组成第二转向架主接地保护系统，由主接地继电器98KE担负保护功能。

制动工况时，当一台牵引电机或制动电阻故障后，应将相应隔离开关置向下故障位，则线路接触器打开，电枢回路被甩开，主极绕组无电流但有电位。

为了能在静止状况下检查加馈制动系统是否正常，机车在静止时，系统仍能给出50 A的加馈制动电流(此时励磁电流达到最大值930 A)。机车在此加馈制动电流的作用下，将有向后动车的趋势，这一点应引起高度重视，以利机车安全。(五)PFC电路

SS4改型电力机车主电路设置有四组完全相同的PFC装置。

该装置是通过滤波电容和滤波电抗的串联谐振，以降低机车的三次谐波含量，提高机车的功率因数。它主要由真空接触器(电磁式)、无触点晶闸管开关、滤波电容、滤波电抗和故障隔离开关等电器组成。

机车采用的电磁式真空接触器具有接通、分断能力大、电气和机械寿命长等优点。在电路中，采用该真空接触器的作用和目的主要有二点：一是当无触点晶闸管开关被击穿重燃时，利用其分断能力大的优势起电路的保护作用；二是采用该真空接触器之后，可简化机车的控制系统和机车的结构设计。

在PFC电路中设置有故障隔离开关，在PFC电路出现接地时做隔离处理用。当故障隔离开关处于故障位时，一方面使PFC电路与机车主变压器的牵引绕组完全隔离；另一方面，通过其辅助联锁控制真空接触器主触头分断。同时，其主闸刀还将对电容器进行放电。

为确保人身安全，当司机取出司机钥匙时，因在每组PFC电路中的滤波电容和滤波电抗上并联了一个低阻(800Ω)，使得滤波电容上的电压能够快速放电。该电阻的投入是靠一高压继电器(116KM、126KM、156KM和166KM)来实现的。(六)保护电路

SS4改型电力机车主电路保护包括：短路、过流、过电压及主接地保护等四个方面。现分述如下： 1．短路保护

当网侧出现短路时，通过网侧电流互感器7TA→原边过流继电器101KC，使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为320 A。

当次边出现短路时，经次边电流互感器176TA、177TA、186TA及187TA→电子柜过流保护环节，使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为3000 A+5％。

在整流器的每一晶闸管上各串联一个快速熔断器，实现元件击穿短路保护之用。

2．过流保护

考虑到牵引工况和制动工况时，牵引电机的状况不同，牵引电机过流保护的整定值和保护方式设置也不同。

在牵引工况时，牵引电机的过流保护是通过直流电流传感器111SC、121SC、131SC和141SC→电子柜→主断路器来实现的，其整定值为1300 A+5％。

在制动工况时，牵引电机的过流保护是通过直流电流传感器111 SC、121 SC、131SC和141SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现的。其整定值为1000 A土5％。此外，在制动工况时，还设有励磁绕组的过流保护，它是通过直流电流传感器199SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现的。其整定值为1150 A±5%。3．过电压保护

机车的过电压包括：大气过电压、操作过电压、整流器换向过电压和调整过电压等。大气过电压的保护主要采用两种方式：一是在网侧设置新型金属氧化物避雷器5F；二是在各主变压器的各次边绕组上设置RC吸收器。牵引绕组上的RC吸收器由71C与73R、72C与74R、81C与83R、82C与84R构成；励磁绕组上的C吸收器由93C与94R构成；辅助绕组上的RC吸收器由255C与260R构成。

当机车主断路器4QF打开或接通主变压器空载电流时，机车将产生操作过电压，通过网侧避雷器5F和牵引绕组上的RC吸收器能够对此操作过电压进行限制。机车的主整流器70V和8 0V、励磁整流器9 9V的每一晶闸管及二极管上均并联有RC吸收器，以抑止整流器的换向过电压。

另外，牵引电机的电压由主整流器进行限压控制，其限制值为1020V±5％。4．、接地保护

牵引工况下，每“转向架供电单元”设一套接地保护系统，除网侧电路外，主电路任一点接地时，接地继电器均动作，无“死区’’。接地继电器动作之后，通过其联锁使主断路器动作，实现保护。

制动工况下，具有两套独立回路，励磁回路属于第二回路。为消除“死区”，回路各电势均为相加关系。为此，励磁电流方向与牵引时相反，改为由下而上，故电枢电势方向亦相反，改为下正上负。当制动工况发生接地故障时，接地继电器动作，通过其联锁使主断路器动作，实现保护。

第一转向架供电单元的接地保护系统由接地继电器97KE、限流电阻193R、接地电阻195R、隔离开关95QS、电阻191R和电容197C组成；第二转向架供电单元的接地保护系统由接地继电器9 8KE、限流电阻194R、接地电阻196R、隔离开关96QS、电阻192R和电容198C组成。其中191R与197C、192R与198C是为了抑止97KE或98KE动作线圈两端因接地故障引起的尖峰过电压而设置的。95QS和96QS的作用在于当接地故障不能排除，但仍需维持故障运行时，通过将其置故障位，使接地保护系统与主电路隔离，接地继电器不再动作而跳主断路器。此时，195R或196R与主电路相连，接地电流经此流至“地”。

第二篇：SS4改电力机车 保护电路

保护电路

SS4改电力机车主电路保护包括：短路、过流、过电压及主接地保护等四个方面。

1.6.1 短路保护

当网侧出现短路时，通过网侧电流互感器7TA→原边过流继电器101KC，使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为320A。

当次边出现短路时，经次边电流互感器176TA、177TA、186TA及187TA→电子柜过流保护环节使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为3000A+5%。

在整流器的每一晶闸管上各串联一个快速熔断器，实现元件击穿短路保护之用。

1.6.2 过流保护

在牵引工况和制动工况时牵引电机的状况不同，牵引电机过流保护的整定值和保护方式设置也不同。

在牵引工况时，牵引电机的过流保护是通过直流电流传感器111SC、112SC、131SC和141SC→电子柜→主断路器来实现的，其整定值为1300A+5%。

在制动工况时，牵引电机的过流保护是通过直流电流传感器111SC、112SC、131SC和141SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现的。其整定值为1000A±5%。

在制动工况时，还没有励磁绕组的过流保护，它是通过直流电流传感器199SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现的。其整定值为1150±5%。

1.6.3 过电压保护

机车的过电压包括：大气过电压、操作过电压、整流器换向过电压原边过流继电器和调整过电压等。大气过电压的保护主要采用两种方式：一是在网侧设置新型金属氧化物避雷器5F；二是在各主变压器的各次边绕组上设置RC吸收器。牵引绕组上的RC吸收器由71C与73R、72C与74R、81C与83R、82C与84R构成；励磁绕组上的RC吸收器由93C与94R构成；辅助绕组上的RC吸收器由255C与260R构成。

当机车主断路器4QF打开或接通主变压器空载电流时，机车将产生操作过电压，通过网侧避雷器5F和牵引绕组上的RC吸收器能够对此操作过电压进行限制。

机车的主整流器70V和80V、励磁整流器99V的每一晶闸管及二极管上均并联有RC吸收器，以抑制整流器的换向过电压。

另外，牵引电机的电压由主整流器进行限压控制，其限压值为1020V±5%。1.6.4 接地保护

牵引工况下，每“转向架供电单元”设一套接地保护系统，除网侧电路外，主电路任一点接地时，接地继电器均动作，无“死区”。接地继电器动作之后，通过其连锁使主断路器动作，实现保护。

制动工况下，具有两套独立回路，励磁回路属于第二回路。为消除“死区”，回路各电势均为相加关系。为此，励磁电流方向与牵引时相反改为由下而上，故电枢电势方向亦相反，改为下正上负。当制动工况发生接地故障时，接地继电器动作，通过其连锁使主断路器动作，通过其连锁是主断路器动作，实现保护。

第一转向架供电单元的接地保护系统由接地继电器97KE、限流电阻193R、接地电阻195R、隔离开关95QS、电阻191R和电容197C组成；第二转向架供电单元的接地保护系统由接地继电器98KE、限流电阻194R、接地电阻196R、隔离开关96QS、电阻192R和电容198C组成。其中191R与197C、192R与198C是为了抑止97KE或98KE动作线圈两端因接地故障引起的尖峰过电压而设置的。95QS和96QS的作用在于当接地故障不能排除，但仍需维持故障运行时，通过将其置故障位，使接地保护系统与主电路隔离，接地继电器不再动作而跳主断路器。此时，195R或196R与主电路相连，接地电流经此流至“地”。

第三篇：电力机车主电路的发展概述

电力机车主电路的发展概述

电力机车（electric locomotive）本身不带原动机、靠接受沿线接触网送来的电流作为能源、由牵引电动机驱动车轮的机车。所需的电能，可以由多种形式（火力、水力、风力、核能等）转换而来。电力机车具有功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠边等主要优点，而且不污染环境，特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度大的山区铁路。

发展概况 【top】 最早造出第一台标准轨距电力机车的是苏格兰人R·戴维森，时间是1842年，由40组蓄电池供电，但没有实用价值。1879年5月，德国人W·VON西门子设计制造了一台能拉乘坐18人的三辆敞开式“客车”的电力机车，它由外部150V直流发电机通过第三轨供电，这是电力机车首次成功的试验。1881年,法国在巴黎展出了第一条由架空导线供电的电车线路，这就为提高电压，采用大功率牵引电动机创造条件。1895年，美国在巴尔的摩—俄亥俄间5.6 km长的遂道区段修建了直流电气化铁路，在该区段上运行的干线电力机车自重97 t，采用675 V直流电，功率为1 070 kW。1903年德国的三相交流电力机车创造了每小时210km 的高速记录。

中国最早使用电力机车在1914年，是抚顺煤矿使用的1 500 V直流电力机车。1958年中国成功地生产出第一台电力机车，从采用引燃管整流器到硅整流器，机车性能不断改进和提高，到1976年制成韶山型（SS1型）131号时已基本定型。截止到1989年停止生产，SS1型电力机车总共制造出厂926台，成为中国电气铁路干线的首批主型机车。1966年SS2型机车制成。1978年研制成功的SS3型机车，不仅改善了牵引性能，还把机车的小时功率从4 200kW提高到4 800kW，载止到1997年底，共生产了987台，成为中国第二种主型电力机车。1985年又研制成功了SS4型8轴货运电力机车，它是国产电力机车中功率最大的一种（6 400kW），已成为中国重载货运的主型机车。以后又陆续研制成功了SS5、SS6和SS7 型电力机车。1994研制成功了时速为160 km的准高速四轴电力机车等。至此，中国干线电力机车已基本形成了4、6、8 轴和3 200、4 800和6 400kW功率系列。1999年5月26日，中国株洲电力机车厂生产出第一台时速超过200km的DDJ1001号“子弹头”电力机车，标志着中国铁路电力牵引已跻身于国际高速列车的行列。为追踪世界新型“交—直—交”电力机车新技术，从20世纪70年代末开始，中国铁路一直在进行中小功率变流机组的地面试验研究和大功率的交—直—交电力机车的研制，也已取得了阶段性成果。

类型 【top】 电力机车是从接触网上获取电能的，接触网供给电力机车的电流有直流和交流两种。由于电流制不同，所用的电力机车也不一样，基本上可以分为三类：

直—直流电力机车 采用直流制供电时，牵引变电所内设有整流装置，它将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。因此，电力机车可直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。直流制的缺点是接触网的电压低，一般为1 500V或3 000V，接触导线要求很粗，要消耗大量的有色金属，加大了建设投资。

交—直流电力机车 在交流制中，目前世界上大多数国家都采用工频（50Hz）交流制，或25Hz低频交流制。在这种供电制下，牵引变电所将三相交流电改变成25 kV工业频率单相交流串励电动机，把交流电变成直流电的任务在机车上完成。由于接触网电压比直流制时提高了很多，接触导线的直径可以相对减小，减少了有色金属的消耗和建设投资。因此，工频交流制得到了广泛采用，世界上绝大多数电力机车也是交—直流电力机车。

交—直—交电力机车 采用直流串励电动机的最大优点是调速简单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的调速。但是这种电机由于带有整流子，使制造和维修很复杂，体积也较大。而交流无整流子牵引电动机（即三相异步电动机）在制造、性能、功能、体积、重量、成本、及可靠性等方面远比整流子电机优越得多。它之所以迟迟不能在电力机车上应用，主要原因是调速比较困难。改变端电压不能使这种电机在较大范围内改变速度，而只有改变电流的频率才能达到目的。因此，只有当电子技术和大功率晶闸管变流装置得到迅速发展的今天，才能生产出采用三相交流电机的先进电力机车。交—直—交电力机车从接触网上引入的仍然是单相交流电，它首先把单相交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成可以使频率变化的三相交流电供三相异步电动机使用。这种机车具有优良的牵引能力，很有发展前途。德国制造的“E120”型电力机车就是这种机车。

基本构造 【top】 交—直流电力机车由机械和电气两大部分设备组成。机械部分包括车体、车钩缓冲装置、走行部和制动装置等。

车体内分成9 个室，中部是变压器室，室内装有牵引变压器、转换硅机组、调压开关和电池箱等设备。电抗器室，装有平波电抗器、离心式通风机组及劈相机；高压室，装有整流硅机组、主电路电器柜和辅助电路电器柜；机械室内装有空气压缩机组和通风机组，机械室的顶部各装一套制动电阻；机车的两端为司机室，室内的正、副司机操纵台及各种开关、仪表和指示灯等。车体侧墙上开有百叶窗，空气可以从这里进入车内对机件进行冷却。车体底架中梁的两端安装着车钩缓冲装置。车体顶部安装着两套受电弓。走行部为2～3 台转向架，用来承受机车的上部重量，传递牵引力和制动力，缓冲来自线路的冲击。转向架由构架、旁承、轮对、轴箱、弹簧减振装置、电机悬挂装置、牵引装置、基础制动装置及撤砂装置等部分组成。每根车轴上都装有一台牵引电动机，产生的转矩通过齿轮的传递使车轮转动。

电力机车除了使用空气制动以外，还可以利用直流电机的可逆性原理，把列车的功能为电能，再把电能变为热能消耗掉（叫电阻制动）或把电能反馈到电网上去（叫再生制动），以达到控制励磁电流大小，就能很方便地控制制动功率的大小。

电力机车上的全部电气设备，分别安装在它的主电路、辅助电路和控制电路之中，如图2所示。

图２ 电力机车电气回路示意图

1－受电弓；2－主断路器；3－主变压器；4－转换硅机组；5－调压开关；6－硅机组；7－主回路柜；8－平波电抗器；9－牵引电动机；10－劈相机；11－通风机；12－牵引通风机；13－油泵；14－空气压缩机；15－制动电阻柜。

将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连接而成的电系经叫主电路（如图2中粗实线所示），用来实现机车的功率传输。在主电路中的电气设备有受电弓、主断路器、牵引变压器、转换硅机组、调压开关、整流硅机组、平波电抗器、牵引电动机和制动电阻等。受电弓安装在车体顶部，每车两套，用来从接触网上取得电能，接触导线送来的25 kV工频单相交流电由此引入机车。主断路器是机车上的主要保护装置，当主电路发生短路、接地或其他电气设备发生故障时，它能自动切断机车电源。牵引变压器共有四个绕组：原边绕组接25kV高电压，经轮对、钢轨、回流线回到牵引变电所；三个副边绕组中，牵引装组用来向牵引电动机供电；励磁绕组用在电阻制动时给电动机提供励磁电流；辅助绕组用来给机车的辅助机组供电。转换硅机组和调压开关是保证机车平稳调压，达到机车的调速目的。牵引绕组输出的交流电通过整流硅机组整成直流电后供牵引电动机使用。由于牵引电动机本身的电感较小，不足以将整流后的电流滤平到所需要的范围，必须在电动机的电路里串接一个增大电感量的平波电抗器，以减小整流电流的脉动，改善电动机的工作条件。当机车需要进行电阻制动时，把牵引电动机从串励电动机改成他励发电机，把电枢绕组与制动电阻相连接，把电能变成热能逸散掉，达到消耗机车动能的目的。为主电路中有关设备服务的所有辅助电器连接而成的电系统叫辅助电路（如图2 中虚线所示）。辅助电器主要有劈相机、辅助电动机等。劈相机的作用是把单相交流电变成三相交流电使用。

控制电路是将控制主电路和辅助电路中各种电器设备的开关、接触器、继电器和电空阀等，同电源、照明、信号等的控制装置连接而成的电系统。

三条线路在电器方面是相互隔离的，通过电磁、电空或机械传动等方式相互联系，配合动作，用低压电控制高压电，以保证操作安全和实现机车的运行。

工作原理 【top】 接触导线上的电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器，交流电从主变压器的牵引绕组经过硅机组整流后，向六台分两组并联的牵引电动机集中供应直流电，使牵引动电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动机车动轮转动。

电力机车的牵引性能主要取决于牵引电动机。直流串励电动机的外特性很接近机车理想牵引特性，而且其转速与外加电压成正比，只要改变牵引电动机的端电压，就能对机车进行调速。

主要技术参数 【top】 中国国产和引进干线电力机车的机型和主要技术参数如下表1 和表2 所列。

>表1国产干线电力机车型号及主要技术参数

注：1.6Y1 中4号车1966年改为硅整流器，型号为6Y1-004G；1967年生产的6Y1-007的功率3 6725 kW，电机型号为ZQ650-1，最高速度为100 km/h,电动机额定功率为612kW；

2.SS1-008~130于1968~1975年由田心厂造，SS1-131~826于1976~1988年由株洲厂造，传动比为88/19。

表2 引进干线电力机车型号及主要技术参数表

型号 6Y2 6G1

6GF

8K 1987引进年代 1961 1971

1972

~1988

6K 1987~198

8G

1988~1990 引进台数

制造厂

轴式

用途 功率(kW)最高速度（km/h）

整流器器形式

调整方式

电制动方式型号 牵额定功

引 率/电压电（kW/机 V）悬挂方式 25（已2 报废）法国

阿尔罗马斯通尼亚

公司

C0—C0—C0 C0 货 客、货 4 5 500 100 100 120 引燃硅整管 流桥

高压高压侧 侧有 32级级调调速 速

再生 电阻

TA06LJE149B2 08-2 750/850/750 770 抱轴电机瓦 空心轴

150

法国 欧洲阿尔50赫 斯通兹集公司

团 2

C0—（B0C0

—B0）

货 货 5 400 400 115 100

一段

两段全控 半控一段桥

半控桥

恒流准恒相控 速 调压 相控调压

电阻

（2台再生

再生）

TA04TA069 C1

49D 910/1 820

000/865

抱轴抱轴瓦

瓦

日本三菱电

机 和川崎重工

B0—B0—

B0

货 4 800

三段半控桥

恒压限流或准恒 速相控调压 电阻

MB-530-A

VR

800/925

抱轴瓦 100

苏联诺沃切尔 卡斯克

2（B0—B0）

货 6 400

硅整流桥

低压侧 有级调压

电阻

HB-515

800/1 020

抱轴瓦 单边传动比 75/17 单边73/20

单边67/17

单边67/17

单边74/17

88/21

第四篇：17春西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业2

17春西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业2

一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。）

1.电力机车的制动力特性是指轮周制动力与（）的关系。A.制动电流 B.制动电阻 C.制动电压 D.制动阻抗 正确答案：

2.SS4改型电力机车由（）套电子控制系统组成。A.2 B.3 C.4 D.5 正确答案：

3.国产SS3B型电力机车采用（）启动方式。A.恒流 B.恒压 C.恒阻 D.变流 正确答案：

4.削弱磁场的方式有（）种。A.1 B.2 C.3 D.4 正确答案：

5.涡流轨道制动时磁铁与钢轨始终保持（）的距离。A.5~7mm B.7~10mm C.10~15mm D.20~25mm 正确答案：

6.采用（）控制方式可以使机车具有所要求的硬牵引特性。A.恒压 B.恒流 C.恒速 D.恒阻

正确答案：

7.到2010年，我国铁路营业里程达到了（）。A.80000km B.85000km C.90000km D.95000km 正确答案：

8.一般情况下脉流牵引电机的最小磁场削弱系数为（）。A.20%-25% B.25%-30% C.35%-40% D.44%-50% 正确答案：

9.在集中供电方式中，当变流器发生故障时，整台机车的功率降低（）。A.1/3 B.1/2 C.1/4 D.1/5 正确答案：

10.不控整流电路机车的功率因数一直保持在（）。A.0.7 B.0.8 C.0.9 D.1.0 正确答案：

11.列车级控制的输入来自（）。A.司机操纵台 B.监控台 C.远动装置

D.信息输入装置 正确答案：

12.直流供电方式除高架接触网供电外还有（）。A.第一种供电方式 B.第二种供电方式 C.第三种供电方式 D.第四种供电方式 正确答案：

13.（）给出控制目标。A.控制器 B.执行机构 C.控制对象

D.信息处理机构 正确答案：

14.交流传动电力机车在1/4额定功率以上时的功率因数接近（）。

A.0.9 B.0.95 C.0.98 D.1 正确答案：

15.一般情况下脉流牵引电机的最小磁场削弱系数实用值为（）。A.20%-25% B.25%-30% C.35%-40% D.44%-50% 正确答案：

西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业2

二、多选题（共 10 道试题，共 30 分。）

1.电力机车按传动形式可分为（）。A.具有个别传动的电力机车 B.具有组合传动的电力机车 C.调车电力机车

D.客货两用电力机车 正确答案：

2.CRH2牵引传动系统主要由（）组成。A.高压电气设备 B.牵引变压器 C.牵引变流器 D.牵引电机 正确答案：

3.SS4改型电力机车主电路保护有（）。A.短路保护 B.过流保护 C.过电压保护 D.主接地保护 正确答案：

4.铁路按行车速度，可划分为（）。A.常速铁路 B.准高速铁路 C.高速铁路 D.超高速铁路

正确答案：

5.交流传动机车的微机控制可分为（）。A.列车级控制 B.机车级控制 C.传动级控制 D.微机级控制 正确答案：

6.电力机车主线路组成有（）。A.变压器一次侧线路 B.变流及调压线路 C.负载线路 D.保护线路 正确答案：

7.机车限制曲线的限制条件有（）。A.最大启动电流限制 B.机车黏着限制

C.牵引电动机额定电压限制 D.牵引电动机持续功率限制 正确答案：

8.SS7E型电力机车主电路测量包括（）。A.网测电压 B.电机电压测量

C.电枢电流和励磁电流测量 D.电能计量 正确答案：

9.自动控制系统的三要素是（）。A.控制对象 B.控制器 C.执行机构

D.信息处理系统 正确答案：

10.常规的机车控制方式有（）。A.恒流控制 B.恒速控制 C.恒压控制

D.恒流与恒速结合控制 正确答案：

西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业2

三、判断题（共 20 道试题，共 40 分。）

1.电力机车的电气线路就是将各电气设备在电方面连接起来构成一个整体，用以实现一定的功能。（）A.错误 B.正确 正确答案：

2.变频调压彻底改变了直流传动机车的功率因数问题、对电网的污染问题、黏着利用问题。（）A.错误 B.正确 正确答案：

3.根据变流器输出交流侧相电压的可能取值将电压型网侧变流器分为二点式和三点式。（）A.错误 B.正确 正确答案：

4.交流传动机车的网侧变流器大多采用四象限脉冲整流器。（）A.错误 B.正确 正确答案：

5.交直型整流器电力机车进行再生制动时，牵引电动机作直流发电机工作。（）A.错误 B.正确 正确答案：

6.牵引电动机型式主要有串励牵引电动机、复励牵引电动机和三相异步电动机。（）A.错误 B.正确 正确答案：

7.SS9型电力机车是一种用于牵引160km/h准高速旅客列车的6轴4800kW干线客运电力机车。（）A.错误 B.正确 正确答案：

8.在电阻制动中，回馈到电机输入端的电能，通过逆变器转变为直流电能。（）A.错误 B.正确 正确答案：

9.供电方式可分为集中供电、半集中供电及独立供电等几种方式。（）A.错误 B.正确 正确答案：

10.交流电量的检测一般采用传感器，直流量的检测一般采用互感器。（）A.错误

B.正确 正确答案：

11.负载端变流器是整流器。（）A.错误 B.正确 正确答案：

12.在电阻制动中，回馈到电机输入端的电能，通过逆变器转变为直流电能，此时逆变器工作于整流方式，该直流电能消耗在电阻上。（）A.错误 B.正确 正确答案：

13.主传动系统的充电限流环节主要作用是防止过大的充电电流冲击。（）A.错误 B.正确 正确答案：

14.电力机车自身不带能源，也叫自给式机车。（）A.错误 B.正确 正确答案：

15.控制线路是指司机控制器、低压电器及主线路、辅助线路中各电器的电磁线圈等所组成的。（）A.错误 B.正确 正确答案：

16.励磁调节是通过调节流过牵引电动机的励磁电流改变牵引电动机主极磁通的方法进行调速。（）A.错误 B.正确 正确答案：

17.矢量变换控制的基本思想是把异步电动机经坐标变换等效成他励直流电动机。（）A.错误 B.正确 正确答案：

18.理想的逆变电路是在有源逆变电路的交流侧已由电网建立了正弦交流电。（）A.错误 B.正确 正确答案：

19.入端变流器是整流器。（）A.错误 B.正确 正确答案：

20.电力机车由架设在铁道线路上方的接触网供电。（）A.错误 B.正确

正确答案：

第五篇：17春西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业1

17春西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业1

一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。）

1.一个控制系统受到扰动时，（）就要发生变化。A.输入量 B.输出量 C.处理前量 D.处理后量 正确答案：

2.交直型整流器电力机车采用单相（）Hz整流。A.45 B.48 C.50 D.55 正确答案：

3.涡流轨道制动时磁铁与钢轨始终保持（）的距离。A.5~7mm B.7~10mm C.10~15mm D.20~25mm 正确答案：

4.到2010年，我国铁路营业里程达到了（）。A.80000km B.85000km C.90000km D.95000km 正确答案：

5.（）给出控制目标。A.控制器 B.执行机构 C.控制对象

D.信息处理机构 正确答案：

6.采用（）控制方式可以使机车具有所要求的硬牵引特性。A.恒压 B.恒流 C.恒速 D.恒阻

正确答案：

7.交流传动电力机车在1/4额定功率以上时的功率因数接近（）。A.0.9 B.0.95 C.0.98 D.1 正确答案：

8.电力机车的恒功率区宽度为（）。A.2.1~2.4 B.2.3~2.5 C.2.5~3 D.3~3.5 正确答案：

9.不控整流电路机车的功率因数一直保持在（）。A.0.7 B.0.8 C.0.9 D.1.0 正确答案：

10.机车上常用的联锁方法有（）类。A.2 B.3 C.4 D.5 正确答案：

11.直流供电方式除高架接触网供电外还有（）。A.第一种供电方式 B.第二种供电方式 C.第三种供电方式 D.第四种供电方式 正确答案：

12.削弱磁场的方式有（）种。A.1 B.2 C.3 D.4 正确答案：

13.列车级控制的输入来自（）。A.司机操纵台 B.监控台 C.远动装置

D.信息输入装置 正确答案：

14.牵引同吨位的列车，接触网电流可降低（）。

A.15% B.20% C.25% D.30% 正确答案：

15.国产SS3B型电力机车采用（）启动方式。A.恒流 B.恒压 C.恒阻 D.变流 正确答案：

西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业1

二、多选题（共 10 道试题，共 30 分。）

1.他励电阻制动控制方式有（）。A.恒磁通控制 B.恒电流控制 C.恒速控制 D.恒转矩控制 正确答案：

2.负载电路包括（）。A.单相负载电路 B.两相负载电路 C.三相负载电路 D.四相负载电路 正确答案：

3.常见故障检测有（）。A.确认是否逻辑控制单元故障 B.确认A/B组是否有故障

C.确认是否LCU的电源插件故障 D.确认是否LCU的CPU板故障 正确答案：

4.电力机车的特点有（）。A.功率大 B.速度高 C.效率高

D.过载能力强

正确答案：

5.交流传动机车的微机控制可分为（）。A.列车级控制 B.机车级控制 C.传动级控制 D.微机级控制 正确答案：

6.电力机车的主要设备有（）。A.车顶高压设备 B.车内变流设备

C.转向架中的机电能量变换装置 D.车内逆变设备 正确答案：

7.SS4改型电力机车主电路保护有（）。A.短路保护 B.过流保护 C.过电压保护 D.主接地保护 正确答案：

8.再生制动的特点有（）。A.经济效益高 B.防滑性能好

C.控制系统较为复杂

D.对触发系统的可靠性要求高 正确答案：

9.电力机车按用途可分为（）。A.客运电力机车 B.货运电力机车 C.调车电力机车

D.客货两用电力机车 正确答案：

10.电力机车的工作特点有（）。A.结构简单 B.牵引特性好 C.供电效率低 D.基建投资大 正确答案：

西南交《电力机车主电路及控制A 》在线作业1

三、判断题（共 20 道试题，共 40 分。）

1.供电方式可分为集中供电、半集中供电及独立供电等几种方式。（）A.错误 B.正确 正确答案：

2.机车黏着系数是一个恒定值。（）A.错误 B.正确 正确答案：

3.直流传动机车的电气制动方式可分为有电阻制动和再生制动。（）A.错误 B.正确 正确答案：

4.在电阻制动中，回馈到电机输入端的电能，通过逆变器转变为直流电能，此时逆变器工作于整流方式，该直流电能消耗在电阻上。（）A.错误 B.正确 正确答案：

5.我国电气化铁路始建于1958年，采用单相工频交流供电制，接触网电压20kV。（）A.错误 B.正确 正确答案：

6.直线电动机相对于旋转运动的电动机来说，是一种作直线运动的电动机。（）A.错误 B.正确 正确答案：

7.储能器由两部分组成，即2倍网频串联谐振电路和支撑电容器。（）A.错误 B.正确 正确答案：

8.电力机车的电气线路就是将各电气设备在电方面连接起来构成一个整体，用以实现一定的功能。（）A.错误 B.正确 正确答案：

9.整流与有源逆变的根本区别在于能量传递方向不同。（）A.错误 B.正确 正确答案：

10.交直型整流器电力机车进行再生制动时，牵引电动机作直流发电机工作。（）A.错误 B.正确

正确答案：

11.变频调压彻底改变了直流传动机车的功率因数问题、对电网的污染问题、黏着利用问题。（）A.错误 B.正确 正确答案：

12.根据变流器输出交流侧相电压的可能取值将电压型网侧变流器分为二点式和三点式。（）A.错误 B.正确 正确答案：

13.励磁调节是通过调节流过牵引电动机的励磁电流改变牵引电动机主极磁通的方法进行调速。（）A.错误 B.正确 正确答案：

14.交流传动机车的网侧变流器大多采用四象限脉冲整流器。（）A.错误 B.正确 正确答案：

15.矢量变换控制的基本思想是把异步电动机经坐标变换等效成他励直流电动机。（）A.错误 B.正确 正确答案：

16.主传动系统的充电限流环节主要作用是防止过大的充电电流冲击。（）A.错误 B.正确 正确答案：

17.从理论上讲，加馈电阻制动可使机车制停。（）A.错误 B.正确 正确答案：

18.理想的逆变电路是在有源逆变电路的交流侧已由电网建立了正弦交流电。（）A.错误 B.正确 正确答案：

19.牵引电动机型式主要有串励牵引电动机、复励牵引电动机和三相异步电动机。（）A.错误 B.正确 正确答案：

20.SS9型电力机车是一种用于牵引160km/h准高速旅客列车的6轴4800kW干线客运电力机车。（）A.错误 B.正确

正确答案：