Ss4加馈制动分析

第一篇：Ss4加馈制动分析

SS4加馈制动分析

SS4电力机车采用zd105型牵引电动机，是串励直流电机，牵引工况运行时，作为电动机运行，制动工况时作为发电机运行。现在我们讨论制动工况下的运行方式。

通常而言，直流电动机的制动方式可分为能耗制动、反接制动、再生制动。它们共同的特点是保持原来磁场方向和大小不变的情况下，只改变电枢电流的方向，或转速的方向（位能性负载），以获得电磁制动转矩。

UIaRa直流电动机的转速公式n=,将Ia代换后，可得机械特

CE性公式n=URa－Mem，从此公式，我们可以推导出不同制动2CECECM方式下的机械特性。n------------电机转速 n0=U-------理想空载转速 CEIa------------电枢电流 Ra------------电枢电阻

CE=pN/60a------------电动势常数 CM=pN/2πa-------电机堵转常数

Φ-----------一对正负电刷间的每极合成磁通 Mem-----------电机的电磁转矩

一、能耗制动

能耗制动电路图如图所示。制动时，保持励磁电流不变，将电枢

两端从电网断开后立即接入制动电阻，由于机械惯性电机扔按原来方向旋转而变成一台他励直流发电机，此时电磁转矩与 电枢旋转方向相反而起到制动作用。当机组所储存的动能全部消耗在制动电阻和机组本身的损耗上，停止转动。

能耗制动时的机械特性：从机械特性方程式可知，在能耗制动时，外加电压为零，同时外接电阻RB代替式中RJ, Φ=ΦN,U=0,电枢回路总电阻为RB+Ra,机械特性方程式为n=0－

RaRBMem=－KMem 2CECMN

设电动机原来运行于A点，当进入能耗制动瞬间，转速不能突变，工作点瞬间过渡到能耗制动机械特性曲线上的B点，相应的制动转矩为MemB，随后电机转速沿着直线下降，当转速下降至零时就停转。能耗制动利用机车本身的动能来获得制动，无需电网输入功率，比较经济，操作简便。故设定在机车速度大于33km/h时，采用能耗制动方式。由于制动转矩会随着转速的降低而迅速减小，故而在低速下制动效果不好，增加了制动时间和制动距离。一种解决办法是当制动转矩下降到某一数值时，切除一部分制动电阻，使得机械特性曲线斜率减小，在同等转速下从而增大制动转矩。

二、反接制动

当系统要求快速制动时，可将电枢通过一限流电阻反接到电网上。如图所示，这时由于接到电枢回路上的电压反向，而与原来做电动机运行时的电枢电动势同向，所以必须接入限流电阻，否则将烧坏电机并对电网产生强烈冲击。由于此时电枢电流较大，所以将获得较大的制动转矩，从而使电机迅速停止运行。

电压反接制动时，机械特性为n= －

URa－Mem。2CECECM

机械特性跳至BE上。设电机原来运行于A点，当电压反接制动瞬间，系统从A点突然跳至第二象限的B点，由于此时电枢电流和电磁转矩均反向，制动转矩很大（大于同等情况的能耗制动情况），系统急剧减速，从B点到C点过渡。当转速下降接近零时，应立即将电源开关切除，否则电机将反向启动，即从C点运行到E点过渡。由于转速反向，则电动势反向（与外加电压相反），但电磁转矩仍是负值（驱动性质，处于第三象限），如在可逆向运行系统中，带反抗性负载的情况下，当C点的电磁转矩大于负载制动转矩时，电机将作为电动机稳定运行于第三象限的某点，转速为对应的数值。这种制

动方法广泛用于带反抗性负载并且频繁启动、制动和正、反转的拖动系统，如吊车的行走机构和龙门刨床的台拖动系统等。

如果电动机提升位能性负载运行于第一象限的A点时，若在电枢回路中串入一适当的电阻，则电流减小，随之电磁转矩也减小，系统开始减速，若此时堵转转矩仍小于位能性负载转矩时，系统将在负载转矩作用下，反向加速使得重物下降，这时转速和电动势均变为负值，电枢电流方向不变，它和电磁转矩将随反向转速增加而变大，但电磁转矩方向不变，与转速方向相反起制动作用，直到相等时，系统稳定运行于第四象限特性曲线的D点，相应转速为－nD。

从以上的讨论可知，以上两种情况有相同点也有不同点，相同点是两种情况下都是电动势和端电压方向相同；不同点是前者是将外电压反向和端电压相同，而后者是由于电动势反向而与端电压相同，所以也可以把前者称为电压反接制动，后者称为电动势反接制动。

从功率平衡关系来说，不论何种反接制动，电网都要输入功率，而且电动势和电枢电流方向相同，说明电机都在发出正功率。对于电压反接制动而言，这部分电功由系统动能转换而来的；对于电动势反接制动而言，是由系统位能转换而来的。但不论如何，电网输入的电

功和电机发出的功率都被消耗在电枢回路的电阻上，所以从能耗上来说不够经济，但制动效果明显，即使转速为零时仍有较大的制动转矩。

三、回馈制动

回馈制动也称再生制动，尤其在电力机车下坡时适用的方式。机车在下坡时，在重力加速度的作用下，速度会越来越快，在长大坡道的时候就更加危险。如果把机车的串励直流电动机的串励绕组通过电阻改接到电网上改为并励，使得励磁绕组产生与原来相同的磁场，电枢仍然接在电网上。当机车下坡时，若转速超过理想空载转速（改接成他励时的理想空载转速），电机的电动势大于外加电压，电枢电流反向，电机从电动机状态转为发电机状态运行，电磁转矩变为制动转矩，限制机车速度增加。此时机车下坡时的位能转换为电功率，除给电机消耗外，大部分回馈给电网，所以称为回馈制动。

在电力拖动系统中，也可以通过降低外加端电压来实现回馈制动。设他励直流电动机在额定电压下带负载稳定运行于特性曲线上的A点，先突然降低端电压到U1，则电动机的特性曲线平行下移。由于在降压的瞬间转速不能突变，电动机从原来的工作点A移动至降压后的特性曲线上的B点运行,其实此时的电动机转速已经超过降压后的电动机特性曲线上的理想空载转速,所以电机已经进入发电机状

态运行,系统的转速沿着U1的机械特性下降，拖动系统的动能一部分转为电机消耗，大部分转为电功返回电网。当电机转速进一步下降至小于U1的理想空载转速后，电动势小于电压，电机又进入电动机状态，稳定运行于D点。若继续降低端电压至U2，与上述过程相似，如果端电压降至零时，相当于电枢回路电阻为Ra的能耗制动，电机最后停止。

从能耗上看，回馈制动通过电动机转换为发电机运行，向电网反馈能量，可以节约大量能源，比起其他的制动方式，具有极大的优势；但是在实际操作中，由于反馈的电能中有大量的谐波成分，品质不高，所以应结合考虑，采用适当的制动方法。

四、SS4机车采用的制动方式

SS4的牵引电机是典型的直流电动机，在制动时采用的方式也是以上方式中的一种：能耗制动的形式。

考虑到尽可能缩短机车制动时的制动时间和制动距离，同时保证制动的安全要求，机车在高速和低速时采用了两种电阻制动方式。SS4在速度较高时（＞33km/h），采用典型的能耗制动，电路图如下图所示。现以1M电机为例，叙述一下电枢电流的路径。

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号母线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线→VD2→VD1→VD4→VD3→71母线。

机车加馈制动简化电路图（Ⅰ架）

由于能耗制动的特性，从机械特性曲线公式可以看到，n=0－RaRBMem=－KMem，在转速低的时候制动矩也随之下降，造成低2CECMN速时的制动困难。

为了解决这个问题，在机车速度小于33km/h后，采用了加馈制动方式。机车处于加馈电阻制动时，经位置转换开关到制动位，牵引电机电枢与主极绕组脱离，与制动电阻串联，并且同一转向架的两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4台电机的主极绕组串联连接，经励磁接触器与励磁整流器构成回路，由主变压器励磁绕组供电。

从电路图可知，加馈电阻制动时励磁绕组的励磁电流与牵引时方向相反，所以此时电枢中产生反向的电动势（与外加电压同向），此时电枢电流加大，从而大大增大制动转矩。n= －

URa－Mem 2CECECM当机车速度低于33km/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→VD3→71号母线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线→VD2→VD1→VT6→x2；当电源处于负半周时，当电流路径x2→VT5→71号母线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线→VD2→VD1→VD4→a2。

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，并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，其电流经

91母线→199SC电流传感器

→90母线→107QPR1→19QS→107QPV1→(1M）D12D11 →107QPV1 →14母线→107QPR2→29QS→107QPV2→(2M)D21D22→107QPV2 →24母线→108QPR4→49QS→108QPV4→（4M）D41D42→108QPV4 →44母线→108QPR3→39QS→108QPV3→（3M）D32D31→92KM→

82母线。

负极母线82为主整流器800V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与2M电枢、制动电阻及主整流器700V，主接地继电器97KE，组成第一转向架主接地保护系统；第二转向架牵引电机3M和4M电枢、制动电阻及主整流器800V、励磁整流器99V，主接地继电器98KE，组成第二转向架主接地保护系统。

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

分析了ss4的制动工况后，可以发现加馈电阻制动方式与纯电阻制动有较大的区别。一：励磁绕组的励磁电流反向。二：电枢绕组中接入外电压。因为电机的转速方向不变，励磁电流改变后，则形成的电枢绕组的电动势方向改变，变得与外接电压同向，从而增大电枢电流增大了电磁转矩。同时，磁场方向反向，但电枢电流和电机转速方向不变，所以电磁转矩的性质是制动性质。同时电阻加馈制动又和前述的反接制动不同，它不改变电枢电路的电压方向，而是改变了励磁电流的方向，反接制动使得电压反向而与电枢电动势的方向相同；而加馈制动是改变励磁电流的方向从而改变电枢电动势的方向，结果也是使得电动势和外加电压方向相同，所以这两种制动方式有相似之处。同样的在制动时电机都处于发电机的状态，所发出的能量都消耗在电路的电阻上。另外，由于电动势的反向会在瞬时造成巨大的电流，所以在回路中都必须接入限流电阻，以防止烧坏电机。

第二篇：变频器制动电阻分析

一例变频器制动单元电路及图解

一、《CDBR-4030C制动单元》主电路图

《CDBR-4030C制动单元》主电路图说

因惯性或某种原因，导致负载电机的转速大于变频器的输出转速时，此时电机由“电动”状态进入“动电”状态，使电动机暂时变成了发电机。负载电机的反发电能量，又称为再生能量。

一些特殊机械，如矿用提升机、卷扬机、高速电梯等，当电动机减速、制动或者下放负载重物时（普通大惯性负荷，减速停车过程），因机械系统的位能和势能作用，会使变频器的实际转速有可能超过变频器的给定转速，电机绕组中的感生电流的相位超前于感生电压，出现了容性电流，而变频器逆变回路IGBT两端并联的二极管和直流回路的储能电容器，恰恰提供了这一容性电流的通路。电动机因有了容性励磁电流，进而产生励磁磁动势，电动机自励发电，向供电电源回馈能量。这是一个电动机将机械势能转变为电能回馈回电网的过程。

此再生能量由变频器的逆变电路所并联的二极管整流，馈入变频器的直流回路，使直流回路的电压由530V左右上升到六、七百伏，甚至更高。尤其在大惯性负载需减速停车的过程中，更是频繁发生。这种急剧上升的电压，有可能对变频器主电路的储能电容和逆变模块，造成较大的电压和电流冲击甚至损坏。因而制动单元与制动电阻（又称刹车单元和刹车电阻）常成为变频器的必备件或首选辅助件。在小功率变频器中，制动单元往往集成于功率模块内，制动电阻也安装于机体内。但较大功率的变频器，则根据负载运行情况选配制动单元和制动电阻，CDBR-4030C制动单元，即是变频器的辅助配置之一。

先不管具体电路，我们可先从控制原理设想一下。所谓制动单元，就是一个电子开关（IGBT模块），接通时将制动电阻（RB）接入变频器的直流回路，对电机的反发电能量进行快速消耗（转化为热量耗散于环境空气中），以维持直流回路的电压在容许值以内。有一个直流电压检测电路，输出一个制动动作信号，来控制电子开关的通和断。从性能上讲，变频器直流回路电压上升到某值（如660V或680V）后，开关接通将制动电阻RB接入电路，一直至电压降至620V（或620V）以下，开关再断开，也是可行的。反正制动单元有RB的限流作用，并无烧毁的危险。若将其性能再优化一点的话，则由电压检测电路控制一个压/频（或电压/脉冲宽度）转换电路，进而控制制动单元中IGBT模块的通断。直流回路的电压较高时，制动单元工作频率高或导通周期长，电压低时，则相反。此种脉冲式制动比起直接通断式制动，性能上要优良多了。再加上对IGBT模块的过流保护和散热处理，那么这应是一款性能较为优良的制动单元电路了。

CDBR-4030C制动单元，从结构和性能上不是很优化，但实际应用的效果也还可以。内部电子开关是一只双管IGBT模块，上管的栅、射极短接未用，只用了下管，当然有些浪费，用单管的IGBT模块就可以的呀。保护电路是电子电路和机械脱扣电路的复合，厂家将空气断路器QF0内部结构进行了改造，由漏电动作脱扣改为了模块过热时的动作脱扣。温度检测和动作控制由温度继电器、Q4和KA1构成，在模块温升达75ºC时，KA1动作引发脱扣跳闸，QF1跳脱，将制动单元的电源关断，从而在一定程度上保护了IGBT模块不因过流或过热烧毁。检测电路（见下图）的供电，是由功率电阻降压、稳压管稳压和电容滤波来取得的，为15V直流供电。

该制动单元的故障主要多发于控制供电电路，表现为降压电阻开路，稳压管击穿等；另外，因引入了变频器直流回路的530V直流高压，线路板因受潮造成绝缘下降而导致的高压放电，使大片线路的铜箔条烧毁，控制电路的集成块短路等。又因线路板全部涂覆有黑色防护漆，看不清铜箔条的连接和走向，也为检修带来了一定的不便。

电路由LM393集成运算放大器、CD4081BE四2输入与门电路和7555（NE555）时基电路等构成。控制原理简述如下：

由P、N端子引入的变频器直流回路电压，经R1至R7电阻网络的分压处理，输入到LM339的2脚，LM339的3脚接入了经由15V控制供电进一步稳压、RP1调整后的整定电压，此电压值为制动动作点整定电压。LED1兼作电源指示灯。因LM393为开路集电极输出式运放电路，故两路放大器的输出端接有R13、R14的上拉电阻，以提供制动动作时的高电平输出。第一级放大电路为一个迟滞电压比较器（有时又称滞回比较器），D1、R10接成正反馈电路，提供一定的回差电压，以使整定点电压随输出而浮动，避免了在一个点上比较而使输出频繁波动。第二级放大器为典型的电压比较器的接法。实质上，运算放大器在这里是作为开关电路来使用的，中间不存在线性放大环节，而为开关量输出。两级放大电路对信号形成了倒相之倒相处理，使输出电压在高于整定电压时，电路有高电平输出。

LM393静态时为高电平输出，此高电平经D1和R10叠加到LM393的3脚上，“垫高”了制动动作整定点电压值。当2脚输入电压（如P、N间直流回路电压为660V）高于3脚电压时，1脚由高电平变为低电平；经第二级倒相处理，输出一个高电平信号给CD4081BE的1脚。同时，由于LM393的1脚变为低电平，3脚也由“垫高”了的电压值跌落为整定值。如此一来，当制动单元动作，将制动电阻接入了P、N间，从而使P、N电压由660V开始回落，一直回落到2脚电压（P、N间电压为580V）低于3脚整定电压值，电路翻转，制动信号停止输出，避免了在660V电压时，电路频繁动作导致的不稳定输出。

时基电路7555接成一个典型的多谐振荡器，输出一个固定占空比的脉冲频率电压。在LM393电压采样电路输出制动动作信号——CD4081BE的1脚为高电平时，时基电路7555输出矩形脉冲电压的高电平成分与LM393的高电平信号相与，使CD4081BE的3脚产生一个正电压的脉冲输出。此脉冲再经主/从转换开关、第二级与门开关电路相与处理后，由Q1、Q2互补式电压跟随器做功率放大后，驱动电子开关IGBT模块。

当主/从控制开关拨到上端时，本机器作为主机，实施制动动作，并将制动命令经端子OUT+、OUT-传送给其它从机；当主/从控制开关拨至下端时，本机器即做为从机，从端子IN+、IN-接受主机来的制动信号，经光电耦合器U5将信号输入CD4081BE的6脚，据主机来的信号进行制动动作。

我在图纸上标为“此电路意欲何为”的这部分电路，让我们从电路本身出发，来揣摩一下设计者的本意，如我分析的不对，希望读者朋友能为之指正。正常状态下，当实施制动动作时，可以看出，U2输出的制动信号为矩形脉冲序列信号（此信号加到U4的1脚），与PB端子经降压电阻加到U4的2脚的信号恰为互为倒相的矩形脉冲序列信号，在任一时刻，U4的1、2脚总有一脚为高电平，对或非门的“有高出低特性”来说，U4的3脚总是输出低电平，Q3处于截止状态，电路实施正常的制动动作；假定输出模块一直在接通中或已经击穿，则经PB端子到U4的2脚的信号为直流低电平，与1脚的脉冲信号相或非，使有了“两低出高”的输出。经U8驱动Q3，将U2的3脚的输出信号短接到地，进而使U2的8脚也为低电平，直到将U4的1、2脚彻底锁定为地（低）电平，则Q3持续进入饱合导通状态，将U2输出的制动信号彻底封锁。须断电才能解除这种封锁。但这种保护性封锁，对模块本身瞬态过流状态或Q1、Q2驱动电路本身的故障，似乎是无能为力和鞭长莫及的。

第三篇：制动跑偏分析2

一、无规律的忽左忽右的跑偏

主要原因：

1、轮胎磨损严重不均，持别是后轮内外轮胎直径差越大，无规律制动跑偏越严重。因为这种直径差将导致在车轮对地面的压力随路面的不平而随时发生变化，制动时在车轮的制动力矩就严重失调，产生无规律的跑偏现象。

2、有负前束或横、直拉杆球头销等松旷。

解决办法：

1、对轮胎进行合理调配，按规定进行换位，使各轮胎磨损趋于一致。

2、如果轮胎磨损正常，但仍出现制动忽左忽右跑偏，则应检查是否有负前束或横、直拉杆球头销等松旷。

二、制动突然跑偏

主要原因：是由于制动系统或悬架部份突然发生故障。如某侧车轮制动管路突然失灵。管路受挤压或碰撞而产生凹瘪以致制动液或压缩空气不能通过，或因铁锈或污物过多而堵塞，或因某侧钢板弹簧固定螺栓松动而突然发生移动，使前桥与后桥不能保持平行而制动跑偏等。这种故障虽然为数不多，但其危害极大，稍有不慎，则可能造成严重后果。

解决办法：要严格按出车前和收车后的车辆点检要求，全面认真检查制动系统或悬架部份。

三、有规律的定向跑偏

有规律的定向跑偏，汽车制动时最常见的，这些情况主要有：(1)前轮制动鼓与摩擦片的间隙不一；(2)两前轮摩擦片的接触面相差太大；(3)两前轮摩擦片质量不同；(4)两前轮制动鼓内径差相差过多；(5)两前轮制动蹄回位弹簧弹力不等；

(6)某侧前轮轮缸活塞与缸简磨损过甚；(7)某侧前轮轮缸只有空气、软管老化或轮缸皮碗不良；(8)某侧前轮制动鼓圆度愈限或鼓璧过薄；(9)两前轮气压不一致；

(10)某侧前轮摩擦片油污、水湿、硬化或铆钉外露；(11)两前轮制动蹄支销偏心套磨损程度不一；(12)两前轮某侧制动蹄弯曲、变形或摩捧片松动；(13)两前轮某侧摩擦片与制动鼓或制动盘未磨合；(14)某侧制动钳固定支板松动；(15)两后轮有上述故障；(16)车架变形、前轴移位、有负前束及垂臂、两前钢板弹簧弹片不一样，以及横、直拉杆球头销松旷等；(17)制动钳活塞卡住；(18)悬挂装置紧固件松动；(19)制动压力分配阀失效；(20)轮毂轴承磨损或损坏。

主要原因：造成有规律的制动跑偏多系两前轮制动力不等或制动生效时间不一所致，偏斜发生在制动力较大或制动时间较早的一边。因此在检查原因时，通常先路试制动，根据轮胎的拖印查明制动效能不良的车轮予以检修。拖印短或没有拖印的车轮即为制动有问题。

解决办法：一般先检查该轮制动管路是否漏油、轮胎气压是否充足。若正常，可调整摩擦片与制动鼓的间隙；仍无效，可检查油路有否空气；若无，即应拆下制动鼓，按原因逐一检查制动器各零件；如正常，但在轮缸两活塞叉内加金属条后，制动变好，说明该制动鼓内径间隙过大；倘若各轮胎拖印基本符合要求，但制动仍跑偏，说明故障不在制动泵，应检查车架或前轴的技术状况。

总之，制动跑偏是种很危险的现象。驾驶员在开车时，一发现制动跑偏现象，应立即停车检查、排除

第四篇：毕业设计(论文)-SS4改电力机车控制电路分析

山东职业学院

题

目：

原所在系：电气系原专业班级：自动化转入后班级：机车

姓

名：范友福

指导老师：

完成日期：毕业论文

SS4改电力机车控制电路分析

0934 1

摘要

SS4改型电力机车(从159#车起)是八轴重载货运机车，由两节完全相同的四轴机车用车钩与连挂风挡连接组成，其间设有电气系统高压连接器和重联控制电缆，以及空气系统重联控制风管，可在其中任一节车的司机室对全车进行统一控制。另外，在机车两端还设有重联装置，可与一台或数台SS4改进型机车连接，进行重联运行。机车采用国际标准电流制，即单相工频制，电压为25kV。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。机车具有四台两轴转向架，采用推挽式牵引方式，固定轴距较短，采用转向架独立供电方式，全车四个两轴转向架，具有相应的四台独立的相控式主整流装置。主整流装置采用三段不等分半控调压整流电路。机车电气制动系统采用加馈电阻制动，使机车低速制动力得以提高。机车辅助系统采用传统的旋转式劈相机单——三相交流系统。机车设备布置采用双边纵走廊、分室斜对称布置，设备屏柜化，成套化。机车通风采用车体通风方式，进风口为车体侧墙大面积立式百叶窗，各主要设备的通风支路采用串并联方式，来满足机车通风要求。

关键词：写作规范；排版格式；论文

目录

摘要...................................................................................................1 目录....................................................................................................I 引

言...................................................................................................1SS4G 电力机车主要参数........................................................................2 1.SS4改型电力机车控制电路..................................................................4 1.1 整备控制电路...............................................................................4 1.1.1 受电弓控制...........................................................................4 1.1.2 主断路器的合闸控制...........................................................5 1.1.3 压缩机控制...........................................................................5 1.1.4 通风机控制...........................................................................6 1.1.5 制动风机控制.......................................................................7 1.1.6 牵引控制...............................................................................8 1.1.7 制动控制...............................................................................9 2.1 调速控制电路........................................................................10 2.1.1 零位控制.............................................................................10 2.1.2 低级位延时控制.................................................................10 2.1.3 线路接触器控制.................................................................11 2.1.4 调速控制.............................................................................12 2.2 照明控制电路.......................................................................12 2.2.1 前照明控制电路.................................................................12 2.2.2 副照明灯控制.....................................................................12 2.2.3 各室照明控制.....................................................................12 2.2.4 仪表照明控制.....................................................................13 2.2.5 电风扇控制.........................................................................13 结

论.................................................................................................14

I

致

谢.................................................................................................15 参 考 文 献............................................................................................16

II

引

言

韶山4型（SS4），是中国铁路使用的电力机车车款之一。这款电力机车分SS4型（1—158号）、SS4改型（159号以后）两个发展阶段，但是规范的型号仍然是SS4型电力机车。韶山4型电力机车主电路采用先进的大功率晶阀管多段桥相控整流方式，对机车进行无级平滑调速控制。牵引工况采用恒压或恒流控制，电阻制动工况采用两级制动，恒励磁或准恒速控制。韶山4改型机车采用不等分三段顺控半控桥，但是牵引特性为恒流、准恒速特性控制，电阻制动为加馈电阻控制，其特性为准恒速限流控制，具有与再生制动相当的优良低速制动，缺点是耗能较大。韶山4改型还采用了三次谐波滤波器以改善机车功率因数，缺点是增加了系统的复杂性。两种机车都具有轴重转移的电器补偿控制环节和空转与滑行保护装置，以改善机车的粘着利用。韶山4型电力机车的布置继承了韶山系列电力机车的传统特点，如双侧走廊、分室斜对称布置，设备屏柜化，成套化，结构紧凑接近容易，维修方便。机车通风系统采用传统的车体通风方式，进风口为车体侧墙大面积立式百叶窗，过滤材料采用无纺棉毡代替原来的棕丝板，以便于清洗。韶山4型机车各通风支路均为并联方式，具有相对的独立性。机车两节车体用车钩连接，并设有防脱钩安全装置，车钩上方为连接风挡，中间设有通道。整个车体为整体承载结构。韶山4改型机车车体吸收消化8k型电力机车技术采用了大顶盖和高台架结构。

SS4G 电力机车主要参数

韶山4改型电力机车主要用于干线货运 轨距1435 mm 限界机车在受电弓降下时，在平直道上外界尺寸符合国标GB146.1—83《标准轨距铁路机车车辆限界》的要求

额度工作电压单相交流50Hz 25kV 传动方式交—直流电传动 轴式2×（Bo—Bo）机车重量2×92 % t 轴重23t 持续功率2×3200kW 最高运行速度100 km/h 持续速度51.5 km/h 起动牵引力628kN 持续牵引力450kN 电制动方式加馈电阻制动 电制动功率5300kW 电制动力382kN（10～50km/h）传动方式双边斜齿减速传动 传动比88/21 牵引电动机型号ZD10

1.SS4改型电力机车控制电路

SS4改型电力机车的控制电路分为有触点和无触点电路。本章主要介绍有联锁控制电路原理。

有联锁控制电路根据各环节作用的不同，分为控制电源、整备控制、调速控制、保护控制、信号控制、照明控制等电路。为方便大家读识控制电路图，现将SS4改型电力机车采用的主要部件的符合种类归纳如下：司机控制器 AC;琴键开关SK;按钮开关SB;中间继电器KM;电磁阀YV;故障转换开关 QS;位置转换开关 QP;电源开关 SA;自动空气开关 QA;过流继电器KC;接地继电器 KE 等。1.1 整备控制电路 1.1.1 受电弓控制

受电弓的升起是由压缩空气进入升弓气缸推动气缸内的活塞而进行的，所以，要升起受电弓，必须具备足够的压缩空气。

压缩空气的开通和关断受电磁阀287yv控制，具体控制过程如下： 1.电源有602QA自动开关提供，经主台按键开关电联锁570QS，使导线531有电，一路经20QP, 50QP, 297QP 使保护阀287yv得电动作，开通了通向高压室门联锁阀的气路。

保护

阀

供

电

电

路

为

：464·602QA·570QS·531·20QP·50QP·297QP·287YV·400 若此时门联锁以正常关闭,则门联锁阀动作,使高压室门联锁,并开通通向受电弓电磁阀的气路,为升弓做好准备.另一经路‘前受电弓’按键开关 403 SK及受电弓隔离开关587QS，使导线533有电，如果此时，588QS在重联位，即“0”位时，导线533经内重联插头使另一节车的N533b有电，受电弓升起。

2.两台机车重联时，导线532经重联中间继电器546KA使导线W2532有电，经外重联电缆后，使另一节车的W2532导线有电，促使

另一节车的受电弓升起。1.1.2 主断路器的合闸控制

主断路器的合闸控制与受电弓控制为同一供电支路。当按下“主断合”按键开关401SK后，导线531经401SK、586QS、568KA、539KT、567KA、使导线541有电，若此时主断路器的风缸风压足够（大于450KPa）4KF动作，则主断路器的合闸线圈4QFN得电，主电路器合闸电路为：531· 401SK·586QS·568KA·539KT·567KA·4QFN·4KF·400 几条支路。

1.导线516经劈相机的启动中间继电器566KA联锁，使分相接触器213KM和劈相机启动延时继电器533kt得电动作，同时527KT线圈经劈相机启动中间继电器566KA联锁得电，527KT常开联锁闭合，为劈相机的接触器201KM闭合做好准备。

其电路为：561·（566KA + 527KT）·(533KT + 213KM)·400 561·566KA·527KT·400 2.导线561经213KM的辅助联锁，使导线527有电，经劈相机故障隔离开关242QS使201KM得电动作，劈相机的电路接通，开始启动。

其电路为：561·（201KM + 213KM + 205KM）· 242QS·201KM·400 1.1.3 压缩机控制

SS4改型电力机车同其他韶山系列机车一样装有两种压缩机，供应全车所需的高压用风，另一种是辅助压缩机，只在全车无风而需要升受电弓、合主断路器时使用它，给辅助风缸和控制风缸泵风。现在分别说明如下：

1.主压缩机控制

首先按下“压缩机”按键开关405SK，导线577经405SK、517KF（压力调节器，风压低于700KPa时闭合，风缸高于900KPa时断开）、566KA、579QS使压缩机接触器203KM的触点动作，压缩机开始工作。

其电路为：577· 405SK·517KF·566KA·579QS·203KM·400 2.辅助压缩机控制

机车升弓前若总风缸中已无压缩空气储存，则需利用升弓压缩机向辅助风缸和控制风缸泵风，供机车受电弓和主断路器合闸使用。其电源由610QA自动开关提供，导线680经596SB,使其442KM得电动作，其主触头闭合，导线680经442KM的主触头是升弓压缩机447MD得电动作，开始打风。

其电路为：464·610QA·(596SB1 + 596SB2)·442KM·400 680·442KM·447MD·400 1.1.4 通风机控制

SS4改型机车的通风机控制除了正常的手动控制外，还有自动启动的控制环节，下面分别加以介绍：

1.手动控制

按下“通风机”按键开关406SK，导线577经407SK使导线578有电，经566KA、242QS，通风机1隔离开关575QS使通风机1接触器205KM的电动作，通风机1开始启动。

其电路为：577·406SK·578·566KA·579·242QS·575QS·205KM·400 同时，205KM联锁打开，使535KT失电，延时3S后，535KT联锁闭合。导线579经535KT使导线581有电，再经通风机2的隔离开关576QS使通风机2的接触器206KM得电动作，通风机2开始动作。

其电路为：579·（575QS+535KT）·581·576QS·206KM ·400 同时，206KM联锁打开，536KT线圈失电，延时3S后536KT联锁闭合，导线581经536KT使导线678有电，然后，分别经584QS和599QS使212KM和211KM同时得电动作，即油泵和变压器风机同时开始启动，直至正常工作。

其电路为：581·536KT·687·584QS·212KM·400 581·536KT·687·599QS·211KM·400

至此完成通风机的控制。2.自动控制

所谓自动控制是指司机的调速手轮转到目一级位后，通风机能够自动地启动，投入正常工作，从原理图上看，是417导线供电，自起风机中间继电器549KA得电动作，此时，570QS在“1”位，406SK在非按下位。所以，导线577经406SK联锁、570QS、549KA的正联锁为549KA提供电源使其自持。其电路为：

577·406SK·570QS·603·549KA·417·549KA·400.调速，导线603经549KA的另一对正联锁和509V，使导线578有电。其电路为：

603·549KA·509V·578

接下来的控制过程与手动控制完全一样。

当司机控制器调速手轮退到“0”位时，导线417不在从司机控制器中得电，而是通过自持从导线577得电。所以，调速手轮回到“0”位时，通风机并不自动关闭。若要关闭通风机，必须操作一下406SK，切除549KA的供电电路，时其解锁，然后再关闭406SK，也就关闭了通风机，设计此环节的目的在于避免通风机频繁启动。1.1.5 制动风机控制

按下“制动风机”按键开关407SK，导线577经407SK、566KA、581QS使制动风机1的接触器209KM得电动作，制动风机1（5MA）开始启动。其控制电路为：

577·407SK·566KA·589·581QS·209KM·400 其中，566KA是劈相机启动中间继电器，581QS是制动风机1的隔离开关。当制动风机1故障或其他原因需要切除时，可以将581QS置故障位。

在制动风机1接触器209KM得电动作后，受其反联锁控制的526KT因209KM反联锁打开而失电，延时3S后，526KT联锁闭合，导线589

经526KT联锁、制动风机2的隔离开关582QS使制动风机2的接触器210KM得电动作，制动风机2（6MA）开始启动，并进入正常工作状态。

其控制电路为：589·（581QS+526KT）·582QS·210KM·400 两台制动风机启动完毕。

当两节机车重联时，通过内重联线入N590控制另一节车的制动风机。当两台车重联时，通过外重联线W2590控制另一台车的制动风机。1.1.6 牵引控制

牵引控制有两种情况：一种是牵引向前，另一种是牵引向后。由司机控制器控制两位值转换开关进行转换。下面一主司机控制器控制为例分别加以说明：

1.牵引向前

当闭合电钥匙后，导线466有电，经12KM、22KM、32KM联锁或20QP常开联锁或50QP常开联锁使线路接触器中间继电器558KA线圈得电常开联锁闭合。

其控

制

电

路

为

：464·604QA·465·570QS·466·（12KM·22KM·32KM·42KM+20QP+ 50QP）·558KA·400 当主司机控制器627AC的换向手柄置“前”位时，导线402、403、406有电。

其控制电路为：465·570QS·401·627AC1·402 465·570QS·401·627AC2·403 465·570QS·401·627AC5·406 其中导线402为调速手轮的导线，导线403向前位的电线，导线406牵引位的电线。导线403经558KA，使107YVF和108YVF两个电磁阀得电，其控制电路为：403·558KA·（107YVF+108YVF）·400 两位值转换开关方向转到“向前位”。

导线406经558KA、560KA、92KM，使107YVT、108YVT两个电磁

阀得电，其控制电路为：406·558KA·560KA·92KM·（107YVT+108YVT）·400 两位值转换开关工况鼓转换到“牵引”位。从而完成了牵引向前的转换控制。

2.牵引向后

当主司机控制器627AC的转换手柄之“后”位时，导线402、404、406有电。

其控制电路为：465·570QS·401·627AC1·402 465·570QS·401·627AC3·404 465·570QS·401·627ac5·406 其中导线402、406的作用与牵引向前时相同，导线404是向后得电线。

其向后控制环节如下：

404·558KA·（107YVBW+108YVBW）·400 两位值转换开关方向转到“向后”位。其中，107YVBW负责1号高压柜两位值转换开关完成向后转换；108YVBW负责2号高压柜两位值转换开关完成向后转换。1.1.7 制动控制

当主司机控制器换向手柄置“制动”位时，导线402、403、405有电。

其控制电路为：465·570QS·401·627AC1·402 465·570QS·401·627AC2·403 465·570QS·401·627AC·405 其中导线402的作用与牵引时相同；导线403的作用只是给空气管路部分提供向前的信号，对控制电路无特殊含义；导线405制动位得电。

制动控制环节为： 405·（560KA+561KA）·400

465·560KA·558KA·（）107YVB+108YVB·400 两位置转换开关工况鼓转换到“制动”位。从而完成了向前制动的转换控制。1.2 调速控制电路

当机车整备完毕，机车状态信号显示一切正常时，就可以进行调速控制。调速控制通过司机控制器的调速手轮来完成，根据前后顺序，下面分几个环节加以介绍。1.2.1 零位控制

SS4改型机车是由完全相同的两节车重联而成，每节机车只有一个司机室，每个司机室内装有主.辅司机控制器各一只，所以，一台机车共有4只司机控制器。每节车都有自己独立的零位中间继电器568KA和零位延时时间继电器532KT。

单节车时，控制过程如下：导线464经604QA使导线465有电，再经570QS（1）闭合位和532KT的常开联锁，使导线418有电，并送入司机控制器调速手轮的第一层联锁上；若此时调速手轮处于零位，则导线418经627AC使导线411有电，再经628AC使导线412有电，568KA得电动作。其控制电路为：

464·604QA·570QS·466·532KT·418·627AC1·411·628AC1·412·568KA·400 当主司机控制器调速手轮离开零位时，导线411失电，最终导致568KA失电；同时，因627AC调速手轮离开零位后，导线415得电，零位延时时间继电器532KT得电吸合，其反联锁打开，导线418无电，进一步保证568KA失电，另外因532KT的正联锁闭合，将使线路接触器得电动作，线路接触器控制环节将在下面详细介绍。1.2.2 低级位延时控制

当627AC的调速手轮转到1.5级以上时，导线417有电，525KT

得电并开始延时，25S后，其反联锁打开。525KT是电子式低级位延时时间继电器，得电后延时主要用于在机车低级位时免开通风机进行调车作业以及在启动通风机的过程中快速启动机车，并具有防止机车音信号不正常而引起“窜车”的作用。1.2.3 线路接触器控制

线路接触器是沟通牵引电机主电路的主要点器。其控制关系是：导线531经532KT.10QP.60QP联锁，使导线501有电。其控制电路为：

531·532KT·10QP·60QP·501 其中，10QP、60QP分别是1，2高压柜中空载试验转换开关的辅助联锁，只运行位时闭合。

当机车处于牵引状态时，导线501经561KA的两队常开联锁，分别使导线496和497有电，导线496经575QS使导线481有电，然后，分别经19QS.29QS，使线路接触器12KM和22KM得电动作；而导线497经576QS使导线485有电，然后，导线485分别经39QS和49QS，使线路接触器32KM和42KM得电动作，此时，牵引状态的电机主电路构成。上述支路中，19QS~49QS 分别使牵引电机1~4的隔离开关的辅助联锁，575QS与576QS是牵引风机隔离开关，在隔离相应风机的同时，也隔离了牵引电机，避免牵引电机无风烧损。以第一电机线路接触器为例，其控制电路为：

501·561KA·496·575QS·19QS·471·12KM·400 当机车处于制动状态时，导线501一路经581QS.561KA正联锁使导线496有电；另一路经582QS.561KA的另一对正联锁，使导线497有电，接下来的环节与牵引是相同。581QS和582QS分别是制动风机1和制动风机2的隔离开关，当某一制动风机故障时，在隔离相应风机的同时，也隔离了牵引电机，避免烧坏制动电阻。仍以第一电机线路接触器为例，其控制电路为：

501·581QS·561KA·575QS·19QS·12KM·400

1.2.4 调速控制

SS4改型机车是全相控无级调速机车，它的调速控制主要是由无接点控制电路来完成，在此，仅对于调速有关的有接点控制电路进行介绍。

调速信号给定

机车速度的信号给定有司机控制器输出。当司机转动调速手轮时，速度给定及相应电流给定信号也随之改变，达到控制机车速度的目的。主司机控制器627AC输出的信号给定信号通过电位器627R完成。在这一环节中，1701是从电子控制柜内，电子柜根据这一信号的大小，对机车速度及电机电流实施控制。1.3 照明控制电路 1.3.1 前照明控制电路

电源由464经“前照灯”自动开关606QA提供，按下主、副台“前照灯”按键开关410SK、418SK，前照灯接触器440KM得电吸合，前照灯449EL点亮。1.3.2 副照明灯控制

副照明灯电源由464经607QA提供。

当按下副前照灯按键开关417SK，经限流电阻633R，接通468EL1、469EL1，副前照灯投入工作。当按下副后照灯按键开关409SK，经限流电阻634R接通468EL2，副后照灯投入工作，限流电阻是限流灯泡冷态启动电流，可以提高灯泡寿命。

当按下前标志灯按键开关415SK，前标志灯465EL1投入工作。当按下后标志灯按键开关416SK，后标志灯464EL2投入工作。1.3.3 各室照明控制

各室照明电源由464经608QA提供。

司机室照明灯448EL1、449EL1受副台按键开关442SK控制。各室照明灯460EL、461EL、462EL受副台按键开关420SK控制。走廊照明灯452—456EL1、452—456EL2、457EL受副台按键开关421SK与走廊开关571QS交叉控制通断。1.3.4 仪表照明控制

仪表照明为24V电源，其电源由464经614QA、逆变器426VC至780提供。用过副台仪表照明按键开关419SK控制。1.3.5 电风扇控制

电风扇电源由464经610QA提供。按下电扇开关413SK，电扇开始工作。

结

论

SS4改型电力机车控制电路分为整备控制、调速控制、保护控制、信号控制、照明控制电路等。其电源为110V，由整流稳压装置提供。

在机车正常运行时单相半空桥式整流稳压装置及蓄电池并联使用，主要由110V整流电路提供电源，蓄电池起稳压等作用；在降弓情况下，蓄电池供机车作低压试验、辅助压缩机打风及照明用。在运行中电源柜故障时，蓄电池作维持机车故障运行的控制电源。它具有恒压或恒流控制的牵引特性和恒速或恒励磁控制的电阻制动特性。

SS4改采用三场削弱电子柜控制，系统能实现机车的牵引控制、制动控制、防空转防滑保护。SS4型电力机车则采用电子柜控制，系统除了能实现机车的制动控制、防空转防滑保护、自动过分相控制等功能外，系统还具有故障监控、故障记录和故障诊断功能。

致

谢

参 考 文 献

[1] 周平.铁道概论.北京.中国铁道出版社.2007.[2] 华平.电力机车控制.北京：中国铁道出版社.2003.[3] 张有松.朱龙驹.SS4改电力机车（上下册）.北京：中国铁道出版社.2009 [4] 郑树选.8K型电力机车.北京：中国铁道出版社.2009 [5] 诸邦田.电子电路实用抗干扰技术[M].北京：人民邮电出版社.2008 [6] 余卫斌.韶山9型电力机车.北京：中国铁道出版社.2006.[7] 杨绍昆.SS4改型电力机车乘务员.北京：中国铁道出版社.2008 [8] 吴强.机车辅助变流器的技术发展.机车电传动[J].2002.[9] 华平.电力机车电器.北京：中国铁道出版社.2003.[10] 张桂香.电气控制与PLC应用.2版.北京：化学工业出版社.2006 [11] 董锡明.高速动车组工作原理与结构特点.北京.中国铁道出版社.2006.[12] 郭世明.黄年慈.电力电子技术.成都.西南交通大学出版社.2009

第五篇：对于变频器的制动技术分析

对于变频器的制动技术分析

论文关键词：变频 制动 新技术

论文摘要：在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏。

一、引言

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。

在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。

在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。

二、能耗制动

利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。

其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。

一般在通用变频器中，小功率变频器（22kW以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kW以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。

三、回馈制动

实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,如图3所示，电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。、在回馈时，(2)