第二十三章电力机车辅助电路 本章主要介绍电力机车辅助线路的作用、组成和辅助设备的设置等内容,以SS型机 车为代表讲述其辅助线路的工作原理、分析方法,并讨论SS型机车的列车供电系统。通 过学习要达到的要求是: 1、熟悉旋转劈相机的起动方法 2、理解SS机车辅助线路的工作原理及保护,掌握其分析方法; 3、能理解和分析SS机车列车供电电路。 第一节电力机车的辅助设备 电力机车的辅助设备是为保证主线路中各电气设备的正常工作而设置的。辅助线路是 指将辅助设备及其相关的电气设备连接而成的线路。辅助线路能否正常工作,直接影响主 线路能否正常工作,亦即影响机车的正常工作。 辅助线路中的设备主要有分相设备、空气压缩机组、通风机组、油泵及其它设备如取 暖设备、通风设备、电热玻璃、热饭电炉、空调等。本节将介绍辅助设备的设置、辅助机 组的起动、旋转劈相机的起动及辅助电路的组成等基本原理 、辅助线路组成 电力机车的辅助线路主要由电源电路、负载电路、保护电路组成。电源电路由主变压 器辅助绕组提供单相380ⅴ和220交流电源,再由劈相机劈成三相交流电源供给辅助机组。 负载电路包括三相负载电路和单相负载电路。其中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,通过三相交流接触器控制其工作。单相负载主要有一些加热、 取暖元件,由转换开关控制其工作。保护电路主要是在辅助电路发生过流、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电路。 二、分相设备 在单相交流供电的电力机车上,若选用三相异步电动机作为辅助电机,机车内须设有 分相设备,以便将单相电转变为同频率的三相电供给三相电机。分相设备主要有旋转劈相 机、静止劈相杋两种。静止劈相机是由晶闸管构成的一种变流器,由整流器与逆变器两部 分组成,这种变流器又称为辅助电源。这里我们仅介绍旋转式异步劈相机的启动工作原理。 1.旋转劈相机的起动 旋转劈相机的结构与原理已在第十章中介绍过,它可以视为单相电动机与一个三相发 电机的组合体,旋转劈相机的起动可分为直接起动和间接起动两种方式。劈相机直接起动 的原理线路如图23-1所示。在接入单相电源时,闭合接触器A,电流一路通过C-C-C2绕组
第二十三章 电力机车辅助电路 本章主要介绍电力机车辅助线路的作用、组成和辅助设备的设置等内容，以SS8型机 车为代表讲述其辅助线路的工作原理、分析方法，并讨论SS8型机车的列车供电系统。通 过学习要达到的要求是： 1、熟悉旋转劈相机的起动方法； 2、理解SS8机车辅助线路的工作原理及保护，掌握其分析方法； 3、能理解和分析SS8机车列车供电电路。 第一节 电力机车的辅助设备 电力机车的辅助设备是为保证主线路中各电气设备的正常工作而设置的。辅助线路是 指将辅助设备及其相关的电气设备连接而成的线路。辅助线路能否正常工作，直接影响主 线路能否正常工作，亦即影响机车的正常工作。 辅助线路中的设备主要有分相设备、空气压缩机组、通风机组、油泵及其它设备如取 暖设备、通风设备、电热玻璃、热饭电炉、空调等。本节将介绍辅助设备的设置、辅助机 组的起动、旋转劈相机的起动及辅助电路的组成等基本原理。 一、辅助线路组成 电力机车的辅助线路主要由电源电路、负载电路、保护电路组成。电源电路由主变压 器辅助绕组提供单相380V和220V交流电源，再由劈相机劈成三相交流电源供给辅助机组。 负载电路包括三相负载电路和单相负载电路。其中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，通过三相交流接触器控制其工作。单相负载主要有一些加热、 取暖元件，由转换开关控制其工作。保护电路主要是在辅助电路发生过流、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电路。 二、分相设备 在单相交流供电的电力机车上，若选用三相异步电动机作为辅助电机，机车内须设有 分相设备，以便将单相电转变为同频率的三相电供给三相电机。分相设备主要有旋转劈相 机、静止劈相机两种。静止劈相机是由晶闸管构成的一种变流器，由整流器与逆变器两部 分组成，这种变流器又称为辅助电源。这里我们仅介绍旋转式异步劈相机的启动工作原理。 1.旋转劈相机的起动 旋转劈相机的结构与原理已在第十章中介绍过，它可以视为单相电动机与一个三相发 电机的组合体，旋转劈相机的起动可分为直接起动和间接起动两种方式。劈相机直接起动 的原理线路如图23-1所示。在接入单相电源时，闭合接触器A，电流一路通过C1-C4-C2绕组
另一路经CC-C3绕组再经接触器A、起动电阻R到C2与电源构成回路。前一回路可近似看作 纯电感负载,其电流滞后电源电压为90°,而后一回路为电阻一一电感负载,其电流滞后 电源不到90°,当电阻值较大时,电流可与电压相位接近,这样,两个支路的电流间就有 个相位差。此外,由于两回路绕组在空间布置上有一角度差,这就满足了单相电动机起 动的两个基本条件,在电机内将产生一椭圆形的旋转磁场,使电枢转动。当电机电枢转动 起来以后,在定子三相绕组中产生三相感应电势,由C1、C2、C输出三相交流电,C1一C C2-C称为电动相,C3C称为发电相。在劈相起动起来后,可以使线路中的接触器A断开, 切除起动电阻R。国产电力机车均采用直接启动的方式 R 图23-1劈相机直接起动的原理 三、辅助设备的设置和起动 、辅助设备的设置 电力机车上的各种辅助设备是为了保证机车正常运行和实现各种辅助功能而设置的, 其中主要是保证主线路各电气设备的正常工作。根据机车的要求,一般有以下辅助设备: (1)分相设备。前己述及在单相交流供电的电力机车上,若选用了三相异步电动机作 为辅助电机,机车内须设有分相设备,以便将单相电转变为三相电供给三相电机。分相设 备是辅助线路的关键设备,同时又是辅助电路的薄弱环节,为了提高电力机车的可靠性, 通常电力机车设置有两台劈相机的共同工作,或者设置一台劈相机,由一台通风机兼做劈 相杋用,这样如果劈相杋岀现故障,另一台劈相机或通风机仍能保证辅助电路的正常工作。 (②)空气压缩机及其驱动电机(简称压缩机组)。空气压缩机的作用是产生电力机车上 用压缩空气(也称风源),其压缩空气不仅要提供机车上所有风动电器(如受电弓、主断路 器、两位置转换开关、电空接触器、各种阀等)的操纵控制,更重要的是空气制动系统的 动力源,故电力机车上设置有2台空气压缩机,有一定储备,以保证系统工作的可靠性 从而保证行车的安全 (3)通风机及其驱动电机(简称通风机组)。通风机用以冷却牵引电动机、整流硅机组
另一路经C1-C4-C3绕组再经接触器A、起动电阻R到C2与电源构成回路。前一回路可近似看作 纯电感负载，其电流滞后电源电压为90°，而后一回路为电阻——电感负载，其电流滞后 电源不到90°，当电阻值较大时，电流可与电压相位接近，这样，两个支路的电流间就有 一个相位差。此外，由于两回路绕组在空间布置上有一角度差，这就满足了单相电动机起 动的两个基本条件，在电机内将产生一椭圆形的旋转磁场，使电枢转动。当电机电枢转动 起来以后，在定子三相绕组中产生三相感应电势，由C1、C2、C3输出三相交流电，C1一C4、 C2-C4称为电动相，C3-C4称为发电相。在劈相起动起来后，可以使线路中的接触器A断开， 切除起动电阻R。国产电力机车均采用直接启动的方式。 图23-1劈相机直接起动的原理 三、 辅助设备的设置和起动 1、辅助设备的设置 电力机车上的各种辅助设备是为了保证机车正常运行和实现各种辅助功能而设置的， 其中主要是保证主线路各电气设备的正常工作。根据机车的要求，一般有以下辅助设备： (1)分相设备。前已述及在单相交流供电的电力机车上，若选用了三相异步电动机作 为辅助电机，机车内须设有分相设备，以便将单相电转变为三相电供给三相电机。分相设 备是辅助线路的关键设备，同时又是辅助电路的薄弱环节，为了提高电力机车的可靠性， 通常电力机车设置有两台劈相机的共同工作，或者设置一台劈相机，由一台通风机兼做劈 相机用，这样如果劈相机出现故障，另一台劈相机或通风机仍能保证辅助电路的正常工作。 (2)空气压缩机及其驱动电机(简称压缩机组)。空气压缩机的作用是产生电力机车上 用压缩空气 (也称风源)，其压缩空气不仅要提供机车上所有风动电器(如受电弓、主断路 器、两位置转换开关、电空接触器、各种阀等)的操纵控制，更重要的是空气制动系统的 动力源，故电力机车上设置有2台空气压缩机，有一定储备，以保证系统工作的可靠性， 从而保证行车的安全。 (3)通风机及其驱动电机(简称通风机组)。通风机用以冷却牵引电动机、整流硅机组
牵引变压器散热器、平波电抗器、制动电阻及其它设备。 (4)循环油泵。油泵用来使牵引变压器的冷却油强迫进行循环,以进行变压器内部的 冷却。 (5)其它辅助设备。主要有用来改善工作条件而设置的取暖、通风设备,此外还有电 热玻璃、热饭电炉等设备。 2、辅助机组的起动 机车上的辅助机组一般不需要调速,因此采用直接起动的方式,缩短起动时间,但是 直接起动时起动电流较大,若所有辅机同时起动,将会因为从电网取用电流过大而使网压 过分降低,严重时会导致辅机起动失败。所以,常用辅助机组分别起动的方式解决电机同 时起动带来的电流冲击问题,分别起动不致使网压过分降低。也有的机车采用电阻降压的 起动方式起动辅助电机,以减小起动电流,缺点是增加了附加设备 机车上的辅助电机一般不需要调速。也有的机车为加强对主线路某些设备的通风冷 却,在牵引运行时,使通风机全速工作,当机车由牵引转入惰行时,仍使通风机以半速运 转,其缺点是使相应的线路复杂了。 鉴于机车辅助电机的工作条件一般都较差,因而对电机的要求也较高,在选用电机时 应有一定的裕量。另外,在实际运用中,辅助线路的故障也不少,为了能在发生故障的情 况下使杋车维持运行,保证铁路运输畅通,在辅助线路中也应设置故障运行线路。 第二节韶山8型机车辅助电路 SS机车辅助电路亦是采用传统的单一三相供电系统,辅机均采用三相异步电动机拖 动。电源来自主变压器的辅助绕组a-b-x6,其中a6-x的额定电压为389V,a-b的额定电 压229V。机车在库内可通过辅助电路库用插座13SX引入380V单相或三相电源,将6QP投向 库用位,则辅助电路设备即可由库内电源供电。SS机车设有列车供电装置,可供客车车 厢空调、采暖、照明、开水炉等电器的用电需要。供电采用集中整流,分散逆变。SS机 车辅助电路原理图见附图二。 、单一一三相供电系统 1、劈相机分相起动(见图23-2) SS型电力机车采用旋转式劈相机,型号为YPX2-280M-4,380V,57KW。采用电阻分 相起动,通过其相应的接触器15KM控制劈相机的运转与停止。起动电阻53R的通断由接触 器29KM控制,起动过程由劈相机起动继电器lAK监测并控制起动电阻回路的开断。1AK的工 作电源(DC110V)从导线454经13KT联锁由导线281引入
牵引变压器散热器、平波电抗器、制动电阻及其它设备。 (4)循环油泵。油泵用来使牵引变压器的冷却油强迫进行循环，以进行变压器内部的 冷却。 (5)其它辅助设备。主要有用来改善工作条件而设置的取暖、通风设备，此外还有电 热玻璃、热饭电炉等设备。 2、辅助机组的起动 机车上的辅助机组一般不需要调速，因此采用直接起动的方式，缩短起动时间，但是 直接起动时起动电流较大，若所有辅机同时起动，将会因为从电网取用电流过大而使网压 过分降低，严重时会导致辅机起动失败。所以，常用辅助机组分别起动的方式解决电机同 时起动带来的电流冲击问题，分别起动不致使网压过分降低。也有的机车采用电阻降压的 起动方式起动辅助电机，以减小起动电流，缺点是增加了附加设备。 机车上的辅助电机一般不需要调速。也有的机车为加强对主线路某些设备的通风冷 却，在牵引运行时，使通风机全速工作，当机车由牵引转入惰行时，仍使通风机以半速运 转，其缺点是使相应的线路复杂了。 鉴于机车辅助电机的工作条件一般都较差，因而对电机的要求也较高，在选用电机时 应有一定的裕量。另外，在实际运用中，辅助线路的故障也不少，为了能在发生故障的情 况下使机车维持运行，保证铁路运输畅通，在辅助线路中也应设置故障运行线路。 第二节 韶山8型机车辅助电路 SS8机车辅助电路亦是采用传统的单—三相供电系统，辅机均采用三相异步电动机拖 动。电源来自主变压器的辅助绕组a6-b6-x6，其中a6 -x6的额定电压为389V，a6-b6的额定电 压229V。机车在库内可通过辅助电路库用插座13SX引入380V单相或三相电源，将6QP投向 库用位，则辅助电路设备即可由库内电源供电。SS8机车设有列车供电装置，可供客车车 厢空调、采暖、照明、开水炉等电器的用电需要。供电采用集中整流，分散逆变。SS8机 车辅助电路原理图见附图二。 一、单——三相供电系统 1、劈相机分相起动（见图23-2） SS8型电力机车采用旋转式劈相机，型号为YPX2—280M—4，380V，57KW。采用电阻分 相起动，通过其相应的接触器15KM控制劈相机的运转与停止。起动电阻53R的通断由接触 器29KM控制，起动过程由劈相机起动继电器1AK监测并控制起动电阻回路的开断。1AK的工 作电源（DC110V）从导线454经13KT联锁由导线281引入
1505 D3 D2 15K M lAK 150A 求 P 53R 65R 图23-2劈相机分相起动 劈相机起动过程如下:当按下劈相机按键开关后,接触器29KM闭合,起动电阻投入, 15KM闭合劈相机开始起动,这时劈相机起动继电器监测劈相机发电相电压(由导线261 262引入)来间接反映劈相机的转速,当劈相机转速达到约0.9nH,也即1AK测得其发电相 电压接近于比较电压(额定网压下,该电压值约为220V,由导线201、206引入)时1AK动 作,使29KM主触头打开,断开起动电阻(53R)回路,劈相机起动完成,同时1AK失去工作 电源处于闭置状态。 2、通风机电动机电容分相起动 劈相机故障时,特设第一牵引通风机电动机3MA兼作劈相机,采用电容分相起动。在 机车运行中,劈相机一旦发生故障,为保证其它辅机继续工作,可切除劈相机,而以起动 电容23C对牵引通风机电动机3MA直接进行分相起动。这时要把劈相机故障转换开关15QS 打向“1FD(2)”位,即把1AK监测劈相机发电相电压的引入线转接到3MA的第三相上,同 时必须把闸刀开关5QP倒向起动电容位(因起动电阻不能起动通风机)。起动过程仍由起 动继电器AK控制,起动完成后1AK常开联锁闭合,使29NM线圈失电,其主触头打开,切除
图23-2 劈相机分相起动 劈相机起动过程如下：当按下劈相机按键开关后，接触器29KM闭合，起动电阻投入， 15KM闭合劈相机开始起动，这时劈相机起动继电器监测劈相机发电相电压（由导线261、 262引入）来间接反映劈相机的转速，当劈相机转速达到约0.9nH，也即1AK测得其发电相 电压接近于比较电压（额定网压下，该电压值约为220V，由导线201、206引入）时1AK动 作，使29KM主触头打开，断开起动电阻（53R）回路，劈相机起动完成，同时1AK失去工作 电源处于闭置状态。 2、通风机电动机电容分相起动 劈相机故障时，特设第一牵引通风机电动机3MA兼作劈相机，采用电容分相起动。在 机车运行中，劈相机一旦发生故障，为保证其它辅机继续工作，可切除劈相机，而以起动 电容23C对牵引通风机电动机3MA直接进行分相起动。这时要把劈相机故障转换开关15QS 打向“1FD（2）”位，即把1AK监测劈相机发电相电压的引入线转接到3MA的第三相上，同 时必须把闸刀开关5QP倒向起动电容位（因起动电阻不能起动通风机）。起动过程仍由起 动继电器1AK控制，起动完成后1AK常开联锁闭合，使29KM线圈失电，其主触头打开，切除
起动电容。在运用中以3MA替代劈相机作电容分相起动时,司机的操纵与使用劈相机时相 同。需要说明的是3MA电容分相起动后,实现单一三相供电系统功能的同时,仍能担负自 身的通风任务。 3、库用电源电路(见图23-3) sR207° 2080 140s= 8Os 054R □3KE 13K4 □4KE 图23-3库用电源电路 机车在库内可通过辅助电路入库插座13XS引车入库的380V单相或三相电源。此时,将 6QP倒向“库用”位。可使用的库内电源有两种 (1)库内三相电源 一般在段内不需起动劈相机,直接起动辅机时使用。把库内三相电源接到库用插座 13XS的207、208、209三点上,通过6QP及导线203与209之间的连接母线直接为辅助电路提 供三相电源。 (2)库内单相电源 当库内具有大容量电源时,可将单相电源送至库用插座13XS的207、208两点上,经6QP 给辅助电路提供单相电源,此时须使用劈相机实现单一三相供电系统。若只使用库内单相 电源,也可拆开导线203与209之间的连接母线,这样做有两个目的:一是从安全角度考虑, 使库用插座13XS的第三点(209点)不带电:二是若电源线误接至接点208、209上时,避 免劈相机走单相。 、负载电路 1、三相负载电路(见图23-4) 当劈相机起动完毕后,辅助电路导线201、202、203即可提供三相不对称电源,这时 各辅机可依次投入工作
起动电容。在运用中以3MA替代劈相机作电容分相起动时，司机的操纵与使用劈相机时相 同。需要说明的是3MA电容分相起动后，实现单—三相供电系统功能的同时，仍能担负自 身的通风任务。 3、库用电源电路（见图23-3） 图23-3 库用电源电路 机车在库内可通过辅助电路入库插座13XS引车入库的380V单相或三相电源。此时，将 6QP倒向“库用”位。可使用的库内电源有两种： （1）库内三相电源 一般在段内不需起动劈相机，直接起动辅机时使用。把库内三相电源接到库用插座 13XS的207、208、209三点上，通过6QP及导线203与209之间的连接母线直接为辅助电路提 供三相电源。 （2）库内单相电源 当库内具有大容量电源时，可将单相电源送至库用插座13XS的207、208两点上，经6QP 给辅助电路提供单相电源，此时须使用劈相机实现单—三相供电系统。若只使用库内单相 电源，也可拆开导线203与209之间的连接母线，这样做有两个目的：一是从安全角度考虑， 使库用插座13XS的第三点（209点）不带电：二是若电源线误接至接点208、209上时，避 免劈相机走单相。 二、负载电路 1、三相负载电路（见图23-4） 当劈相机起动完毕后，辅助电路导线201、202、203即可提供三相不对称电源，这时 各辅机可依次投入工作