(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、制动电阻及其他设备。
(4)循环油泵。油泵用来使牵引变压器的冷却油进行强迫循环,保证变压器的内部冷却。
(5)其他辅助设备。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。
电力机车采用标准化司机室后,辅助设备增加了司机司机室空调、微波炉等。
2. 辅助机组的启动
电力机车的辅助机组一般不需要调速,因此采用直接启动方式,但是直接启动时启动电流较大,若所有辅机同时启动,将会因为从电网取用电流过大而使网压过分降低,严重时会导致辅机启动失败。所以,辅助机组常用分别启动的方式解决电机同时启动带来的电流冲击问题,分别启动不致使网压过分降低。也有的机车采用电阻降压的启动方式启动辅助电机,以减小启动电流,但缺点是增加了附加设备。
采用辅助变流器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,通过恒频恒压控制变流器的输出使通风机全速工作;当机车由牵引转入惰性时,通过变频变压控制变流器的输出使通风机以半速运转,达到节能效果。有的电力机车采用根据机车不同工况投入不同辅机的方式达到节能的效果,如8K型电力机车,牵引工况辅机正常投入工作,惰性时仅保留变压器风机工作,断开其余辅机。
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。
2.2 SS4改型电力机车辅助电路分析
SS4改型电力机车辅助线路采用传统的单-三相供电系统异步劈相机分相,辅机均采用三相异步电动机。电源来自主变压器的辅助绕组a6b6x6,其中a6x6的额定电压为400V,b6x6的额定电压为226V。单相交流电源从a6x6经辅助电路库用转换开关235QS至导线201、202引入辅助电路。机车在库内可通过辅助电路库用插座294XS,235QS投入库用位引入380V单相或三相电源,辅助电路设备即可由库内电源供电。
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2.2.1 单-三相供电系统
1. 劈相机分相启动
SS4改型电力机车的异步劈相机型号为YPX2-280M-4,380V,34KW,劈相机的运转与停止通过劈相机电源接触器201KM控制。采用直接启动方式,在第二电动相绕组与发电相绕组间接入启动电阻263R进行电阻分相启动,启动电阻的接通与开断由启动电阻接触器213KM来执行。由劈相机启动电压继电器283AK检测启动过程并控制启动电阻回路的开断。283AK的工作电源(DC110V)从导线531经533KT常开联锁由导线281引入。
劈相机的启动工作过程如下:按下主司机台上劈相机按键开关,启动电阻接触器213KM闭合,启动电阻投入;劈相机电源接触器201KM闭合,劈相机开始启动,这时劈相机启动继电器283AK监测劈相机发电相电压(由导线279、280引入)来间接反映劈相机转速:当劈相机转速达到约0.9nN时,也即283AK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202、206引入)时283AK动作,使213KM失电主触头打开,开断启动电阻(263R)回路,甩掉启动电阻,劈相机启动完成。同时283AK失去工作电源处于闭置状态。劈相机启动电阻有3个抽头,即备用两组,当一组烧损时可换另一组使用,此时只需把导线232换至另一抽头即可。当启动电阻均不能用时,也可将闸刀开关296QS倒向253C改用电容分相启动。
2. 通风机电动机电容分相启动
第一牵引通风机电动机3MA的电容分相启动电路是为劈相机发生故障而特设的备用电路。在机车运行中,劈相机一旦发生故障,为保证辅机继续工作,可切除故障劈相机,而以启动电容253C对牵引通风机电动机3MA直接进行分相启动。这时要把劈相机故障转换开关242QS打向“1FD”位,即把283AK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296QS倒向启动电容位(因启动电阻不能启动通风机)。启动过程仍由启动继电器283AK控制,启动完成后283AK动作使213KM线圈失电,其主触头打开,切除启动电容。在网压不低于22KV时,其他辅机即可投入运行。在使用3MA替代劈相机作电容分相启动时,由于两节车的辅助电路没有重联,因此可以一节车用劈相机电阻分相启动,另一节(其劈相机故障时)用3MA电容分相启动。 2.2.2 三相负载电路
当劈相机启动完毕后,辅助电路导线201、202、203即可提供三相不对称电源,这时各辅机依次相隔一定时间,投入工作。
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SS4改型电力机车三相负载有:压缩机电动机2MA(YYD-280S-6,37KW)一台,牵引风机电动机3MA、4MA(YFD-280S-4,37KW)二台,制动风机电动机5MA、6MA(JD305或YZF200-L-2,30KW)二台,变压器风机电动机7MA(JBT-61,14KW)一台,变压器油泵8MA(QB-80/20,10KW)一台。各辅助电动机均通过其对应的交流接触器203KM~212KM进行通断控制。为了改善劈相机供电系统的三相电源对称性,在3MA~5MA电动机的D2、D3相间接有移相电容247C~252C,随电动机负载的投入而一并投入。
各辅机接触器选用3TB系列三相交流接触器,除变压器风机接触器211KM及油泵接触器212KM选用额定工作电流75A外,其余均选用额定工作电流170A。3TB系列三相交流接触器的操作系统是纯直流控制,结构简单,又可确保机械寿命,提高可靠性。
235QS为库用转换开关,机车由电网供电时,235QS倒向“运行”位,则主变压器辅助绕组a6-x6通过导线204、205经235QS与导线201、202连接,从而给辅助电路提供380V单相电源。若机车处在库内时,235QS须倒向“库用”位,此时可使用的库用电源有两种:
1.库内三相电源
一般在段内不需起劈相机,直接启动辅机时使用。把库内三相电源接到库用插座294XS的207、208、209三点上,通过235QS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
仅在制造厂或大修厂库内电源容量大时使用。单相电源送至库用插座294XS的207、208两点上(为插座上部两点),经235QS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。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294XS的第三点(209点)不带电:二是若电源线误接至接点208、209上时,避免劈相机不能正常启动而受损。 2.2.3 单相负载电路
1. 380V单相负载电路
由导线201、202供电,一路经自动开关232QA至导线264给窗加热玻璃273EH、274EH提供380V单相交流电源;另一路经自动开关233QA给壁炉及脚炉提供单相380V电源。243QS为窗加热开关,245QS为取暖开关,共有3个位置:中间“0”
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位为关断,“1”位为脚炉、壁炉同时开,“2”位为关脚炉、开壁炉,自动开关232QA分别作电路的过载保护用。
2. 220V单相负载电路
该电路负载包括司机室空调及热饭电炉。该220V电源取自导线202、206,一路经转换开关240QS、空调稳压器278AS供空调机280EV使用,自动开关230QA作该电路的过载保护;另一路经转换开关238QS至220V电源插座292XS,该插座亦可供热饭电炉使用,自动开关229QA作该电路的过载保护。中间继电器284KE所起作用是:机车由电网供电时,连通导线206-b6而接通220V电源回路;机车在使用库内电源时,连通导线206-200(地线),使机车在库内亦可获得220V电源。
2.2.4 保护电路
1.零压保护
零压保护是接触网供电的失压保护,由接在主变压器绕组a6-x6两端的零压变压器281TC、整流装置290U、电容256C及零压时间继电器286KT组成。
当电网正常供电时,导线204、205的380V交流电→零压变压器281TC→电阻261R→整流装置290U→零压时间继电器286KT吸合;当电网失压时286KT失电动作,其常闭联锁闭合,经563KA零压中间继电器将接通主断路器分闸电路,并显示零压信号。
因网压消失后,变压器辅助绕组两端电压不是突变为零,而是随时间衰减的,所以在此电路中串有两个稳压管,稳压50V。主要作用是使零压时间继电器286KT在电网失压2s内动作,以达到保护的准确性及必要性(供电网故障重合闸时间为2s),排除了电网失电后重合闸时劈相机处于单相堵转合闸或短暂离线乱跳闸。在稳压管两端并接电容256C,其作用主要是在零压时间继电器286KT吸合过程中,在286KT常闭联锁打开的瞬间,利用电容的反突变特性,使加在286KT线圈上的电压有一衰减过程(使286KT吸合的电流不是突然变小,而是随时间衰减),所以并接电容256C的目的就是为了帮助零压时间继电器能可靠吸合,避免在此过程中出现“打摆子”现象。
零压保护电路同时还起到门联锁保护阀287YV的交流保护作用,即保护阀287YV由两路供电:一路从控制电路电源531→主电路入库转换开关20QP、50QP联锁→车顶门行程开关297QP联锁→287YV线圈;另一路由零压保护电路给287YV供电,由此构成保护阀的双电源供电状态。即使出现控制电路切断而机车高压供电依然存在的情况,287YV仍得电,门联锁锁闭,各室门打不开,达到确保人身安全的目的。
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