第一篇：Ss4加饋制動分析

SS4加饋制動分析

SS4電力機車采用zd105型牽引電動機，是串勵直流電機，牽引工況運行時，作為電動機運行，制動工況時作為發電機運行。現在我們討論制動工況下的運行方式。

通常而言，直流電動機的制動方式可分為能耗制動、反接制動、再生制動。它們共同的特點是保持原來磁場方向和大小不變的情況下，只改變電樞電流的方向，或轉速的方向（位能性負載），以獲得電磁制動轉矩。

U?IaRa直流電動機的轉速公式n=,將Ia代換后，可得機械特

CE?性公式n=URa－Mem，從此公式，我們可以推導出不同制動2CE?CECM?方式下的機械特性。n------------電機轉速 n0=U-------理想空載轉速 CE?Ia------------電樞電流 Ra------------電樞電阻

CE=pN/60a------------電動勢常數 CM=pN/2πa-------電機堵轉常數

Φ-----------一對正負電刷間的每極合成磁通 Mem-----------電機的電磁轉矩

一、能耗制動

能耗制動電路圖如圖所示。制動時，保持勵磁電流不變，將電樞

兩端從電網斷開后立即接入制動電阻，由于機械慣性電機扔按原來方向旋轉而變成一臺他勵直流發電機，此時電磁轉矩與 電樞旋轉方向相反而起到制動作用。當機組所儲存的動能全部消耗在制動電阻和機組本身的損耗上，停止轉動。

能耗制動時的機械特性：從機械特性方程式可知，在能耗制動時，外加電壓為零，同時外接電阻RB代替式中RJ, Φ=ΦN,U=0,電樞回路總電阻為RB+Ra,機械特性方程式為n=0－

Ra?RBMem=－KMem 2CECM?N

設電動機原來運行于A點，當進入能耗制動瞬間，轉速不能突變，工作點瞬間過渡到能耗制動機械特性曲線上的B點，相應的制動轉矩為MemB，隨后電機轉速沿著直線下降，當轉速下降至零時就停轉。能耗制動利用機車本身的動能來獲得制動，無需電網輸入功率，比較經濟，操作簡便。故設定在機車速度大于33km/h時，采用能耗制動方式。由于制動轉矩會隨著轉速的降低而迅速減小，故而在低速下制動效果不好，增加了制動時間和制動距離。一種解決辦法是當制動轉矩下降到某一數值時，切除一部分制動電阻，使得機械特性曲線斜率減小，在同等轉速下從而增大制動轉矩。

二、反接制動

當系統要求快速制動時，可將電樞通過一限流電阻反接到電網上。如圖所示，這時由于接到電樞回路上的電壓反向，而與原來做電動機運行時的電樞電動勢同向，所以必須接入限流電阻，否則將燒壞電機并對電網產生強烈沖擊。由于此時電樞電流較大，所以將獲得較大的制動轉矩，從而使電機迅速停止運行。

電壓反接制動時，機械特性為n= －

URa－Mem。2CE?CECM?

機械特性跳至BE上。設電機原來運行于A點，當電壓反接制動瞬間，系統從A點突然跳至第二象限的B點，由于此時電樞電流和電磁轉矩均反向，制動轉矩很大（大于同等情況的能耗制動情況），系統急劇減速，從B點到C點過渡。當轉速下降接近零時，應立即將電源開關切除，否則電機將反向啟動，即從C點運行到E點過渡。由于轉速反向，則電動勢反向（與外加電壓相反），但電磁轉矩仍是負值（驅動性質，處于第三象限），如在可逆向運行系統中，帶反抗性負載的情況下，當C點的電磁轉矩大于負載制動轉矩時，電機將作為電動機穩定運行于第三象限的某點，轉速為對應的數值。這種制

動方法廣泛用于帶反抗性負載并且頻繁啟動、制動和正、反轉的拖動系統，如吊車的行走機構和龍門刨床的臺拖動系統等。

如果電動機提升位能性負載運行于第一象限的A點時，若在電樞回路中串入一適當的電阻，則電流減小，隨之電磁轉矩也減小，系統開始減速，若此時堵轉轉矩仍小于位能性負載轉矩時，系統將在負載轉矩作用下，反向加速使得重物下降，這時轉速和電動勢均變為負值，電樞電流方向不變，它和電磁轉矩將隨反向轉速增加而變大，但電磁轉矩方向不變，與轉速方向相反起制動作用，直到相等時，系統穩定運行于第四象限特性曲線的D點，相應轉速為－nD。

從以上的討論可知，以上兩種情況有相同點也有不同點，相同點是兩種情況下都是電動勢和端電壓方向相同；不同點是前者是將外電壓反向和端電壓相同，而后者是由于電動勢反向而與端電壓相同，所以也可以把前者稱為電壓反接制動，后者稱為電動勢反接制動。

從功率平衡關系來說，不論何種反接制動，電網都要輸入功率，而且電動勢和電樞電流方向相同，說明電機都在發出正功率。對于電壓反接制動而言，這部分電功由系統動能轉換而來的；對于電動勢反接制動而言，是由系統位能轉換而來的。但不論如何，電網輸入的電

功和電機發出的功率都被消耗在電樞回路的電阻上，所以從能耗上來說不夠經濟，但制動效果明顯，即使轉速為零時仍有較大的制動轉矩。

三、回饋制動

回饋制動也稱再生制動，尤其在電力機車下坡時適用的方式。機車在下坡時，在重力加速度的作用下，速度會越來越快，在長大坡道的時候就更加危險。如果把機車的串勵直流電動機的串勵繞組通過電阻改接到電網上改為并勵，使得勵磁繞組產生與原來相同的磁場，電樞仍然接在電網上。當機車下坡時，若轉速超過理想空載轉速（改接成他勵時的理想空載轉速），電機的電動勢大于外加電壓，電樞電流反向，電機從電動機狀態轉為發電機狀態運行，電磁轉矩變為制動轉矩，限制機車速度增加。此時機車下坡時的位能轉換為電功率，除給電機消耗外，大部分回饋給電網，所以稱為回饋制動。

在電力拖動系統中，也可以通過降低外加端電壓來實現回饋制動。設他勵直流電動機在額定電壓下帶負載穩定運行于特性曲線上的A點，先突然降低端電壓到U1，則電動機的特性曲線平行下移。由于在降壓的瞬間轉速不能突變，電動機從原來的工作點A移動至降壓后的特性曲線上的B點運行,其實此時的電動機轉速已經超過降壓后的電動機特性曲線上的理想空載轉速,所以電機已經進入發電機狀

態運行,系統的轉速沿著U1的機械特性下降，拖動系統的動能一部分轉為電機消耗，大部分轉為電功返回電網。當電機轉速進一步下降至小于U1的理想空載轉速后，電動勢小于電壓，電機又進入電動機狀態，穩定運行于D點。若繼續降低端電壓至U2，與上述過程相似，如果端電壓降至零時，相當于電樞回路電阻為Ra的能耗制動，電機最后停止。

從能耗上看，回饋制動通過電動機轉換為發電機運行，向電網反饋能量，可以節約大量能源，比起其他的制動方式，具有極大的優勢；但是在實際操作中，由于反饋的電能中有大量的諧波成分，品質不高，所以應結合考慮，采用適當的制動方法。

四、SS4機車采用的制動方式

SS4的牽引電機是典型的直流電動機，在制動時采用的方式也是以上方式中的一種：能耗制動的形式。

考慮到盡可能縮短機車制動時的制動時間和制動距離，同時保證制動的安全要求，機車在高速和低速時采用了兩種電阻制動方式。SS4在速度較高時（＞33km/h），采用典型的能耗制動，電路圖如下圖所示。現以1M電機為例，敘述一下電樞電流的路徑。

當機車速度高于33km/h時，機車處于純電阻制動狀態。其電流路徑為71號母線→11L平波電抗器→12KM線路接觸器→111SC電流傳感器→1M電機電樞→107QPR1位置轉換開關“牽”“制”鼓→13R制動電阻→72號母線→VD2→VD1→VD4→VD3→71母線。

機車加饋制動簡化電路圖（Ⅰ架）

由于能耗制動的特性，從機械特性曲線公式可以看到，n=0－Ra?RBMem=－KMem，在轉速低的時候制動矩也隨之下降，造成低2CECM?N速時的制動困難。

為了解決這個問題，在機車速度小于33km/h后，采用了加饋制動方式。機車處于加饋電阻制動時，經位置轉換開關到制動位，牽引電機電樞與主極繞組脫離，與制動電阻串聯，并且同一轉向架的兩臺電機電樞支路并聯之后，與主整流器串聯構成回路。此時，每節車4臺電機的主極繞組串聯連接，經勵磁接觸器與勵磁整流器構成回路，由主變壓器勵磁繞組供電。

從電路圖可知，加饋電阻制動時勵磁繞組的勵磁電流與牽引時方向相反，所以此時電樞中產生反向的電動勢（與外加電壓同向），此時電樞電流加大，從而大大增大制動轉矩。n= －

URa－Mem 2CE?CECM?當機車速度低于33km/h，機車處于加饋電阻制動狀態。當電源處于正半周時，其電流路徑為a2→VD3→71號母線→11L平波電抗器→12KM線路接觸器→111SC電流傳感器→1M電機電樞→107QPR1位置轉換開關“牽”“制”鼓→13R制動電阻→72號母線→VD2→VD1→VT6→x2；當電源處于負半周時，當電流路徑x2→VT5→71號母線→11L平波電抗器→12KM線路接觸器→111SC電流傳感器→1M電機電樞→107QPR1位置轉換開關“牽”“制”鼓→13R制動電阻→72號母線→VD2→VD1→VD4→a2。

加饋電阻制動時，主變壓器的勵磁繞組a5-x5經勵磁接觸器91KM向勵磁整流器99V供電，并與1M—4M電機主極繞組串聯，并勵磁電流方向與牽引時相反，由下往上。從勵磁整流器的輸出端開始，其電流經

91母線→199SC電流傳感器

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

82母線。

負極母線82為主整流器800V與勵磁整流器99V的公共點，由此形成兩個獨立的接地保護電路系統。第一轉向架牽引電機1M與2M電樞、制動電阻及主整流器700V，主接地繼電器97KE，組成第一轉向架主接地保護系統；第二轉向架牽引電機3M和4M電樞、制動電阻及主整流器800V、勵磁整流器99V，主接地繼電器98KE，組成第二轉向架主接地保護系統。

制動工況時，當一臺牽引電機或制動電阻故障后，應將隔離開關置向下位，則線路接觸器打開，電樞回路被甩開，主機繞組無電流但有電位。

分析了ss4的制動工況后，可以發現加饋電阻制動方式與純電阻制動有較大的區別。一：勵磁繞組的勵磁電流反向。二：電樞繞組中接入外電壓。因為電機的轉速方向不變，勵磁電流改變后，則形成的電樞繞組的電動勢方向改變，變得與外接電壓同向，從而增大電樞電流增大了電磁轉矩。同時，磁場方向反向，但電樞電流和電機轉速方向不變，所以電磁轉矩的性質是制動性質。同時電阻加饋制動又和前述的反接制動不同，它不改變電樞電路的電壓方向，而是改變了勵磁電流的方向，反接制動使得電壓反向而與電樞電動勢的方向相同；而加饋制動是改變勵磁電流的方向從而改變電樞電動勢的方向，結果也是使得電動勢和外加電壓方向相同，所以這兩種制動方式有相似之處。同樣的在制動時電機都處于發電機的狀態，所發出的能量都消耗在電路的電阻上。另外，由于電動勢的反向會在瞬時造成巨大的電流，所以在回路中都必須接入限流電阻，以防止燒壞電機。

第二篇：變頻器制動電阻分析

一例變頻器制動單元電路及圖解

一、《CDBR-4030C制動單元》主電路圖

《CDBR-4030C制動單元》主電路圖說

因慣性或某種原因，導致負載電機的轉速大于變頻器的輸出轉速時，此時電機由“電動”狀態進入“動電”狀態，使電動機暫時變成了發電機。負載電機的反發電能量，又稱為再生能量。

一些特殊機械，如礦用提升機、卷揚機、高速電梯等，當電動機減速、制動或者下放負載重物時（普通大慣性負荷，減速停車過程），因機械系統的位能和勢能作用，會使變頻器的實際轉速有可能超過變頻器的給定轉速，電機繞組中的感生電流的相位超前于感生電壓，出現了容性電流，而變頻器逆變回路IGBT兩端并聯的二極管和直流回路的儲能電容器，恰恰提供了這一容性電流的通路。電動機因有了容性勵磁電流，進而產生勵磁磁動勢，電動機自勵發電，向供電電源回饋能量。這是一個電動機將機械勢能轉變為電能回饋回電網的過程。

此再生能量由變頻器的逆變電路所并聯的二極管整流，饋入變頻器的直流回路，使直流回路的電壓由530V左右上升到六、七百伏，甚至更高。尤其在大慣性負載需減速停車的過程中，更是頻繁發生。這種急劇上升的電壓，有可能對變頻器主電路的儲能電容和逆變模塊，造成較大的電壓和電流沖擊甚至損壞。因而制動單元與制動電阻（又稱剎車單元和剎車電阻）常成為變頻器的必備件或首選輔助件。在小功率變頻器中，制動單元往往集成于功率模塊內，制動電阻也安裝于機體內。但較大功率的變頻器，則根據負載運行情況選配制動單元和制動電阻，CDBR-4030C制動單元，即是變頻器的輔助配置之一。

先不管具體電路，我們可先從控制原理設想一下。所謂制動單元，就是一個電子開關（IGBT模塊），接通時將制動電阻（RB）接入變頻器的直流回路，對電機的反發電能量進行快速消耗（轉化為熱量耗散于環境空氣中），以維持直流回路的電壓在容許值以內。有一個直流電壓檢測電路，輸出一個制動動作信號，來控制電子開關的通和斷。從性能上講，變頻器直流回路電壓上升到某值（如660V或680V）后，開關接通將制動電阻RB接入電路，一直至電壓降至620V（或620V）以下，開關再斷開，也是可行的。反正制動單元有RB的限流作用，并無燒毀的危險。若將其性能再優化一點的話，則由電壓檢測電路控制一個壓/頻（或電壓/脈沖寬度）轉換電路，進而控制制動單元中IGBT模塊的通斷。直流回路的電壓較高時，制動單元工作頻率高或導通周期長，電壓低時，則相反。此種脈沖式制動比起直接通斷式制動，性能上要優良多了。再加上對IGBT模塊的過流保護和散熱處理，那么這應是一款性能較為優良的制動單元電路了。

CDBR-4030C制動單元，從結構和性能上不是很優化，但實際應用的效果也還可以。內部電子開關是一只雙管IGBT模塊，上管的柵、射極短接未用，只用了下管，當然有些浪費，用單管的IGBT模塊就可以的呀。保護電路是電子電路和機械脫扣電路的復合，廠家將空氣斷路器QF0內部結構進行了改造，由漏電動作脫扣改為了模塊過熱時的動作脫扣。溫度檢測和動作控制由溫度繼電器、Q4和KA1構成，在模塊溫升達75oC時，KA1動作引發脫扣跳閘，QF1跳脫，將制動單元的電源關斷，從而在一定程度上保護了IGBT模塊不因過流或過熱燒毀。檢測電路（見下圖）的供電，是由功率電阻降壓、穩壓管穩壓和電容濾波來取得的，為15V直流供電。

該制動單元的故障主要多發于控制供電電路，表現為降壓電阻開路，穩壓管擊穿等；另外，因引入了變頻器直流回路的530V直流高壓，線路板因受潮造成絕緣下降而導致的高壓放電，使大片線路的銅箔條燒毀，控制電路的集成塊短路等。又因線路板全部涂覆有黑色防護漆，看不清銅箔條的連接和走向，也為檢修帶來了一定的不便。

電路由LM393集成運算放大器、CD4081BE四2輸入與門電路和7555（NE555）時基電路等構成。控制原理簡述如下：

由P、N端子引入的變頻器直流回路電壓，經R1至R7電阻網絡的分壓處理，輸入到LM339的2腳，LM339的3腳接入了經由15V控制供電進一步穩壓、RP1調整后的整定電壓，此電壓值為制動動作點整定電壓。LED1兼作電源指示燈。因LM393為開路集電極輸出式運放電路，故兩路放大器的輸出端接有R13、R14的上拉電阻，以提供制動動作時的高電平輸出。第一級放大電路為一個遲滯電壓比較器（有時又稱滯回比較器），D1、R10接成正反饋電路，提供一定的回差電壓，以使整定點電壓隨輸出而浮動，避免了在一個點上比較而使輸出頻繁波動。第二級放大器為典型的電壓比較器的接法。實質上，運算放大器在這里是作為開關電路來使用的，中間不存在線性放大環節，而為開關量輸出。兩級放大電路對信號形成了倒相之倒相處理，使輸出電壓在高于整定電壓時，電路有高電平輸出。

LM393靜態時為高電平輸出，此高電平經D1和R10疊加到LM393的3腳上，“墊高”了制動動作整定點電壓值。當2腳輸入電壓（如P、N間直流回路電壓為660V）高于3腳電壓時，1腳由高電平變為低電平；經第二級倒相處理，輸出一個高電平信號給CD4081BE的1腳。同時，由于LM393的1腳變為低電平，3腳也由“墊高”了的電壓值跌落為整定值。如此一來，當制動單元動作，將制動電阻接入了P、N間，從而使P、N電壓由660V開始回落，一直回落到2腳電壓（P、N間電壓為580V）低于3腳整定電壓值，電路翻轉，制動信號停止輸出，避免了在660V電壓時，電路頻繁動作導致的不穩定輸出。

時基電路7555接成一個典型的多諧振蕩器，輸出一個固定占空比的脈沖頻率電壓。在LM393電壓采樣電路輸出制動動作信號——CD4081BE的1腳為高電平時，時基電路7555輸出矩形脈沖電壓的高電平成分與LM393的高電平信號相與，使CD4081BE的3腳產生一個正電壓的脈沖輸出。此脈沖再經主/從轉換開關、第二級與門開關電路相與處理后，由Q1、Q2互補式電壓跟隨器做功率放大后，驅動電子開關IGBT模塊。

當主/從控制開關撥到上端時，本機器作為主機，實施制動動作，并將制動命令經端子OUT+、OUT-傳送給其它從機；當主/從控制開關撥至下端時，本機器即做為從機，從端子IN+、IN-接受主機來的制動信號，經光電耦合器U5將信號輸入CD4081BE的6腳，據主機來的信號進行制動動作。

我在圖紙上標為“此電路意欲何為”的這部分電路，讓我們從電路本身出發，來揣摩一下設計者的本意，如我分析的不對，希望讀者朋友能為之指正。正常狀態下，當實施制動動作時，可以看出，U2輸出的制動信號為矩形脈沖序列信號（此信號加到U4的1腳），與PB端子經降壓電阻加到U4的2腳的信號恰為互為倒相的矩形脈沖序列信號，在任一時刻，U4的1、2腳總有一腳為高電平，對或非門的“有高出低特性”來說，U4的3腳總是輸出低電平，Q3處于截止狀態，電路實施正常的制動動作；假定輸出模塊一直在接通中或已經擊穿，則經PB端子到U4的2腳的信號為直流低電平，與1腳的脈沖信號相或非，使有了“兩低出高”的輸出。經U8驅動Q3，將U2的3腳的輸出信號短接到地，進而使U2的8腳也為低電平，直到將U4的1、2腳徹底鎖定為地（低）電平，則Q3持續進入飽合導通狀態，將U2輸出的制動信號徹底封鎖。須斷電才能解除這種封鎖。但這種保護性封鎖，對模塊本身瞬態過流狀態或Q1、Q2驅動電路本身的故障，似乎是無能為力和鞭長莫及的。

第三篇：制動跑偏分析2

一、無規律的忽左忽右的跑偏

主要原因：

1、輪胎磨損嚴重不均，持別是后輪內外輪胎直徑差越大，無規律制動跑偏越嚴重。因為這種直徑差將導致在車輪對地面的壓力隨路面的不平而隨時發生變化，制動時在車輪的制動力矩就嚴重失調，產生無規律的跑偏現象。

2、有負前束或橫、直拉桿球頭銷等松曠。

解決辦法：

1、對輪胎進行合理調配，按規定進行換位，使各輪胎磨損趨于一致。

2、如果輪胎磨損正常，但仍出現制動忽左忽右跑偏，則應檢查是否有負前束或橫、直拉桿球頭銷等松曠。

二、制動突然跑偏

主要原因：是由于制動系統或懸架部份突然發生故障。如某側車輪制動管路突然失靈。管路受擠壓或碰撞而產生凹癟以致制動液或壓縮空氣不能通過，或因鐵銹或污物過多而堵塞，或因某側鋼板彈簧固定螺栓松動而突然發生移動，使前橋與后橋不能保持平行而制動跑偏等。這種故障雖然為數不多，但其危害極大，稍有不慎，則可能造成嚴重后果。

解決辦法：要嚴格按出車前和收車后的車輛點檢要求，全面認真檢查制動系統或懸架部份。

三、有規律的定向跑偏

有規律的定向跑偏，汽車制動時最常見的，這些情況主要有：(1)前輪制動鼓與摩擦片的間隙不一；(2)兩前輪摩擦片的接觸面相差太大；(3)兩前輪摩擦片質量不同；(4)兩前輪制動鼓內徑差相差過多；(5)兩前輪制動蹄回位彈簧彈力不等；

(6)某側前輪輪缸活塞與缸簡磨損過甚；(7)某側前輪輪缸只有空氣、軟管老化或輪缸皮碗不良；(8)某側前輪制動鼓圓度愈限或鼓璧過薄；(9)兩前輪氣壓不一致；

(10)某側前輪摩擦片油污、水濕、硬化或鉚釘外露；(11)兩前輪制動蹄支銷偏心套磨損程度不一；(12)兩前輪某側制動蹄彎曲、變形或摩捧片松動；(13)兩前輪某側摩擦片與制動鼓或制動盤未磨合；(14)某側制動鉗固定支板松動；(15)兩后輪有上述故障；(16)車架變形、前軸移位、有負前束及垂臂、兩前鋼板彈簧彈片不一樣，以及橫、直拉桿球頭銷松曠等；(17)制動鉗活塞卡住；(18)懸掛裝置緊固件松動；(19)制動壓力分配閥失效；(20)輪轂軸承磨損或損壞。

主要原因：造成有規律的制動跑偏多系兩前輪制動力不等或制動生效時間不一所致，偏斜發生在制動力較大或制動時間較早的一邊。因此在檢查原因時，通常先路試制動，根據輪胎的拖印查明制動效能不良的車輪予以檢修。拖印短或沒有拖印的車輪即為制動有問題。

解決辦法：一般先檢查該輪制動管路是否漏油、輪胎氣壓是否充足。若正常，可調整摩擦片與制動鼓的間隙；仍無效，可檢查油路有否空氣；若無，即應拆下制動鼓，按原因逐一檢查制動器各零件；如正常，但在輪缸兩活塞叉內加金屬條后，制動變好，說明該制動鼓內徑間隙過大；倘若各輪胎拖印基本符合要求，但制動仍跑偏，說明故障不在制動泵，應檢查車架或前軸的技術狀況。

總之，制動跑偏是種很危險的現象。駕駛員在開車時，一發現制動跑偏現象，應立即停車檢查、排除

第四篇：畢業設計(論文)-SS4改電力機車控制電路分析

山東職業學院

題

目：

原所在系：電氣系原專業班級：自動化轉入后班級：機車

姓

名：范友福

指導老師：

完成日期：畢業論文

SS4改電力機車控制電路分析

0934 1

摘要

SS4改型電力機車(從159#車起)是八軸重載貨運機車，由兩節完全相同的四軸機車用車鉤與連掛風擋連接組成，其間設有電氣系統高壓連接器和重聯控制電纜，以及空氣系統重聯控制風管，可在其中任一節車的司機室對全車進行統一控制。另外，在機車兩端還設有重聯裝置，可與一臺或數臺SS4改進型機車連接，進行重聯運行。機車采用國際標準電流制，即單相工頻制，電壓為25kV。采用傳統的交—直傳動形式，使用傳統的串勵式脈流牽引電動機。機車具有四臺兩軸轉向架，采用推挽式牽引方式，固定軸距較短，采用轉向架獨立供電方式，全車四個兩軸轉向架，具有相應的四臺獨立的相控式主整流裝置。主整流裝置采用三段不等分半控調壓整流電路。機車電氣制動系統采用加饋電阻制動，使機車低速制動力得以提高。機車輔助系統采用傳統的旋轉式劈相機單——三相交流系統。機車設備布置采用雙邊縱走廊、分室斜對稱布置，設備屏柜化，成套化。機車通風采用車體通風方式，進風口為車體側墻大面積立式百葉窗，各主要設備的通風支路采用串并聯方式，來滿足機車通風要求。

關鍵詞：寫作規范；排版格式；論文

目錄

摘要...................................................................................................1 目錄....................................................................................................I 引

言...................................................................................................1SS4G 電力機車主要參數........................................................................2 1.SS4改型電力機車控制電路..................................................................4 1.1 整備控制電路...............................................................................4 1.1.1 受電弓控制...........................................................................4 1.1.2 主斷路器的合閘控制...........................................................5 1.1.3 壓縮機控制...........................................................................5 1.1.4 通風機控制...........................................................................6 1.1.5 制動風機控制.......................................................................7 1.1.6 牽引控制...............................................................................8 1.1.7 制動控制...............................................................................9 2.1 調速控制電路........................................................................10 2.1.1 零位控制.............................................................................10 2.1.2 低級位延時控制.................................................................10 2.1.3 線路接觸器控制.................................................................11 2.1.4 調速控制.............................................................................12 2.2 照明控制電路.......................................................................12 2.2.1 前照明控制電路.................................................................12 2.2.2 副照明燈控制.....................................................................12 2.2.3 各室照明控制.....................................................................12 2.2.4 儀表照明控制.....................................................................13 2.2.5 電風扇控制.........................................................................13 結

論.................................................................................................14

I

致

謝.................................................................................................15 參 考 文 獻............................................................................................16

II

引

言

韶山4型（SS4），是中國鐵路使用的電力機車車款之一。這款電力機車分SS4型（1—158號）、SS4改型（159號以后）兩個發展階段，但是規范的型號仍然是SS4型電力機車。韶山4型電力機車主電路采用先進的大功率晶閥管多段橋相控整流方式，對機車進行無級平滑調速控制。牽引工況采用恒壓或恒流控制，電阻制動工況采用兩級制動，恒勵磁或準恒速控制。韶山4改型機車采用不等分三段順控半控橋，但是牽引特性為恒流、準恒速特性控制，電阻制動為加饋電阻控制，其特性為準恒速限流控制，具有與再生制動相當的優良低速制動，缺點是耗能較大。韶山4改型還采用了三次諧波濾波器以改善機車功率因數，缺點是增加了系統的復雜性。兩種機車都具有軸重轉移的電器補償控制環節和空轉與滑行保護裝置，以改善機車的粘著利用。韶山4型電力機車的布置繼承了韶山系列電力機車的傳統特點，如雙側走廊、分室斜對稱布置，設備屏柜化，成套化，結構緊湊接近容易，維修方便。機車通風系統采用傳統的車體通風方式，進風口為車體側墻大面積立式百葉窗，過濾材料采用無紡棉氈代替原來的棕絲板，以便于清洗。韶山4型機車各通風支路均為并聯方式，具有相對的獨立性。機車兩節車體用車鉤連接，并設有防脫鉤安全裝置，車鉤上方為連接風擋，中間設有通道。整個車體為整體承載結構。韶山4改型機車車體吸收消化8k型電力機車技術采用了大頂蓋和高臺架結構。

SS4G 電力機車主要參數

韶山4改型電力機車主要用于干線貨運 軌距1435 mm 限界機車在受電弓降下時，在平直道上外界尺寸符合國標GB146.1—83《標準軌距鐵路機車車輛限界》的要求

額度工作電壓單相交流50Hz 25kV 傳動方式交—直流電傳動 軸式2×（Bo—Bo）機車重量2×92 % t 軸重23t 持續功率2×3200kW 最高運行速度100 km/h 持續速度51.5 km/h 起動牽引力628kN 持續牽引力450kN 電制動方式加饋電阻制動 電制動功率5300kW 電制動力382kN（10～50km/h）傳動方式雙邊斜齒減速傳動 傳動比88/21 牽引電動機型號ZD10

1.SS4改型電力機車控制電路

SS4改型電力機車的控制電路分為有觸點和無觸點電路。本章主要介紹有聯鎖控制電路原理。

有聯鎖控制電路根據各環節作用的不同，分為控制電源、整備控制、調速控制、保護控制、信號控制、照明控制等電路。為方便大家讀識控制電路圖，現將SS4改型電力機車采用的主要部件的符合種類歸納如下：司機控制器 AC;琴鍵開關SK;按鈕開關SB;中間繼電器KM;電磁閥YV;故障轉換開關 QS;位置轉換開關 QP;電源開關 SA;自動空氣開關 QA;過流繼電器KC;接地繼電器 KE 等。1.1 整備控制電路 1.1.1 受電弓控制

受電弓的升起是由壓縮空氣進入升弓氣缸推動氣缸內的活塞而進行的，所以，要升起受電弓，必須具備足夠的壓縮空氣。

壓縮空氣的開通和關斷受電磁閥287yv控制，具體控制過程如下： 1.電源有602QA自動開關提供，經主臺按鍵開關電聯鎖570QS，使導線531有電，一路經20QP, 50QP, 297QP 使保護閥287yv得電動作，開通了通向高壓室門聯鎖閥的氣路。

保護

閥

供

電

電

路

為

：464·602QA·570QS·531·20QP·50QP·297QP·287YV·400 若此時門聯鎖以正常關閉,則門聯鎖閥動作,使高壓室門聯鎖,并開通通向受電弓電磁閥的氣路,為升弓做好準備.另一經路‘前受電弓’按鍵開關 403 SK及受電弓隔離開關587QS，使導線533有電，如果此時，588QS在重聯位，即“0”位時，導線533經內重聯插頭使另一節車的N533b有電，受電弓升起。

2.兩臺機車重聯時，導線532經重聯中間繼電器546KA使導線W2532有電，經外重聯電纜后，使另一節車的W2532導線有電，促使

另一節車的受電弓升起。1.1.2 主斷路器的合閘控制

主斷路器的合閘控制與受電弓控制為同一供電支路。當按下“主斷合”按鍵開關401SK后，導線531經401SK、586QS、568KA、539KT、567KA、使導線541有電，若此時主斷路器的風缸風壓足夠（大于450KPa）4KF動作，則主斷路器的合閘線圈4QFN得電，主電路器合閘電路為：531· 401SK·586QS·568KA·539KT·567KA·4QFN·4KF·400 幾條支路。

1.導線516經劈相機的啟動中間繼電器566KA聯鎖，使分相接觸器213KM和劈相機啟動延時繼電器533kt得電動作，同時527KT線圈經劈相機啟動中間繼電器566KA聯鎖得電，527KT常開聯鎖閉合，為劈相機的接觸器201KM閉合做好準備。

其電路為：561·（566KA + 527KT）·(533KT + 213KM)·400 561·566KA·527KT·400 2.導線561經213KM的輔助聯鎖，使導線527有電，經劈相機故障隔離開關242QS使201KM得電動作，劈相機的電路接通，開始啟動。

其電路為：561·（201KM + 213KM + 205KM）· 242QS·201KM·400 1.1.3 壓縮機控制

SS4改型電力機車同其他韶山系列機車一樣裝有兩種壓縮機，供應全車所需的高壓用風，另一種是輔助壓縮機，只在全車無風而需要升受電弓、合主斷路器時使用它，給輔助風缸和控制風缸泵風。現在分別說明如下：

1.主壓縮機控制

首先按下“壓縮機”按鍵開關405SK，導線577經405SK、517KF（壓力調節器，風壓低于700KPa時閉合，風缸高于900KPa時斷開）、566KA、579QS使壓縮機接觸器203KM的觸點動作，壓縮機開始工作。

其電路為：577· 405SK·517KF·566KA·579QS·203KM·400 2.輔助壓縮機控制

機車升弓前若總風缸中已無壓縮空氣儲存，則需利用升弓壓縮機向輔助風缸和控制風缸泵風，供機車受電弓和主斷路器合閘使用。其電源由610QA自動開關提供，導線680經596SB,使其442KM得電動作，其主觸頭閉合，導線680經442KM的主觸頭是升弓壓縮機447MD得電動作，開始打風。

其電路為：464·610QA·(596SB1 + 596SB2)·442KM·400 680·442KM·447MD·400 1.1.4 通風機控制

SS4改型機車的通風機控制除了正常的手動控制外，還有自動啟動的控制環節，下面分別加以介紹：

1.手動控制

按下“通風機”按鍵開關406SK，導線577經407SK使導線578有電，經566KA、242QS，通風機1隔離開關575QS使通風機1接觸器205KM的電動作，通風機1開始啟動。

其電路為：577·406SK·578·566KA·579·242QS·575QS·205KM·400 同時，205KM聯鎖打開，使535KT失電，延時3S后，535KT聯鎖閉合。導線579經535KT使導線581有電，再經通風機2的隔離開關576QS使通風機2的接觸器206KM得電動作，通風機2開始動作。

其電路為：579·（575QS+535KT）·581·576QS·206KM ·400 同時，206KM聯鎖打開，536KT線圈失電，延時3S后536KT聯鎖閉合，導線581經536KT使導線678有電，然后，分別經584QS和599QS使212KM和211KM同時得電動作，即油泵和變壓器風機同時開始啟動，直至正常工作。

其電路為：581·536KT·687·584QS·212KM·400 581·536KT·687·599QS·211KM·400

至此完成通風機的控制。2.自動控制

所謂自動控制是指司機的調速手輪轉到目一級位后，通風機能夠自動地啟動，投入正常工作，從原理圖上看，是417導線供電，自起風機中間繼電器549KA得電動作，此時，570QS在“1”位，406SK在非按下位。所以，導線577經406SK聯鎖、570QS、549KA的正聯鎖為549KA提供電源使其自持。其電路為：

577·406SK·570QS·603·549KA·417·549KA·400.調速，導線603經549KA的另一對正聯鎖和509V，使導線578有電。其電路為：

603·549KA·509V·578

接下來的控制過程與手動控制完全一樣。

當司機控制器調速手輪退到“0”位時，導線417不在從司機控制器中得電，而是通過自持從導線577得電。所以，調速手輪回到“0”位時，通風機并不自動關閉。若要關閉通風機，必須操作一下406SK，切除549KA的供電電路，時其解鎖，然后再關閉406SK，也就關閉了通風機，設計此環節的目的在于避免通風機頻繁啟動。1.1.5 制動風機控制

按下“制動風機”按鍵開關407SK，導線577經407SK、566KA、581QS使制動風機1的接觸器209KM得電動作，制動風機1（5MA）開始啟動。其控制電路為：

577·407SK·566KA·589·581QS·209KM·400 其中，566KA是劈相機啟動中間繼電器，581QS是制動風機1的隔離開關。當制動風機1故障或其他原因需要切除時，可以將581QS置故障位。

在制動風機1接觸器209KM得電動作后，受其反聯鎖控制的526KT因209KM反聯鎖打開而失電，延時3S后，526KT聯鎖閉合，導線589

經526KT聯鎖、制動風機2的隔離開關582QS使制動風機2的接觸器210KM得電動作，制動風機2（6MA）開始啟動，并進入正常工作狀態。

其控制電路為：589·（581QS+526KT）·582QS·210KM·400 兩臺制動風機啟動完畢。

當兩節機車重聯時，通過內重聯線入N590控制另一節車的制動風機。當兩臺車重聯時，通過外重聯線W2590控制另一臺車的制動風機。1.1.6 牽引控制

牽引控制有兩種情況：一種是牽引向前，另一種是牽引向后。由司機控制器控制兩位值轉換開關進行轉換。下面一主司機控制器控制為例分別加以說明：

1.牽引向前

當閉合電鑰匙后，導線466有電，經12KM、22KM、32KM聯鎖或20QP常開聯鎖或50QP常開聯鎖使線路接觸器中間繼電器558KA線圈得電常開聯鎖閉合。

其控

制

電

路

為

：464·604QA·465·570QS·466·（12KM·22KM·32KM·42KM+20QP+ 50QP）·558KA·400 當主司機控制器627AC的換向手柄置“前”位時，導線402、403、406有電。

其控制電路為：465·570QS·401·627AC1·402 465·570QS·401·627AC2·403 465·570QS·401·627AC5·406 其中導線402為調速手輪的導線，導線403向前位的電線，導線406牽引位的電線。導線403經558KA，使107YVF和108YVF兩個電磁閥得電，其控制電路為：403·558KA·（107YVF+108YVF）·400 兩位值轉換開關方向轉到“向前位”。

導線406經558KA、560KA、92KM，使107YVT、108YVT兩個電磁

閥得電，其控制電路為：406·558KA·560KA·92KM·（107YVT+108YVT）·400 兩位值轉換開關工況鼓轉換到“牽引”位。從而完成了牽引向前的轉換控制。

2.牽引向后

當主司機控制器627AC的轉換手柄之“后”位時，導線402、404、406有電。

其控制電路為：465·570QS·401·627AC1·402 465·570QS·401·627AC3·404 465·570QS·401·627ac5·406 其中導線402、406的作用與牽引向前時相同，導線404是向后得電線。

其向后控制環節如下：

404·558KA·（107YVBW+108YVBW）·400 兩位值轉換開關方向轉到“向后”位。其中，107YVBW負責1號高壓柜兩位值轉換開關完成向后轉換；108YVBW負責2號高壓柜兩位值轉換開關完成向后轉換。1.1.7 制動控制

當主司機控制器換向手柄置“制動”位時，導線402、403、405有電。

其控制電路為：465·570QS·401·627AC1·402 465·570QS·401·627AC2·403 465·570QS·401·627AC·405 其中導線402的作用與牽引時相同；導線403的作用只是給空氣管路部分提供向前的信號，對控制電路無特殊含義；導線405制動位得電。

制動控制環節為： 405·（560KA+561KA）·400

465·560KA·558KA·（）107YVB+108YVB·400 兩位置轉換開關工況鼓轉換到“制動”位。從而完成了向前制動的轉換控制。1.2 調速控制電路

當機車整備完畢，機車狀態信號顯示一切正常時，就可以進行調速控制。調速控制通過司機控制器的調速手輪來完成，根據前后順序，下面分幾個環節加以介紹。1.2.1 零位控制

SS4改型機車是由完全相同的兩節車重聯而成，每節機車只有一個司機室，每個司機室內裝有主.輔司機控制器各一只，所以，一臺機車共有4只司機控制器。每節車都有自己獨立的零位中間繼電器568KA和零位延時時間繼電器532KT。

單節車時，控制過程如下：導線464經604QA使導線465有電，再經570QS（1）閉合位和532KT的常開聯鎖，使導線418有電，并送入司機控制器調速手輪的第一層聯鎖上；若此時調速手輪處于零位，則導線418經627AC使導線411有電，再經628AC使導線412有電，568KA得電動作。其控制電路為：

464·604QA·570QS·466·532KT·418·627AC1·411·628AC1·412·568KA·400 當主司機控制器調速手輪離開零位時，導線411失電，最終導致568KA失電；同時，因627AC調速手輪離開零位后，導線415得電，零位延時時間繼電器532KT得電吸合，其反聯鎖打開，導線418無電，進一步保證568KA失電，另外因532KT的正聯鎖閉合，將使線路接觸器得電動作，線路接觸器控制環節將在下面詳細介紹。1.2.2 低級位延時控制

當627AC的調速手輪轉到1.5級以上時，導線417有電，525KT

得電并開始延時，25S后，其反聯鎖打開。525KT是電子式低級位延時時間繼電器，得電后延時主要用于在機車低級位時免開通風機進行調車作業以及在啟動通風機的過程中快速啟動機車，并具有防止機車音信號不正常而引起“竄車”的作用。1.2.3 線路接觸器控制

線路接觸器是溝通牽引電機主電路的主要點器。其控制關系是：導線531經532KT.10QP.60QP聯鎖，使導線501有電。其控制電路為：

531·532KT·10QP·60QP·501 其中，10QP、60QP分別是1，2高壓柜中空載試驗轉換開關的輔助聯鎖，只運行位時閉合。

當機車處于牽引狀態時，導線501經561KA的兩隊常開聯鎖，分別使導線496和497有電，導線496經575QS使導線481有電，然后，分別經19QS.29QS，使線路接觸器12KM和22KM得電動作；而導線497經576QS使導線485有電，然后，導線485分別經39QS和49QS，使線路接觸器32KM和42KM得電動作，此時，牽引狀態的電機主電路構成。上述支路中，19QS~49QS 分別使牽引電機1~4的隔離開關的輔助聯鎖，575QS與576QS是牽引風機隔離開關，在隔離相應風機的同時，也隔離了牽引電機，避免牽引電機無風燒損。以第一電機線路接觸器為例，其控制電路為：

501·561KA·496·575QS·19QS·471·12KM·400 當機車處于制動狀態時，導線501一路經581QS.561KA正聯鎖使導線496有電；另一路經582QS.561KA的另一對正聯鎖，使導線497有電，接下來的環節與牽引是相同。581QS和582QS分別是制動風機1和制動風機2的隔離開關，當某一制動風機故障時，在隔離相應風機的同時，也隔離了牽引電機，避免燒壞制動電阻。仍以第一電機線路接觸器為例，其控制電路為：

501·581QS·561KA·575QS·19QS·12KM·400

1.2.4 調速控制

SS4改型機車是全相控無級調速機車，它的調速控制主要是由無接點控制電路來完成，在此，僅對于調速有關的有接點控制電路進行介紹。

調速信號給定

機車速度的信號給定有司機控制器輸出。當司機轉動調速手輪時，速度給定及相應電流給定信號也隨之改變，達到控制機車速度的目的。主司機控制器627AC輸出的信號給定信號通過電位器627R完成。在這一環節中，1701是從電子控制柜內，電子柜根據這一信號的大小，對機車速度及電機電流實施控制。1.3 照明控制電路 1.3.1 前照明控制電路

電源由464經“前照燈”自動開關606QA提供，按下主、副臺“前照燈”按鍵開關410SK、418SK，前照燈接觸器440KM得電吸合，前照燈449EL點亮。1.3.2 副照明燈控制

副照明燈電源由464經607QA提供。

當按下副前照燈按鍵開關417SK，經限流電阻633R，接通468EL1、469EL1，副前照燈投入工作。當按下副后照燈按鍵開關409SK，經限流電阻634R接通468EL2，副后照燈投入工作，限流電阻是限流燈泡冷態啟動電流，可以提高燈泡壽命。

當按下前標志燈按鍵開關415SK，前標志燈465EL1投入工作。當按下后標志燈按鍵開關416SK，后標志燈464EL2投入工作。1.3.3 各室照明控制

各室照明電源由464經608QA提供。

司機室照明燈448EL1、449EL1受副臺按鍵開關442SK控制。各室照明燈460EL、461EL、462EL受副臺按鍵開關420SK控制。走廊照明燈452—456EL1、452—456EL2、457EL受副臺按鍵開關421SK與走廊開關571QS交叉控制通斷。1.3.4 儀表照明控制

儀表照明為24V電源，其電源由464經614QA、逆變器426VC至780提供。用過副臺儀表照明按鍵開關419SK控制。1.3.5 電風扇控制

電風扇電源由464經610QA提供。按下電扇開關413SK，電扇開始工作。

結

論

SS4改型電力機車控制電路分為整備控制、調速控制、保護控制、信號控制、照明控制電路等。其電源為110V，由整流穩壓裝置提供。

在機車正常運行時單相半空橋式整流穩壓裝置及蓄電池并聯使用，主要由110V整流電路提供電源，蓄電池起穩壓等作用；在降弓情況下，蓄電池供機車作低壓試驗、輔助壓縮機打風及照明用。在運行中電源柜故障時，蓄電池作維持機車故障運行的控制電源。它具有恒壓或恒流控制的牽引特性和恒速或恒勵磁控制的電阻制動特性。

SS4改采用三場削弱電子柜控制，系統能實現機車的牽引控制、制動控制、防空轉防滑保護。SS4型電力機車則采用電子柜控制，系統除了能實現機車的制動控制、防空轉防滑保護、自動過分相控制等功能外，系統還具有故障監控、故障記錄和故障診斷功能。

致

謝

參 考 文 獻

[1] 周平.鐵道概論.北京.中國鐵道出版社.2007.[2] 華平.電力機車控制.北京：中國鐵道出版社.2003.[3] 張有松.朱龍駒.SS4改電力機車（上下冊）.北京：中國鐵道出版社.2009 [4] 鄭樹選.8K型電力機車.北京：中國鐵道出版社.2009 [5] 諸邦田.電子電路實用抗干擾技術[M].北京：人民郵電出版社.2008 [6] 余衛斌.韶山9型電力機車.北京：中國鐵道出版社.2006.[7] 楊紹昆.SS4改型電力機車乘務員.北京：中國鐵道出版社.2008 [8] 吳強.機車輔助變流器的技術發展.機車電傳動[J].2002.[9] 華平.電力機車電器.北京：中國鐵道出版社.2003.[10] 張桂香.電氣控制與PLC應用.2版.北京：化學工業出版社.2006 [11] 董錫明.高速動車組工作原理與結構特點.北京.中國鐵道出版社.2006.[12] 郭世明.黃年慈.電力電子技術.成都.西南交通大學出版社.2009

第五篇：對于變頻器的制動技術分析

對于變頻器的制動技術分析

論文關鍵詞：變頻 制動 新技術

論文摘要：在通用變頻器、異步電動機和機械負載所組成的變頻調速傳統系統中，當電動機所傳動的位能負載下放時，電動機將可能處于再生發電制動狀態；或當電動機從高速到低速（含停車）減速時，頻率可以突減，但因電機的機械慣性，電機可能處于再生發電狀態，傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能，通過逆變器的六個續流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當制動過快或機械負載為提升機類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞。

一、引言

在通用變頻器、異步電動機和機械負載所組成的變頻調速傳統系統中，當電動機所傳動的位能負載下放時，電動機將可能處于再生發電制動狀態；或當電動機從高速到低速（含停車）減速時，頻率可以突減，但因電機的機械慣性，電機可能處于再生發電狀態，傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能，通過逆變器的六個續流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當制動過快或機械負載為提升機類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞，所以這部分能量我們就應該考慮考慮了。

在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：(1)、耗散到直流回路中人為設置的與電容器并聯的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態；(2)、使之回饋到電網，則稱之為回饋制動狀態（又稱再生制動狀態）。還有一種制動方式，即直流制動，可以用于要求準確停車的情況或起動前制動電機由于外界因素引起的不規則旋轉。

在書籍、刊物上有許多專家談論過有關變頻器制動方面的設計與應用，尤其是近些時間有過許多關于“能量回饋制動”方面的文章。今天，筆者提供一種新型的制動方法，它具有“回饋制動”的四象限運轉、運行效率高等優點，也具有“能耗制動”對電網無污染、可靠性高等好處。

二、能耗制動

利用設置在直流回路中的制動電阻吸收電機的再生電能的方式稱為能耗制動。

其優點是構造簡單；對電網無污染（與回饋制動作比較），成本低廉；缺點是運行效率低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量且制動電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中，小功率變頻器（22kW以下）內置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kW以上）就需外置剎車單元、剎車電阻了。

三、回饋制動

實現能量回饋制動就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是采用有源逆變技術，將再生電能逆變為與電網同頻率同相位的交流電回送電網，從而實現制動。回饋制動的優點是能四象限運行,如圖3所示，電能回饋提高了系統的效率。其缺點是：(1)、只有在不易發生故障的穩定電網電壓下（電網電壓波動不大于10%），才可以采用這種回饋制動方式。因為在發電制動運行時，電網電壓故障時間大于2ms，則可能發生換相失敗，損壞器件。對電網有諧波污染。(3)、控制復雜，成本較高。、在回饋時，(2)