劈相机控制电路结构分析

随着社会的不断发展，经济的不断增长，人们的交通工具也在渐渐的改变，火车早已是必不可少的交通工具了。而电力机车是铁路发展的主要潮流，而电力机车劈相机在机车运行中起了至关重要的作用，劈相机是一种将单相电变换成三相电的特殊电机，其实质是由单相电动机和三相发电机组合而成的旋转电机，它是电力机车的专用装置。

一、电力机车劈相机概述

异步劈相机是一种结构特殊、用途特殊的三相异步电机。它是一种能实现单三相变换的异步电机，用于一切由单相电源供电，而又以三相异步电动机为负载的场合。在单相工频交流电力机车的辅助系统中，异步劈相机（简称“劈相机”）用来将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。

SS改电力机车劈相机主要是将主变压器辅助绕组A6、X6提供的单相交流电源转变成三相交流电源，为机车上的各辅机提供三相交流电源。

二、异步劈相机的起动

在单相电网中，劈相机不能自行起动，需采用特殊的起动方法。异步劈相机的起动方法有辅助电动机起动法和分相起动法两种。辅助电动机起动法是在劈相机的转轴上安装一台辅助电动机，起动时先由辅助电动机带动劈相机转子转动，待劈相机转速达到一定值时，将劈相机投入单相电网，并切除辅助电动机的电源。

显然，这种起动方法需要增加设备，而且使劈相机的结构复杂、维修困难，故一般都不采用这种方法。分相起动法分为电阻分相起动和电容分相起动两种。电阻分相起动具有线路简单、设备成本低等优点，因而得到广泛的应用，国产SS系列电力机车上的劈相机都采用电阻分相起动的方法。

劈相机的电阻分相起动原理是：RQ为启动电阻，当劈相机的电动相绕组UV接通单相电源起动时，可以把定子绕组看作是由两相组成：一相是VOU，它直接由单相电源供电；另一相是VOW，它与起动电阻RQ串联后由单相电源供电。这时流经VOU相电流IQ滞后电压Uvu 90度电角，而流经VOW相电流IQ滞后UVuΦ角（Φ<90度），这两个时间上有不同相位的起动电流通入在空间彼此相差一定电角度的两相绕组中，所产生的气隙合成磁场是一个旋转磁场，在该磁场的作用下能产生较大起动转矩，使劈相机的转子转动起来。当转速达到同步转速的80%/-90%时，借助接触器切除起动电阻，起动即告完成，劈相机投入空载运行。

为了保证劈相机的可靠起动，应该解决以下两个问题。(1)起动电阻值应选择合适，以获得最大的起动转：由于起动电阻值的大小对发电相起动电流的幅值和相位影响极大，起动电阻过大或过小都会使两相磁势的合成磁场成为一个幅值变动、非恒速的椭圆形磁场，从而使起动转矩变小。因此，对不同型号的劈相机而言都有一个相应的起动电阻最佳值。(2)控制好切除起动电阻的时刻，当劈相机的起动转矩达到最大值时，应及时切除起动电阻，起动电阻切除过早或过晚对起动电阻和劈相机都是很不利的。劈相机切除起动电阻的最佳时刻应为转速达到最大转矩所对应的转速为1400 r／min，此时，切除起动电阻，劈相机转矩虽由735 N．m突然降至441N．m，但电磁转矩仍为正的加速转矩，因此劈相机仍能起动起来直至达到额定转速。但是，当劈相机转速低于850 r/ min时提前切除起动电阻，则电磁转矩立即由某个正的加速转矩降为负的制动转矩，使劈相机转子迅速减速，相应的定子电流迅速接近堵转电流，而造成劈相机烧损。所以在劈相机转速低于临界转速（850 r/ min），尚未起动起来而过早切除起动电阻，则会因劈相机起动失败，造成定子绕组流过单相大电流而烧损，这种故障习惯上称为“走单相”。反之，当劈相机转速达到最大转矩对应的转速以后，如不及时切除起动电阻，对劈相机和起动电阻也是不利的。这是因为随着转速的增加，流过起动电阻的发电相电流也随之增加，造成起动电阻过热而烧损或阻值增大；同时负序磁场随发电相电流的增加而增加，使转子导体中的负序电流增大，转子负序电流与气隙正序磁场相互作用产生100 HZ的交变电磁转矩，使劈相机承受强烈的电磁振动。

三、劈相机的控制

1、劈相机手动控制

劈相机手动、自动启动选择开关591QS（自起劈相机隔离开关）进行选择的，591QS置于‘0”为手动启动位；591QS置于‘1”为自动启动位，劈相机隔离开关242QS;“1”位正常工作位(1px)；“2”位故障位(1FD)；“0”位试验位即机车低压试验及库内三相电源试验置于的位置。启动前将591QS置于“0”，242QS置于“1PX”位，按下劈相机按键开关404SK，导线560经404SK与591QS，使导线564有电，劈相机中间继电器567KA得电动作。其控制电路为：464-605QA-404SK-591QS-567KA-400；导线560经567KA的正连锁，使导线561有电：560- (567KA+567KA) -561，以后分成两条支路。

导线561经劈相机启动中间继电器566KA反联锁，使分相接触器213KM和劈相机延时继电器533KT得电动作的，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。

213KM吸合，接入启动电阻。533KT吸合为283AK提供电源，其常闭联锁断开577线通路，保证劈相机启动未完成之前，无法启动其他辅机。

导线561经213KM的辅助联锁，使导线572有电，经劈相机故障隔离开关242QS，使201KM得电动作，劈相机的主电路沟通，开始启动。其电路为: 561- (201KM+213KM+205KJvi) -242QS-201KMl -400

2、劈相机启动电阻的切除

若劈相机启动正常，则劈相机的启动继电器283AK其正联锁闭合：导线561经283AK，使导线568有电，劈相机启动中间继电器566KA得电动作，其反联锁打开，527KT线圈失电，延时1S后，527KT联锁打开，切断213KM和533KT的供电电路，甩掉劈相机启动电阻，使劈相机进入正常工作状态，同时，566KA正连锁闭合自持。将启动电阻转换开关296QS置于253C电容位。按下404SK，567KA得电动作。导线560经567KA，使导线561有电。

a.导线561经566KA、527KT使213KM和533KT得得电，启动电容接入。

b.导线561经213KM、242QS，使导线580有电，通风机1接触器205KM得电动作并自持，通风机1开始启动，当其发电机电压达到283AK的整定值时，283AK动作。

c.导线561经283AK使566KA得电动作并自持，527KT线圈失电

d.导线561经566KA常闭联锁 、527KT的正联锁切除213KM和533T的供电电路，甩掉通风机1的启动电容，使通风机1进入正常工作状态。

e．导线561经533 K T常闭联锁使导线577有电，为其他辅机的正常工作做好准备。

四、劈相机实际使用时，应注意以下几点：

(1)劈相机只允许空载起动，待劈相机起动完成后，才能逐个接通电动机负载。

(2)劈相机停止工作前应先断开电动机负载。劈相机运行中应特别防止接触网突然断电，劈相机转速下降到1200r／min以下不带起动电阻重新起动时，可能造成劈相机“走单相”故障的发生。

(3)劈相机起动时间不能过长，在最低网压(19 kV) 下起动时问应不超过15S，在高网压(29 kV)下要防止过早切除起动电阻，造成劈相机在低速大电流下单相堵转。在一般情况下，连续起动次数不应超过3次，如仍不能起动，则应查明原因消除故障后，方可再行起动。

六、“低压试验”控制及库内辅助电路三相电源试验

机车“低压试验”时，将242QS打在“0”位（即“试验”位），闭合按键404SK，则567KA、 566KA得电闭合，533KT失电，533KT常闭联锁闭合，577线有电，即可进行其他辅机接触器操作试验。但此时劈相机接触器201KM被切断。

由此，又可将辅助电路库用插座接上三相380V电压，直接启动压缩机和各通风机，无须启动劈相机。

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