CN103661431B - 矿用直流电力机车电气传动低压控制装置 - Google Patents
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Abstract
矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，属于高压直流供电的电力牵引设备，涉及电力机车低压控制装置。特点是主令控制器分别与电池E1、反向器气动电磁阀、开闭器气动电磁阀连接；反向器设光电开关GDK-I，其连接端子分别与电池E2、过压继电器J5、步序继电器J1、反向继电器J2电气连接；开闭器上设光电开关GDK-Ⅱ，其连接端子与电池E3、正反向继电器J3、电制动继电器J4电气连接，控制高压电源与电机连接；诸继电器集装于继电器箱，继电器箱固定在车载高压室墙壁上。优点是构思新颖，结构合理，动作灵敏、准确，运行可靠；使用寿命长，电器故障率大幅度降低，备件消耗少，检修方便，保证机车高效、安全地进行，有利于矿山生产。
Description
技术领域
本发明属于直流电源线路供电的电力牵引设备，尤其涉及电力机车的反向器和牵引制动转换器的低压控制装置，控制驱动电机，以达到期望的特性。
背景技术
矿山电力机车是矿山采场运输矿石和排土作业的主要牵引设备，采用1500V直流电源线路供电，高压电源经受电弓、反向器和制动转换器连接到电机上，采用机械电气控制装置控制。该装置由制动转换器、反向器和设在其上的行程开关、气动电磁阀、主令控制器组成，行程开关由伸缩弹簧、杠杆、弹性触点和固定触点组成，行程开关分别设在转换器、反向器的底部，主令控制器与车载电池、反向器方轴气动电磁阀电气连接，气动电磁阀驱动反向器的方轴转动；车载电池与继电器线圈电气连接，继电器常开触点与车载电池、转换器气动电磁阀电气连接，转换器气动电磁阀推动转换器闭合或断开高压主电路，机车的向前、向后和制动的操作步序是司机根据实际生产需要，操作司机主令控制器，接通相应的电磁阀线圈，气动阀推动反向器方轴转动，带动行程开关的闭合和断开，实现相互之间的连锁、各步序继电器接通或断开高压电路，实现电力机车运行过程中正转、反转和制动工况之间的转换。
存在缺陷是：由于矿山铁路运输折返线多、坡度陡，又处于城乡结合部，运行环境复杂、多变，机车需要频繁地在牵引、推进和制动的不同工况间切换，导致触点烧损，弹性触点的弹片因火花产生的高温而失去弹性，伸缩弹簧和弹片错位，从而酿成主电路断路、短接、短路故障频繁发生，反向器和制动转换器、高压线、主电机烧损，频繁维修，备件消耗多，维修时间长，严重影响机车运营；行程开关安装在反向器和制动转换器的底部，空间狭窄，检查、维修、更换十分不便。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，装置使用寿命长，运行稳定、可靠，降低控制电路和主电路的故障率，减少维修时间和备件消耗，维修方便，保证机车安全运行。
矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，包括高压电源，经受电弓、开闭器与电机连接，还包括用于低压控制的主令控制器、反向器、开闭器及与设其机械连接的气动电磁阀，其特点是主令控制器分别与车载电池E1、反向器气动电磁阀、开闭器气动电磁阀连接，气动电磁阀分别驱动反向器、开闭器的方轴转动；反向器方轴上设光电开关GDK-I，其连接端子分别与车载电池E2、过压继电器J5、步序继电器J1、反向继电器J2电气连接，接通或断开车载电池E2；开闭器方轴上设光电开关GDK-Ⅱ，其连接端子与车载电池E3、正反向继电器J3、电制动继电器J4电气连接，接通或断开车载电池E3，进而控制高压电源与电机连接保证机车按设定程序运行；上述继电器J1、J2、J3、J4和J5线圈正极到负极各并联了一只IN4007二极管，起到相互隔离作用，并与继电器一起集装于继电器箱内，继电器箱固定在车载高压室墙壁上。
本发明进一步改进，所述的反向器方轴上方设的光电开关GDK-Ⅰ，由开口U形框、光敏元件、支柱和感应铁块组成；光敏元件固定在U形框两翼内侧，光敏元件设A、B、C连接端子；接U形框由支柱固定在反向器上沿工作平台上、止挡块一侧，U形框两翼与工作平台平行；感应铁块呈平板形，与支柱垂直连接，支柱固定在工作平台上，与反向器方轴竖直方向一致，感应铁块与U形框两翼平行衔接，在反向器方轴带动下在止挡限定的90度范围内运转自如。
本发明进一步改进，所述的光电开关GDK-Ⅰ，光敏元件连接端子A与车载电池E2正极连接；连接端子B与过压继电器J5、车载电池E2负极连接；连接端子C与步序继电器J1、反向继电器J2常闭触头和二者的线圈连接，再经过压继电器J5的常开触头与车载电池E2负极连接，步序继电器J1、反向继电器J2常闭触头的线圈由其常闭触头互锁。
本发明进一步改进，所述的开闭器方轴平台上设的光电开关GDK-Ⅱ，由开口U形框、光敏元件、支柱和感应铁块组成；光敏元件固定在U形框两翼内侧，其上设B′、D、F连接端子；U形框由支柱固定在开闭器上沿平台上、止挡的一侧，U形框两翼与平台平行；感应铁块呈平板形，与支柱垂直连接，支柱固定在平台上，支柱与开闭器方轴竖直方向一致，感应铁块与U形框两翼平行衔接，在开闭器方轴带动下在止挡限定的90度范围内运转自如。
本发明进一步改进，所述的光电开关GDK-Ⅱ的光敏元件的连接端子D经过压继电器J5常开触头与正反向继电器J3线圈、车载电池E3的正极连接；连接端F经电制动继电器J4的常闭触头与正反向继电器J3线圈另一端连接，再经正反向继电器J3的常闭触头、电制动继电器J4线圈与车载电池E3负极连接；连接端子B′与光电开关GDK-Ⅰ的光敏元件连接端子B连接。
本发明进一步改进，所述的感应铁块进入U形框内，光敏元件输出信号由低电平转向高电平，感应铁块离开U形框，光敏元件输出信号由高电平转向低电平，从而控制各继电器在机车设定运行状态下有序工作。
控制器在“0”位时，过压继电器J5线圈失电，低压控制系统电源断开，高压电源断开，机车处于仃车状态。
机车向前运行时，司机根据行车需要，主令控制器置于“1”位，过压继电器J5线圈得电，保持机车各步序低压控制电源正常，反向器电磁阀得电，推动方轴旋转，带动感应铁块主令控制器进入U形框，光电开关GDK-Ⅰ输出高电平，使正向继电器J1线圈得电，保持机车各步序低压控制电源正常，正向继电器J1常闭触点动断开，实现向前和向后步序的互锁，闭合器电磁阀失电，保持继电器J3线圈得电，J3常闭触头断开，电力制动继电器J4线圈失电，可实现机车向前运行。
机车向后运行时，主令控制器置于“2”位，过压继电器J5线圈得电、保持机车各步序低压控制电源正常，反向器电磁阀线圈、开闭器电磁阀线圈失电，推动方轴旋转，带动感应铁块主令控制器离开U型框，使J1继电器线圈回路失电，向后继电器J2线圈得电，断开正向继电器JI触点，开闭器电磁阀继续失电，保持继电器J3线圈得电，J3长闭触头断开，实现向后运行和电力制动互锁，机车电机接入主电路，实现电机车向后运行。
实现电力制动时，主令控制器置于“4”位，过压继电器J5线圈得电，保持机车各步序低压控制电源正常，电力制动转换器电磁阀得电，推动方轴旋转，带动感应铁块主令控制器进入U形框中，电制动继电器J4线圈得电，J4继电器长闭触头断开，继电器J3互锁，对应机车开闭器电磁阀得电，互锁向前和向后继电器J3线圈失电，开闭器断开，切断直流电源，实现电机能耗制动。主令控制器扳到0位，过压继电器J5失电，各步序继电器都失去电源，电磁阀线圈也失电，各组接点分别根据操作状态作相应的改变，电机车和高压电源脱离。
与现有技术相比，优点是构思新颖，采用光电开关，无触点控制，结构合理，运行可靠，电器故障率大幅度降低，保证机车高效、安全、顺利地进行，有利于矿山生产；光电开关动作灵敏、准确，由于光控开关是通过开闭器、反向器的止动件来遮挡红外信号，所以，只要开闭器和反向器的联动推杆动作，就会实现低压回路的相应改变，不会出现高、低压设备错误动作的现象；备件消耗少，成本低，使用寿命长，光电开关采用的是集成电路，一般不会出现故障；检修方便，操作简单，即使光电开关出现故障，由于其安装在开闭器、反向器的上部，空间大，更换也非常方便，只需要更换一个新开关，并将其输出、输入的3根线按相应的颜色接好就行了，故障检修时间可由原来3小时降到十分钟以内，能大大降低检修工的劳动强度，由于操作十分方便，司机在现场即可立刻处理，无须下库维修，节省了其他机车对其倒运的相应电力消耗和机车停运损失。
附图说明
对照附图对本发明作进一步说明。
图1是矿用电力机车电气传动低压控制装置结构电气原理图；
图2是图1之示意反向器结构示意图；
图3是图1之示意开闭器结构示意图。
图中：1、主令控制器2、反向器电磁阀3、反向器4、开闭器电磁阀5、开闭器5.1电力制动转换器6、1500V直流电源受电弓7、电机7.1励磁线圈8、车载电池E19、反向器光电开关GDK-I10、车载电池E211、过压继电器J512、正向继电器J113、反向继电器J214、开闭器光电开关GDK-Ⅱ15、车载电池E316、正反向继电器J317、力制动转换器J418、反向器方轴19、反向器工作平台20、反向器支柱21、反向器感应铁块22、反向器U型框23、开闭器方轴24开闭器工作平台25、开闭器支柱26、开闭器感应铁块27、开闭器U型框28、A、B、C、D、F为光电开关连接端子
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
由图1、图2、图3可以看出，矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，包括高压电源，经受电弓6、开闭器5与电机7连接，还包括用于低压控制的主令控制器1、反向器3、开闭器及与设其机械连接的气动电磁阀。主令控制器分别与车载电池E1、反向器气动电磁阀2、开闭器气动电磁阀4连接，气动电磁阀分别驱动反向器、开闭器的方轴转动。反向器方轴上设光电开关GDK-I，其连接端子分别与车载电池E2、过压继电器J5、步序继电器J1、反向继电器J2电气连接，接通或断开车载电池E2。开闭器方轴23上设光电开关GDK-Ⅱ，其连接端子与车载电池E3、正反向继电器J3、电制动继电器J4电气连接，接通或断开车载电池E3，进而控制高压电源与电机连接保证机车按设定程序运行。上述继电器J1、J2、J3、J4和J5线圈正极到负极各并联了一只IN4007二极管，起到相互隔离作用，并与继电器一起集装于继电器箱(图中未标注)内，继电器箱固定在车载高压室(图中未标注)墙壁上。
由图1、图2可以看出，的反向器方轴上方设的光电开关GDK-Ⅰ，由开口U形框22、光敏元件(图中未标注)、支柱20和感应铁块21组成；光敏元件固定在U形框两翼内侧，光敏元件设A、B、C连接端子；U形框由支柱固定在反向器上沿工作平台19上、止挡块(图中未标注)一侧，U形框两翼与工作平台平行；感应铁块呈平板形，与支柱垂直连接，支柱固定在工作平台上，与反向器方轴竖直方向一致，感应铁块与U形框两翼平行衔接，在反向器方轴带动下在止挡限定的90度范围内运转自如。
由图1、图2可以看出，光电开关GDK-Ⅰ的光敏元件连接端子A与车载电池E2正极连接；光敏元件连接端子B与过压继电器J5、车载电池E2负极连接；光敏元件连接端子C与步序继电器J1、反向继电器J2常闭触头和二者的线圈连接，再经过压继电器J5的常开触头与车载电池E2负极连接，步序继电器J1、反向继电器J2常闭触头的线圈由其常闭触头互锁。
由图1、图3可以看出，开闭器方轴平台24上设的光电开关GDK-Ⅱ，由开口U形框27、光敏元件(图中未标注)、支柱25和感应铁块26组成；光敏元件固定在U形框两翼内侧，其上设B′、D、F连接端子；U形框由支柱固定在开闭器上沿平台上、止挡的一侧，U形框两翼与平台平行；感应铁块呈平板形，与支柱垂直连接，支柱固定在平台上，支柱与开闭器方轴竖直方向一致，感应铁块与U形框两翼平行衔接，在开闭器方轴带动下在止挡限定的90度范围内运转自如。
由图1、图3可以看出，光电开关GDK-Ⅱ的光敏元件的连接端子D经过压继电器J5常开触头与正反向继电器J3线圈、车载电池E3的正极连接；光敏元件的连接端F经电制动继电器J4的常闭触头与正反向继电器J3线圈另一端连接，再经正反向继电器J3的常闭触头、电制动继电器J4线圈与车载电池E3负极连接；连接端子B′与光电开关GDK-Ⅰ的光敏元件连接端子B连接。
上述的感应铁块进入U形框内，光敏元件输出信号由低电平转向高电平，感应铁块离开U形框，光敏元件输出信号由高电平转向低电平，从而控制各继电器在机车设定运行状态下有序工作。
本控制装置工作原理如下：
控制器在“0”位时，过压继电器J5线圈失电，低压控制系统电源断开，高压电源断开，机车处于仃车状态。
机车向前运行时，司机根据行车需要，主令控制器置于“1”位，过压继电器J5线圈得电，保持机车各步序低压控制电源正常，反向器电磁阀得电，推动方轴旋转，带动感应铁块主令控制器进入U形框，光电开关GDK-Ⅰ输出高电平，使正向继电器J1线圈得电，保持机车各步序低压控制电源正常，正向继电器J1常闭触点动断开，实现向前和向后步序的互锁，闭合器电磁阀失电，保持继电器J3线圈得电，J3常闭触头断开，电力制动继电器J4线圈失电，可实现机车向前运行。
机车向后运行时，主令控制器置于“2”位，过压继电器J5线圈得电、保持机车各步序低压控制电源正常，反向器电磁阀线圈、开闭器电磁阀线圈失电，推动方轴旋转，带动感应铁块主令控制器离开U型框，使J1继电器线圈回路失电，向后继电器J2线圈得电，断开正向继电器JI触点，开闭器电磁阀继续失电，保持继电器J3线圈得电，J3长闭触头断开，实现向后运行和电力制动互锁，机车电机接入主电路，实现电机车向后运行。
实现电力制动时，主令控制器置于“4”位，过压继电器J5线圈得电，保持机车各步序低压控制电源正常，电力制动转换器5.1电磁阀得电，推动方轴9旋转，带动感应铁块主令控制器进入U形框中，电制动继电器J4线圈得电，J4继电器长闭触头断开，继电器J3互锁，对应机车开闭器电磁阀得电，互锁向前和向后继电器J3线圈失电，开闭器断开，切断直流电源，实现电机能耗制动。主令控制器扳到0位，过压继电器J5失电，各步序继电器都失去电源，电磁阀线圈也失电，各组接点分别根据操作状态作相应的改变，电机车和高压电源脱离。
Claims (5)
1.矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，包括高压电源，经受电弓（6）、开闭器（5）与电机（7）连接，还包括用于低压控制的主令控制器（1）、反向器（3）、开闭器与气动电磁阀，其特征在于，主令控制器分别与车载电池E1（8）、反向器气动电磁阀（2）、开闭器气动电磁阀（4）连接，气动电磁阀分别驱动反向器、开闭器的方轴转动；反向器方轴上设光电开关GDK-I（9），其连接端子分别与车载电池E2（10）、过压继电器J5（11）、步序继电器J1（12）、反向继电器J2（13）电气连接，接通或断开车载电池E2；开闭器方轴（23）上设光电开关GDK-Ⅱ（14），其连接端子与车载电池E3（15）、正反向继电器J3（16）、电制动继电器J4（17）电气连接，接通或断开车载电池E3，进而控制高压电源与电机连接保证机车按设定程序运行；上述继电器J1、J2、J3、J4和J5线圈正极到负极各并联一只IN4007二极管，起到相互隔离作用，并与继电器一起集装于继电器箱内，继电器箱固定在车载高压室墙壁上。
2.根据权利要求1所述的矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，其特征在于，所述的反向器方轴上方设的光电开关GDK-Ⅰ，由开口U形框(22)、光敏元件、支柱(20)和感应铁块(21)组成；光敏元件固定在U形框两翼内侧，光敏元件设A、B、C连接端子；U形框由支柱固定在反向器上沿工作平台(19)上、止挡块一侧，U形框两翼与工作平台平行；感应铁块呈平板形，与支柱垂直连接，支柱固定在工作平台上，与反向器方轴竖直方向一致，感应铁块与U形框两翼平行衔接，在反向器方轴带动下在止挡限定的90度范围内运转自如。
3.根据权利要求2所述的矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，其特征在于,所述的光电开关GDK-Ⅰ的光敏元件连接端子A与车载电池E2正极连接；光敏元件连接端子B与过压继电器J5、车载电池E2负极连接；光敏元件连接端子C与步序继电器J1、反向继电器J2常闭触头和二者的线圈连接，再经过压继电器J5的常开触头与车载电池E2负极连接，步序继电器J1、反向继电器J2常闭触头的线圈由其常闭触头互锁。
4.根据权利要求1所述的矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，其特征在于,所述的开闭器方轴平台(24)上设的光电开关GDK-Ⅱ，由开口U形框(27)、光敏元件、支柱(25)和感应铁块(26)组成；光敏元件固定在U形框两翼内侧，其上设B′、D、F连接端子；U形框由支柱固定在开闭器上沿平台上、止挡的一侧，U形框两翼与平台平行；感应铁块呈平板形，与支柱垂直连接，支柱固定在平台上，支柱与开闭器方轴竖直方向一致，感应铁块与U形框两翼平行衔接，在开闭器方轴带动下在止挡限定的90度范围内运转自如。
5.根据权利要求4所述的矿用直流电力机车电气传动低压控制装置，其特征在于,光电开关GDK-Ⅱ的光敏元件连接端子D经过压继电器J5常开触头与正反向继电器J3线圈、车载电池E3的正极连接；光敏元件的连接端F经电制动继电器J4的常闭触头与正反向继电器J3线圈另一端连接，再经正反向继电器J3的常闭触头、电制动继电器J4线圈与车载电池E3负极连接；连接端子B′与光电开关GDK-Ⅰ的光敏元件连接端子B连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |