一种机车高压控制电路、高压箱及机车的制作方法

本发明涉及一种机车高压控制电路、高压箱及机车，用于机车主电路控制，该技术属于机车高压电器领域。

背景技术：

随着铁路市场的拓展深入，从运输牵引定数的功率匹配、减少司乘人员、降低运营成本的角度考虑，大功率牵引电力机车成为货运趋势。

图1、图2分别为现有技术中重联运行的机车中高压控制电路的结构示意图、高压箱内各个器件的布置示意图。如图1所示，从受电弓接收到的输入电压进入高压箱的箱体10后，高压输入电缆33与断路器6电连接，经过断路器6后会分成两路，一路直接与第一车厢的供电电缆31电连接，从而为本车厢（第一车厢）供电，另一路通过隔离开关2与第二车厢的供电电缆32电连接，从而为与第一车厢重联的第二车厢（其他车厢）供电，且设置电压互感器91、电流互感器92对高压输入电缆33的电压、电流分别进行检测。

如图1、图2所示，根据现有技术的高压控制电路的电路结构，由于高压输入电缆33先经过断路器6，因此为了节省空间，只能将高压输入电缆33与断路器6的m2端电连接，而将断路器6的m1端与隔离开关2一端、第一车厢的供电电缆31电连接，而第一车厢的供电出线端一般需要连接有避雷器7，由于隔离开关2占据了较大空间，且避雷器7也需要布置空间，使得高压箱的体积较大，无法满足小型化的要求。

另外，由于仅由断路器的开断来决定是否为第一车厢（本车厢）供电，若断路器6发生损坏短路，则高压输入会直接供给本车，并无其他供电隔离措施，从而造成进一步危害。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是针对现有重联机车高压箱的体积较大、无法满足小型化的要求，提供一种机车高压控制电路、高压箱及机车。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种机车高压控制电路，包括断路器、隔离开关，特征在于：还包括第一电连接端a1、第二电连接端a2、第三电连接端a3，所述隔离开关包括第一闸刀、第二闸刀；

所述第一闸刀一端、第二闸刀一端、断路器一端均与第一电连接端a1电连接，所述断路器另一端电连接有第一车厢的供电电缆；

所述第二电连接端a2电连接有第二车厢的供电电缆；

所述第三电连接端a3电连接有高压输入电缆；

所述第一闸刀另一端、第二闸刀另一端均可切换地与第二电连接端a2、第三电连接端a3电连接。

本发明中，通过上述电路结构，使得高压输入首先经过隔离开关的两个闸刀分为两路，其中一路依次经过两个闸刀与第二车厢的供电电缆电连接，另一路经过一个闸刀，再经过断路器，才与第一车厢的供电电缆电连接。通过优化电路布局，且通过设置包括两个闸刀的隔离开关，使得隔离开关可以占据较小的空间，从而减小整个高压箱的体积。而且隔离开关、断路器可以为本车供电实现双重保险，即使其中一个器件损坏而短路，依然可以通过断开另一个器件断开为本车厢的供电。

进一步地，所述第三电连接端a3还电连接有电压互感器。

本发明还提供一种机车高压箱，包括箱体，所述箱体内设置有如上述任一项所述的机车高压控制电路。

进一步地，所述隔离开关还包括分别带动第一闸刀和第二闸刀转动的第一拉杆和第二拉杆、分别带动第一拉杆和第二拉杆转动的第一操纵杆和第二操纵杆、分别驱动第一操纵杆和第二操纵杆沿直线运动的第一气缸控制机构和第二气缸控制机构；

所述第一操纵杆通过第一直线运动/转动运动转换机构与第一拉杆连接；

所述第二操纵杆通过第二直线运动/转动运动转换机构与第二拉杆连接。

进一步地，所述第一直线运动/转动运动转换机构包括第一转轴、第一转动块、第二转动块，所述第一转动块一端、第二转动块一端均与第一转轴固定连接，所述第一拉杆两端分别与第一转动块另一端、第一闸刀对应铰接，所述第一操纵杆上沿第一操纵杆的长度方向开设有第一通孔，所述第二转动块伸入第一通孔且与第一操纵杆铰接，所述第二转动块与第一操纵杆的铰接轴所在方向与第一转轴长度方向平行；

所述第二直线运动/转动运动转换机构包括第二转轴、第三转动块、第四转动块，所述第三转动块一端、第四转动块一端均与第二转轴固定连接，所述第二拉杆两端分别与第三转动块另一端、第二闸刀对应铰接，所述第二操纵杆上沿第二操纵杆的长度方向开设有第二通孔，所述第四转动块伸入第二通孔且与第二操纵杆铰接，所述第四转动块与第二操纵杆的铰接轴所在方向与第二转轴长度方向平行；

所述第二转轴套设在第一转轴上且第二转轴、第一转轴相互独立转动；

优选地，所述机车高压箱内还固定设置有限位件，所述限位件上开设有尺寸分别与第二转轴外径、第一操纵杆外径、第二操纵杆外径相互配合的第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔，所述第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔的开设方向分别与第二转轴、第一操纵杆、第二操纵杆的长度方向平行。

本发明中，通过设置限位件并开设限位孔，使得第二转轴、第一操纵杆、第二操纵杆可以避免在运动时左右晃动，从而保证装置的稳定性。

进一步地，所述第三电连接端a3还电连接有电压互感器，所述断路器两端之间还连接有高压接地开关；

所述箱体内设置有将箱体内腔分为位于后侧的第一区域、位于前侧的第二区域且用于将第一区域和第二区域进行电磁屏蔽的隔板；

所述第一区域内设置有断路器驱动机构、高压接地开关驱动机构、第一气缸控制机构、第二气缸控制机构、与电压互感器电连接的开关部件；

所述第二区域内设置有断路器执行机构、高压接地开关执行机构、第一操纵杆、第二操纵杆、第一拉杆、第二拉杆、第一直线运动/转动运动转换机构、第二直线运动/转动运动转换机构、第一闸刀、第二闸刀、电压互感器，所述第一操纵杆、第二操纵杆均为绝缘器件；

所述第一操纵杆、第二操纵杆、断路器驱动机构与执行机构之间的电连接线、高压接地开关驱动机构与执行机构之间的连接线、电压互感器副边与开关部件之间的电连接线分别穿过隔板。

本发明中，通过将箱体分别两个区域，且分别将各个器件的低压部分、高压部分分别布置在两个区域中，从而可以避免低压部分、高压部分相互干扰，减小电磁干扰，且方便检修。

进一步地，所述断路器另一端还电连接有避雷器；

在所述第二区域内，所述断路器执行机构、闸刀单元、电压互感器从箱体的后侧向前侧依次设置，所述闸刀单元包括第一闸刀、第二闸刀；

所述高压输入电缆、电压互感器均位于箱体的左侧且相邻设置，所述第二车厢的供电电缆位于箱体的右侧，所述第二车厢的供电电缆在箱体左右方向上与高压输入电缆或电压互感器相对设置；

所述第一车厢的供电电缆、高压接地开关均设置于所述断路器执行机构的左侧或右侧，所述第一车厢的供电电缆位于高压接地开关的上方或下方；

所述避雷器、第一操纵杆、第二操纵杆均设置于所述断路器执行机构的右侧或左侧，所述第一操纵杆、第二操纵杆均位于避雷器的上方或下方。

本发明中，将所述断路器执行机构、闸刀单元、电压互感器从箱体的后侧向前侧依次设置与器件在电路结构上的位置一致，方便布线。由于需利用电压互感器测量高压输入电缆中的电压，因此两者相邻布置，方便布线。由于两个闸刀均可切换地与第二车厢的供电电缆、高压输入电缆电连接，且因此，将第二车厢的供电电缆与高压输入电缆或电压互感器设置在左右方向上的相对位置，从而与电路结构中的位置一致，方便布线。申请人在研究时发现，断路器旁边还需布置第一车厢的供电电缆、高压接地开关、避雷器、带动闸刀转动的两个操纵杆。由于高压接地开关占据较大空间，且两个操纵杆在箱体前后方向上需从隔板延伸布置到闸刀所在位置，因此将两个操纵杆与高压接地开关分别布置在断路器的左右两侧，从而节省空间。本发明中结合电路结构中各个器件的位置进行布置，可以实现高压箱内各个器件的紧凑布置，从而节省高压箱的空间，满足小型化的要求。

进一步地，所述机车高压箱中各个电连接线的截面积不小于240mm²，第一闸刀的刀片的宽度不小于50mm且厚度不小于12mm，第二闸刀的刀片的宽度不小于50mm且厚度不小于12mm。

申请人在研究时发现，高压输入电缆中的输入电流能达到800a以上，由于现有技术的隔离开关不直接与高压输入电缆电连接，因此现有技术的高压隔离开关仅能承受约630a电流。本申请中，由于隔离开关直接与高压输入电缆电连接，因此，通过上述设置，增大机车高压箱中各个电连接线的截面积、增大闸刀的宽度和厚度，从而使得隔离开关可以承受的电流提高到大于800a，从而保证安全性。

进一步地，所述机车高压箱中各个电连接线均为双层压接的铜编织线结构。

本发明中，通过上述设置，使得电连接线可承受的电流增大，保证运行安全性。

本发明还提供一种机车，包括如上述任一项所述的机车高压箱。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明设计采用一种集成化、模块化、简统化设计理念，实现大功率大电流传输，同时实现两路电路输出和隔离。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中重联运行的机车中高压控制电路的结构示意图；

图2为现有技术中高压箱内各个器件的布置示意图；

图3为本发明实施例的机车高压控制电路的结构示意图；

图4为本发明实施例的机车高压箱的俯视示意图；

图5是图4中气缸组件、两个操纵杆带动两个闸刀运动的结构示意图；

图6是图4中两个操纵杆与两个直线运动/转动运动转换机构的连接结构示意图。

上述附图中，2-隔离开关，21-第一闸刀，22-第二闸刀，31-第一车厢的供电电缆，32-第二车厢的供电电缆，33-高压输入电缆，5-高压接地开关，6-断路器，7-避雷器，91-电压互感器，92-电流互感器，10-箱体，11-隔板，201-第一簧片，202-第二簧片，301-第一拉杆，302-第二拉杆，401-第一转动块，402-第二转动块，403-第三转动块，404-第四转动块，501-第一通孔，502-第二通孔，601-第一操纵杆，602-第二操纵杆，70-限位件，80-气缸组件，20a-第一转轴，20b-第二转轴，100-受电弓，101-绝缘板，va、vb分别为断路器的两个电连接端。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图3—4所示，本发明提供一种机车高压控制电路，包括断路器6、隔离开关，还包括第一电连接端a1、第二电连接端a2、第三电连接端a3，所述隔离开关包括第一闸刀21、第二闸刀22；

所述第一闸刀21一端、第二闸刀22一端、断路器6一端均与第一电连接端a1电连接，所述断路器6另一端电连接有第一车厢的供电电缆31；

所述第二电连接端a2电连接有第二车厢的供电电缆32；

所述第三电连接端a3电连接有高压输入电缆33；

所述第一闸刀21另一端可切换地与第二电连接端a2、第三电连接端a3电连接。第二闸刀22另一端可切换地与第二电连接端a2、第三电连接端a3电连接。

所述第三电连接端a3还电连接有电压互感器91。

两个闸刀有4种连接状态：

（1）第一闸刀21、第二闸刀22均将高压输入与断路器6导通；

（2）第一闸刀21、第二闸刀22均将断路器6与它车电缆（第二车厢的供电电缆32）导通；

（3）第一闸刀21将高压输入电缆33与断路器6导通，第二闸刀22将断路器6与它车电缆（第二车厢的供电电缆32）导通；

（4）第一闸刀21将断路器6与它车电缆（第二车厢的供电电缆32）导通，第二闸刀22将高压输入电缆33与断路器6导通；

本发明还提供一种机车高压箱，包括箱体10，所述箱体10内设置有上述所述的机车高压控制电路。

如图5-6所示，所述隔离开关还包括分别带动第一闸刀21和第二闸刀22转动的第一拉杆301和第二拉杆302、分别带动第一拉杆301和第二拉杆302转动的第一操纵杆601和第二操纵杆602、分别驱动第一操纵杆601和第二操纵杆602沿直线运动的第一气缸控制机构和第二气缸控制机构；

所述第一操纵杆601通过第一直线运动/转动运动转换机构与第一拉杆301连接；

所述第二操纵杆602通过第二直线运动/转动运动转换机构与第二拉杆302连接。

所述第一直线运动/转动运动转换机构包括第一转轴20a、第一转动块401、第二转动块402，所述第一转动块401一端、第二转动块402一端均与第一转轴20a固定连接，所述第一拉杆301两端分别与第一转动块401另一端、第一闸刀21对应铰接，所述第一操纵杆601上沿第一操纵杆601的长度方向开设有第一通孔501，所述第二转动块402伸入第一通孔501且与第一操纵杆601铰接，所述第二转动块402与第一操纵杆601的铰接轴所在方向与第一转轴20a长度方向平行；

所述第二直线运动/转动运动转换机构包括第二转轴20b、第三转动块403、第四转动块404，所述第三转动块403一端、第四转动块404一端均与第二转轴20b固定连接，所述第二拉杆302两端分别与第三转动块403另一端、第二闸刀22对应铰接，所述第二操纵杆602上沿第二操纵杆602的长度方向开设有第二通孔502，所述第四转动块404伸入第二通孔502且与第二操纵杆602铰接，所述第四转动块404与第二操纵杆602的铰接轴所在方向与第二转轴20b长度方向平行；

所述第二转轴20b套设在第一转轴20a上且第二转轴20b、第一转轴20a相互独立转动；

在一种优选实施方式中，所述机车高压箱内还固定设置有限位件70，所述限位件70上开设有尺寸分别与第二转轴20b外径、第一操纵杆601外径、第二操纵杆602外径相互配合的第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔，所述第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔的开设方向分别与第二转轴20b、第一操纵杆601、第二操纵杆602的长度方向平行。

第一气缸控制机构和第二气缸控制机构可设置在气缸组件80中。两个直线运动/转动运动转换机构把第一操纵杆601、第一操纵杆602的往复运动转化为转动，带动第一闸刀21、第二闸刀22动作。

所述第三电连接端a3还电连接有电压互感器91，所述断路器6两端之间还连接有高压接地开关5；

所述箱体10内设置有将箱体10内腔分为位于后侧的第一区域、位于前侧的第二区域且用于将第一区域和第二区域进行电磁屏蔽的隔板11。隔板11可为铝合金材料，从而实现第一区域、第二区域之间的电磁屏蔽功能。

所述第一区域内设置有断路器6驱动机构、高压接地开关5驱动机构、第一气缸控制机构、第二气缸控制机构、与电压互感器91电连接的开关部件；

所述第二区域内设置有断路器6执行机构、高压接地开关5执行机构、第一操纵杆601、第二操纵杆602、第一拉杆301、第二拉杆302、第一直线运动/转动运动转换机构、第二直线运动/转动运动转换机构、第一闸刀21、第二闸刀22、电压互感器91，所述第一操纵杆601、第二操纵杆602均为绝缘器件；

所述第一操纵杆601、第二操纵杆602、断路器6驱动机构与执行机构之间的电连接线、高压接地开关5驱动机构与执行机构之间的连接线、电压互感器91副边与开关部件之间的电连接线分别穿过隔板11。

在第二区域底部、顶部分别铺设了复合材料的绝缘隔板和绝缘顶盖，从而保证高压区域的绝缘。

所述断路器6两端之间还连接有高压接地开关5。所述断路器6另一端还电连接有避雷器7。

图4为本发明的机车高压线的俯视示意图，图中箭头方向表示箱体的前、后方向与左、右方向。图中垂直于纸面的方向表示箱体的上、下方向。

本发明中，高压电器箱进行了高低压分区设计，即分为第一区域、第二区域。第二区域主要为高压导电部分，第一区域为低压逻辑控制部分。分区的优势是方便检修，减小主电路对辅助电路的电磁干扰。断路器6驱动机构、高压接地开关5驱动机构、第一气缸控制机构、第二气缸控制机构、与电压互感器91电连接的开关部件的工作电压一般都在110v左右。当电压互感器91测量到高压输入电缆33电压超过设定值时，会令与电压互感器91电连接的开关部件进行动作。开关部件为现有技术的内容，本领域技术人员可以理解。

所述断路器6另一端还电连接有避雷器7；

在所述第二区域内，所述断路器6执行机构、闸刀单元、电压互感器91从箱体10的后侧向前侧依次设置，所述闸刀单元包括第一闸刀21、第二闸刀22；

所述高压输入电缆33、电压互感器91均位于箱体10的左侧且相邻设置，所述第二车厢的供电电缆32位于箱体10的右侧，所述第二车厢的供电电缆32在箱体10左右方向上与高压输入电缆33或电压互感器91相对设置；

所述第一车厢的供电电缆31、高压接地开关5均设置于所述断路器6执行机构的左侧或右侧，所述第一车厢的供电电缆31位于高压接地开关5的上方或下方；

所述避雷器7、第一操纵杆601、第二操纵杆602均设置于所述断路器6执行机构的右侧或左侧，所述第一操纵杆601、第二操纵杆602均位于避雷器7的上方或下方。

所述机车高压箱中各个电连接线的截面积不小于240mm²，第一闸刀21的刀片的宽度不小于50mm且厚度不小于12mm，第二闸刀22的刀片的宽度不小于50mm且厚度不小于12mm。闸刀（第一闸刀21、第二闸刀22）的刀片的宽度、厚度构成的平面垂直于闸刀的长度方向。

所述机车高压箱中各个电连接线均为双层压接的铜编织线结构。此处，电连接线即将各个器件相连的电连接线（例如电缆）。

针对电流配置，对高压主电路进行设计，针对高压隔离开关，加大闸刀厚度和增加簧片宽度，以增加导流截面积。针对电缆连接断路器和高压隔离开关，采用双层压接的铜编织线结构，增加导流面积。

本发明还提供一种机车，包括上述机车高压箱。

本申请是专门为重载重联高压电器箱设计的电路。

本发明采用一种电路控制两路输出，将隔离开关进行集成设计，解决高压箱需要两个隔离开关的需求，通过两个闸刀共点，分别切换，实现两路输出。解决大功率机车高压电器长期暴露车顶污染、老化隐患；通过增大电路导体导流面积，优化800a以内所有电流等级高压电器箱性能需求，覆盖单隔离开关和双隔离开关电路需求。通过一个集成的隔离开关，满足需要一个高压隔离开关或者两个高压隔离开关的电路。优化电路布局，大大减小空间，便于检修维护。

本发明中，将不小于3kv的电压称为高压，将小于3kv的电压称为低压。

一种机车高压控制电路及高压箱，通过一路控制两路输出。高压控制电路由箱体10、电压互感器91、第一闸刀21、第二闸刀22、第二车厢的供电电缆32（即去它车电缆）、避雷器7、断路器6、高压接地开关5、第一车厢的供电电缆31（即到本车电缆）、高压输入电缆33等主要部件组成。

本发明中，通过集成设计，打破传统部件格局，将两路隔离开关及接地开关功能融入箱体，实现输入电缆到本车和它车供电，同时实现一路到本车的隔离和导通；一路到它车的隔离和导通的功能。

输出路线1：当高压电通过高压输入电缆33进入第一闸刀21、再进入断路器6，由到第一车厢的供电电缆31（即本车电缆）进入本车供电；

输出路线2：当高压电通过高压输入电缆33进入第一闸刀21、再进入第二闸刀22，由第二车厢的供电电缆32进入它车，为它车供电。

其他替代方案：技术方案中涉及到两个隔离开关，可以使用其中的一个开关满足单一隔离开关使用需求。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除