城轨车辆电气控制系统构成课件.ppt

1、城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成城 市 轨 道 交 通 车 辆 电 气 控 制城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成教材编写基本思路教材编写基本思路教 材 编 写 概 况城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成城轨电动列车驾驶员职业所需知识、技能、要求城轨电动列车驾驶员职

2、业所需知识、技能、要求1.识图知识：识图知识：电动列车车辆设备布置图、电动列车车辆综合线路图、电动列车车辆设备布置图、电动列车车辆综合线路图、 电动列车辅助系统原理图、电动列车气路系统原理图电动列车辅助系统原理图、电动列车气路系统原理图2.2.电机知识电机知识3.3.电动列车车辆知识电动列车车辆知识: :车辆驾驶操作知识、车辆制动系统知识、车辆转向架车辆驾驶操作知识、车辆制动系统知识、车辆转向架知识、车辆电力电子器件知识、车辆电气机械控制知识、车辆知识、车辆电力电子器件知识、车辆电气机械控制知识、车辆故障判断及应急处理知识故障判断及应急处理知识4.法律规章知识法律规章知识: :司机手册司机手册

3、、电动列车驾驶员规范化作业标准电动列车驾驶员规范化作业标准、相、相 关电动列车检查、运行、调试、故障处理与安全生产等规关电动列车检查、运行、调试、故障处理与安全生产等规 程程规范。规范。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制教材与教学标准、课程标准的关系处理教材与教学标准、课程标准的关系处理1.课程标准与教材并非一一对应课程标准与教材并非一一对应2.企业标准与企业标准与 教学内容的矛盾教学内容的矛盾3.专业教学资源库专业教学资源库城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控

4、制系统构成学学 习习 目目 标标1.项项 目目 描描 述述2.学学 习习 任任 务务3.拓拓 展展 任任 务务4. 任务一任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述 任务二任务二 城市轨道交通车辆控制系统部件功能城市轨道交通车辆控制系统部件功能 任务一任务一 城市轨道交通车辆控制系统部件功能城市轨道交通车辆控制系统部件功能城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 学习目标：学习目标：1 1掌握城市轨道交通车辆电气控制原理；掌握城市轨道交通车辆电气控制原

5、理；2 2掌握牵引与电制动的控制原理；掌握牵引与电制动的控制原理；3 3会进行城市轨道车辆受力和列车运行工况；会进行城市轨道车辆受力和列车运行工况；4 4掌握牵引力和制动力的形成；掌握牵引力和制动力的形成；5 5了解空转和滑行的形成，会进行车辆空转和滑行的保护处理；了解空转和滑行的形成，会进行车辆空转和滑行的保护处理；6 6掌握牵引动力装置的结构和工作原理；掌握牵引动力装置的结构和工作原理；7 7了解城轨车辆电器结构原理。了解城轨车辆电器结构原理。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成实

6、践练习：实践练习：课上与课下结合、书面与实践结合、基础与综合结合（课业）课上与课下结合、书面与实践结合、基础与综合结合（课业）操作练习：操作练习：1 1）在实训室完成对城轨交通车辆电气控制系统的认识和对其作用了解。）在实训室完成对城轨交通车辆电气控制系统的认识和对其作用了解。2 2）通过模拟操作受电弓，了解受电弓的升弓和降弓气路工作过程。）通过模拟操作受电弓，了解受电弓的升弓和降弓气路工作过程。 根据受电弓图片，标出受电弓各部件的名称，说明其作用。根据受电弓图片，标出受电弓各部件的名称，说明其作用。3 3）根据自己对牵引的了解，画出城轨车辆牵引系统能量转换过程图。）根据自己对牵引的了解，画出城

7、轨车辆牵引系统能量转换过程图。书面练习：书面练习：1）说明城市轨道交通车辆控制的原理。）说明城市轨道交通车辆控制的原理。2）简介城市轨道交通车辆电气控制系统组成。）简介城市轨道交通车辆电气控制系统组成。3）以）以A型车为例，列表说明城市轨道交通地铁车辆电气设备布置。型车为例，列表说明城市轨道交通地铁车辆电气设备布置。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成项目描述（项目描述（1 1）：）： 城市轨道交通车辆最根本的任务：运输城市轨道交通车辆最根本的任务：运输 完成运输任务的关键：车辆的运行

8、速度及其控制完成运输任务的关键：车辆的运行速度及其控制 控制系统作用：根据运营系统给出的命令控制系统作用：根据运营系统给出的命令 对各功能子系统进行调控。对各功能子系统进行调控。 控制系统类型控制系统类型: : 牵引控制、制动控制牵引控制、制动控制 控制系统控制方法：数学模型化、传统的控制系统控制方法：数学模型化、传统的PIDPID调节、调节、 人工智能原理的各种控制方法人工智能原理的各种控制方法城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成人机界面作用：驾驶员可随时了解整个列车的运行状态和各人

9、机界面作用：驾驶员可随时了解整个列车的运行状态和各 主要单元部件的工作状态，必要时人工干预。主要单元部件的工作状态，必要时人工干预。 人机界面组成：系统操作软件、微机控制系统、总线控制人机界面组成：系统操作软件、微机控制系统、总线控制电气控制系统功能：实现列车自动驾驶系统电气控制系统功能：实现列车自动驾驶系统ATOATO、 列车自动控制系统列车自动控制系统 ATCATC、 列车自动保护系统列车自动保护系统ATPATP、 列车自动监控系统列车自动监控系统 ATSATS、 列车通信控制列车通信控制TCCTCC等全自动控制等全自动控制电气控制系统组成：主牵引传动系统、辅助电源系统、电气控制系统组成：

10、主牵引传动系统、辅助电源系统、 牵引牵引/ /制动控制系统、车门控制系统制动控制系统、车门控制系统项目描述（项目描述（2 2）：）：城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成图图1-1 1-1 城市轨道交通车辆控制原理图城市轨道交通车辆控制原理图城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成任务一任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述一、城市轨道交通车

11、辆电气控制系统概述一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述主牵引传动系统主牵引传动系统辅助供电系统辅助供电系统牵引制动控制系统牵引制动控制系统车门控制系统车门控制系统城市轨城市轨道交通道交通车辆电车辆电气控制气控制系统系统学习任务：学习任务：城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成图图1-3 1-3 司机驾驶地铁车辆司机驾驶地铁车辆学习任务学习任务1 1城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统

12、构成二、城市轨道交通车辆总体控制二、城市轨道交通车辆总体控制电力牵引传动控制系统：电力牵引传动控制系统：定义：定义：在轨道交通运输中，采用电动机传动来满足车辆在轨道交通运输中，采用电动机传动来满足车辆牵引的电气部分。牵引的电气部分。控制对象：控制对象：牵引电机牵引电机作用：作用：对电动机的速度和牵引力进行调节对电动机的速度和牵引力进行调节分类：分类：直流传动控制系统、交流传动控制系统直流传动控制系统、交流传动控制系统工作原理：工作原理：图图1-4 1-4 地铁单元车辆的总体控制地铁单元车辆的总体控制 任务任务1城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城

13、市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成图图1-4 1-4 地铁单元车辆的总体控制地铁单元车辆的总体控制任务任务1城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成三、城市轨道交通车辆电器部件与设备三、城市轨道交通车辆电器部件与设备 图图1-5 1-5 庞巴迪公司与长客生产的地铁车辆的主要设备配置庞巴迪公司与长客生产的地铁车辆的主要设备配置拖车拖车(TC)动车（动车（M） 动车动车(M)任务任务1城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一

14、城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成任务二任务二 城市轨道交通车辆控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆控制系统部件城市轨道交通车辆控制系统部件一般称为一般称为牵引电器牵引电器。定义：定义：对城市轨道交通车辆以及其它的牵引设备进行切换、检对城市轨道交通车辆以及其它的牵引设备进行切换、检测、控制、保护和调节的电器及装置。测、控制、保护和调节的电器及装置。构成：构成：主电路电器主电路电器、控制电路电器控制电路电器、辅助电路电器辅助电路电器特点：特点：外型呈平整的箱状，且宽度小，安装时尽可能成列布置；外型呈平整的箱状，且宽度小，安装时尽可

15、能成列布置； 结构方面要便于更换触头、弹簧和其它被磨损零件。结构方面要便于更换触头、弹簧和其它被磨损零件。 操作次数频繁，零件的机械与电气强度方面，操作次数频繁，零件的机械与电气强度方面， 要求有较大的安全系数，同时必须保证有最大的可靠性。要求有较大的安全系数，同时必须保证有最大的可靠性。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成牵引电器结构特点（续）：牵引电器结构特点（续）：l 螺钉连接应有弹簧垫圈和紧锁螺帽，接触器等运动螺钉连接应有弹簧垫圈和紧锁螺帽，接触器等运动 的重心落在支撑点上；的

16、重心落在支撑点上；l 计算绕组、选择绝缘材料、润滑油要考虑温度变化；计算绕组、选择绝缘材料、润滑油要考虑温度变化；l 用电镀涂压的办法来防止零件表面的锈蚀；用电镀涂压的办法来防止零件表面的锈蚀；l 选择漏电间隙和绝缘距离时，应从可能最坏的表面选择漏电间隙和绝缘距离时，应从可能最坏的表面 工作情况出发，保证牵引电器之间的绝缘可靠。工作情况出发，保证牵引电器之间的绝缘可靠。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 （一）受电弓（一）受电弓1.1.城轨交通车辆的供电与受流城轨交通车辆的

17、供电与受流 地铁和轻轨速度不高，地铁和轻轨速度不高，常采用直流供电常采用直流供电。 电压制式：电压制式：发展趋向是发展趋向是IECIEC标准中标准中600600伏、伏、750750伏、伏、15001500伏伏中国国家标准地铁直流供电系统的规定是中国国家标准地铁直流供电系统的规定是: : 直流直流750750伏（波动范围伏（波动范围500500900900伏）和伏）和 直流直流15001500伏（波动范围伏（波动范围1000100018001800伏）。伏）。 供电形式：供电形式：接触网供电、接触轨供电接触网供电、接触轨供电 受流形式：受流形式：接触网受流、第三轨受流接触网受流、第三轨受流任务任

18、务2一、主电路电器一、主电路电器主要包括：主要包括：受电弓受电弓、高速断路器高速断路器、主接触器主接触器、牵引变流装置牵引变流装置、制动电阻制动电阻器器、平波电抗器平波电抗器 、接地装置接地装置等。等。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成牵引网 由馈电线、接触网、轨道回由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络路及回流线组成的供电网络称为牵引网称为牵引网 从牵引变从牵引变电所向接电所向接触网输送触网输送牵引电能牵引电能的导线的导线 用以供用以供牵引电牵引电流返回流返回牵引变牵引变

19、电所的电所的导线导线 列车行走时列车行走时，利用走行，利用走行轨作为牵引轨作为牵引电流回流的电流回流的电路电路 为便于检修和缩为便于检修和缩小事故范围，将小事故范围，将接触网分成若干接触网分成若干段称为电分段段称为电分段 经过电动列车的受电器向经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网电动列车供给电能的导电网 主变电站主变电站牵引变电站牵引变电站馈电线馈电线接触网接触网 钢轨钢轨 回流线回流线 电分段电分段 接触网接触网 馈电线馈电线主变电站主变电站回流线回流线 城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车

20、辆电气控制系统构成城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成侧摩式接触轨（第三轨）侧摩式接触轨（第三轨）城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 动车转向架侧面都有受流器，直接搭在三轨上边，动车转向架侧面都有受流器，直接搭在三轨上边，中间扁六边形，就是与三轨接触的铜滑块。中间扁六边形，就是与三轨接触的铜滑块。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一

21、 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成2.2.受电弓的结构组成受电弓的结构组成 受电弓受电弓: : 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆 的受流装置的受流装置 根据驱动动力分为根据驱动动力分为: : 气动弓和电动弓气动弓和电动弓 1-1-基础框架基础框架 2-2-高度止挡高度止挡 3-3-绝缘子绝缘子4-4-框架框架 5-5-下部支杆下部支杆 6-6-下部导杆下部导杆7-7-上部支杆上部支杆 8-8-上部导杆上部导杆 9-9-集流头集流头 10-10-接触带接触带 11-11-端角端角 12-12-升高和降低装置升高和降低装置 13-13-电流传送装置电流传送装置 14

22、-14-吊钩闭锁器吊钩闭锁器图图1-6 1-6 单臂受电弓结构组成单臂受电弓结构组成城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制24项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成3 3受电弓工作原理受电弓工作原理受电弓靠滑动接触受流，是移动设备与固定供电装置之间的连接环节。受电弓靠滑动接触受流，是移动设备与固定供电装置之间的连接环节。受电弓受流性能的基本要求是：受电弓受流性能的基本要求是：集流头与接触网接触可靠，磨耗小；升降弓时对车顶设备不产生有害集流头与接触网接触可靠，磨耗小；升降弓时对车顶设备不产生有害冲击；运行中受电弓动作轻巧，动态

23、稳定性能好。冲击；运行中受电弓动作轻巧，动态稳定性能好。受电弓的提升依靠升弓弹簧完成；受电弓的提升依靠升弓弹簧完成；降弓是通过传动风缸内部的降弓弹簧来实现；降弓是通过传动风缸内部的降弓弹簧来实现；压缩空气在传动风缸的充气及排气决定了受电弓的升与降。压缩空气在传动风缸的充气及排气决定了受电弓的升与降。（1 1）升弓过程：）升弓过程：在列车及司机台激活的情况下，按下副司机台受电弓在列车及司机台激活的情况下，按下副司机台受电弓升弓按钮，相应的升弓电路工作，升弓电磁阀得电动作，打开风升弓按钮，相应的升弓电路工作，升弓电磁阀得电动作，打开风源至传动风缸的通路，传动风缸充气，将内部的降弓弹簧压缩，源至传动

24、风缸的通路，传动风缸充气，将内部的降弓弹簧压缩，在升弓弹簧的作用下克服自身重力升起。在升弓弹簧的作用下克服自身重力升起。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成图图1-7 1-7 升弓风路示意升弓风路示意图图 风路系统风路系统任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制26项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成（2 2）降弓过程）降弓过程 a) a) 快速降弓风路快速降弓风路 b) b) 缓慢降弓风路缓慢降

25、弓风路图图1-8 1-8 降弓风路示意图降弓风路示意图任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制27项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成（3 3）紧急操作）紧急操作当车辆有压缩空气，但气压不足当车辆有压缩空气，但气压不足 ( (低于低于3bar) 3bar) 时，受电弓也可以手动升弓。时，受电弓也可以手动升弓。此时使用此时使用B B车车厢设备柜中的脚踏泵，同车车厢设备柜中的脚踏泵，同时手动或电动控制电磁阀开通风路，人工踩时手动或电动控制电磁阀开通风路，人工踩压脚踏泵打风，至风压足以升起受电弓为止。压脚踏泵打风，至风压

26、足以升起受电弓为止。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成额定电压额定电压/V/VDCl500电压范围电压范围/V/VDCl0001800额定电流额定电流/A/ADCl050最大启动电流最大启动电流(30s)/A/ADCl600最大停车电流最大停车电流/A/ADC460标准静接触压力标准静接触压力/N/N 12010静压力调节范围静压力调节范围/N/N100140滑板单向运动在工作高度范围内压力差滑板单向运动在工作高度范围内压力差/N/N不大于不大于10滑板在工作高度范围内同一

27、高度上，升与降压力差滑板在工作高度范围内同一高度上，升与降压力差/N/N不大于不大于15运行速度运行速度（kmkmh h）9090传动装置压力传动装置压力/kPa/kPa额定额定550，最小，最小/300，最大，最大800主要尺寸（带绝缘子的高度）主要尺寸（带绝缘子的高度）/mm/mm300（折叠高度（折叠高度 300+10）最小最小/大工作高度大工作高度/mm/mm175175（463）/（1600）最大升起高度最大升起高度/mm/mm1700碳滑板长度碳滑板长度/mm/mm800（1050）弓头宽度弓头宽度/mm/mm1550升升/降弓时间降弓时间/s/s升弓升弓8，降弓，降弓7绝缘性能绝

28、缘性能交流交流50Hz，5.75kV干闪络电压干闪络电压1min；交流交流50Hz，4.75kV湿闪络电压湿闪络电压1min机械寿命机械寿命15103次次受电弓总重（绝缘子除外）受电弓总重（绝缘子除外）/kg/kg200 受电弓主要技受电弓主要技术参数有电气数据、术参数有电气数据、机械参数及几何尺机械参数及几何尺寸参数。寸参数。 右表列出了某右表列出了某公司受电弓主要技公司受电弓主要技术参数。术参数。 适用场合：适用场合：A A型型车，网压车，网压DCl500VDCl500V，4M2T4M2T编组。编组。4 4受电弓主要技术参数受电弓主要技术参数任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车

29、车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成（二）高速断路器（二）高速断路器（HSCBHSCB） 作用：正常时作总电源开关，在车辆发生故障时执行保护指令，作用：正常时作总电源开关，在车辆发生故障时执行保护指令，切断动力电源。切断动力电源。1 1HSCB HSCB 的主要性能指标及特点的主要性能指标及特点 主要性能指标有两个：主要性能指标有两个：机械响应时间机械响应时间 分断能力分断能力 （1 1）断路器的机械响应时间（）断路器的机械响应时间（TmTm）：）： 指从通过断路器的电流达到动作值，指从通过断路器的电流达到动作值， 到主触

30、头打开的时间。到主触头打开的时间。 电流增长率越大，机械响应时间越长。电流增长率越大，机械响应时间越长。 图图1-9 1-9 高速断路器高速断路器机械响应时间与电流增长速率关系机械响应时间与电流增长速率关系任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成（2 2）分断能力）分断能力 在相同的短路稳态电流在相同的短路稳态电流情况下：电流增长率情况下：电流增长率dididtdt越大，则开断电流越大，则开断电流d d越大，越大，限制时间限制时间T TL L越短，总开关时越短，总开关时间间T T

31、tottot越短，越短， I I2 2d d积分越大。积分越大。任务任务2图图1-6 1-6 高速断路器开断过程电流、电压波形高速断路器开断过程电流、电压波形城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成2.HSCB 2.HSCB 的主要特点的主要特点: :任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成3 3HSCBHSCB结构结构 上海地铁一号线使上海地铁一号线使用的是由用的是由AEG

32、AEG公司生产的公司生产的TSEl250-B-ITSEl250-B-I型高速开关，型高速开关，安装于安装于B B车上。车上。 TSEl250-B-ITSEl250-B-I型高速型高速开关包括：基架、短路开关包括：基架、短路快速跳闸装置（快速跳闸装置（KSKS）、）、过载跳闸装置（过载跳闸装置（S S型）、型）、合闸装置、灭弧栅。合闸装置、灭弧栅。 图图1-11 1-11 高速开关结构外形高速开关结构外形任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成高速开关主要构件有：高速开关主要构件有

33、：（1 1）触头系统）触头系统（2 2）灭弧机构）灭弧机构 （3 3）传动机构）传动机构 （4 4）自由脱扣机构）自由脱扣机构（5 5）最大电流释入器）最大电流释入器 （6 6）最小电压释入器）最小电压释入器（7 7）辅助开关）辅助开关-采用串封闭式导弧角。采用串封闭式导弧角。- 动、静触头（上海地铁车辆高速开动、静触头（上海地铁车辆高速开关关 是双极串联形式），触头的是双极串联形式），触头的接触形式采用线接触接触形式采用线接触接触面大接触面大、磨损较小、制造方便，触头制成、磨损较小、制造方便，触头制成单独成零件，便于更换。单独成零件，便于更换。-用来操纵主触头闭合。用来操纵主触头闭合。 传动

34、形式：手动传动传动形式：手动传动 电磁机构传动电磁机构传动-位于传动机构与主触头之间，用来位于传动机构与主触头之间，用来保证当电路发生短路时，传动机构保证当电路发生短路时，传动机构还起作用，高速开关能够可靠地开还起作用，高速开关能够可靠地开断电路。断电路。-即过载时通过拉杆作用于自由即过载时通过拉杆作用于自由脱扣机构而开断；短路时直接脱扣机构而开断；短路时直接撞击锁钩开断电路撞击锁钩开断电路。 通过电磁机构作用，通过电磁机构作用，衔铁直接作用在锁钩上，衔铁直接作用在锁钩上，使锁钩释放，使锁钩释放， 在开断弹在开断弹簧作用下开断电路，正簧作用下开断电路，正常操作电压常操作电压DC110DC110

35、伏，最伏，最低电压低电压7777伏。伏。-用于联锁、指示、控制作用。用于联锁、指示、控制作用。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 4. HSCB4. HSCB的工作原理的工作原理图图1-8 TSEl250-B-I1-8 TSEl250-B-I型高速开关结构原理型高速开关结构原理1-上接线端2-静触头3-动触头4-动触头臂5-弹性连接板6-下界限端7-过载跳闸（S）装置8-拉杆9-释放锁件10-转换机构11-转换轴12-短路快速跳闸（KS）衔铁13-撞击螺钉14-转换杆15-

36、滚轴17-短路快速跳闸拉杆18、19-灭弧板任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成5. 5. 高速断路器参数举例表高速断路器参数举例表类型类型电磁控制自然冷却的单极直流断路器电磁控制自然冷却的单极直流断路器额定电压额定电压1500V+20%额定电流额定电流1250A1250A短时允许电流短时允许电流1400A1400A，2h；2000A2000A，2min；3000A3000A，20s；额定分断能力额定分断能力35kAKS释放的分断时间释放的分断时间di/dt3KA/ms 5m

37、s机械反应时间机械反应时间2ms机械寿命机械寿命20000次次控制电压控制电压DC110V电寿命电寿命1000次次分断频率（分断频率（1h）30次次任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成（三）主接触器（三）主接触器 作用：作用：用来频繁地接通和切断主电路的自动切换电器。用来频繁地接通和切断主电路的自动切换电器。 特点：特点：能进行远距离自动控制，操作频率较高，能进行远距离自动控制，操作频率较高， 通断电流较大。通断电流较大。 分类：分类： 按通断电路电流种类：按通断电路电流种类

38、：直流接触器、交流接触器直流接触器、交流接触器 按主触头数目：按主触头数目：单极接触器单极接触器 、多极接触器、多极接触器 按主触头数目：按主触头数目：电空接触器，电磁接触器电空接触器，电磁接触器任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成1. 1. 电磁接触器结构组成电磁接触器结构组成 电磁机构电磁机构：包括铁芯、带驱动杆的螺旋线圈、盖板。：包括铁芯、带驱动杆的螺旋线圈、盖板。 主触头：主触头：用来通断电路，触头为球面镀银。用来通断电路，触头为球面镀银。 灭弧装置灭弧装置：包括吹弧

39、线圈和带电离栅的灭弧罩：包括吹弧线圈和带电离栅的灭弧罩 辅助触头辅助触头 支架支架 固定装置固定装置 电离栅：电离栅：将进入的电弧分割成一系列短弧，然后使电弧加速冷却，将进入的电弧分割成一系列短弧，然后使电弧加速冷却， 吹弧线圈确保快速和有效的灭弧。吹弧线圈确保快速和有效的灭弧。l 直流接触器设计为模块结构，外壳材料阻燃、无毒、无环境污染。直流接触器设计为模块结构，外壳材料阻燃、无毒、无环境污染。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成2.2.电磁接触器工作原理电磁接触器工作原理

40、a a、接通过程：、接通过程：电磁圈未通电时电磁圈未通电时，衔铁在衔铁在反力弹簧作用下保持在反力弹簧作用下保持在释放位置释放位置。当电磁当电磁线圈得电线圈得电后，后，铁芯铁芯在电磁力作用下带动驱动杆克服反力在电磁力作用下带动驱动杆克服反力弹簧弹簧运动运动。动动触头在驱动杆带动下，触头上部与触头在驱动杆带动下，触头上部与静触头点接触静触头点接触，随着驱动，随着驱动杆继续运动，触头上压力不断增加，动触头在静触头上边滚动边滑杆继续运动，触头上压力不断增加，动触头在静触头上边滚动边滑动，进行研磨，一直到电磁力与反力弹簧力平衡止，接触点移到触动，进行研磨，一直到电磁力与反力弹簧力平衡止，接触点移到触头下

41、部，完成触头闭合，主接触器进入工作状态。头下部，完成触头闭合，主接触器进入工作状态。同时同时辅助触头辅助触头依靠驱动凹轮，依靠驱动凹轮，同步打开或闭合同步打开或闭合。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 断开的过程则相反，断开的过程则相反，失电后失电后，电磁力小时，反力弹簧起，电磁力小时，反力弹簧起作用，作用，主触头分断主触头分断，同时辅助触头的状态也跟着变化。，同时辅助触头的状态也跟着变化。 主触头闭合的研磨过程，将其表面的氧化物或脏物擦掉，主触头闭合的研磨过程，将其表面的

42、氧化物或脏物擦掉，减小接触电阻。减小接触电阻。 出头断开的反力可使触头分断时所产生的电弧不致损坏出头断开的反力可使触头分断时所产生的电弧不致损坏正常接触点。反力主要由弹簧力产生，通常是园柱螺旋弹簧。正常接触点。反力主要由弹簧力产生，通常是园柱螺旋弹簧。 圆柱螺旋弹簧分为：拉伸弹簧圆柱螺旋弹簧分为：拉伸弹簧和和压缩弹簧压缩弹簧两种，两种，BMSBMS15150606型型直流电磁接触器采用的是直流电磁接触器采用的是压缩弹簧。压缩弹簧。b b、断开过程、断开过程任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆

43、电气控制系统构成3. BMS.15.063. BMS.15.06型直流电磁接触器技术参数型直流电磁接触器技术参数额定电压额定电压/V/VDCDC1500最大最大工作电压工作电压/V/VDCDC1800额定绝缘额定绝缘电压电压/V/VDCDC1500额定电流额定电流/A/A600小时小时电流电流/A/A630短时电流短时电流(5S)/A800最大整断电流最大整断电流(15ms)/A2400闭合时间闭合时间/ms/ms约约l00开断开断时间时间/ms/ms约约75机械寿命机械寿命310 6次次电寿命电寿命10 4 4次次触头触头压力压力/N/N5472控制电源控制电源/V/VDCDC110控制控制

44、功率功率/W/W306 4任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成( (四四) )线路滤波器线路滤波器 线路滤波器：包括线路滤波电抗器和线路滤波电容器；线路滤波器：包括线路滤波电抗器和线路滤波电容器； 位于主电路牵引变流器中。位于主电路牵引变流器中。1 1线路滤波器的作用：线路滤波器的作用： （1 1）滤平输入电压。）滤平输入电压。 （2 2）抑制电网侧发生的过电压减少其对逆变器的影响。）抑制电网侧发生的过电压减少其对逆变器的影响。 例如：变电所的操作过电压、雷击过电压等。例如：

45、变电所的操作过电压、雷击过电压等。 （3 3）抑制逆变器因换流引起的尖峰过电压。）抑制逆变器因换流引起的尖峰过电压。 （4 4）抑制电网侧传输到逆变器直流环节的谐波电流，）抑制电网侧传输到逆变器直流环节的谐波电流， 抑制逆变器产生的谐波电流对电网的影响。抑制逆变器产生的谐波电流对电网的影响。 （5 5）限制变流器的故障电流。）限制变流器的故障电流。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 2 2线路滤波电抗器：线路滤波电抗器： 作用：保证电感在任何电流值时均恒定。作用：保证电感在

46、任何电流值时均恒定。 要求：采用空心线圈结构。要求：采用空心线圈结构。 电抗器的电感量须与线路电容器的电容量相匹配。电抗器的电感量须与线路电容器的电容量相匹配。 谐振频率与信号系统的调制频率有一定的差值。谐振频率与信号系统的调制频率有一定的差值。 网压网压DCl500VDCl500V的城轨车辆，逆变器容量在的城轨车辆，逆变器容量在1000kVA1000kVA以上的以上的系统，电感量一般为系统，电感量一般为5 58mH8mH。任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 3 3线路滤波

47、电容器线路滤波电容器 从功能上，由于从功能上，由于它用于逆变系统的直它用于逆变系统的直流环节（流环节（DCLinkDCLink），），因此称作因此称作“支撑电容支撑电容器器”。 从性质上，由于从性质上，由于要求它能承受很大的要求它能承受很大的谐波电流，因此称作谐波电流，因此称作“直流脉冲电容器直流脉冲电容器”。最大电流最大电流Imax最高达最高达600A600A额定电压额定电压UN最高达最高达6kV自感自感Lself40nH额定能量额定能量WN最高达最高达18kJ介质损耗因数介质损耗因数tan0210 最大峰值电流最大峰值电流 最高达最高达10kA最大浪涌电流最大浪涌电流 最高达最高达100k

48、A端子间直流试验电压端子间直流试验电压UTT1.5UN,10s端子对外壳端子对外壳交流试验电压交流试验电压UTC2Ui +1000V,50Hz,10s（Ui为绝缘电压）为绝缘电压）自放电时间常数自放电时间常数RisC10000s4ISC国外某公司支撑电容器系列产品主要参数举例表：国外某公司支撑电容器系列产品主要参数举例表：任务任务2城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制44项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成（五）制动电阻器（五）制动电阻器作用作用: :电阻制动时，制电阻制动时，制动电阻吸收未被消耗掉的电动电阻吸收未被消耗

49、掉的电机发电能量，转换为热能散机发电能量，转换为热能散逸到大气中去。逸到大气中去。要求要求: :良好的热容量、良好的热容量、耐振动、防腐蚀，在高温下耐振动、防腐蚀，在高温下不生成氧化层，特别要注意不生成氧化层，特别要注意在正常使用周期内不断裂。在正常使用周期内不断裂。任务任务2图图1-13 1-13 制动电阻器结构制动电阻器结构1-1-底面板底面板 2-2-显示热量的电阻排显示热量的电阻排 3-3-绝缘板绝缘板 4-4-铜棒铜棒 5-5-热量显示盒热量显示盒 6-6-风道风道城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨

50、道交通车辆电气控制系统构成1 1制动电阻器的主要技术指标制动电阻器的主要技术指标（1 1）电阻值：）电阻值：2020时的阻值与热态时的阻值。时的阻值与热态时的阻值。（2 2）电阻材料：）电阻材料：材质及温度系数。材质及温度系数。（3 3）功率：）功率：等效持续功率与短时最大功率。等效持续功率与短时最大功率。（4 4）最高工作温度：）最高工作温度：( (一般一般600600左右左右) )（5 5）冷却：）冷却：多数采用强迫风冷，多数采用强迫风冷，少数采用自然风冷少数采用自然风冷 ( (列车走行风列车走行风) )（6 6）保护：）保护：过热、过流、失风过热、过流、失风( (若用强迫风冷若用强迫风冷