1、第五章 车辆牵引系统典型电器一、概 述 受流器是城市轨道交通车辆与固定供电装置之间的唯一电连接环节。受流器按其受流方式可分为以下5种形式：1.杆形受流器 2.弓形受流器3.侧面受流器 4.轨道式受流器5.受电弓受流器二、受电弓（一）受电弓的分类（1）按结构形式分：单臂型和双臂型。（2）按驱动形式分：气动式和电动式，即依靠压缩空气驱动和依靠电动机驱动。（3）按压缩空气驱动方式分：气缸驱动和气囊驱动。（二）对受电弓的基本要求升弓升弓时，对接触网无有害冲击；降弓降弓时，对受电弓底架无有害冲击。（三）受电弓的结构与工作原理1.传动气缸驱动式受电弓 主要由底架底架、框架部分框架部分、滑板机构滑板机构、传
2、动气缸传动气缸等组成。底架通过4个支持绝缘子安装在车顶上。（1）升弓过程：司机按下升弓按钮，升弓电磁阀得电，打开风源至传动气缸的通路。压缩空气经过空气管路进入传动气缸压缩降弓弹簧，并推动活塞、活塞杆移动，在升弓弹簧的作用下带动转轴、下臂杆做旋转运动。上部框架在推杆的作用下向上抬起，使滑板与接触网导线接触，升弓完成。（2）降弓过程：司机按下降弓按钮，电磁阀失电，风源停止向传动气缸供风，压缩空气从传动气缸经节流阀排向大气。降弓弹簧克服升弓弹簧的拉力而伸张，将活塞推动并带动活塞杆移动。受电弓在自身重力作用下，使下臂杆转动，上部框架落下，带动滑板离开接触网导线降至最低位置，降弓完成。2.电动机驱动式受
3、电弓 其主要结构有上部撑杆、下部撑杆、导向杆、集电头、基架和升弓装置等。基架由矩形空心钢管焊接而成。固定在基架上的部件包括：下部撑杆底轴承、上部撑杆和下部撑杆缓冲装置、落弓时支撑集电头的支撑弹簧等。3.气囊驱动式受电弓 气囊驱动式受电弓的框架采用单臂轻型结构，其驱动机构采用双气囊驱动式。（四）受电弓静态和动态特性1.受电弓的接触压力 受电弓在静止状态下或受电弓在缓慢移动时（惯性效应忽略不计），受电弓滑板在工作高度范围内对接触网导线的压力称为受电弓的静静态态接触压力接触压力。该值的大小直接影响受流质量。2.受电弓的动、静特性 受电弓在静止状态下，或缓慢移动时，受电弓静态接触压力与受电弓工作高度的
4、关系称为受电弓的静静特性特性。受电弓的归化质量与受电弓提升高度的关系称为受电弓的动特性动特性。（五）受电弓的维修与调整1.部件清洗2.部件检修 1）滑 板 2）框架部分 3）轴 承 4）电桥连接线 5）绝缘子 6）传动气缸调整步骤：将受电弓升至最大工作高度；在弓头横向杆上放测力计；慢慢地拉动测力计，使受电弓降弓，再升弓；读出这个过程的接触压力，如果接触压力在（12010）N 范围内，则不用调节，否则必须转动调节螺钉调节接触压力到正确范围内。三、集电靴（取流靴）（一）受流形式 根据集电靴受流位置的不同，可分为上部受流、下部受流和侧部受流三种形式。国内应用较多的是上部受流和下部受流方式。（二）集电
5、靴的结构（三）跨座式单轨受流装置一、车间电源的功能 车间电源是列车的辅助受流设备。对于接触网供电的车辆，车间电源主要供列车在检修库内整车调试或部分设备需进行有电检查时使用。对于接触轨供电的地铁车辆，入库进行检修，则使用装在车下的库用电源插座引入高压电，如图5.25所示。二、车间电源的构成 车间电源系统由电源插座盖、电源插座、熔断器、接触器及隔离二极管组成，如图5.26所示。车间电源的电气元件与其他高压电气元件集中在B车PH高压牵引箱内，由电源插座提供DC1500V电源。一、概 述 避雷器是一种用来防止来自城市轨道交通车辆外部的过电压（如雷击等）对车辆电气设备的破坏，限制过电压幅值的保护电器。避
6、雷器并联在被保护电气设备与地之间，安装在B车车顶受电弓旁。避雷器的主要类型有火花间隙避雷器火花间隙避雷器、阀型避雷器阀型避雷器、管管型避雷器型避雷器和氧化锌避雷器氧化锌避雷器等。二、火花间隙避雷器火花间隙避雷器通常由火花间隙火花间隙和非线性电阻非线性电阻两部分组成。击穿电压的幅值与击穿时间的关系称为伏伏-秒特性秒特性。三、氧化锌避雷器（无间隙避雷器）氧化锌避雷器是一种阀型避雷器，其结构是将若干片氧化锌（ZnO）阀片压紧密封在避雷器瓷套内。这种避雷器的阀片是以氧化锌为主要原料，掺以少量其他金属氧化物（如氧化铋、氧化钴、氧化锰）添加剂，经高温烧结而成。氧化锌避雷器具有以下优点：（1）无间隙。（2）
7、无续流。（3）通流能力大。（4）残压低，可使设备的绝缘水平降低。一、电气连接装置（电气连接器）为了方便地实现车辆之间的电气连接，车钩上设置有电气连接器，可以手动或者自动连接，也可以用电缆直接连接两个车体端墙上的电气插座。二、接地装置 接地装置的主要作用是为主电路提供回流通路，使电流经轮对到达钢轨，构成1500V或750V完整的电路，同时防止电流通过轴承造成电腐蚀，延长轴承的使用寿命。接地装置安装在轮对的轴端上，依靠碳刷与接地棒的转动摩擦受电。一、概 述1.作 用 高速断路器在城市轨道交通车辆上主要作为车辆电气系统的总开关总开关和总保护总保护，可以实现电源的接通与切断控制，是一种能对电路进行控制
8、（分断、闭合）和保护的高压电器。2.高速断路器的主要特性（1）对地有很高的绝缘等级。（2）有较高的分断能力。（3）有较短的响应时间。（4）不受气候条件影响。（5）使用寿命长。（6）易于维护。3.安装位置 高速断路器一般安装在动车逆变器箱动车逆变器箱内，每个牵引逆变器都分别设有一个高速断路器，牵引逆变器通过从高速断路器处获得供电。二、电磁式高速断路器1.基本结构2.工作原理1）合闸动作2）正常分断动作3）过流分断动作三、UR6-31/32型高速断路器1.作 用 UR6-31/32型高速断路器的作用是：正常情况下，根据需要接通和断开接触网和电动车辆主电路之间的高压电路；在发生故障（如主电路短路、过
9、载、电机烧损等）时，快速切断主电路，防止事故扩大，保护车辆和人身安全。2.基本结构UR6-32E型高速断路器的基本结构包括：基架、主触头、脱扣装置、闭合装置、灭弧罩和辅助触头。3.工作原理 按下高速断路器“合”按钮，闭合装置的线圈得电，带动连杆推动动触头与静触头接触。电流从上接线排通过闭合动、静触头流向动触头臂至下接线排，使接触网与车辆主电路电气设备连通。分闸有手动和自动两种方式：当高速断路器闭合后，脱扣装置监控系统电流的大小。发生短路时，若电流值达到其跳闸整定值，该装置动作，通过转换机构带动动触头移动，与静触头分开，使高速断路器处于“分”状态。高速断路器分断之后再合闸，必须间隔2s以上。4.
10、UR6-32E型高速断路器的特性四、TSE1250-B-1型高速断路器（高速开关）1.基本结构 其主要结构部件包括：基架、短路快速跳闸装置（KS）、过载跳闸装置（S）、合闸装置和灭弧栅。（1）触头系统：动、静触头采用双极串联形式。（2）传动机构：用来操纵主触头分合。（3）灭弧机构。（4）自由脱扣机构：位于传动机构与主触头之间，用来保证当电路发生短路时，传动机构能起作用，并可靠地开断电路。（5）最大电流释入器：过载时通过拉杆作用于自由脱扣机构而开断，短路时直接撞击锁钩开断电路。（6）最小电压释入器：通过电磁机构作用，衔铁直接作用在锁钩上，使锁钩释放，主触头在开断弹簧作用下开断电路。（7）辅助开关
11、：用于联锁、指示、控制作用。2.工作原理 高速开关的通断由按钮按钮控制。一旦电流值超过过载跳闸装置7的整定值时，该装置动作，通过拉杆8、释放锁件9、转换机构10等机械装置的动作，将动触头与静触头分断。在出现短路故障的情况下，过载跳闸系统动作太慢，此时短路快速跳闸衔铁12动作，通过撞击螺钉13直接撞击动触头臂4，由转换杆14和滚轴15之间的专用压紧装置迫使动、静触头快速分断。触头分断时将形成电弧。电弧由电磁系统吸入灭弧栅内进行分割、冷却。一、牵引逆变器的作用 其主要功能是把来自接触网的1500V直流电变换为三相直流电变换为三相交流电交流电，为动车转向架上的牵引交流电机提供交流电。其频率和电压值是
12、可调的。电制动时，它将牵引交流电机发出的交流电进行整流，反馈到接触网供本车其他负载使用，或供其他车的耗电设备如辅助设备、空调、照明等使用。二、牵引逆变器的基本结构 牵引逆变器的最主要部件是大功率半导体开关器件。目前在城市轨道交通车辆牵引逆变器中普遍采用的是复合型电力电子器件IGBT。三、列车牵引回路电气配置四、逆变电路五、牵引逆变器模块 1.相模块A10、A20、A302.制动控制模块A403.保护模块A504.牵引控制单元A1005.门极电源单元A1306.电阻单元A2007.直流中间电路电容C100、C2008.设备风扇E100 9.Pt100电阻F20010.线路接触器K100 11.预
13、充电接触器K110 12.线路电感L100 13.预充电电阻R100、R110 14.接地电阻R140 15.终端电阻R150 16.电机电压互感器T100、T110 17.线路电流互感器U100 18.接地电路电流互感器U110 19.电机电流互感器U120U140 20.线路电压互感器U150 21.中间电路电压互感器U160 一、制动电阻器的结构 制动电阻器主要由主单元主单元和通风风扇通风风扇两部分组成。1.主单元（条状电阻箱）条状电阻箱包括制动电阻外壳（内部安装有条状制动电阻）、制动电阻框架、压力监控器、温度监控器、制动电阻安装框架、接线盒。2.通风风扇通风风扇包括电机电机、外壳外壳、
14、风叶风叶。二、制动电阻器的原理及要求 列车制动时，电机工作在发电机状态，产生了制动电流。这个电流通过条状电阻，使电阻条发热，把电能转化成热能消耗掉。三、制动电阻通风风扇 制动电阻通风风扇的作用是降低制动电阻箱内的温度，使制动电阻在制动电阻风扇强迫通风方式下正常工作。在每节动车上各有1个制动电阻箱及制动电阻风扇。制动电阻风扇的工作电源为三相交流380V。一、概 述1.作 用 熔断器是一种过载或短路电流导致熔体发热熔断的保护电器。低压熔断器一般是插入式纤维管、瓷管等；高压熔断器一般有充石英砂瓷管式等。2.分 类（1）插入式熔断器（2）螺旋式熔断器：其额定容量比插入式熔断器要大（3）无填料封闭管式熔
15、断器：用作线路过载及系统的短路保护。（4）有填料封闭管式熔断器：在熔断器的绝缘管内装有石英砂作填料，用来冷却和熄灭电弧（5）快速熔断器：它是以银片冲制的V 形深槽的变截面熔体（6）自复式熔断器：它是一种新型熔断器，以金属钠作为熔体，其熔点低、易气化。二、熔断器的工作原理熔断器的熔断过程一般可分为四个阶段：（1）通过故障电流而发热达到熔化温度的阶段。（2）熔体熔化和蒸发阶段。（3）间隙击穿和电弧产生阶段。（4）电弧燃烧和熄弧阶段。三、熔断器的使用注意事项 对于插入式熔断器，电源线和负载线分别接在瓷底两端的静触头上，熔体接在瓷盖两端的动触头上，并经过瓷盖中间的凸出部分。对于螺旋式熔断器，应将带色标
16、的熔断管一端插入瓷帽，再将瓷帽连同熔管一起拧入瓷套，负载线应接到连接金属螺纹壳的上接线端，电源线应接到瓷座上的下接线端，并保证各处接触良好。地铁车辆司机控制器（也称司控器或主控制器）是用来操纵列车运行的主令电器。它是利用控制电路的低压电器间接控制主回路的电气设备。通过司机控制器，司机可以控制列车的牵引、制动工况以及运行方向。一、司机控制器的主要结构二、司机控制器手柄与钥匙开关之间的控制关系 钥匙开关未打开时，司机控制器手柄处于锁闭状态，无法扳动；司机控制器手柄处于工作状态时，钥匙不能被拔出。主控制手柄处于“牵引”位或“制动”位时，方式/方向手柄被锁住，无法改变状态；方式/方向手柄在“0”位时，主控制手柄被锁定，无法移动到“牵引”位或“制动”位上。三、司机控制器工作原理 列车司机在操作司机控制器之前，必须先插入钥匙开关并转动到“ON”位。司机通过扳动手柄使两根不同的轴移动，控制凸轮及与组合开关相应的触点分合，然后通过控制电路控制列车的运行方向，实现列车牵引、制动和惰行工况的转换。司机控制器有自动驾驶功能和人工驾驶功能，库内动车只能人工驾驶。
