本课的研究内容和客车电气装置的基本发展情况.docx
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本课的研究内容和客车电气装置的基本发展情况
绪论
一、本课的研究内容和客车电气装置的基本发展情况
1、什么是客车电气装置？
对客车上的机械装置进行供电和电气控制及检测的设备统称为客车电气装置。
2、《客车电气装置》的主要内容：
学习和研究客车电气装置的的构造、作用原理、维护和使用方法，以及客车电气装置的改进、发展等是《客车电气装置》的主要内容
3、新型客车电气装置的种类电气照明、电热采暖、空气调节、餐车冰箱、播音通信闭路电视、餐车冰箱、播音通信、闭路电视、轴温检测报警装置用电量40KW
二、我国客车的供电方式及用电制
（一）单独供电又称分散式供电。
每辆客车上安装一套独立的供电系统。
当用电量较小时，可以每二辆或三辆车共用一套独立的供电装置。
母车：
安装有发电设备的客车称为母车。
子车：
不带发电设备的车称为子车。
子母车之间通过电力连接器沟通车内的输电线
类型：
蓄电池组供电优点：
设备简单，使用方便，可靠性好，电流是纯直流成分。
缺点：
单位功率所占体积较大在用电量不大的客车上使用，在国内使用的客车上不容易见到。
车轴发电机供电
采用车轴驱动的发电机与蓄电池组并联供电，是世界各国普通客车上运用较广泛的一种供电方式。
小型柴油发电机组供电客车底部装设小型柴油发电机组，并由其向车内的负载供电。
优点：
减少机车牵引力，提高供电电压，减少蓄电池用量，便于长时间停站时利用市电。
适用于：
单独分开连挂且装有空调装置的软卧车，宿营车和别的类型客车。
（二）集中供电用电量较大并且是固定编组的列车，采用全列车集中供电的方式
电源：
发电车的柴油发电机组线电压400V，相电压220V，频率50HZ或由接触网通过电力机车主变压器提供，我国电气化铁路接触网供电的旅客列车将由新型客运电力机车主变压器增设的两个辅助绕组，供给3KV串联电压，容量为800KV..A的电能。
（三）混合供电
1、客车照明与通风机由轴驱式发电机与蓄电池并联供电，而采暖电器元件由电气化铁道的接触网供电客车照明和另外一些低压直流用电器由轴驱式发电机与蓄电池并联供电，空调机组由本车小型柴油发电机或发电车供电。
第一章22型客车电气系统蓄电池是一种化学电源。
充电：
把电能转化为化学能储存起来放电：
把化学能转化为电能放出去蓄电池的充放电是可逆的，可以反复使用。
一般可分为酸性蓄电池和碱性蓄电
池两种
第一节TG型铅蓄电池
一、TG型铅蓄电池的构造与电化学反应
1、正极板群10片正极板组成，每片由板栅铅芯、套管和作用物三部分组成。
2、负极板群
11片负极板组成为什么负极板片数比正极板片数多一片？
是由于蓄电池放电时正极板上的二氧化铅要变成硝酸铅，作用物质发生膨胀，如果正极板和负极板数量相同，放电时最外侧的一块正极板只要一面发生作用，易产生单方面的膨胀造成极板弯曲。
3、隔板
隔离正、负极板，防止它们互相短连。
采用微孔橡胶或微孔塑料。
4、电池槽
盛装极板群和电解液的容器，
5、电池盖及浮标
浮标指示线中间一条为兰色，两端为红色。
液面高度合适：
兰色指示线与浮标孔盖顶面在同一水平面
6电化反应方程式
蓄电池放电后两极板的产物均是硫酸铅，充电后各自恢复为原来的铅和二氧化
铅。
总的电化反应可用下列方程式表示：
PbO2+2H2SO4+Pb==PbSO4+2H2O+PbSC4
（正极板）（电解液）（负极板）
二、电解液
客车用铅蓄电池的电解液为硫酸溶液，它由硫酸加水调制而成放电后的比重不宜
过低，选1.150/30度
三、铅蓄电池的特性
1、电动势E=0.85d（V）
2、端电压是指蓄电池在闭路时的两极电压。
放电时，端电压降低；充电时，端电压要比发、电动势高；
3、容量
蓄电池由充足状态，放电至规定终止电压时所放出的总的电量称为蓄电池的容量，它表现出蓄电池的储电能力。
C=IT
1）放电率蓄电池放电到终止电压的快慢叫放电率
电解液的温度
4、内阻
5、自放电
6、效率
四、蓄电池的充放电工作
初充电是指装车与用前的新蓄电池或长期干燥保管的蓄电池在使用前的最初一
次充电。
目的：
恢复新造电池在极板化成后的部分放电，同时使极板作用物质未被化成的部分充电化成。
普通充电
经过定期检修的蓄电池，为了全面恢复其容量并使它的性能参数达到要求进行普通充电。
补充电
因故障处理过的蓄电池，或已造成过放电以及长期停用的电池，需要进行补充电，放电越严重，充电电流越小
放电实验
容量放电
经定期检修的蓄电池，在第一次充电后，进行全容量的放电，叫容量放电。
试验后的标准容量低于蓄电池额定容量的70%，不能装车使用。
，
准放电
实行定期检修并需分解的蓄电池，应首先进行一部分容量的放电叫准放电。
第二节GN型碱性蓄电池
长期以来，我国铁路客车供电系统一直采用铅酸蓄电池作为配套电源，使用过程中主要存在寿命短；维护工作量大，维护费用高；腐蚀性大；充电时酸雾大，影响职工身体健康；低温性能差，放电后容量恢复较慢由于镉镍蓄电池克服了
上述缺点，铁路客车从1987年开始试用镉镍蓄电池，近几年更是应用得越来越广泛
一、GN蓄电池的构造与电化学反应方程式
1、正极板
作用物质中的氢氧化亚镍是电池中的主要产电体，是电化反应的主要材料，石墨粉在电化反应中起导体作用。
氢氧化钡是一种活化剂，可以减少氢氧化亚镍后期钝化以及sq^-引起的膨胀现象。
2、负极板
作用物质：
一定比例的氧化镉粉、活性铁粉、变压器
油混合而成。
3、隔离物
防止正负极互相接触而造成短路，故在正负极之间用橡胶或塑料注射而成的隔离板叉或隔离极栅进行隔离。
4、电解液
通常选用KOH或NaOH两种溶液。
如果电池在高温环境下工作，还必须在电解液中加入氢氧化锂，电解液的主要作用是保证电极间的离子的导电作用，它是电化反应的媒介。
5、壳体
6、电化学反应方程式
二、主要性能参数及技术要求
1、电压
2、容量
3、自放电率
4、寿命
5、保存期
6、外观要求
7、气塞密闭性要求
三、镉镍蓄电池的段修
1、检查电解液
2、检查电池容量
3、把电池容量分类
4、装车前的充电
第三节客车感应子发电机
客车感应子发电机按功率分为三种：
3KW（J3）5KW（J5）7KW（J7）
一、J5型感应子发电机的构造
（一）定子铁芯
定子铁芯压装在机座，由硅钢片叠压而成。
转子转子由轴承和套装在轴上的铁芯组成，转子铁芯也采用硅钢片冲片叠压而成，目的是减少涡流损失。
（二）激磁绕组和电枢绕组
激磁绕组由两个线圈串联组成，电枢绕组的作用是产生感应电势并向机外输出电
能
（三）端盖、轴承盖及轴承
二、J5型感应子发电机的工作原理
当激磁绕组内通过直流电流时，电机内产生磁通，磁力线经过定子齿——气隙——转子齿——气隙——定子齿而构成磁路，发电机工作时，转子不断旋转，主磁通随着转子齿的旋转而移动。
，这时电枢绕组的磁通量就发生变化，定子槽内的导线被旋转的磁力线切割而感生电势。
三、J5型感应子发电机的工作特性
（一）空、负载特性
转子转速一定的条件下，当输出电压相同时，有负载比空载时所需要的激磁电流要大。
（二）外特性
软特性：
当负载电阻逐渐减小，负载电流逐渐上升时发电机的电压下降比较明显。
感应子发电机的外特性之所以软，主要是由于发电机的电枢反应较强和内阻压降较大造成的
（三）调节特性
发电机输出电压不变，在转速等于常数的情况下，激磁电流随负载电流而变化的关系曲线。
四、感应子发电机的维护、检修及试验
（一）日常维护
要注意电机和定子之间有无摩擦，发电机的绝缘是否良好，各接线是否正确、牢固以及发电机的悬吊是否安全正确。
（二）定期检修
要求分解检查
（三）发电机试验
1、空载高低速试验
2、三相电压不平衡度的检查
3、空载和负载特性试验
4、运用试验二、发电机的传动装置
（一）概况
发电机吊架、皮带拉紧装置、轴端连接装置
（二）传动装置段修要求
第四节KP-2A型控制箱
K-客车用
P-配电箱，（控制箱）
2－设计序号
A-第一次改进设计
一、回路组成及原理方框图
由7个回路组成：
主整流回路、激磁回路、测量回路、触发器回路、限流充电回路、起激回路、过压保护回路
二、KP-2A型控制箱的主要技术参数
1、三相交流输出线电压44V
2、输出直流电压（59±1）V
3、输出直流电流85A
4、最大充电电流（40±5）V
5、过压保护整定值（64±1）V
6、交流电频率（85-370）Hz
三、各回路原理及工作原理
（一）主整流回路作用：
将发电机输出的三相交流电变换成脉动直流电供负载使用。
（二）激磁回路作用：
通过可控硅，将二相整流后的直流电压供作激磁电源
（三）测量回路
作用：
由测量变压器将发电机交流线电压作为测量电压，由锯齿波发生器变成锯齿波电压信号，送往电压比较回路。
（四）触发器回路根据电压比较电路中分压与稳压的比值来控制三极管开关电路，从而改变发电机激磁回路中可控硅的导通角，使之调节激磁电流，恒定端电压。
（五）限流充电回路
当蓄电池的充电电流过大时，该回路将发出讯号以改变锯齿波电压，使触发回路进一步控制可控硅的导通，降低发电机输出功率，将充电电流限制在一定范围内。
（六）起激回路
由于发电机靠剩磁自激发电极为困难，所以设置了起激回路，停车时即向发电机提供助磁电流，以加强磁场，使发电机能在低速下尽快自激发电。
（七）过压保护回路作用：
当发电机失控造成电压过高时，自动切断激磁回路使发电机停止供电，以保护发电机及用电器。
第三章25G25K型客车电气系统
25G、25K型空调客车采用集中式供电方式。
电源由发电车的柴油机发电机
组通过两路干线供电，供电电压为交流380V/220V,频率为50HZ每车还备有
DC48V应急供电系统。
1、
车底电气装置
2、
车端电气装置
3、
车内电气装置
4、
车内电气控制系统
第一节电源控制柜与照明控制柜
一、电源控制柜
使用操作方法：
1、闭和空气开关Q、Q2，将I,11路供电选择开关置I路供电位或II路供电位。
I路供电时，接触器KM得电吸合，指示灯HL点亮；II路供电时，接触器KM得电吸合，指示灯HL点亮。
2、当选择I路或II路供电时，将电压测量选择开关KA打到相应位置，可实现
I路或II路电压测量。
3、闭合空气开关Q3，I路电热器工作。
闭合空气开关Q4，
II路电热器工作；Q3Q4同时闭合，I路II路电热器同时工作。
4、闭合空气开关Q,排风机工作；闭合空气开关Q,给应急电源提供交流电源,闭合空气开关Q，向开水炉供电
一、照明控制箱
1、主要电气元件型号和规格
KM1KM2KM3：
交流接触器3个
Q、Q:
自动空气开关2个
BT:
温水器自动调节器1个
FU1-FU9:
保险器10个
B:
温度传感器1个
KA:
照明控制开关1个
HL:
指示灯1个
SVXS水位检测装置1个
KM:
交流接触器1个
ZWY轴温报警器1个
RI1-RI9：
感温头1个
CZ单相插座1个
RH:
温水电热元件1个
DHC电话插座1个
XSP1一位端信息显示屏1个
CHTQ车厢号调节器1个
K1纽子开关1个
SY1液位继电器1个
FU11熔断器1个
FU10熔断器1个
2、照明控制箱原理
第二节统型应急电源概况与整流器
、概况全列空调客车中，直流负载可分为：
一般直流负载
应急直流负载
应急电源：
应急电源箱和蓄电池两部分
25G、25K等空调客车中装备的多为统型应急电源与外部蓄电池组成空调客车48V直流供电系统。
控制箱：
整流器、充电机、应急控制系统电气原理：
当本车交流380V/220V正常时，由整流器将380V
交流电转换成48V直流电向所有的直流负载供电，同时，充电机将220V交流电转换为直流向48V蓄电池充电；当交流断电时，电池在应急控制系统的控制下向轴温报警装置、应急灯、尾灯插座等应急工作的直流负载供电。
统型应急电源主要技术指标：
1、整流器输入电源：
三相，380V，50HZ
额定输出电压：
48V，直流
额定输出电流：
5A/10A
2、充电机
输入电压：
220V，50HZ
充电电流：
5A/10A
过充保护：
55V/59V
3、应急控制系统
欠压保护：
（42±1）V
过高压保护：
（64±1）V
二、整流器
1、主要元器件：
空气开关Q2、降压变压器B2,整流模块U2,电感器L2,电容器C101
2、工作原理
3、各个通路
（1）向一般直流负载供电的通路
（2）向应急直流负载供电的通路
（3）向正常指示灯供电的通路第三节统型应急电源充电机充电机主要元器件有：
变压器、熔断器、电压表、过充保护选择开关、充电电流检测电阻、充电机有电指示灯、半控整流桥、续流二极管、电流表、电感器、熔断器和充电机印刷电路板
一、充电机主电路充电机是一种单相半控桥式整流充电装置在充电主电路中，控制晶闸管SCR的控制角的大小便可实现对输出充电电流的大小及输出电压的高低控制，加上反馈控制便可实现恒压恒流充电。
二、移相控制电路为了实现恒压恒流充电，控制电路应包括：
电压基准电路、误差放大器、电压电流反馈电路、与电网同步的锯齿波产生电路、移相比较电路、SCR触发
脉冲电平隔离电路、供给控制电路用的低压辅助电源。
其中，电压基准电路、误差放大器、锯齿波产生电路、移相比较电路的电路功能主要由开关集成电路LM3524完成。
1、开关集成电路LM3524该集成电路内部包括5V基准电压稳压器、误差放大器、振荡器、脉冲宽度比较器、相位分离触发器、交变输出晶体管对、限流电路和关闭控制电路等。
内部振荡器的作用：
是作为锯齿波发生器，RT、CT
仍用以控制锯齿波频率，同时在电网电压过零时强迫CT放电来控制锯齿波起点，以保证锯齿波与电网同步。
2、同步与移相同步移相触发是晶闸管整流器正常工作的必须条件。
3、辅助电源
V1、V2整流后的脉动电压，经V3，R1给电容器
C1充电，C1即得到脉动极小的17.5V直流电压，该电压作为供给控制电路的辅助电源。
4、基准电压
电压值约为2.5V
5、电流反馈与恒流
电流信号从串联在充电回路中的电阻R103获取。
电阻上R103的电压降很小，为使反馈端与基准端电压差不致过大，该信号通过接到5V电压的分压器R5
R6、RP1加到LM3524的2端。
RP1用来调整LM3524的1-2端之间的电压差，从而调整充电电流的大小。
6、电压反馈与恒压
电池电压升到某一定值时，V9正偏，电压信号加到反馈端使充电电流开始减小，随着电池电压进一步升高，充电电流最终将减少至零，从而获得恒压性能。
7、缓启动电路
8、触发脉冲电平隔离与驱动电路控制电路与晶闸管控制极之间电位差可达80-90V，必须有电位隔离的耦合电路来传递触发信号。
实现电位隔离的是光耦合器。
第四节统型应急电源应急控制系统应急控制系统应包含的功能：
1、整流器正常工作时，由整流器输出48V直流电供给所有直流负载，并切断电池向应急负载供电的通路。
2、整流器突然断电时，自动转换成电池向应急负载供电。
3、为保护电池，在电池放电时，当其电压降至（42±1）V时切断电池放电通路。
4、电池电压过高，切断电池向外供电。
5、控制电路故障时，通过对接触器绕组供电进行强迫合闸。
一、直流48V供电自动转换
三、手控应急通断与过放保护
（一）辅助电源
（二）过放检测分压器
（三）电池电压过高分压器
综述：
1、RP3是调整过放点（42V）电位器，RP4是调整过高点（64V）的电位器。
2、电池电压正常时，可按AQ接通应急输出，按AT切断应急输出。
3、电池电压过高，过低保护动作后不能自动恢复供电。
四、电池反接指示
电池反接时，对应急电源系统的损害是充电机充电
熔断器RD2熔断，这是因为充电机中的续流二极管、熔断器对电池构成短路状态。
熔断器熔断后，接在电池两端的V36R45D102流过电流，电池反接指示灯点亮。
一旦发现电池反接应及时处理，电池极性纠正后，应检查并更换充电机的充电熔断器。
五、强迫合闸
当应急控制系统中电路板出现故障使电池不能放电时，拆下接线端子排JX1的9
号接线并将其接入8号接线柱，可使接触器KM1得电吸合，从而使电池放电。
但强迫合闸后，系统不能电池电压过高、过低保护动作。
第五节统型应急电源的故障与维修
一、整流器
（一）合闸时，空气断路跳闸
（二）接通负载时，输出电压低
（三）三相整流变压器参数
二、充电机
（一）电池状态的检查
（二）无充电电流
（三）充电电流抖动
（四）充电电流过大
（五）熔断器断
1、RD1（交流）
2、RD2（直流）
（1）电池接反
（2）U1及其周围元件损坏，造成电流过大。
（3）熔断器座氧化，接触电阻大，造成温升过高。
（六）、充电机简易判断和调校
1、充电电流调校
2、过充保护调校
三、应急控制系统
（一）按键通断不起作用
1、电池电压过低；检查电池好坏，及时更换电池
2、按键AQ、AT损坏
3、串联在KM1线圈中的KM2常闭接点接触不良。
4、达林顿三机管V33损坏
5、V27损坏、12V电源不正常。
6、U3A损坏
7、接触器KM1损坏
8、C24漏电严重，U3A第3脚电压变低
（二）应急不能自动转换
（三）应急无输出
1、KM1合不上，造成应急无输出
2、熔断器RD6熔断
（四）指示灯不亮
1、KM1、KM2常开触点不良
2、有关引线脱开
3、发光二极管损坏
控制电路板调校
第六节车体配线
、车下配线
车下配线包括输送三相交流电的主线、电力连接器及车下各负载支线等。
1、车下主线的作用：
用来沟通发电车与各车辆间的电力系统，同时供给本车用电
2、车下主线联结方法：
采用两路并联的方法，同时每路中的三相导线各用三根DCYH-1-750V的电线并联组成，并将它们敷设在钢管内，以增加强度。
二、车上配线
车内的负载按电压可分为下列三种：
1、三相380V交流对称负载：
空调机组各种电机、废气排风机、新风机、客室电热器、电茶炉
2、单相220V交流负载：
车内照明、各种控制回路
3、DC48V直流负载：
轴温报警器、侧灯、应急灯、电话插座、广播、水位显示、信息显示等
按性质及用途分：
1、动力配线
2、照明配线
3、播音配线
三、连接器
25K型空调客车采用KC20型电力连接器和JL1型集控连接器
（一）KC20型电力连接器
1、结构
2、使用方法
3、注意事项
（1）严禁带电操作
（2）电缆与插头或插座连接之前，应检查电缆接头端子的贴接平面是否平整，若有碰伤等造成的突起或毛刺，应修平后再连接。
（3）严禁在插头插座处于结合状态下，紧固或松开插销或插套连接电缆的铜螺母。
（4）压紧电缆端子的铜螺母，应使用专用扳手
（5）必须分别按插头、插座胶木安装板上所示接线标记，正确连接电缆。
（6）严格防止碰伤插销、插套的结合面，结合面上不允许有沙尘、油污等杂物。
接触对结合前，必须用干净棉纱等软织物仔细清洁销、孔表面。
7）连接好电缆套管的橡胶防护套，并用喉箍扎紧
（二）JL1型集控连接器
JL1型集控连接器是用来沟通各客车的空调机组集控电源，以便于在发电车上实现集中控制。
它由插头和插座两部分组成，是一种防水、直插、机械锁紧的插头和插座，质量越2.6公斤
第三章BSP客车电气系统
第一节概述
一、主要电气装置
1、车内主要电气装置
2、车端电气装置
3、车底电气装置
4、转向架主要电气装置
二、电气系统分类
1、供电系统：
100系列
2、照明系统：
200系列
3、空调系统：
300系列
4、轴报及制动系统：
400系列
5、视听系统：
600系列
6、门控系统：
700系列
7、厕所和盥洗间：
1100系列
8、水循环系统：
1200系列
三、电气元件的代号
A:
组件
B:
空调温度传感器，压力开关
E:
照明，加热装置
F:
熔断器
H:
指示灯，喇叭
K:
继电器，接触器
M:
电动机
P:
监测仪表
Q:
自动空气断路器
S:
开关或按钮
T:
变压器
U:
变换器
X:
端子排
第二节BSP客车供电系统
BSP客车一位端小走廊安装有集中式电气控制柜，由低压监控屏、AC380V/220V监控屏、空调系统控制屏、通风小风扇、广播、呼叫控制器、交流方便插座、直流方便插座、应急照明接触器等
一、I、U路双路供电
1、1路供电
前期工作:
操作开关:
控制回路:
主回路:
供电指示回路:
2>n路供电
前期工作:
操作开关:
控制回路:
主回路:
供电指示回路:
3、电压、电流检测
二、AC380V供电线路
闭合空气断路器Q1200:
温水箱得电
闭合空气断路Q1201:
电开水炉得电
闭合空气断路器Q104:
蓄电池充电机得电
闭合空气断路器Q201:
三相变压器得电
、AC220V供电线路闭合空气断路器Q1100:
给西式厕所冲水系统送电
闭合空气断路器Q1101:
给东式厕所冲水系统送电
四、交流变压器二次侧供电线路输出聚光灯及阅读灯用电。
五、DC48V负载供电线路为保证列车突然断电时车辆的安全运行，车下安装有充电机箱和蓄电池箱，可用于向车内应急DC48V
用电设备提供电能，蓄电池容量为60A.h
六、DC48V正常负载供电线路给厕所有无显示控制回路供电，给电子式水位表供电
DC48V应急负载供电线路
第三节BSP客车照明与视听系统
一、照明控制系统
（一）聚光灯控制
1、聚光灯正常照明
前期准备:
闭合空气断路器Q200、Q201、Q202、Q203
操作开关:
控制回路:
执行回路:
2、聚光灯应急照明
前期准备:
闭合空气断路器Q205、Q206、Q208
操作开关：
转换开关S202置FULL
控制回路:
执行回路:
（二）阅读灯安装与控制
前期准备:
闭合空气断路器Q201、Q202
执行回路:
二、视听系统
1、广播、乘务员呼叫系统组成：
由中央控制器、扬声器元件、扬声器控制按纽、乘务员呼叫按纽及乘务员呼叫指示等组成
2、信息显示系统在客室走廊端部顶板下方安装有两个完全相同的客车信息显示屏，面向一、二位端的乘客均可看到显示屏的内容。
3、内部共线电话乘务员室小桌上方的电话盖板上安装有内部共线电话，工作电压为DC48V，使
用车端15芯通信连接器的1、2芯传输
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