城市轨道交通车辆电器 (5)
《城市轨道交通列车电气控制》课程标准
城市轨道交通车辆技术专业《城市轨道交通列车电气控制》课程标准一、课程基本信息课程代码：18071634学时数：84学分：5先修课程：《机械基础》、《城市轨道交通电工电子技术》、《传感器与检测技术》、《城市轨道交通概论》等。
后续课程：《城市轨道交通列车驾驶》、《城市轨道交通行车组织技术》、《城市轨道交通车辆电气控制部分检修》、城市轨道交通列车驾驶（或列车检修）综合技能实训等。
二、课程性质该课程是五年制高职学校学生城市轨道交通车辆技术专业的一门专业核心课程。
通过学习和实训，让学生在整体上对城市轨道交通列车电气控制原理、主要电气部件、电气控制系统和控制电路等有适度的认识，在电路图识读、交、直流电路板测量训练和安全知识及防护训练等方面有扎实的基础，使学生具备城市轨道交通电动列车驾驶的基本职业技能和取得《低压电工操作证》（初级）的能力，并能与其他专业课程的专业能力相衔接，在前续课程的基础上进一步培养学生的专业意识，为后续课程打下基础。
1与前续课程的联系通过《机械基础》、《城市轨道交通电工电子技术》、《传感器与检测技术》、《城市轨道交通概论》等的学习，学生了解了城市轨道交通车辆系统的一些基础知识和总体组成，为以后学习打好基础。
2.与后续课程的关系为学生后续课程《城市轨道交通列车驾驶》、《城市轨道交通行车组织技术》、《城市轨道交通车辆电气控制部分检修》、城市轨道交通列车驾驶（或列车检修）综合技能实训等课程学习打下高度的相关基础，为学生在以后工作中提供的车辆方面的必要知识。
《城市轨道交通列车电气控制》是五年制高职城市轨道交通车辆技术专业学生的一门必修的专业核心课程。
三、课程的基本理念本课程是城市轨道交通车辆技术专业的一门核心课程，是本专业核心能力的支撑。
其前修课程是机械制图、机械结构分析与设计等专业基础课程，是专业基础课程知识的具体应用及专业基础能力的进一步提升，同时为后续的行车组织、车辆运用与管理等专业核心课程打下坚实的知识与能力基础。
城市轨道交通车辆电气牵引系统基础
2 城市轨道交通车辆电气部件与设备
车辆采用DC 750 V受流器供电方式，每列车分为2 个动力单元，每个单元由1个动车和1个拖车构成。 如图1-2所示，对于每个单元，在中间的动车（M车） 上设置4个受流器，在Tc车上设置2个受流器，将电 网提供的额定DC 750 V高压电源提供给车辆高压设 备；单元内设高压母线以保证每个单元内的牵引设 备和辅助设备都能通过受流器进行受电。此外，为 了保证列车运行的可靠性，全列车设置辅助高压母 线，以保证当一个受流器出现故障时，另一个受流 器能保证所有辅助供电系统的高压供电。列车高压 牵引动力系统由受流器、高压电器箱（PH箱）、牵 引 逆 变 器 、 滤 波 电 抗 器 、 牵 引 电 动 机 （ traction motor）、制动电阻（braking resistor）等部件构成。
2 城市轨道交通车辆电气部件与设备
HSCB为牵引系统的总开关。每个高压电器箱内都有 1个HSCB，用于给车上的牵引设备提供过流和短路 保护。HSCB的断开方式有两种：一种是通过牵引控 制单元（drive control unit，DCU）来控制的，另 一种是由过流和短路故障而引发的脱扣分断。 DC 750 V电源从受电弓经前级高压电路被送到高压 电器箱，再经HSCB、充电接触器KM12（KM22）、 充电电阻R11（R21）、短接接触器（KM11/KM21） 传输到电抗器和牵引逆变器，如图1-5所示。KM12、 KM22为单极电磁型接触器，其作用是向牵引逆变器 中的支撑电容器充电。充电接触器与R11/R21一起作 用，避免电压突变对支撑电容器造成损伤。
2 城市轨道交通车辆电气部件与设备
2 城市轨道交通车辆电气部件与设备
如图1-3所示，主隔离开关（MQS）、高速断路器 （high speed circuit-breaker，HSCB）集成在高压 电器箱中，母线接触器（BLB）、母线高速断路器 （BHB）、主熔断器（MF）集成在母线高速断路器 箱中，母线熔断器（BF）、MF集成在母线熔断器 箱 中 ， 三 位 置 转 换 开 关 （ BQS ） 、 辅 助 隔 离 开 关 （ AQS ） 、 辅 助 熔 断 器 （ AF ） 、 辅 助 母 线 熔 断 器 （BAF）、车间电源连接器（WXP）、网压检测电 压传感器（SV）、网压检测电路熔断器（VF）、隔 离二极管（VD1）集成在辅助高压电器箱中。
17593-城市轨道交通车辆电气系统检修-刘敏-教案任务5-2中低压设备柜和底架电气箱的检修
教案教学环节教学设计时间分配（分钟）组织教学清点学生人数、准备上课材料、简单介绍课程 5 复习旧课无新课教学（可加页）知识点一：中低压设备柜和底架电气箱认知一、低压箱1.低压箱布置每辆车均配置一个低压箱,大致位置参见示意图5-2-1(以列车编组形式:=Tc*Mp=Mp*Tc=为例)。
每辆车的车下布置有低压箱LVB。
低压箱属于中、低压分线箱,为车上电气柜及相关设备提供380V交流电、220V交流电、110V直流电。
低压箱的输入端为SIV(辅助逆变器),为低压箱提供380V三相交流电和110V的直流电。
电器元件缩写词见表5-2-1。
图5-2-1 低压箱布置图Tc-带驾驶室的拖车;Mp-带受电弓的动车;=-半自动车钩;*-半永久牵引杆;-低压箱电器元件缩写词表表5-2-1缩略语名称缩略语名称BIS蓄电池隔离开关NSK正常供电接触器NSMF正常供电主熔断器TSK列车供电接触器EMVMF紧急供电主熔断器CMK压缩机接触器EMSF紧急供电熔断器TRCBF3kW变压器副边断路器NSR正常负载切除继电器TRCBY3kW变压器原边断路器LVDR低压检测继电器CSCB压缩机启动断路器LVR低压继电器OSCB客室方便插座断路器BRCFK制动电阻冷却风机接触器TICFCB1牵引逆变器冷却风机断路器1TICFCB2牵引逆变器冷却风机断路器2NSCB正常负载断路器续上表缩略语名称缩略语名称BRCFCB制动电阻冷却风机断路器BATCB蓄电池断路器ACIVCB1客室空调断路器1NSKCB正常负载接触器断路器ACIVCB2客室空调断路器22.Mp低压箱内部电气如图5-2-2所示,低压箱为中压低压配电箱,属于底架吊挂件,箱体内部包括断路器、继电器、端子排、接触器、熔断器、二极管、端子排、变压器、汇流母排、连接器等电气设备。
165图5-2-2 低压箱结构1-断路器;2-列车供电接触器;3蓄电池隔离开关;4-稳压二极管;5-接触器;6-端子排;7-继电器;8-熔断器3.Tc车低压箱电气元件Tc低压箱主要安装了一些用于控制和保护的断路器、熔断器、接触器、低压检测继电器、列车供电接触器、连接器和变压器。
城轨车辆电器-接触器、继电器
JZ7
没有主辅之分，各对触点允许通过
的30％～65％， 释放电流为线圈额定电流
的10％～20％。
城轨车辆电器
2．欠电流继电器 符号
继电器
城轨车辆电器
（二）电压继电器 作用：
输入量为电压的继电器叫电压 继电器。根据线圈两端电压的 大小而接通或断开电路。
继电器
特点及接线：
继电器线圈的导线细、匝数多、阻抗大。
使用时电压继电器的线圈并联在被测量的 电路中.
城轨车辆电器 （二）电压继电器
分 类：
过电压继电器 欠电压继电器 零电压继电器
继电器
城轨车辆电器
过电压继电器
继电器
➢当电压大于其整定值时动作的电压继电器， 主要用于对电路或设备作过电压保护，常用 的过电压继电器为JT4—A系列，其动作电 压可在105％～120％额定电压范围内调整。
城轨车辆电器
城轨车辆电器
符号
KM KM KM
KM
城轨车辆电器
继电器
城轨车辆电器 分类
继电器
按输入信号的性质
按输出方式
电压继电器、电流继电器、 时间继电器、速度继电器、 压力继电器等
有触点式、无触点式
按用途
按工作原理
控制用与保护用继电器等
电磁式继电器、电动式继电器、 感应式继电器、热继电器和电 子式继电器等
由于主触点多采用滚 动接触的指形触点。 在触点闭合过程中， 动触点与静触点接触 过程为A－B-C，断 开时相反. 这样可自动清除触点 表面的氧化膜，保证 了可靠的接触。
辅助触点的通断电流小，可有若干对。
可根据接触器自动控制程度的大小，用
其进行互锁的。
城轨车辆电器
双线圈
城市轨道交通车辆电气控制系统构成
• 国家标准：
DC1500V——接触网 DC750V——第三轨
• 供电方式：
接触网供电——受电弓 接触轨供电——集电靴
牵引网
用以供 牵引电 流返回 牵引变 电所的 导线
主变电站
牵引变电站
馈电线
回流线
由馈电线、接触网、轨道回 路及回流线组成的供电网络
称为牵引网
为便于检修和缩 小事故范围，将 接触网分成若干 段称为电分段
一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述
2. 功能 车门控制系统
• 通过列车信息显示系统，告知和提醒 驾驶员所有乘客车门的状态。
任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
二、城市轨道交通车辆总体控制
1. 概念
在轨道交通运输中，采用电动机机械传动来满足车辆牵引的电气部分，称 为电力牵引传动控制系统。
2. 特点
以牵引电动机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力进行 调节，以满足车辆牵引和制动特性的要求。
3. 分类
根据电动机形式的不同，控制系统分为两类： • 直流牵引电动机的直流传动控制系统 • 交流牵引电动机的交流传动控制系统
任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
二、城市轨道交通车辆总体控制
➢ 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：车辆的运行速度及其控制 ➢ 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。 ➢ 控制系统类型: 牵引控制、制动控制 ➢ 控制系统控制方法：数学模型化、传统的PID调节、
人工智能原理的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。
电分段
馈电线 接触网
经过电动列车的受电器向 电动列车供给电能的导电网
城市轨道交通车辆电器部件与设备及功能
牵引电器结构特点：
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；
计算绕组、选择绝缘材料、润滑油要考虑温度变化； 用电镀涂压的办法来防止零件表面的锈蚀； 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。
（二）高速断路器（HSCB）
作用：在车辆发生故障时执行保护指令，切断动力电源。
1．制动电阻器的主要技术指标
（1）电阻值：20℃时的阻值与热态时的阻值。 （2）电阻材料：材质及温度系数。 （3）功率：等效持续功率与短时最大功率。 （4）最高工作温度：一般600℃左右 （5）冷却：多数采用强迫风冷，少数采用自然风冷 (列车走行风) （6）保护：过热、过流、失风(若用强迫风冷)保护、IP等级（电阻
600 630 800 2400 约l00 约75 3×10 6次 10 4次 54~72 DC110 30
（四）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； 位于主电路牵引变流器中。
1．线路滤波器的作用： （1）滤平输入电压。 （2）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。 （3）抑制逆变器因换流引起的尖峰过电压。 （4）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。 （5）限制变流器的故障电流。
1．HSCB 的主要性能指标及特点
主要性能指标有两个：
机械响应时间 、分断能力
（1）断路器的机械响应时间（Tm）：
指从通过断路器的电流达到动作值， 到主触头打开的时间。
电流增长率越大，机械响应时间越长。
图1-8 高速断路器
机械响应时间与电流增长速率关系
城市轨道交通车辆计划检修
四、城市轨道交通车辆的架修
1.定义 对运营里程数达到５0万ｋｍ或运营时间
为５年的电动客车所进行的检修.
2.检查项目
①对转向架、受流器、牵引电机、制动系统、 车钩缓冲装置、车门等部件进行分解、检 查、修理、互换、试验
②对仪器仪表进行校验 ③对车体及其余部件的技术状态进行修理 ④重新组装后对车辆进行静、动态调试
（一）大修
1.定义：电动客车运营里程数每达到100万km或运 营时间达10年时进行的检修,主要以部件更换修为 主，是最高级别的修程.
2.周期：25天后5天前：2通0天电：检断查电，检静修动列调、车试各运部件转运行 3.目标：恢复原出厂性能指标
❖4.步骤：
1）列车预检 2）列车的分解及清洗 3）部件拆卸 4）部件检修 5）部件安装 6）静态调试 7）动态调试 8）试运转运行
三、城市轨道交通车辆的定修
1.定义 对运营里程数达到１0万ｋｍ或运营时间
为一年的电动客车所进行的检修.
2.检查项目
对重点部分（走行部分、受流器、电气 控制系统、牵引部件、制动部件等） 进行检查、修理、测试
修后对车辆进行静、动态调试
3.检修周期
{ 前５天：断电检修
１0天 后５天：通电检查, 静、动态调试
3.安全注意事项
{ 4.专业术语： 前：连挂线所在的车钩一侧 车钩 后：与车厢底架固定的车钩一侧
左、右：按行车方向确定
5.蓄电池的修复性充放电处理：
①放电,以恒定电流16A，放电至1.18V∕C
②充电，以恒定电流16A，充电10h
③放电，以恒定电流16A，放电至1.10V∕C
④充电，以恒定电流16A，充电7.5h
城市轨道交通车辆电气控制(选择题)复习基础知识-答案
一、单选择题1、城市轨道交通车辆主回路主要组成器件有：受电弓、高速开关、牵引箱、牵引电机、等。
（）A.制动电阻B.主控制器C.牵引逆变器D.辅助逆变器答案：A2、电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给城市轨道交通车辆，而又从车辆经钢轨、回流线流至。
（）A.牵引装置B.大地C.电制动装置D.牵引变电所答案：D3、牵引力粘着力，发生空转的轮对转速大于列车速度。
（）A.大于B.小于C.附带D.伴随答案：A4、当列车牵引力大于粘着力时，列车发生。
（）A.加速B.惰行C.空转D.滑行答案：C5、一列6节编组的车安装有受电弓的车分别是和车。
（）A．Tc1，Mp2 B．Mp1，Mp2 C．Tc2，Mp2 D．Tc1，Mp1答案：B6、车辆荷载AW3是何含义。
（）A.定员载荷B.超员载荷C.空载D.座客载荷答案：B7、是属于粘着制动形式。
（）A.闸瓦制动B.电阻制动C.再生制动D.磁轨制动答案：A8、与列车受电弓直接接触的是。
（）A.承力索B.馈线C.接触线D.接地线答案：C9、列车受电弓升弓时间（弓头离开止挡到最大工作高度）；降弓时间（最大工作高度到弓头落到止挡位置）。
（）A.≥7s ≥8sB.≤8s ≤7sC.≤8s ≤8sD.≥8s ≥7s答案：C10、列车主电路中的线路滤波器的作用是。
（）A.将高压直流中的交流杂质滤除，提高直流品质B.将低压直流中的交流杂质滤除，提高直流品质C.将高压交流中的直流杂质滤除，提高交流品质D.将低压交流中的直流杂质滤除，提高交流品质答案：A11、高速断路器（高速开关）用来接通和分断轨道车辆的电路。
（）A.低压B.中压C.高压D.中低压答案：C12、浪涌吸收器是与被保护物的一种设备，当出现危机被保护物体绝缘的过电压时就放电，从而限制被保护物体。
（）A．并联B．串联C．先并联后串联D．先串联后并联答案：A13、浪涌吸收器安装于车车顶的受电弓旁。
（）A.A车B.B车C.C车D.B、C车答案：B14、下列哪项属于车辆电器中的高压电器。
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4. 继电器的基本参数
（1）额定值：指输入量及输出量的额定值，如额定电压、
额定电流等。
（2）动作值：能使接点闭合的输入物理量中的最小值，也
称整定值。 （3）返回值：能使接点打开的输入物理量中的最大值。
（4）返回系数：继电器的释放参数与动作参数之比，即
电空接触器是用来通、断带有负载的主电路和大容量
的控制回路的自动电器，主要用于通、断正常工作电流，
而不通、断故障电流，特别是短路电流。 电空接触器主要由触头系统、灭弧系统、传动系统和 支架构成。
一、按钮开关
1. 功能及分类 按钮开关是一种手动的、可以自动恢复（即自复式）的 主令电器，应用非常广泛。通过按钮之间的电气联锁，可实
2）电磁式时间继电器
（3）延时原理 当线圈通电时，动铁心克服簧片的反作用力被吸向静 铁心，则瞬时转换触点进行瞬时转换，同时延时机构启动
，经过一定的延时，滑动延时触点和延时主触点闭合。主
触点接触后由于上挡限制机构的转动，机构停止，从而得 到所需延时。当线圈断电时，在簧片的作用下，动铁心和 延时机构返回原位。
和电感量（即R和L值）等。
（3）根据控制和被控制电路对继电器的要求，在考虑使用
寿命、工作制、使用条件、继电器各主要技术参数及重量和
尺寸的基础上，从产品目录中选择合适的继电器。
五、电磁继电器的常见故障
1. 触头故障 2. 线圈故障 3. 磁路故障 4. 其他故障，包括：各种零件产生变形或松动，机械损坏，镀 层裂开或剥落，各带电部分与外壳间的绝缘不够，反力弹簧因
3. 中间继电器
中间继电器的作用是传递信号或同时控制多个电路，主
要用于改变控制电路的工作状态，以增加触点的数目及容量 ，传递中间信号实现控制。其动作参数无须调整。
4. 接地继电器
（1）制动工况下的接地保护用接地继电器。
（2）牵引工况下的接地保护用差动继电器。
5. 时间继电器
1）分 类
（1）通电延时型时间继电器 （2）断电延时型时间继电器
2. 工作原理
3. 热过载继电器的主要技术参数
（1）额定电压：指热过载继电器能够正常工作的最高电压值，
一般为AC 220 V、AC 380 V。
（2）额定电流：指被保护电动机的额定电流。通常热过载继 电器的额定电流略大于电动机的额定电流。 （3）额定频率：45～60 Hz。 （4）整定电流范围：调整到电动机额定电流的1.1～1.2倍。
万能转换开关又称为转换开关，是一种多挡式、控制多
回路的主令电器，也是一种由多组相同结构的触头组件叠装
而成的手动电器，由于其触头挡数多，换接电路多，故称为 万能转换开关。
第四章 城市轨道交通车辆中常用 的低压电器
低压电器的分类：
1. 按用途分
（1）控制电器 （3）保护电器 （2）主令电器 （4）配电电器
2. 按工作原理分
（1）电磁式控制电器 （2）非电量控制电器
3. 按执行机构分 （1）有触点电器 （2）无触点电器
4. 按操作方式分
（1）自动电器 （2）手动电器
（1）按传动方式分：电磁式接触器和电空式接触器。
（2）按主触头通、断电流的性质分：直流接触器和交流 接触器。 （3）按主触头所处的环境分：空气式接触器和真空式接 触器。
4. 接触器的基本参数
（1）切换能力，又称开闭能力、通断能力。 （2）操作频率。 （3）动作值和释放值。
二、电磁接触器
1. 直流电磁接触器
四、继电器的选用
（1）根据被控制或保护对象（可以是电量或非电量）的具 体要求，确定所采用继电器的种类。
（2）确定控制和被控制电路的基本参数，如控制电路
（继电器线圈电路）的线圈数量，电流的种类，继电器 动作、释放和工作状态的电流、电压或功率值以及它们 的变化范围；被控制电路的常开和常闭接点的数量，电 路中的电流种类（直流或交流）及其大小，负载的电阻
3）空气阻尼式时间继电器
4）电子式时间继电器
它由晶体管或集成电路和电子元件等构成，故又称为半导体
时间继电器。
三、热过载继电器
热过载继电器，是利用输入电流的热效应而能够做出相应动
作的一种继电器，属于非电量继电器。
1. 基本结构 热过载继电器主要由发热元件、双金属片、触点、传动机构
和调整机构组成。
Kf＝X释放/X动作
（5）动作值的调整：继电器动作值的调整，也称继电器参
数的整定。
二、电磁式继电器
电磁式继电器可分为电压继电器、电流继电器、中间继电 器、时间继电器和信号继电器等。
1. 电流继电器 根据线圈中的电流大小，接通或断开电路的继电器称为
电流继电器。
2. 电压继电器 电压继电器的输入量是电压信号，线圈匝数多而线径小。
疲劳而失去弹性，各种整定值调整不当，产品已达额定寿命等
。
一、概 述
1. 接触器的定义 接触器是用来接通或切断较大电流电路的自动控制电器。
2. 接触器的组成 （1）触头系统：主要用于直接实现电路的接通与断开。 （2）灭弧系统：起熄灭电弧的作用。 （3）传动装置：用来控制触头的闭合与分断。
3. 接触器的分类
2. 交流电磁接触器 1）基本结构 交流电磁接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧系统和其 他部分组成。
2）工作过程
线圈通交流电→线圈电流建立磁场→静铁心产生电磁吸 力→吸合衔铁→带动触头动作→常开触头闭合，常闭触头断 开。
线圈断电→电磁吸力消失→反作用弹簧使衔铁释放→各 触头复位。
三、电空接触器
一、概 述
1. 继电器的基本组成
2. 继电器的分类
（1）按用途分：控制用继电器和保护用继电器等。
（2）按动作原理分：电磁式、电子式和机械式（温度继电器、 压力继电器）等。 （3）按输入电流性质分：直流继电器和交流继电器。 （4）按输入的物理量分：有电量继电器和无电量继电器。
3. 继电器的继电特性
现对其他电气设备的控制和保护。其主要用于远距离操作接
触器和继电器，以切换自动控制电路。 按结构形式可将按钮开关分为旋钮式（用手动旋钮进行 操作）、指示灯式（按钮内装有信号灯）和紧急式（装有蘑 菇形钮帽）。
2. 基本结构
按钮开关一般由按钮帽、复位弹簧、动触头、静触头、
外壳及接线柱组成。
二、万能转换开关