城市轨道交通车辆电气运行与城市轨道交通车辆电气运行与维修项目维修项目2 车辆电气高电压技车辆电气高电压技术术 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页任务重点在这个任务中，主要掌握从城市电网中得到后，如何形成自己的交流供电环网和站场供电网络知识准备三相交流电、变压器技术、整流电路技术、电力识图知识描述(1)轨道交通电力网络概述在国家电网中，电能输出到用户时，一般以10kV为输出电压等级，但对于国家一级重要负荷，如交通中的铁路供电和城市轨道交通供电，多以110kV双回路供电方式进行供电，以确保供电的可靠性2 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.4第三轨作为供电接触网有些系统采用“第三轨”作为供电接触网，如图2.4所示。
9 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页思考与练习1.轨道交通电力系统中，中压环网指的什么?2.用于机车供电的接触网电压等级为多少?经牵引变电所整流后，正极和负极各接在什么地方?10 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页任务2车辆直流高压网络系统任务目标1.掌握车辆高压系统结构2.掌握列车车辆编组3.掌握牵引的基本理论11 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页4.掌握高压设备操作的基本程序任务重点1.在车辆DC1500V和750V电压中，主要掌握与高压网络有关的设备主要有：受电弓、高压开关(PH箱)、牵引逆变器、辅助逆变器、滤波器等本任务是掌握车辆中DC1500V构成的电网2.高压设备操作原则知识准备CAD电气识图知识描述(1)列车的组成在城市轨道交通中，列车多以4动2拖组成一列12 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.5列车的组成13 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页装置(M1，2)这种编组方式为四动二拖组合形式2)牵引电气系统图1)DC750V电气系统DC750V车辆电气系统图，是车辆动力电气设备的主要技术图，它详述了750V电气设备之间的连接关系。
2)DC1500V电气系统(3)高压操作工作过程在图2.7中，主隔离开关、高速断路、受电弓是车辆加电操作的主要部件其操作先后顺序为：编组代号(左起)TC1，M0，M1，M2，M3，Tc2，从编组中，可以看到这是一组对称编组形式A车有司机室、充电机、蓄电池组(Tc1，2)主要用于列车控制，在车体中，不设动力拖动装置B车有受电弓、PH箱(主开关箱、车间电源箱)、线路电感器、制动电阻箱(再生制动用)、索引电机、接地装置、防震保护等(M0，3)C车：PA箱(含牵引逆变器和辅助逆变器)、线路电感器、制动电阻箱(再生制动用)、索引电机、接地14 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页15 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页16 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页加电：先进行隔离开关3操作，把开关手柄搬到第1挡，而后进行升弓操作当升弓完成后，再进行高速断路器合闸操作断电：先进行高速断路器断电操作，而后进行降弓操作，再将隔离开关手柄搬到第3挡(断电接地操作)隔离开关有3种开关状态：在1挡时(同步联动开关1.1和1.2)为正常加电状态在2挡时为空挡。
在3挡时为接地保护状态接地操作时，禁止受电弓受电正常工作时，主隔离开关处于1挡位置，主动力电源回路和辅助电源回路加上DC 1500V列车入库停车时，主隔离开关处于3挡位置高速断路器处于断开状态为了保证接触网输入的直流质量，在新的系统中加入了电抗器，以过滤掉各种交流杂波17 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页(4)车辆牵引理论简述地铁车辆在运动过程中会受各种外力的作用，影响它的运行结果通常把所有作用在车辆上外力的合力用G表示，根据动力学原理：当G>0时，车辆加速运行；当G=0时，车辆静止或匀速运行(惰行)；当G<0时，车辆减速运行作用在车辆上的诸多外力按其性质可分为3类：牵引力FK——使列车运动并可以控制的外力；车辆阻力W——在运行中产生的与列车运行方向相反的不可控制的力；制动力B——与列车运行方向相反的并使列车减速或停止的可控制的外力这3个力作用于列车，并影响列车运行在一般情况下不是同时存在的在牵引工况，牵引力、阻力同时存在；在惰行工况，仅阻力存在；在制动工况，制动力、阻力同时存在18 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页1)牵引力FK牵引力受两个因素影响，一是牵引装置传给轮对的转矩，它和牵引电机的速度特性和扭转特性所决定的牵引特性有关；二是动轮与钢轨的相互作用，主要是轮轨间的黏着系数以及动轮的荷重有关。
当牵引电机选定后，轮轨间的黏着就变成产生牵引力的决定条件，牵引力不能大于轮轨黏着力，否则动轮就会产生空转、打滑，列车不能前进、并造成轮对踏面和钢轨面擦伤的恶果19 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页就是列车由钢轨沿列车运行方向加于动轮轮周上的切向外力的轮周牵引力，简称列车牵引力牵引力的形成牵引电机的转矩通过输出轴、传动装置(联轴节、齿轮箱)最后使车辆动轮获得扭矩M假设把车辆吊起来离开钢轨，则扭矩作为内力矩，只能使车轮发生旋转运动，而不能使车辆发生平衡运动但当车辆置于钢轨上使车轮和钢轨成为有压力的接触时，就产生车轮作用于钢轨的可以控制的力F，而F所引起的钢轨反作用于车轮的反作用力FK就是使列车发生平移运动的外力(见图2.8)这种20 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.8牵引力的形成示意图，21 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页以轮轨接触点为连续瞬时转动中心向右滚动，从而使车辆向右作平移运动这个反作用力FK就是使机车前进的唯一外力——列车牵引力在列车牵引工况下：电机输出轴上的扭矩通过传动装置传递到小齿轮上，设小齿轮按逆时针方向转动产生M′小齿轮驱动动轴上的大齿轮，使动轮产生顺时针方向的力矩M。
而此力矩我们可用一对力偶(F，F)来代替该力偶的力臂为R，两个作用力：F=M/R，其作用点分别在O和C点上在轮轨接触良好无滑动的情况下；作用在C点的力F全部传给钢轨，F也就是轮对对钢轨的作用力因钢轨不能移动，钢轨随即给轮对一个与力F大小相等，方向相反的反作用力FK使车轮22 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.92)粘着定律当力F增大，反作用力FK同样随之增大，这时动轮上的C点与钢轨上的C点无相对滑动，即VC=0车轮与钢轨间的粘着力F粘的极限值接近于轮轨间的静摩擦力，即：F粘max=1000ψmaxG式中F粘max——由轮轨间的粘着条件决定的粘着力；ψmax——轮轨间最大物理粘着系数(接近静摩擦系数)；G——动轮荷重23 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页当主控制手柄向前推时，使动轮作用力F逐渐增大，则钢轨反作用力FK增大，从FK1→FK2这时因轮轨间无相对滑动，车轮仍正常向前滚动当F增大超过粘着力的极限值F粘max时，轮轨间的粘着被破坏，动轮因无足够的水平支承力，就不能在钢轨上滚动，而开始在钢轨上滑动，造成动轮空转，这时，钢轨对车轮的反作用力FK(牵引力)也因由静摩擦力变为动摩擦力而急剧下降。
随着轮轨间相对滑动速度的增加，动摩擦系数越来越小，粘着力的下降更为严重结果动轮以轴为中心加速空转，车轮空转易造成传动装置和走行部的损坏，并使轨与轮接触面擦伤所以在运行中必须尽量避免24 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页综上所述，列车牵引力最大值在任何时候都不得超过车辆各动轮与钢轨间粘着力的最大值的总和这一原理称为粘着定律，用下式表示：式中25 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页3)粘着系数物理粘着系数ψ是一个由多种因素决定的变量它在一定的范围内变化当车轮在钢轨上滚动时，ψmax接近于静摩擦系数ψmax与轮荷重、线路刚度、传动装置及走行部结构、车轮与钢轨的材质及表面状态、车速等各因素有关例如，在钢轨上撒上一层细石英砂，ψmax高达0.6；一般钢轨ψmax在0.3～0.5变化轨面有一层薄油膜，ψ下降，甚至可小到0.15以下广州地铁的计算用牵引粘着系数是：0.165轮荷重不同，轮轨接触面的变形也不同，ψmax变化ψmax作为物理值具有随机性，变化范围很大，且影响因素较多，所以很难准确计算，一般都是经验试验数据，由经验公式计算求得的粘着系数称为计算粘着系数，用ψ计表示。
26 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页欧洲铁路我国机车以V=80km/h代入，得到ψ计1=0.22，ψ计2=0.25计算粘着系数在正常条件下不需要撒砂就能实现，在恶劣条件下，通过撒砂也能基本实现在曲线半径R=300～600的曲线上，ψ计下降用公式ψR=ψ计(0.67+0.00055R)例：在R=300时，ψR=0.184随着电力牵引的发展，牵引力和制动力都逐渐增大，轮轨间的粘着已成为限制增大牵引力和制动力的关键问题提高粘着系数的措施：减少轴重转移；减少簧下质量；轮对在构架内的定位刚度不过大；撒砂；牵引电动机无级控制；对轨面进行化学处理27 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页广州地铁采用电动机无级控制，使牵引电动机负载能自动地随粘着的变化进行调整4)影响牵引力的主要因素影响牵引力的主要因素如下：①牵引装置传给轮对的转矩，它和牵引电机的速度特性V=f(I)和扭矩特性M=f(I)所决定的牵引特性F=f(V)有关②动轮与钢轨的互相作用，主要是轮轨间的粘着系数ψ以及动轮的荷重有关当牵引电机选定后，轮轨间的粘着就变成产生牵引力的决定条件，牵引力不能大于轮轨粘着力，否则动轮就会产生空转、打滑，列车不能前进，并造成轮对踏面和钢轨面擦伤的恶果。
28 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页实际上，当列车产生牵引力时，各轴的轴重会发生变化，有的增载，有的减载，这就称为牵引力作用下的轴重转移又称轴重再分配轴重转移将严重影响列车粘着质量的作用；限制机车牵引力的发挥；影响列车走行部及传动机构的强度轴重转移在某些情况下，可以达到轴重的20%或更高，FK增大，轴重转移增大如列车启动及爬坡时，FKmax增大，G移增大，随着列车功率N增大，P/N降低，粘着质量的利用问题就尤为突出因此，在动车设计、制造上十分重视这个问题5)轴重转移对粘着质量利用的影响轴重转移：轴重指列车在静止状态时每个轮对加于钢轨的质量29 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页6)阻力W阻力是车辆运行中必然存在的一种外力与列车运动方向相反，根据阻力引起的原因可把阻力分为基本阻力和附加阻力基本阻力：列车在运行中总是存在，列车在平直道上运行时一般只有基本阻力附加阻力：发生在特定的情况下，上坡、曲线、启动列车阻力随所处环境的不同而变化，也与车辆结构设计、保养质量有关影响阻力的因素极为复杂，变化也很大，很难进行理论推算30 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页产生基本阻力的主要因素有：①滚动轴承及车辆各摩擦处之间的摩擦；②车轮与钢轨间的滚动的滚动摩擦和滑动摩擦；③冲击和振动引起的阻力；④空气阻力。
基本阻力诸因素对列车阻力的影响程度与运行速度有关低速时，轴承、轮轨等摩擦的影响大，空气阻力影响小；高速时，空气阻力占主导地位，而摩擦影响就不大对于地铁车辆而言，车辆主要在隧道中运行，由于车辆与隧道的横截面之比很小，在车辆与隧道的间隙中存在着强烈气流摩擦和车辆前后的空气压力差，使空气阻力成为车辆的主要运行阻力列车运行速度越高，基本阻力越大31 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页列车阻力：R=27+0.0042V(N/t)时的空气阻力高速列车把外形设计成流线型也是为了减少高速时较大的气流阻力因为影响阻力的因素极为复杂，变化很大，所以一般采用理论和实验相结合，求出经验公式，在车辆单位质量下车辆的基本阻力公式为：阻力与速度是二次函数的关系，式中a，b，c为实验数据，广州地铁2广州地铁在A车前端下部设计扰流板的目的就是为了减少运行32 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.10坡道阻力附加阻力：①坡道阻力Wi：列车进入坡道后，由列车重力产生的沿坡道斜面的分力称为坡道阻力②曲线阻力：曲线阻力是列车通过曲线时增加的阻力，引起曲线阻力的原因有：a.车轮对于钢轨的横向及纵向滑动；b.轮缘与外轨头内侧的摩擦；c.滚柱轴承的轴端摩擦；d.中心销及中心销座因转向架的回转而发生的摩擦。
曲线阻力与许多因素有关，如曲线半径、运行速度、外轨超高、车重、轴距、踏面的磨耗程度等经验公式为：33 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页③启动阻力：启动阻力对广州地铁车辆而言(交—直传动)启动性能好，影响不大对内燃机车是一主要阻力7)制动力B制动力的形成：制动是车辆运行的重要性能，制动性能的好坏在很大程度上限制了车辆的载重和列车的运行速度地铁车辆主要采用电制动，但是由于电制动的制动力和车辆运行速度之间的关系是速度越低制动力越小，所以停车和紧急制动时还要采用空气制动系统空气制动又称摩擦制动制动力的大小可用下式表示：B=2×K×φK式中K——闸瓦压力；φK——闸瓦与车轮间的摩擦系数φK与闸瓦材质、列车速度、闸瓦压力、闸瓦温度、状态有关一般来说，闸瓦制动力B与车速成反比：速度越低，制动力越大在一定的闸瓦压力K下，制动力的大小决定于闸瓦与车轮间的摩擦系数φK值34 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页从制动开始到停车，φK不断变化列车运行时，增大制动力可缩短制动距离，提高行车的安全性，但是，并不是制动力越大，制动效果越好制动力也和实现牵引力一样，必须遵守粘着定律，不能无限制地增大制动力。
当制动力大于轮轨间的粘着力时，就像牵引力一样，也会发生轮轨间的滑行，此时，车轮被闸瓦抱死，车轮在钢轨上滑行列车一旦滑行，首先是制动力下降，其次会发生轮对踏面及轨面的擦伤对此司机在驾驶列车，尤其是天气不良，轮轨粘着状态不好时，要特别加以注意为了保证正常制动，制动力必须不超过粘着力式中φK——粘着系数的极限值；n——一个轮对的闸瓦数；2G——轴荷重35 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页力过大，轮轨间发生滑动时，电子控制单元控制防滑阀关闭压缩空气通路，开启制动缸通向大气的通路，进行排风缓解，然后再重新恢复正常制动这样使车辆在粘着不利的情况下，尽快恢复制动作用，使停车距离减少到最小值，防止轮对踏面和钢轨擦伤另外系统设有气制动的空转/防滑保护系统当某轴发生制动36 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页思考与练习1.在城市轨道交通中，车辆是如何编组的?其动力车辆分配在哪几节车辆上?2.城市轨道交通中，其引流器有哪几种形式?3.画出动力轮上，牵引力的形成图37 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页任务3高压电气设备任务目标在该任务中，主要掌握受电弓、高速断器、隔离开关、电抗器等高压设备的结构和工作过程，并掌握这些设备常出现的故障现象及处理方法。
任务重点在高压设备中，逆变器是列车运行最为关键的设备，因此逆变原理，就是本任务中应该重点掌握的知识38 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页知识准备机械制图、电子识图、开关的灭弧原理知识描述(1)受流器1)第三轨DC750V受流器①受流器结构受流器由绝缘底座、受力弹簧、引流支架和碳滑板等组成受流器安装于动车的两个侧面上，每侧两个受流器安装位置图如图2.11所示39 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.11受流器安装位置图40 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页受流器结构图，如图2.12所示图2.12受流器结构图41 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页第三轨图2.13第三轨，如图2.13所示42 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页额定电压：750VDC电压范围：500～900VDC最大电压：DC1000V额定工作电流：800A工作方式：摆动式受流滑轨接触压力：(120±24)N受流碳滑板材质：浸金属碳铜复合材料脱轨方式：快速脱轨受流组件高度最小调节单位：4mm，最大调节量：40mm③受电方式：第三轨上部接触受电第三轨轨面距走行轨轨面高：(140±6)mm第三轨中心线距走行轨线路中心线距离：(1417.5±8)mm②受流器的主要技术数据：43 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页2)接触网DC1500V受电弓(扩展)受电弓结构。
动力车辆从接触网取得电能的电气设备称为受电弓，并安装在机车或动车车顶上，可分为单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动汽缸、支持绝缘子等部件组成负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用受电弓的结构图如图2.14所示44 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.14受电弓的结构图1—基础框架；2—高度止挡；3—绝缘子；4—框架；5—下部支杆；6—下部导杆；7—上部支杆；8—上部导杆；9—集流头；10—接触带；11—端角；12—升高和降低装置；13—电流传送装置；14—吊钩闭锁器受电弓构架由：弓头部分、铰链部分、传动机构和底架组成，如45 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.15所示图2.15受电弓构架A.弓头部分(见图2.16)主要由滑板架、弹簧盒、羊角(见图2.17)和碳滑板组成，碳滑板是受电弓的重要部件受电弓滑板的材料安装在电力机车车辆的车顶上由于滑板和接触导线一边接触摩擦、一边受流，所以需要确保其特性。
对车辆零件的特性，要求滑板结实，与接触导线之间的滑动要求接触良好、导电性好、轻量、自身磨耗小、也不磨损接触导线46 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.16弓头部分图2.17羊角 47 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页碳材料的特征：碳按照其结构有各式各样的形态，如石墨、金刚石、碳纤维、石墨纳米管等滑板使用的碳材料就是晶体结构尚未充分扩展的“多孔隙碳材料”，以焦炭、石墨等为原料，加入煤焦油沥青等，经提炼，烧结而成产品，与烧烤时使用的炭相似通过调节原料粉的粒径和成型的压力；在1300℃左右烧结、制成坚硬的产品即使按原样烧结的纯石炭，也有导电性，可作为滑板使用，但是，通过在烧结前的原料粉阶段，或在烧结后的碳中，配比金属，就可能提高强度和导电性，如图2.18所示48 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.18碳材料B.铰链部分：用于支撑弓头进行上下移动的传动机构它主要由上框架、下臂杆、铰链座、平衡杆、推杆组成，如图2.19所示49 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.19铰链部分升降弓过程：a.升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动汽缸，汽缸活塞压缩汽缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。
升弓过程的前提是，列车的气压系统在正常工作压力下，否则就不能升弓升弓的过程如图2.20所示50 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.20升弓过程b.降弓：传动汽缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网降弓过程如图2.21所示51 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.21降弓过程在紧急情况下：快排阀打开，电磁阀也随之打开受电弓风缸失去气压，如图2.22所示52 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.22受电弓风缸失去气压53 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页接触压力弓网实际接触压力由4部分组成：受电弓升弓系统施加于滑板，使之向上的垂直力为静态接触压力(一般为70N或90N)；由于接触悬挂本身存在弹性差异，接触线在受电弓抬升作用下会产生不同程度的上升，从而使受电弓在运行中产生上下振动，使受电弓产生一个与其本身归算质量相关的上下交变的动态接触压力；受电弓在运行中受空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力；受电弓各关节在升降弓过程中产生的阻尼力。
由此，我们可以看出，在传动汽缸无气压的情况下，受电弓倒向降弓状态负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触线之间必须有一定的54 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页C.传动机构：是将空气动力转变为机械力量，并使铰链机构上下运动的装置其构造如图2.23所示弓网接触压力能直观的反映受电弓滑板和接触线间的接触情况，它必须符合正态分布规律，在一定范围内波动如果太小，会增加离线率；如果太大，会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗为保证受电弓具有可靠的受流质量，应尽量减小受电弓的归算质量，增加接触悬挂的弹性均匀性滑板的质量和机电性能对受流质量影响很大绝缘子是底架的支撑主要受力材料，其绝缘等级为1万～3万V55 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.23传动机构传动机构的主要部件有：缓冲阀、进气口、传动汽缸、连杆绝缘子、U形连杆和转臂组成它是受电弓进行升降弓操作的主要控制部件a.在出厂时弹簧的张紧度以经调好，并做好位置标记，更换新的后，张紧螺栓调到原位置即可。
56 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页b.TSG18B型受电弓技术参数：额定工作电压：额定工作电流：最大短时电流(70s占空因素中为5s)：最大启动电流(30s)：最大停车时电流(DC1000V和单弓受电)：折叠高度(包括绝缘子)：最低工作高度(从折叠位置滑板面起)：最高工作高度(从折叠位置滑板面起)：最大升弓高度(从折叠位置滑板面起)：最大宽度(弓头处)：最大长度(落弓位置)：平均静态力：DC1500V1680A3500A1600A540A≤310mm150mm1950mm>2550mm(1550±5)mm≈2580mm100N57 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页静态力可调节范围：运行速度：重量(包括支持绝缘子)：额定工作气压：最小供风气压：最大供风气压：升弓时间：降弓时间：滑板数量：滑板中心距：滑板长度：气路接口(绝缘软管、压力开关组装)：70～140N≤90km/h≤140kg550kPa500kPa900kPa≤8s≤8s2块(300±3)mm(800±1)mmRc3/8″58 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页D.底架：用于无电部分与有电部分的隔离和整个受电弓的支撑作用，如图2.24所示。
图2.24底架59 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页(2)高速直流断路器高速直流断路器，主要用于接触网引流后的一个主要开关部件它是整个车辆供电的主要开关高速直流断路器设置于车辆高压器箱中，如图2.25所示其实物图如图2.26所示图2.25高速直流断路器60 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页1)概述UR6型高速直流断路器是单极、双向装置，具有电磁吹弧，直接瞬时过电释放，自然空气冷却和电气操作系统UR6型高速直流断路器的主要特性和保护如下：61 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.26实物图62 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页绝缘水平2000V(直流)；额定电压1000V和2000V(直流)；限制切断弧电压；直接瞬时过电流释放；机械和电气强度高；触头损耗小；高效消弧；抗振动和机械冲击；耐热性能；结构紧凑，质量轻；简单的机械结构；维修少；符合IEC77标准发热电流额定值1000A(直流)；63 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页2)结构UR6型高速直流断路器的结构如图2.27所示。
64 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.27UR6型高速直流断路器的结构65 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页6.102：动触头6.103：连接牌(接线处，含触点)6.104：连接牌6.111：棘轮6.200：过流释放装置6.300：灭弧罩座6.303：磁线圈6.307：叉6.320：触头压力弹簧6.321：断开弹簧6.400：辅助触头6.600：灭弧罩(由阻燃材料构成)6.602：消弧板6.603：金属隔板66 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页3)工作原理①闭合(电操作断开)线圈(6.303)的闭合电流的作用下驱动动铁芯(6.330)后通过弹簧(6.320)作用在叉(6.307)和棘轮(6.111)带动动触头(6.102)触头闭合之后，通过降低的保持电流(E型)或永久磁铁(M型)将铁芯(6.330)保持在接通(ON)位置首次操作电源，由蓄电池提供(DC110V)②切断命令的断开(电操作断开)就电保持形式来说，电路由切断保持电流来分断的，面磁保持形式是对永久磁铁的消磁来分断与闭合的程序相反67 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页灭弧室。
灭弧室的金属隔板(6.600)将进入的电弧分隔成许多断弧⑤辅助触头UR6型高速直流断路器装有6对双转换开关的触头，如图2.28所示触头开关容量：220V(交流)时为10A，110V(直流)时为1A③直接瞬时过电流释放如果电流在主电路中达到过电流释放装置(6.200)的预整定值，叉(6.307)就会被迫向下运动，棘轮(6.111)释放，主触头(6.102)断开触头断开导致的电弧由于主电路的磁场作用将电弧吹入68 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.28UR6型高速直流断路器工作原理图69 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页流侧的电压滤波电抗器是空心的，电感值为常数限制直流侧滤波单元的电压、电流波动，滤除高次谐波本线路电抗器采用空心结构，电感值不随通过电抗器电流的大小而改变没有闭合的磁回路，存在较大的漏磁为了减少电磁对环境、人的健康损害以及防止对通信信号的电磁干扰，在电抗器的上方位置安装漏磁屏蔽板，并通过钢结构安装在车底滤波电抗器实物图如图2.29所示滤波电抗器的基本参数：结构方式：空心式；工作方式：持续工作制；额定电流：DC750A；最大电流：DC1850A；额定电感：3mH10%；额定电压：DC750V(500V～DC1000V)；冷却方式：走行风冷；(3)滤波电抗器滤波电抗器是主电路的一部分，用来限制直流侧电流突变，平衡直70 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.29滤波电抗器绝缘等级：H级；平均温升：125K(线圈部位，采用电阻方法)；绝缘水平：AC2800V，50Hz，60s。
71 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页(4)过压吸收电阻箱车辆在运行的过程中有时会遇到轮对空转等瞬态过程，从而引起直流电压的上升，为了防止直流电压上升超过允许范围以及电空制动的平滑转换，需要用通过过压吸收电阻支路的开通来降低相应的过电压或维持电制动在一定的时间内才完全降低至切除该过压吸收电阻装置包含两个支路的电阻RB01和RB02，并安装于一个构架上，每个支路的电阻由4个电阻单元串联组成电阻单元与地之间为双重绝缘该过压吸收电阻的第一重绝缘为电阻带和绝缘螺杆之间的绝缘，第二重绝缘为绝缘螺杆和过压吸收电阻构架之间的绝缘72 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页②工作电压：额定工作电压：DC900V最大电压：DC1000V③电阻带材质：镍铬合金带④电阻带最高工作温度：≤500℃⑤负荷条件：负荷条件从810kW开始下降持续2s到0，工作制断续制(2sON周期60s)(见图2.30)⑥额定平均功率：2×13.5kW⑦电气绝缘：电阻带与地之间采用双重绝缘⑧冷却方式：走行空气自然风冷过压吸收电阻箱的基本参数：①电阻值：额定电阻值(20℃)：RB01，RB02=0.81Ω(-5%～+5%)额定工况下最大阻值：RB01，RB02≤1.0Ω73 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.30(5)母线隔离开关箱母线隔离开关箱(见图2.31)，包括的器件主要有：熔断器BF、闸刀开关BS。
DC750V电源从受流器引入，经母线熔断器箱，经过隔离开关BS、熔断器BF然后送到后续电路BF熔断器选用法国法雷公司的产品，型号：N206690A，采用两个N206690A并联，BF为牵引逆变器供电，当系统出现严重问题，如过电流、线路短路时，熔断器熔断，为后续断路提供保护该开关必在无负荷的情况下进行操作74 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页母线隔离开关箱器件参数：额定电压：DC1 000V额定电压：DC1 000V额定电流：2×900A额定电流：1 200A熔断器BF闸刀开关BS75 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页思考与练习1.描述升弓加电和降弓断电过程2.为什么高压DC1500V加电时，高速断路器要最后操作，而断电时要先进行操作3.过压吸收电阻箱的作用是什么?76 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页任务4常见故障处理任务目标在该任务中，主要掌握受电弓、高速断器、隔离开关、电抗器等高压设备常出现的故障现象及处理方法任务重点1.受流器故障处理2.受电弓故障处理3.直流断路器故障处理知识准备机械制图、电子识图、万用表的使用。
77 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页知识描述(1)常见受流器故障处理受流器常见故障主要有：①碳滑板破裂，当受电弓断裂漏风，受电弓上气压开关送出信号，则打开快排阀一般由ADD自动降弓系统控制快排阀打开处理方法：更换碳滑板破裂的碳滑板如图2.32所示78 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.32破裂的碳滑板 ②碳滑板摩擦过大，故障早期现象会出现短时脱电现象解决这一问题为更换碳滑板碳滑板磨损剩余高度一般为3～4mm，如图2.33所示79 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.33磨损的碳滑板80 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页(2)受电弓故障处理受电弓故障处理如下：①受电弓传动汽缸系统故障快排阀失效(迅速降弓，不能升弓)，需更换快排阀②电磁气阀，电磁线圈坏(缓慢降弓，不能升弓)需更换电磁线圈③受电弓压不够，易打火花故障调节升、降弓弹簧的张紧度，可以调出受电弓静态力(与接触网的压力)3)高速直流断路器故障处理直流断路器与交流三相断路器不同之处在于，三相交流断路器要求三相主触点要同步，否则会产生较大的冲击电流，而直流断路器则没有这种情况。
要保证断路触头接触良好，就要保证接触面的接触力度要在90kN左右，接触面平整，接触电阻小因此直流断路器主要故障有：81 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页①触头接触不好，造成触头发热、烧毁检查：可用电桥检查接触电阻是否达到原始值轻微情况：触头表面有积炭处理方法：针对轻微情况，用较细的水砂布进行打磨、(打磨时要保持平整)抛光严重情况，更换触头②操作机构不能正常动作A.线圈故障：检查：用万用表检查电磁线圈是否正常(看直流电阻值是否在正常值上，如果线圈断线，则呈现电阻无穷大)处理方法：更换线圈82 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页查控制用交流接触器(A)是否正常动作?检查交流接触器(A)触点连接是否正常当检查不正常时更换相应的元件B.控制回路故障(见图2.34)：检查：当给定闭合信号后，用万用表检查电磁线圈没有电压值(直流110V)处理方法：检查S操作电源开关是否打开?主令按钮是否正常，检83 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页图2.34高速断路器控制原理图84 出版社 理工分社城市轨道交通车辆电气设备运行与维修退出页思考与练习1.如何判断线圈的好坏?2.受电弓打火是什么原因造成的?3.如何判断高速断路器的主触点不能继续使用的条件是什么?85 。