動車組的輔助供電系統(tǒng)

1、北 京 交 通 大 學畢 業(yè) 設(shè) 計 （論文）題目：動車組的輔助供電系統(tǒng) 姓名 ： 牛永濤 專業(yè)： 鐵道機車車輛工作單位： 吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學院職 務(wù)： 學 生 準考證號： 291711100665聯(lián)系電話計(論文)指導教師： 陸嘉 發(fā)題日期：2012年4月20日完成日期：2012年6月28日畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）評 議 意 見 書專 業(yè)鐵道機車車輛姓 名牛永濤題 目動車組的輔助供電系統(tǒng)指導教師評閱意見成績評定： 指導教師：年 月 日答辯組意見答辯組負責人：年 月 日備注畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：動車組的輔助供電系統(tǒng) 一、 畢業(yè)設(shè)計論文內(nèi)容 1、動車

2、組輔助供電系統(tǒng)的特點 2、動車組輔助供電系統(tǒng)的構(gòu)成 3、動車組輔助供電系統(tǒng)的功能 二、 基本要求必須從整列車考慮設(shè)計，控制母線和主電纜在全列車貫通。輔助逆變器和充電機向輕量化、小體積發(fā)展。近年均采用igbt元件和高頻電力電子技術(shù)，提高效率和可靠性。三、 重點研究問題1、crh1型或crh2型動車組的輔助供電系統(tǒng)的構(gòu)造、工作原理、等等2、crh1型或crh2型動車組的輔助供電系統(tǒng)有關(guān)的關(guān)鍵部件例如igbt元件的一些簡要的介紹四、 主要技術(shù)指標 輔助電源裝置(apu)的技術(shù)指標：輸入額定值 ：額定電壓：（）單相； 電壓變動范圍：（連續(xù)），（分鐘）。 輸出額定值 ：額定容量：； 負載程度：連續(xù)，輸出

3、秒，輸出秒； 負載功率因數(shù)：（延遲）； 五、 其他需要說明的問題由于某些技術(shù)發(fā)展不完善和條件的限制等原因，文章可能對某些觀點的闡述不準確，也可能因為本人水平的原因，對某些觀點的闡述可能有錯誤。望給予批評指正。開題報告隨著高速鐵路技術(shù)在我國的迅速發(fā)展,動車組技術(shù)的消化吸收是我國鐵路建設(shè)急需要解決的問題。而動車的輔助供電系統(tǒng)作為其重要組成部分,除了像傳統(tǒng)機車那樣擔負牽引電機的輔助作用,還擔負起了車內(nèi)乘客安全和乘坐環(huán)境維持系統(tǒng)的用電,其作用更加重要。現(xiàn)代動車組輔助供電系統(tǒng)是列車運行不可缺少的部分，維護著列車輔助供電起著第二電源的作用，動車組的輔助供電系統(tǒng)采用干線供電方式,電源貫穿全列車.目前，我國鐵

4、路運營的動車組為“和諧號”各型高速動車組，其中，crh3 型動車組速度達到350 km/h，為旅客提供了快捷、舒適的旅行環(huán)境。為了保證動車組能夠長時間的正常運行，列車需要穩(wěn)定、高效的輔助系統(tǒng)為眾多輔助設(shè)備提供電源，這些設(shè)備包括空氣壓縮機、冷卻通風機、油泵水泵電機、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、采暖、照明、旅客信息系統(tǒng)等。輔助供電系統(tǒng)的優(yōu)劣，能否正常運行，不僅僅關(guān)系到旅客乘坐的舒適性，更直接關(guān)系到動車組是否能正常行駛。 中文摘要 輔助電源系統(tǒng)的可靠性、可用性、列車安全是非常重要的,通過高速列車為依據(jù),輔助供電系統(tǒng)應(yīng)用中存在的火車和主要性能研究,將給予輔助電源列車技術(shù)的發(fā)展,提供一些借鑒安全、高速度、操作提供舒適

5、的有效保障,具有重要的應(yīng)用價值。輔助供電系統(tǒng)是重要的功能的許多必要。維護輔助供電系統(tǒng)的任務(wù)是訓練負荷提供交流或直流電源,如空調(diào)、采暖、通風、照明、制動牽引系統(tǒng)、冷卻風扇,控制單元,確保其安全運行的列車,為旅客提供舒適的旅游環(huán)境。由于分別是和不同國家與公司來進行引進，我國現(xiàn)有鐵路線上的動車種類繁多，技術(shù)各異。在這種背景下，各種機車之間存在著大量的零配件不通用，今后我國鐵路機車的維護，保養(yǎng)和繼續(xù)生產(chǎn)就面臨著巨大的挑戰(zhàn)，維護保養(yǎng)的成本也將大大提高，阻礙我國鐵路事業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。由于不同國家生產(chǎn)的各種動車所采用的技術(shù)各不相同，掌握和吸收起來也增加了難度。因此，迅速加快我國對動車組技術(shù)的引進吸收工作，吸取

6、所引進列車的優(yōu)點，揚其所長，避其所短，研發(fā)并制造出我國自主研發(fā)的動車，才能科學的制定統(tǒng)一的標準，迅速加快我國動車組發(fā)展的步伐。關(guān)鍵字： 輔助系統(tǒng) 可靠供電 鐵路 目錄第1章 crh動車輔助供電系統(tǒng)概述11.1輔助供電系統(tǒng)的簡單介紹11.2 crh2簡介21.3 crh2型動車組的輔助供電系統(tǒng)的構(gòu)造、工作原理4第2章 動車組輔助供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能62.1輔助供電系統(tǒng)的定義62.2 動車組輔助供電系統(tǒng)和基本組成6第3章 蓄電池系統(tǒng)103.1蓄電池的用途與分類103.2 鎘鎳蓄電池的工作原理與使用153.3 crh2緊急停電時蓄電池的運用203.4 動車蓄電池-維護21第4章：輔助電源裝置(apu

7、)的介紹224.1:輔助電源裝置(apu)概述:224.2：牽引變壓器輔助供電繞組：224.3：輔助電源裝置(apu)的技術(shù)指標：234.4：輔助電源裝置(apu)的工作原理:254.5:輔助電源裝置(apu)的動作說明:264.6：dc100v系統(tǒng)工作原理：29參考文獻33第1章 crh動車輔助供電系統(tǒng)概述1.1 輔助供電系統(tǒng)的簡單介紹輔助供電系統(tǒng)為動車組除牽引動力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備提供電力的設(shè)備及其供電系統(tǒng)，高速列車都是電力牽引列車，電力均來自牽引供電電網(wǎng)，經(jīng)受電弓進入列車變壓器原邊繞組，主變壓器的次級繞組專設(shè)有輔助系統(tǒng)供電的輔助繞組。輔助供電系統(tǒng)的動力設(shè)備包括：牽引電機風機、空氣壓縮

8、機、充電機及風機、空天機及各種電動閥門、車廂照明及各種服務(wù)性電氣設(shè)備。輔助供電系統(tǒng)還須為列車控制系統(tǒng)提供不間斷安全電源。動力車和拖車的輔助系統(tǒng)供電是相互獨立的輔助電機和電器供電。每個拖車的輔助供電由動力車提供的單向交流電源ac1000經(jīng)獨立的交-直-交變換產(chǎn)生的三相交流電為自身的空調(diào)機、輔助電氣設(shè)備及照明供電。拖車的交流電源也可集中由動力車上的整流裝置提供的直流500v電源，再經(jīng)各自的輔助逆變器向輔助設(shè)備供電。動力分散型動車組一般都安列車每個單元組成一個輔助系統(tǒng)，而各種輔助電力設(shè)備都普遍采用單相交流電機，供電十分簡單，但對電機要求較高。動車組的輔助供電系統(tǒng)還具有以下兩個特點：必須從整列車考慮設(shè)

9、計，控制母線和主電纜在全列車貫通。輔助逆變器和充電機向輕量化、小體積發(fā)展。近年均采用igbt元件和高頻電力電子技術(shù)，提高效率和可靠性。中國鐵路開行的crh動車組已知有crh1，crh2，crh3，crh5，crh380a，crh380b，crh6。中國鐵道部將所有引進國外技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)的crh動車組車輛均命名為“和諧號”。1.2 crh2簡介中華人民共和國鐵道部為第六次提速調(diào)圖，向日本川崎重工及南車四方機車車輛股份有限公司訂購的crh系列動車組。是繼臺灣高鐵的700t型電聯(lián)車后，第二款出口國外的新干線列車。 crh2型電動車組以日本新干線的e2-1000型電動車組為基礎(chǔ)，是繼臺灣的700t

10、型電聯(lián)車后，第二款出口國外的新干線列車。供中國使用的crh2型雖使用與e2-1000相同的電動機，由于其編組方式是4節(jié)動車配4節(jié)拖車，動力比日本的6m2t編組e2系小，因此在營運速度方面會比日本本土的e2系有所下調(diào)，最高營運時速為200公里。列車編組：每組crh2a均為8節(jié)車編組，其編組方式如下： ze20xx01-ze20xx02-ze20xx03-ze20xx04-zec20xx05-ze20xx06-zy20xx07-ze20xx08 0xx列車編號：001-060，zy：一等座車，ze：二等座車，zec：二等座車/餐車。 編號01和08的車廂擁有駕駛室，車外寫有crh2-0xxa；編號

11、04和06的車廂擁有受電弓。 技術(shù)數(shù)據(jù)：編組型式：bobo+22+bobo+22+bobo+22+bobo+22 (4m4t)，或者(2m+6t)可兩編組連掛運行 車種：一等座車、二等座車、餐車 編組定員：610人 客室布置：一等車2+2、二等車2+3 最高運營速度：330 km/h 最高試驗速度：375.3 km/h 軌距：1435 mm (標準軌) 適應(yīng)站臺高度：1200 mm 傳動方式：交直交 牽引功率：4800 kw 編組重量及長度：201.4m，345t 車體型式：大型中空型材鋁合金車體 氣密性：車內(nèi)壓力從4kpa降到1kpa時間大于50s 頭車車輛長度：25700 mm 中間車輛長

12、度：25000 mm 車輛寬度：3380 mm 車輛高度：3700 mm 空調(diào)系統(tǒng)：準集中式 轉(zhuǎn)向架類型：dt206/tr7004b無搖枕轉(zhuǎn)向架 轉(zhuǎn)向架一系懸掛：單組鋼彈簧單側(cè)拉板定位+液壓減振器 轉(zhuǎn)向架二系懸掛：空氣彈簧+橡膠堆 轉(zhuǎn)向架軸重：14 t 轉(zhuǎn)向架輪徑：860/790 mm 轉(zhuǎn)向架固定軸距：2500 mm 受流電壓：交流 25 kv，50 hz 牽引變流器：igbt水冷vvvf 牽引電動機：300kw 啟動加速度（m/s2）：0.406 制動方式：直通式電空制動 緊急制動距離（m）（制動初速度200km/h）：1800 補助電源：dc100v，三相ac100v ac220v、ac4

13、00v 現(xiàn)有 crh2a 8輛編成250km/h crh2b 16輛編成250km/h crh2c 8輛編成350km/h crh2e 16輛編成（臥鋪）250km/h1.3 crh2型動車組的輔助供電系統(tǒng)的構(gòu)造、工作原理crh2的構(gòu)成大致上面都介紹過了,輔助供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)負載需要的電源規(guī)模來決定，動車組的輔助供電系統(tǒng)一般由輔助變流器、蓄電池、充電機等組成。輔助供電系統(tǒng)采用干線供電方式，為動車組上除牽引動力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備供電。輔助變流器由輸入濾波器、斬波器、逆變器、輸出濾波器和控制單元組成，一般和牽引變流器安裝在一個機箱中。蓄電池和充電機提供不停電的應(yīng)急電源。挑選輔助電源裝置與牽引

14、變壓器介紹一下如圖所示：圖1-3 動車組輔助電源裝置:動車組在1號、8號車分別設(shè)置一套輔助電源裝置（apu），為空氣壓縮機、照明、控制、廣播、列車無線等設(shè)備提供電源；在2、4、6號車上分別設(shè)有一個蓄電池箱。牽引變壓器: crh2動車組輔助供電系統(tǒng)由牽引變壓器3次輔助繞組提供電源，采用干線供電方式，按各電源系統(tǒng)貫穿全列車。和牽引變壓器3次線圈直接連接的系統(tǒng)中，連接有空調(diào)裝置、換氣裝置以及atp主控電源。輔助電源裝置（apu）的輸入為400v，該設(shè)備作為電源向以下五個系統(tǒng)提供電源：非穩(wěn)定單相ac100v系統(tǒng)；穩(wěn)定單相ac100v系統(tǒng)；穩(wěn)定單相ac220v系統(tǒng)；穩(wěn)定三相ac400v系統(tǒng)；穩(wěn)定dc10

15、0v系統(tǒng)。第2章 動車組輔助供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2.1輔助供電系統(tǒng)的定義 輔助供電系統(tǒng)為動車組除牽引動力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備提供電是動車組技術(shù)的重要組成部分。國內(nèi)外各型動車組的輔助供電系統(tǒng)各有特色。輔助供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)負載需要的電源規(guī)模來決定，動車組的輔助供電系統(tǒng)一般由輔助變流器、蓄電池、充電機等組成。 輔助供電系統(tǒng)采用干線供電方式，為動車組上除牽引動力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備供電。 輔助變流器由輸入濾波器、斬波器、逆變器、輸出濾波器和控制單元組，一般和牽引變流器安裝在一個機箱中。蓄電池和充電機提供不停電的應(yīng)急電源。 輔助供電系統(tǒng)為空氣壓縮機、冷卻通風機、油泵/水泵電機、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、采暖、

16、照明、旅客信息系統(tǒng)、控制、廣播、列車無線等設(shè)備提供電源。上述負載要求輔助供電系統(tǒng)具有包括三相ac380v母線、ac220v母線dc110母線等輸出。 2.2 動車組輔助供電系統(tǒng)和基本組成輔助供電系統(tǒng)包括輔助電源系統(tǒng)、電源分配系統(tǒng)、輔助用電設(shè)備。2.2.1 輔助電源系統(tǒng)輔助電源系統(tǒng)由電源供給設(shè)備、電源轉(zhuǎn)換設(shè)備組成；動車組的輔助供電系統(tǒng)一般由輔助變流器、蓄電池、充電機等組成。輔助變流器由輸入濾波器、斬波器、逆變器、輸出濾波器和控制單元組成,一般和牽引變流器安裝在一個機箱中,蓄電池和充電機提供不停電的應(yīng)急電源。輸入斬波器:輸入濾波器是“變頻器輸入端專用型濾波器”的簡稱。輸入濾波器一般安裝在電源與變頻

17、器輸入電源線之間，主要用于抑制變頻器產(chǎn)生的傳導干擾和輻射干擾，同時具備共模和差模抑制能力。輸入濾波器主要用于對電磁環(huán)境要求較高的場合，防止變頻器工作時，變頻器輸入端對電網(wǎng)和其它設(shè)備產(chǎn)生的干擾。直流斬波器:直流斬波器乃利用功率組件對固定電壓之電源做適當之切割以達成負載端電壓改變之目的。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低，則稱為降壓式(buck)直流斬波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為升壓式(boost)直流斬波器。逆變器:逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220v、50hz正弦或方波）。應(yīng)急電源，一般是把直流電瓶逆變成220v交流的。通俗的講，逆變器是一種將直流電（dc

18、）轉(zhuǎn)化為交流電（ac）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。廣泛適用于空調(diào)、家庭影院、電動砂輪、電動工具、縫紉機、dvd、vcd、電腦、電視、洗衣機、抽油煙機、冰箱，錄像機、按摩器、風扇、照明等。輸出濾波器，又名“出線濾波器”，是“變頻器專用型輸出濾波器”的簡稱。輸出濾波器安裝于變頻器的電力輸出線與電機之間，不但能有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波，減小由高頻諧波引起的附加轉(zhuǎn)矩，降低電機溫升及電機運行噪音，而且能有效抑制變頻器的輸出側(cè)的浪涌電壓，保護電機，提高變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)。蓄電池:電池是將化學能變?yōu)殡娔艿墓ぞ?。由于電池是用化學轉(zhuǎn)換方法得到電能，所以又叫化學電池。常用的化學電源有

19、原電池和蓄電池，如手電筒用干電池等屬于原電池，酸性蓄電池和堿性蓄電池等屬于蓄電池。而動車動所用電池為堿性蓄電電池。原電池是利用化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N不可逆電池。當化學變化的活性物質(zhì)（即有效物質(zhì)）全部作用完后，它的壽命便告終了。所以又稱為一次電池。蓄電池顧名思義就是儲蓄起來，使用時再把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊懦鰜恚儞Q的過程是可逆的。就電能作用來說，當蓄電池已完全放電或部分放電后，兩電極表面形成了新的化合物，這時如果用適當?shù)姆聪螂娏魍ㄈ胄铍姵?，可以使已形成的新化合物還原成原來的活性物質(zhì)，又可供下次放電之用。這種用反向電流能輸入蓄電池的做法，叫做充電；電池供給電流處電路使用，叫做放電。換句話說，放電就是

20、將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，供外電路使用；充電就是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲蓄起來。蓄電池的充電和放電過程，可以重復循環(huán)多次，所以蓄電池又稱為二次電池。動車組中蓄電池充電模塊bcm（battery charger module），是一個靜止的變流裝置，其作用是將三相交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓，用來向蓄電池充電，并為直流母線提供電能，為其它直流負載供電。每個充電器的總功率為13kw，其中輸出功率為8kw、最大充電功率為5kw。充電器為一體化的模塊，除冷卻系統(tǒng)外，有三個主要子系統(tǒng)：一個三相橋式輸入整流器，一個igbt逆變器和一個輸出整流器。電源轉(zhuǎn)換設(shè)備由逆變器與整流器組成。電源供給的結(jié)構(gòu)采用干線供電方式,為動車組上

21、除牽引動力系統(tǒng)之外的所有用電設(shè)備供電。2.2.2 電源分配系統(tǒng)電源分配系統(tǒng)由分配箱、連接電纜組成,電源分配箱是為通信機架提供直流電源的分配系統(tǒng)。為保證通信不間斷，分兩組電源輸入，每組容量自定。分配箱用于連接兩個以上配電電纜終端的封閉箱。電源分配系統(tǒng)是為通信機架提供電源的分配系統(tǒng)。為保證通信不間斷，分兩組電源輸入，每組容量自定。輸出相應(yīng)也分兩組，工作地也進行分配，設(shè)有多個和輸出相對應(yīng)的輸出端子。2.2.3 輔助用電設(shè)備hvac（采暖、通風、空調(diào)就是供熱通風與空氣調(diào)節(jié)）系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)冷卻風扇、制動空壓機、電池充電機、車輛控制裝置、照明等?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)，是包含溫度、濕度、空氣清凈度以及空氣循環(huán)的控制

22、系統(tǒng)，被稱為hvac（英語：heating, ventilation, air-conditioning and cooling）。機車冷卻系統(tǒng)機車運行時，機車的冷卻水、潤滑油、牽引電機及電器或液力傳動裝置的傳動油等的溫度均會不斷地升高，若不加以冷卻，將要影響到電機及傳動裝置的功率發(fā)揮，工作效率下降，潤滑油老化變質(zhì)，破壞潤滑，影響機車零部件的使用壽命，甚至損壞。因此，在機車上采取必要的冷卻措施，設(shè)置一些裝置來保證電機、傳動裝置工作時所產(chǎn)生的熱量能及時適度地排放到大氣中去，使其溫度維持在允許的范圍內(nèi)，以改善零部件的熱強度和潤滑狀況，提高電車工作的經(jīng)濟性和可靠性，延長其使用壽命，這就是機車冷卻系統(tǒng)

23、的主要任務(wù)?？諌簷C的特點由電動機直接驅(qū)動壓縮機，使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，帶動連桿使活塞產(chǎn)生往復運動，引起氣缸容積變化。由于氣缸內(nèi)壓力的變化，通過進氣閥使空氣經(jīng)過空氣濾清器（消聲器）進入氣缸，在壓縮行程中，由于氣缸容積的縮小，壓縮空氣經(jīng)過排氣閥的作用，經(jīng)排氣管，單向閥（止回閥）進入儲氣罐，當排氣壓力達到額定壓力0.7mpa時由壓力開關(guān)控制而自動停機。當儲氣罐壓力降至0.5-0.6mpa時壓力開關(guān)自動聯(lián)接啟動。電池充電機采用開關(guān)電源技術(shù)及智能充電技術(shù)，根據(jù)電池容量進行充電電流選擇，嚴格按照蓄電池充電特性曲線進行自動充電，充電模式是“恒流（均充穩(wěn)壓值）恒壓減流（自動判別轉(zhuǎn)為）涓流浮充”三階段式。充電初期

24、采用恒流技術(shù)，充電電流恒定，快速提升電池電壓，充電電壓達到上限電壓時自動轉(zhuǎn)換為恒壓減流充電，有效的提高了蓄電池的容量轉(zhuǎn)換效率，充電末期轉(zhuǎn)為涓流浮充，使各單體電池均衡受電，保證電池容量得以最大限度恢復，有效解決單體電壓不均衡現(xiàn)象，避免了蓄電池過壓充電的危險。車輛控制裝置:一種通過有效控制發(fā)動機的自動停止和自動起動來實現(xiàn)改善燃耗和降低排放及噪聲的車輛控制裝置。該車輛控制裝置按照規(guī)定條件進行發(fā)動機的自動停止和自動起動的怠速停止控制裝置;根據(jù)接到的信號進行對門的上鎖信號和解鎖的門鎖裝置;以及在上述怠速停止控制裝置所執(zhí)行的發(fā)動機自動停止期間,檢測除了從所述遙控鑰匙接到的解鎖信號以外的基于駕駛員車輛發(fā)動意

25、圖的信號的車輛發(fā)動意圖監(jiān)測裝置;其中怠速停止控制根據(jù)所述遙控鑰匙的上鎖信號進行自動的自動停止,并在上述車輛發(fā)動意圖監(jiān)測裝置的發(fā)動機自動停止期間檢測出了所述遙控鑰匙所收到的解鎖信號以外的基于駕駛員的車輛發(fā)動以外的信號時,使發(fā)動機自動啟動。第3章 蓄電池系統(tǒng)3.1 蓄電池的用途與分類 （一）蓄電池的用途 電池是將化學能變?yōu)殡娔艿墓ぞ?。由于電池是用化學轉(zhuǎn)換方法得到電能，所以又叫化學電池。常用的化學電源有原電池和蓄電池，如手電筒用干電池等屬于原電池，酸性蓄電池和堿性蓄電池等屬于蓄電池。 原電池是利用化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N不可逆電池。當化學變化的活性物質(zhì)（即有效物質(zhì)）全部作用完后，它的壽命便告終了。所以

26、又稱為一次電池。蓄電池顧名思義就是儲蓄起來，使用時再把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊懦鰜?，變換的過程是可逆的。就電能作用來說，當蓄電池已完全放電或部分放電后，兩電極表面形成了新的化合物，這時如果用適當?shù)姆聪螂娏魍ㄈ胄铍姵?，可以使已形成的新化合物還原成原來的活性物質(zhì)，又可供下次放電之用。這種用反向電流能輸入蓄電池的做法，叫做充電；電池供給電流處電路使用，叫做放電。 換句話說，放電就是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，供外電路使用；充電就是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲蓄起來。蓄電池的充電和放電過程，可以重復循環(huán)多次，所以蓄電池又稱為二次電池。（2） 蓄電池的分類根據(jù)電極和電解液所用物質(zhì)的不同，蓄電池一般分為酸性蓄電池和堿性蓄電池。

27、酸性蓄電池的電解液是濃度為2737%的硫酸（h2so4）水溶液，即稀硫酸，硫酸是酸性化合物。酸性蓄電池正極板的活性物質(zhì)是二氧化鉛（pbo2），負極板的活性物質(zhì)是絨狀鉛（pb），所以酸性蓄電池又叫做鉛蓄電池。堿性蓄電池的電解是濃度為20%的氫氧化鉀（koh）水溶液，氫氧化鉀是堿性化合物。在堿性蓄電池中，用氟氧化鎳ni（oh）3做正極板，用鐵（fe）做負極板的叫做鐵鎳蓄電池；用鎘（cd）做負極板的叫做鎘鎳蓄電池。用銀（ag）做正極板，用鋅（zn）做負極板的，叫做鋅銀蓄電池。根據(jù)工作狀態(tài)的放電電流，蓄電池分為供電電池和起動電池：供電電池一般以額定放電率下的放電電流提供電能；起動電池以短時間內(nèi)的大電流

28、提供電流。動車組主要采用鎘鎳蓄電池。（三）蓄電池的基本名詞 1.額定容量 ：蓄電池從額定電壓放電到終止電壓所提供的電能，一般用ah表示。額定容量 （ah）放電電流(a)放電時間(h)2.放電率 ：蓄電池在一定電流下，放電所能持續(xù)的時間稱放電率。1小時率以下為高放電率，用字母“g”表示；15小時率（包括1小時）為中放電率，用字母“z”表示；5小時率以上（包括5小時率）為低放電率，不用字母表示。如tg350型蓄電池的額定容量為350ah： 在10h放電率下，放電電流為35a，容量為350ah。在6h放電率下，放電電流為52.5a，容量為315ah。在3h放電率下，放電電流為85.7a，容量為252

29、ah3.放電最終電壓 ：蓄電池應(yīng)停止放電，進行充電的電壓為最終電壓。tg型蓄電池一般為1.75v4.影響蓄電池容量的因素 ：蓄電池是通過化學反應(yīng)產(chǎn)生電能，因此，電池容量取決于電極里所含活性物質(zhì)的量。一般放電電流越大，電池容量越小。3.2 鎘鎳蓄電池工作原理與使用 鉛酸蓄電池大體上分三種。一種是固定型防酸鉛酸蓄電池（普通型）。這種電池存在著許多缺點，如電池體積大，電解液易濺出傷人和損物，而且充電過程中不斷產(chǎn)生氫氣和氧氣，在氣體析出過程中伴隨著酸霧的產(chǎn)生，常使防酸帽堵塞，極易發(fā)生安全事故，并且充電過程中能耗大，充電手續(xù)煩雜、維護操作困難。所以這種電池將逐步淘汰。 由于固定型防酸鉛酸蓄電池使用硫酸電

30、解液，運輸過程中會有酸液流出，電時會有酸霧析出來，對環(huán)境和設(shè)備造成損害，人們就試圖將電解液“固定”起來，將電池“密封”起來，于是使用膠體電解液的鉛酸蓄電池應(yīng)運而生。 初期的膠體鉛蓄電池使用的膠體電解液是由水玻璃制成的，然后直接加到干態(tài)鉛蓄電池中。這樣雖然達到了“固定”電解液或減少酸霧析出的目的，但卻使電池的容量較原來使用自由電解液時的電池容量要低20%左右，因而沒有被人們所接受。 幾乎在研制膠體電池的同時，采用玻璃纖維隔膜的陰極吸收式密封鉛蓄電(簡稱agm密封鉛蓄電池)誕生了，它不但使鉛蓄電池消除了酸霧，而且還表現(xiàn)出內(nèi)阻小、大電流放電特性好的優(yōu)點。因而在國民經(jīng)濟中，尤其是原來使用固定型鉛蓄電池

31、的場合，得到了迅速的推廣和應(yīng)用。3.2.1 堿性蓄電池的型號 單體（每只）蓄電池，其型號僅由系列（構(gòu)成正負極板的材料代號）和容量組成。比如tn500堿性蓄電池，“t”是負極板材料鐵的代號（取其漢語拼音第一個字母，下同），“n”是正極板材料鎳的代號，500表示其容量為500安時（an）。xyz5堿性蓄電池，“x”是負極板材料鋅的代號，“y”是正極板材料銀的代號，“z”代表中放電率，5表示其容量為5安時。gnyg40m堿性蓄電池，第一個“g”是負極板材料鎘的代號，“n”是正極板材料鎳的代號；“y”代表圓形密封結(jié)構(gòu)，第四個字母“g”代表高放電率，“40m”表示其容量為40毫安時（mah）。蓄電池結(jié)構(gòu)

32、為密封的圓形、扇形、方（矩）形分別用字母“y”、“b”、“f”表示；蓄電池結(jié)構(gòu)為全密封的則在上述字母的右下角附加“1”字，即以“y1”、“b1”、“f1”表示；沿長度排列的用字母“c”表示；沿寬度排列的用字母“k”表示；電池組外殼是活動蓋的用字母“h”表示；方形開口的不用字母表示。幾個單體蓄電池串聯(lián)組成蓄電池組，由其型號前面再加上第一部分串聯(lián)個數(shù)組成。 比如2xyg200堿性蓄電池組，“2”代表2個電池串聯(lián)，“x”是負極板材料鋅的代號，“y”是正極板材料銀的代號，“g”代表高放電率，200表示其容量為200安時。10gnh60堿性蓄電池組，“10”代表10個電池串聯(lián)，“g”是負極板材料鎘的代號

33、，“n”是正極材料鎳的代號，“h”代表蓄電池組外殼是活動蓋的，60表示其容量為60安時。 鎘鎳蓄電池如按極板結(jié)構(gòu)可分為有極板盒式和無極板盒式，如按外形結(jié)構(gòu)可分為開口式和密封式蓄電池。 鎘鎳蓄電池如按極板結(jié)構(gòu)可分為有極板盒式和無極板盒式，如按外形結(jié)構(gòu)可分為開口式和密封式蓄電池。鎘鎳有極板盒蓄電池正極由氧化鎳粉、石墨粉組成，石墨主要是用來增強導電性，不參加化學反應(yīng)。負極由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成。摻入氧化鐵粉的目的是使氧化鎘粉具有較高的擴散性，防止結(jié)塊，并增加極板的容量。正、負極上的這些活性物質(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后成為正、負極板。以焊接方式焊成極群裝入鍍鎳鐵質(zhì)電槽或聚乙烯電槽內(nèi)，并以耐堿的

34、硬橡膠絕緣棍或穿孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開正負極板，然后焊底或焊蓋成型。 為了排灌電解液，在蓄電池外蓋上有一注液口，注液口擰以密閉式的氣塞，該氣塞能使蓄電池內(nèi)部氯體排出，而防止外部氣體進入，并能保證當蓄電池短時翻轉(zhuǎn)時不流出電解液。小容量的鎘鎳蓄電池的正極與電槽（外殼）相接，較大容量的鎘鎳蓄電池的電槽都不帶極性，即正極不與電槽（外殼）相接。根據(jù)不同的電壓要求，可將單體電池串聯(lián)組合在一起，成為組合蓄電池。 鎘鎳無極板盒蓄電池中采用的極板有燒結(jié)式、壓成式兩種，可組裝成燒結(jié)式、壓成式和半燒結(jié)式三種鎘鎳無極板盒蓄電池.燒結(jié)式蓄電池正負極板是以燒結(jié)的多孔性的鎳基板為骨架，在多孔鎳骨架的孔隙里填充氫氧化亞鎳為正

35、極板，填充氫氧化鎘為負極板。 壓成式蓄電池的正極以氫氧化亞鎳和石墨粉為正極活性物質(zhì)，以海綿鎘粉和氧化鎘粉為負極活性物質(zhì)。正負極活性物質(zhì)中以鍍鎳鋼網(wǎng)為骨架，在專用模具中加壓成型，成為正、負極板。半燒結(jié)式蓄電池的極板其中一個極為燒結(jié)式，另一個極為壓成式。 上述三種蓄電池中的正負極板以隔膜隔開組成極群放入塑料電槽里，然后焊蓋成型，制成鎘鎳無極板盒單體蓄電池。在蓄電池的外蓋上有一與鎘鎳有極板盒蓄電池相同的注液口和氣塞，可以排灌電解液，防止外部氣體進入，保證內(nèi)部氣體的排出。 多數(shù)鎘鎳密封蓄電池的正、負極板結(jié)構(gòu)與鎘鎳無極板盒蓄電池相同。以隔膜把正負極板隔開組成極群，放入鍍鎳鐵質(zhì)圓筒中，加入電解液化成后，再

36、把外殼和外蓋以卷加封口方式密封成鎘鎳密封單體蓄電池。另有壓成式密封電池其極板用鎳網(wǎng)包扎，在特別模具中加壓成型，正負極板采用維尼龍紙與卡普倫面為為隔膜，墊柵作為接觸片裝入鍍鎳鋼殼中，殼蓋卷邊封口密封成單體電池。這些電池在使用前不必灌注電解液，并且任何方向放置不漏電解液。正極板 負極板隔膜一體化注水系統(tǒng) 熱封的電池組結(jié)構(gòu) 阻燃的聚丙烯外殼 內(nèi)螺紋電極螺栓 圖3-1 蓄電池3.2.2 鎘鎳蓄電池的使用鎘鎳蓄電池極板的活性物質(zhì)在充電后，正極板為氫氧化鎳ni(oh)3，負極板為金屬鎘（cd）；而放電終止時，正極板轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鎳ni(oh)2，負極板轉(zhuǎn)化為氫氧化鎘cd(oh)2。電解液多選用氫氧化鉀（k

37、oh）溶液。蓄電池充電時電能變?yōu)榛瘜W能貯存起來，放電時將化學能變?yōu)殡娔芏敵?，兩電極所發(fā)生的電化學反應(yīng)是可逆的。在充放電過程中總的化學反應(yīng)式如下：從上述化學反應(yīng)式可以看到，電解液只作為電流的傳導體，其濃度不發(fā)生變化；因此對于鎘鎳蓄電池不能依據(jù)電解液的比重來判斷電池充放電的程度，唯一可靠的辦法就是根據(jù)電壓的變化來判斷充放電的程度。新蓄電池安裝前的檢查與連接 ：蓄電池外殼應(yīng)無裂紋、損傷、漏液等現(xiàn)象。電池的正負極性必須正確，殼內(nèi)部件應(yīng)齊全無損傷，有孔氣塞通氣性能應(yīng)良好。連接條、螺栓及螺母應(yīng)齊全，并無銹蝕。帶電解液的蓄電池，其液面高度應(yīng)在兩液面線之間，防漏運輸螺栓應(yīng)無松動、脫落。測量電池的干燥電壓，開

38、箱取出蓄電池，先不注入電解液，直接測量極柱間的電壓。蓄電池排列上架：小心仔細地將未注入電解液的蓄電池按順序入座放置架上，電池間距離由連接片的尺寸來定。蓄電池底部不需加墊任何東西，蓄電池排列好以后，用連接片嚴格按相鄰電池正負極相接依次串聯(lián)起來，連接片和螺母上涂上凡士林作為保護層。完成電池組內(nèi)部接線后，再進行充電器和蓄電池間的連接，先接充電器柜一側(cè)，再接蓄電池極柱側(cè)。 蓄電池的電解液一般是氫氧化鉀和氫氧化鋰的水溶液，因此配制電解液時，容器應(yīng)選用干凈的塑料或鋼制容器，不可使用銅、鋁或鍍鋅容器。根據(jù)隨電池配備的電解質(zhì)使用說明書，電解液的配制必須用蒸餾水或去離子水(脫鹽水) 。如果使用普通水，即使是飲用

39、水(因為含有雜質(zhì)) ，電池經(jīng)過長時間的運行，電解液將會被污染，并會影響電池的使用壽命。電解液的配制和蓄電池注液 編號電解液類型密度(kg/dm3)水的數(shù)量(l/固體電解質(zhì)kg)電解質(zhì)數(shù)量(l/固體電解質(zhì)kg)1e221.212.743.092e131.212.853.23e41.203.103.44e301.281.962.315e121.252.252.66e211.272.032.38 表3-2 電解液電解液對脫鹽水的要求是: 電導不大于10s/cm ， 水中含有雜質(zhì)，折合成kmno4的消耗量不超過0.03g/l。根據(jù)電解質(zhì)的類型，電解液的技術(shù)參數(shù)見下表。1、電解液的配制將適量的水注入大塑

40、料桶中。把氫氧化鋰(粉狀) 加入水中，用木棒輕輕攪拌，使之混合，直到其完全溶解時為止。小心將氫氧化鉀(顆粒狀) 加入到溶液中，輕輕攪伴，直到溶解為止。在配制電解液(物理變化) 的過程中，會產(chǎn)生大量的熱量致使溶液的溫度升高。為使電解液的技術(shù)參數(shù)達到要求，在用比重計測量電解液的比重前，應(yīng)先將電解液冷卻至室溫(2025) ，當達到室溫時，測量其比重，并通過增加電解質(zhì)或脫鹽水調(diào)整電解液的比重，直到達到要求時為止。2、灌注電解液 在給蓄電池注入電解液前，應(yīng)用萬用表測量每個電池的干燥電壓和總電壓，并記錄在表格里。 當電解液冷卻靜置一段時間，電解液中無懸浮顆粒時，便可以將電解液注入蓄電池中。打開所有蓄電池的

41、出氣孔，去掉運輸時加的密封蓋，用吸管、漏斗、塑料舀子等器具將電解液慢慢加入蓄電池中。注意，電解液面應(yīng)達到最高和最低水平標注線中間附近。最后，根據(jù)要求，在蓄電池電解液的表面注入大約5mm厚的蓄電池電解液專用油(cell oil) 。蓄電池電解液注液完畢后，用干布將電池表面(包括極板) 擦干凈。在充電之前，應(yīng)先將注液后的蓄電池靜置12h ，靜置期間，應(yīng)注意觀察電解液的液面，如果液面低于最低液面線，則需要再注入電解液達到液面要求。3、蓄電池充放電試驗 （1）試驗前的準備工作：備齊充放電記錄表格，掌握記錄工作。檢查蓄電池接線正確，電池上無任何雜物，電池的電解液液位合適，接線正確，接線柱、連接板、連接螺

42、栓緊固。打開所有電池的排氣孔。放電電阻的準備:利用舊的空汽油桶制作一個水電阻作為吸收電池放電電能的負載，利用桶壁作為水電阻的一極，另一極用一塊8mm厚的鐵板，鐵板的寬度和高度視鐵桶的大小和操作空間大小而定。鐵板懸掛在鐵桶上，用固定在鐵桶上方支架上的倒鏈來調(diào)節(jié)鐵板插入鐵桶水中的深度，達到調(diào)節(jié)水電阻阻值的目的。充電器柜的各項試驗都已經(jīng)完成，各項數(shù)據(jù)均滿足技術(shù)要求。 （2）充電試驗 ：充電前測量并記錄蓄電池組的總電壓及單電池的電壓、電解液的比重和溫度。電解液溫度在35以后，即可對電池進行充電試驗。按照電池規(guī)定的充電電流進行，記錄充電開始時間。經(jīng)常監(jiān)視充電電流指示，尤其是開始的10min左右。發(fā)現(xiàn)電流

43、變化，應(yīng)及時調(diào)整，維持充電電流恒定。 （3）放電試驗 ：放電回路敷設(shè)與接線。充電結(jié)束1h 左右，可以開始對電池進行放電試驗。為方便測量電流和電壓，可以用兩塊萬用表 ，一塊用于測量電池電壓(彎曲的曲線表示表筆的連線) ，另一塊表通過測量分流器兩端的直流電壓(mv 級) ，進而換算成放電回路流過的電流值。比如根據(jù)分流器標示（100a,75mv）,則端電壓為1mv 時流過的電流值等于10075 =1.33(a/mv)當放電線路電流為11.2a 時，分流器的端電壓為11.21.33=8.4(mv)。于是，放電的過程可以通過監(jiān)視兩塊萬用表的讀數(shù)來對水電阻的阻值加以調(diào)整。 圖3-2輸出電流注意:對放電回路

44、接線時，應(yīng)先接放電現(xiàn)場的線路，再接電池側(cè)的端子。放電過程 ： a.檢查接線無誤后合上在放電現(xiàn)場的斷路器開關(guān)，開始放電。 b.注意分流器毫伏電壓測試表的讀數(shù)，盡快通過倒鏈上下移動水電阻的鐵板極，使電流迅速穩(wěn)定在11.2a(即8.4mv) 。 隨著放電的進行，電池電壓的降低(從另一塊萬用表的讀數(shù)可以觀察到) ，應(yīng)及時調(diào)整水電阻，維持電流恒定。注意記錄放電前電池的電壓和電解液的溫度。 c.放電每隔1h 記錄一次數(shù)據(jù)。 d.放電5h 時，停止放電，檢測并記錄電池的電壓及溫度。如果在5h 之前，電池電壓在1v 左右，應(yīng)立即停止放電，說明電池充電未達到額定容量，需要重新進行充放電試驗，直到滿足放電要求為止

45、。 e.放電結(jié)束后，測量單電池電壓，應(yīng)在1v 及以上才算合格。 f.若經(jīng)過多次充放電循環(huán)，單電池容量仍不合格，則要調(diào)換備用的單元電池，再進行充放電循環(huán)，直到合格為止。發(fā)生架線停電、或者兩臺apu 發(fā)生故障, k=3000.8/115.30=2.08(h).救援運轉(zhuǎn)時,k=3000.8/51.82=4.63(h).緊急待機時,k=3000.8/24.83=9.66(h).4、蓄電池負荷限度時間 以容量換算時間k 以及蓄電池允許最低電壓（1組蓄電池=1.8v）為基準，根 據(jù)蓄電池的特性曲線，在-5環(huán)境下的蓄電池負荷限度時間如下：發(fā)生架線停電、或者兩臺apu 發(fā)生故障時,蓄電池負荷限度時間=60分鐘

46、,救援運轉(zhuǎn)時,蓄電池負荷限度時間=175分鐘=2小時55分.緊急待機時,蓄電池負荷限度時間=405分鐘=6小時45分3.3 crh2緊急停電時蓄電池的運用緊急狀態(tài)時，蓄電池連接運用示意圖3-4:圖3-3 蓄電池連接運用示意圖3.5 動車蓄電池-維護動車蓄電池維護：蓄電池禁止虧電存放，若用完了閑置幾天再充電，極板易出現(xiàn)硫酸鹽化，容量下降。定期檢查：定期測量單節(jié)電池的電壓，若其中有一塊電池的電壓低于10.5v，此時應(yīng)找維修站檢查或修理，以免損壞另外兩塊好電池。冬季電池容量隨氣溫的降低而下降這是正?，F(xiàn)象，以20為標準，一般-10時容量為80%。長期保持電池表面的清潔，存放車輛時禁止曝曬，應(yīng)將車輛停放

47、在陰涼通風干燥處。 電池需要長時間放置時必須先充足電，一般每一個月補充一次。車輛在起步、上坡、超載、頂風時加以助力，以免大電流放電。充電時要使用專用充電器，放置在陰涼通風處、避免高溫和潮濕。請勿使用有機溶劑清洗蓄電池外殼。請勿將蓄電池正負極端短路，以免發(fā)生危險。禁止過放電：當儀表盤紅色欠壓顯示燈發(fā)光時，表明電量進入饑餓區(qū)，應(yīng)及時充電。禁止過充電：充電時間應(yīng)根據(jù)行駛里程長短有所不同，里程越長，充電時間就長，反之則短。蓄電池組若發(fā)生故障，請將其送交廠家授權(quán)處或有關(guān)機構(gòu)妥善處理。請不要隨意丟棄以免造成環(huán)境污染。第4章 輔助電源裝置(apu)的介紹4.1 輔助電源裝置(apu)概述輔助供電系統(tǒng)采用干線

48、供電方式，電源系統(tǒng)貫穿全列車。每列車設(shè)置2臺輔助電源裝置（apu），安裝再1、8號車體底下，分別向4輛車提供輔助電源。當一臺輔助電源裝置發(fā)生故障時，可通過另一臺輔助電源裝置向全列車提供輔助電源。動車組在2、4、6號車上分別設(shè)有一個蓄電池箱。外部車體側(cè)面裝有連接外部電源的插座（ac400v、單相、50hz），m2車（2號車及6號車）上各有一處。車輛檢修基地設(shè)置有外部電源，可供輔助電路的工作。輔助電源裝置（apu）由apu輸入輔助整流器、pwm三相輸出逆變器、逆變器輸出變壓器、cvcf輸出變壓器、輔助變壓器等構(gòu)成。4.2 牽引變壓器輔助供電繞組crh2動車組輔助供電系統(tǒng)由牽引變壓器的輔助供電繞組提

49、供電源。在crh2動車組中，輔助供電系統(tǒng)由牽引變壓器3次繞組的ac400v提供電源，ac25kv的高壓電輸入牽引變壓器，經(jīng)過降壓變成ac400v，再輸入輔助電源裝置，經(jīng)過處理后，從輔助電源裝置輸出4路交流和1路直流電源，為列車的各設(shè)備供電。crh2車組輔助供電系統(tǒng)由牽引變壓器3次輔助繞組提供電源，采用干線供電方式，按各電源系統(tǒng)貫穿全列車。牽在引變壓器3次線圈直接連接的系統(tǒng)中，連接有空調(diào)裝置、換氣裝置以及atp主控電源。輔助電源裝置（apu）的輸入為400v，該設(shè)備作為電源向以下五個系統(tǒng)提供電源：1、非穩(wěn)定單相ac100v系統(tǒng)；2、穩(wěn)定單相ac100v系統(tǒng)；3、穩(wěn)定單相ac220v系統(tǒng)；4、穩(wěn)定

50、三相ac400v系統(tǒng)；5、穩(wěn)定dc100v系統(tǒng)。非穩(wěn)壓單相ac100v系統(tǒng)，由輔助變壓器（atr）僅將牽引變壓器輔助繞組的ac400v電壓直接降壓至ac100v，向熱水器的加熱器等容許電壓變動的負荷供電。穩(wěn)壓ac100v、ac220v系統(tǒng)和穩(wěn)壓dc100v系統(tǒng)，使用輔助電源裝置與ac400v實現(xiàn)隔離，并且降壓和穩(wěn)壓。穩(wěn)壓三相ac400v與牽引系統(tǒng)相關(guān)的輔助設(shè)備（牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機用各送風機等）連接。穩(wěn)壓dc100v系統(tǒng)向車輛的控制電源、車廂照明、蓄電池等供電。 圖4-2 電源系統(tǒng)4.3 輔助電源裝置(apu)的技術(shù)指標1、 輔助電源裝置形式： ；輔助整流器： 。2、實現(xiàn)方式電路方

51、式：單相橋式脈沖整流器三相橋式逆變器方式； 控制方式：逆變器穩(wěn)壓控制方式； 冷卻方式：強制風冷方式。 3、輸入額定值 額定電壓：（）單相； 電壓變動范圍：（連續(xù)），（分鐘）。 4、輸出額定值 額定容量：； 負載程度：連續(xù)，輸出秒，輸出秒； 負載功率因數(shù)：（延遲）； 5、輸出種類類別交流3相交流單相直流(輔助整流器箱）內(nèi)置atr(不穩(wěn)定）輸出額定電壓ac400vac100vac220vdc100vac100v額定輸出123kva12kva12kva58kw22kva電壓精度+10%-10%同左同左+10%-10%+26%-41%頻率50hz1%同左同左50hz失真率5%以下ac輸出電壓瞬間變動（atr除外）+5%、-5%（ac400v輸出）（輸入電壓ac400v，負載變動在70%100%）電壓瞬間變動時的穩(wěn)定時間1個循環(huán)（20ms）以下其他效率在90%以上 表4-3 電源輸出種類6、使用條件環(huán)境溫度：（外界溫度）；控制電源使用條件：額定電壓：；電壓變動范圍：；所需容量：，起動時 毫秒。7、溫度上升范圍