CRH2牵引系统很详细Word格式文档下载.docx
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主变换装置(牵引变流器)(CI)
牵引电机
4
五、单元构成
主电路的基本单元由受电弓(1台)、VCB(主断路器)(1台)、牵引变压器(1台)、牵引变流器(2台)、牵引电机(8台)构成。
1台牵引变流器驱动4台牵引电机。
图3-4DSA250受电弓总成
1-底架2-阻尼器3-升弓装置4-下臂5-弓装配
6-下导杆7-上臂8-上导杆9-弓头10-滑板
第二节受电弓
一、结构
升弓装置安装在底架上,通过钢丝绳作用于下臂。
下臂、上臂和弓头由较轻的铝合金材料结构设而成。
滑板安装在U型弓头支架上,弓头支架垂悬在4个拉簧下方,两个扭簧安装在弓头和上臂间,这种结构使滑板在机车运行方向上移动灵活,而且能够缓冲各方向上的冲击,达到保护滑板的目的。
二、技术参数
(一)名称:
单臂受电弓。
(二)型号:
DSA250。
(三)设计速度:
250km/h。
(四)额定电压/电流:
25Kv/1100A。
(五)标称接触压力:
70N(可调整)。
(六)空气动力调整:
通过弓头翼片调节(根据用户需要选装)。
(七)升弓驱动方式:
气囊装置。
(八)输入空气压力:
0.4~1Mpa。
(九)静态接触压力为70N时的标称工作压力:
约0.35Mpa。
(十)弓头垂向移动量:
60mm。
(十一)精密调压阀耗气量:
输入压力<1MPa时不大于11.5L/min。
(十二)材料
1.滑板:
整体碳滑板(鋁托架/碳条)。
2.弓角:
鈦合金。
3.上臂/下臂:
高强度鋁合金。
4.下导杆:
不锈钢。
5.底架:
低合金高强度结构钢。
(十三)重量:
约115kg(不包含绝缘子)。
注意:
必须要由专业技术人员和乘务员来使用和维护受电弓。
在任何情况下,必须采取必要的安全和防护措施。
三、工作原理
图3-5受电弓气动原理图
1-空气过滤器2-单向节流阀(升弓)G1/4
3-精密调压阀Rc1/2调压范围为0.01~0.8MPa
4-压力表R1/8,0~Mpa5-单向节流阀(降弓)G1/4
6-安全阀12-升弓装置14-电控阀15-绝缘管
16-气囊驱动式受电弓阀板17-车顶界面
上图中的14、15属选项。
压缩空气通过电控阀经过滤器进入精密调压阀,精密调压阀(件3)用于调节受电弓接触压力,输出压力恒定的压缩空气,其精度偏差为±
0.002Mpa。
因为气压每变化0.01Mpa(0.1kgf/c㎡)会使接触压力变化10N。
注:
精密调压阀调压阀在工作过程中,为保证输出压力穏定,溢流孔和主排气孔始终有压缩空气间歇性排出,属正常现象。
压力表(件4)显示值仅作为参考,应以实测接触压力为准。
单向节流阀(件2)用于调节升弓时间,单向节流阀(件5)用于调节降弓时间。
如果精密调压阀出现故障,安全阀会起到保护气路的作用。
精密调压阀运用中不得随意改变其调整值,为保证各种控制阀正常使用,应严格防止水和其它杂质渗入(注意机车上部件管接头的密封,并及时检查清理空气过滤器。
精密调压阀的更换应采用原厂配件或装备部指定的产品,否则引起的质量事故,后果由用户承担)。
四、受电弓的使用
环境和安装条件包括:
环境温度:
-40℃/+40℃,注意阀板尽可能装在车内。
;
压缩空气压力值:
必须使用干燥的空气,正常升弓空气压力值约0.34~0.38Mpa(接触压力为70N时)。
接触压力调整:
受电弓在正常工作高度,接触压力可在机车顶部用弹簧秤测量,如果需要可由专业技木人员通过精密调压阀调节,调整好的精密调压阀在使用边程中禁止随意人为调整。
更换受电弓时,应重新检测受电弓的接触压力。
(1).如运行中由于碳滑条磨损使滑板重量减少,导致接触压力少量升高寸,无需调整精密调压阀。
(2)本文图纸和文字只说明基本原理,详细精确的设计资料必须从各修订图纸或最新图纸中获得。
五、维护说明
(一)检查
使用前,在降弓位置检查钢丝绳的松紧程度。
两侧张紧程度应一致。
清理阀板上的过滤器。
拧开滤清器的外罩,清理尘埃和水。
1.间隔4周的维修内容
目测整个受电弓。
若存在损坏的绝缘子,破损的软连接钱,损坏的滑动轴承和变形的部件都应更换。
若磨耗部件超过其磨损极限,也应当及时更换。
清洁车顶与受电弓之间的绝缘管,可用中性清洁剂,不得使用带油棉纱。
每天用干棉纱擦拭,防止灰尘吸附,导致一次短路。
2.间隔6个月的维修内容
整个受电弓性能检测,目测软连接线,用卡尺测量滑板厚度,若磨损到限则应更换。
3.间隔1年的维修内容
紧固件的检测,尤其是整个弓头弹性系统的零部件。
如果需要拧紧螺母,应注意保证相应的扭矩。
M8螺栓扭矩为12±
2Nm。
4.间隔2年的维修内容
轴承的润滑,滑动轴承可自润滑,对于下导杆两端的关节轴承以及升弓装置销轴处的润滑,可用注油枪向润滑油杯内注SHELLALVANIAR3型润滑脂。
注完后用油杯帽密封。
下臂上的6个滚动轴承的润滑,需拆下下臂,从有弹性档圈一端将轴拆下,衬套内注SHELLALVANIAR3型润滑脂后,装上下臂。
拆装下臂时请向厂家索取拆装工艺。
5.间隔4年的维修内容
更换软连接线。
6.间隔8年的维修内容
更换轴承。
(二)润滑
润滑滚动轴承是为了提高其使用寿命。
在最初安装时、两年一次的维修期或常规维修时油杯应注意密封以防尘土和水.滑动轴承可自润滑,保养方便。
(三)清理
阀板上的过滤器应1~2周清理一次。
(四)更换滑板
出现下列情况时,必须更换滑板:
1.碳条磨耗后高度小于5mm成滑板总高度≤22mm。
2.由于产生电弧,发生变形或缺陷。
3.滑板碎裂或出现一定深度的凹槽。
如果仅需更换一个滑板,新滑板与另一个旧滑板的高度差应不超过3mm。
特别注意:
安装滑板压缩空气进气接口时,套紧螺母的拧紧力矩不大于3Nm,用手旋入或小型扭力扳手即可。
(五)调试更换阻尼器
阻尼器在安装受电弓前必须经过调试。
如果受电弓实际动作特性与额定值之间有较大差别,有必要检查阻尼器的安装情况。
磨损、动作不灵活、漏油时,须更换阻尼器。
具体操作如下:
先把阻尼器拉伸、压缩5次,长座①=54mm,落弓位置的安装长度②=480±
1.5mm。
图3-6阻尼器调试说明
1-长座=54mm2-长度=480±
1.5mm3-阻尼器4-右5-左
6-防坐盖7-锁紧螺母(气缸)8-锁紧螺母(接头)
(六)检查升弓装置
建议每4~6周在落弓位置检查一次钢丝绳的松紧。
如需要,则把钢丝绳拉紧,但两螺母拧紧量要相同,避免升弓装置松弛(在落弓位置),如图3-7所示。
图3-7装有升弓装置的底架
1-弓装配2-升弓装置3-钢丝绳4-销轴5-主通气管6-线导向
六、弓网故障后的检修、检测
当发生弓网故障,造成受电弓滑板、弓头、上臂等零部件变形或损坏,应将受座弓从车顶拆下,进行全面调修或更换零部件,检修完成后在专用试验台上対受电弓进行例行试验(包括动作试验、弓头自由度测量、气密性试验、静态压力特性试验等),试验合格后方可重新装车投入使用。
对于较轻的刮弓,可在车顶调试升降弓时间、静态压力特性试验等。
关于受电弓的一些常见故障和维修,可以参见《CRH2动车组故障处理手册》中相关部分和《专项修作业办法》的受电弓专项修办法部分。
七、DSA250受电弓辅助用油脂
表3-2受电弓辅助用油脂
名称
用途
螺纹润滑剂
用于螺绞连接处,用于改善摩擦
导电接触脂
用于所有受流表面,如滑板安装座表面,软连线接线端子表面
螺纹密封胶
用于所有管螺纹及阀门接头的密封
壳牌润滑脂
用于下臂内轴承,下导杆杆端轴承和升弓装置销轴的润滑
八、注意事项
(一)必须要由专业技术人员调整和维护受电弓。
(二)在车顶工作时,必须切断接触网线供电电源。
(三)受电弓升弓时,应确保压缩空气供应无意外故障发生。
因为一旦压缩空气供应发生故障,受电弓就会下降,可能造成受电弓臂底下人员的人身伤害。
(四)在调整和维护受电弓时,为确保不会无意升弓,使用约1.5米的绳子绑在底架和上交叉管间。
(五)维护弓头时,在受电弓的上交叉管和车顶或底架间用长约0.9m的木制支撑支撑。
不要把木制支撑放置在气囊或升弓装置的部件上。
(六)特殊情况在受电弓气囊失效后,重新启用受电弓前应完全排除渗入其中的水。
(七)必须遵循网线接地和绝缘的原则。
第三节高压箱
25KV电网高压首先由受电弓引入动车组,然后经过故障隔离开关接入到高压机器箱,并旁路连接了保护接地开关EGS。
高压机器箱内有避雷器、真空断路器VCB、接地端子。
从高压机器箱出来的高压电直接连接到牵引变压器的原边绕组。
设置了高压联锁回路,在受电弓没有降下或保护接地开关EGS没有闭合的情况下,高压机器箱不能打开。
故障隔离开关的作用是在出现故障时强迫断开受电弓。
EGS的作用是将高压系统强制性接地,以便车辆维护时人员的安全。
VCB的作用是在需要的情况下自动断开主变压器的供电。
一、真空断路器
型式:
CB201型。
图3-8真空断路器
额定电压:
AC30kV,瞬间最大电压AC31kV)
额定电流:
AC200A。
额定频率:
50Hz。
额定开断容量:
100MVA。
断路时间:
3周以下(50Hz)。
额定闭合电流:
10000A。
额定瞬间电流:
4000A(2s)。
额定断路电流:
3400A。
无负荷闭合时间:
0.15s以下。
额定开断时间:
0.06s以下。
额定断路时间:
0.08s以下。
操作方法:
电磁控制空气操作额定操作电压:
DC100
V
额定操作压力:
7.84×
105Pa(8kgf/cm2)
二、交流避雷器
AC42kV(RMS)。
动作电压:
AC57kV以下(V1mA,DC)。
限制电压:
AC107kV以下。
三、保护接地开关
型号:
SH2052C。
方式:
电磁空气式。
30kV,单相。
额定瞬时电流:
6000A(15周)。
额定操作空气压力:
785kPa(8kgf/cm2)。
额定操作电压:
V。
额定联锁接点:
3a-3b。
结构:
为耐寒耐雪结构,设防冻电热器(AC100V100W)。
第四节牵引变压器
动车组在2号和6号车下各设有一个牵引变压器,牵引变压器通过螺栓悬挂于车体下。
一、输出
图3-9牵引变压器
长-2570mm宽-2300mm高-835mm
在网压变化范围内,牵引变压器输出电压、电流及功率满足列车牵引和再生制动要求。
二、安装结构
牵引变压器的安装采用在车体横梁下用螺栓固定的吊挂方式。
三、强度
牵引变压器有足够的强度,保证在高速运行时碎石碰撞不至于破损。
四、冷却及其冷却油
冷却采用强迫油循环风冷方式,除用温度继电器、油流指示器实施状态监控外,还采用金属波纹管存油器,避免外气与油的直接接触,防止油质老化。
冷却油采用难燃性硅油。
五、规格
牵引绕组为两个独立线圈,每1线圈均连接到1台牵引变流器上,确保牵引绕组的高电抗、疏偶合性,具有可使牵引变流器稳定运行的特性。
另外,为了增加每组牵引绕组的容量,原边绕组采用两组并联结构的绕组配置。
六、线圈结构
牵引绕组2组、辅助绕组1组。
七、方式
壳式无压密封方式。
八、冷却方式
油循环风冷方式、硅油。
九、效率
95%以上(额定载荷条件)。
十、绝缘等级
(一)原边绕组高压侧
1.感应耐电压:
42kV×
10分钟(120Hz时)(另外,240Hz时5分、166.7Hz时7.2分等条件也可)。
2.脉冲耐电压:
全波150kV(波形:
波前长1.2μs,波尾长50μs);
截断波170kV(波形:
在波前长1.2μs处截断)。
(二)原边绕组接地侧:
工频耐压2.5kV。
(三)牵引绕组侧:
车辆用工频耐压5.4kV。
(四)辅助绕组侧:
车辆用工频耐压2.9kV。
(五)绝缘种类:
特A级。
十一、牵引变压器额定性能参数
参见表3-3,牵引变压器线圈结构为牵引绕组2组、辅助绕组1组,采用油循环冷却。
表3-3牵引变压器额定性能参数值
原边绕组
牵引绕组
辅助绕组
容量
3060kVA
2570kVA
490kVA
电压
25000V
1500V
400V
电流
122A
857A×
2
1225A
频率
50Hz
额定种类
连续
关于牵引变压器的一些常见故障,请参见《CRH2动车组故障处理手册》中相关部分。
第五节牵引变流器
动车组设有四个牵引变流器,分别在2号、3号、6号和7号车下。
两个牵引变流器为一组,由一个牵引变压器提供电源。
牵引变流器与牵引变压器一样,用螺栓悬挂于车下。
图3-10牵引变流器
长-3100mm宽-2730mm高-650mm
牵引变流器在M1车、M2车上分别装载脉冲整流器、逆变器各1台,运行时除实施牵引电机电力供应和制动时的再生制动外,还具备保护功能。
动车组牵引变流器采用免维修模块结构。
功率半导体模块的换件时间为两小时以内。
牵引变流器功率单元集中布置,脉冲整流器功率单元(2台)、逆变功率单元(3台)。
牵引变流器配置有两排气口的电动轴流式通风机,向功率单元冷凝器送风。
真空接触器、继电器单元和无接点控制装置等集中布置,便于检修。
另外,考虑密封性和检查方便,采用板簧式手动型夹紧装置。
牵引变流器的零部件,考虑到其操作、维修方便,采用模块化设计。
例如半导体冷却装置分成脉冲整流器用两台,逆变器用三台的单元,分别具有互换性。
控制装置分为无接点控制装置(控制逻辑部)、继电器单元、电源单元等。
半导体冷却装置和电动通风机等大型装置采用下部拆装的结构。
小型控制单元内的各零部件可以采用不同厂家的产品,维修和检查时需要更换的控制单元,其结构和功能必须具有互换性。
二、电路方式
牵引变流器采用电压型3点式电路,由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。
模块具有互换性。
三、功率半导体
功率半导体采用:
IGBT或IPM:
3300V、1200A。
钳位半导体:
四、控制方法
脉冲整流器部分:
牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz输入脉冲整流器。
脉冲整流器由单相3点式PWM变频器、交流接触器K组成。
采用无接点控制装置(IGBT元件),从而实现了输出直流电压2600V~3000V定压控制、牵引变压器原边电压电流功率因数的控制以及无接点控制装置保护。
再生制动时接收滤波电容器输出的直流3000V电压,向牵引变压器供应AC1500V、50Hz。
另外,主电路的输入通过交流接触器K实施。
逆变器部分:
输入滤波电容器电压,依据无接点控制装置(IGBT元件)控制信号,输出变频变压的三相交流电对4台并联的电机进行速度、扭矩控制。
再生制动时牵引电机发出三相交流电,向滤波电容器输出直流电压。
牵引电机控制采用矢量控制方式,独立控制扭矩电流和励磁电流,以使扭矩控制高精度化、反应高速化,提高电流控制性能。
五、保护功能
系统具有完善的保护功能。
六、冷却方式
冷却方式采用液体沸腾冷却机械通风方式,冷却介质采用环保的氟化碳(FX3250)。
七、控制装置
牵引变流器控制为软件控制,调节装置免维护。
八、效率
在额定载荷条件下(除辅助电路和控制电路外),牵引变流器的效率为:
0.96以上。
九、性能参数
(一)形式:
CI11。
(二)脉冲整流器:
单相电压3点式PWM脉冲整流器。
(三)逆变器:
3相电压3点式PWM逆变器。
(四)额定参数
1.输入:
1285kVA(单相交流1500V,857A,50Hz)。
2.中间直流电路:
1296kW(直流3000V,432A)。
3.输出:
1475kVA(三相交流2300V,424A,0~220Hz)。
4.效率:
96%以上(在额定载荷条件下,除辅助电路外)。
5.功率因数:
97%以上(在额定载荷条件下,除辅助电路和控制电路外)。
(五)开关频率
1.脉冲整流器:
1250Hz。
2.逆变器:
500~1000Hz。
(六)冷却方式:
液体沸腾冷却机械通风方式,冷媒为氟化碳(FX3250)。
(七)主要构成
1.功能单元
(1)主开关元件:
IGBT或IPM。
(2)滤波电容器:
合计8000μF/装置。
(3)脉冲整流器功率单元:
2125μF/台×
2台=4250μF。
(4)逆变器功率单元:
1250μF/台×
3台=3750μF。
2.过压抑制可控硅单元:
过压抑制可控硅栅级驱动电路、直流电压互感器(DCPT)。
3.充电单元:
滤波电容器备用充电用接触器、变压器及整流器。
4.真空交流接触器。
5.电阻器单元:
过电压抑制电抗器、放电电阻器。
6.交流变流器单元:
霍尔型电流传感器。
7.交流变压器单元:
电压传感器。
8.无接点控制装置。
9.控制电源单元。
10.电动通风机:
主电动通风机、辅助电动通风机(密闭室冷却用)。
(八)接点控制装置
(九)脉冲整流器控制功能
1.主电路控制方式:
3点式PWM方式。
2.脉冲整流器输出频率:
3.直流电压:
DC2600V~DC3000V(按速度范围变化可调)。
4.载波频率:
97%以上。
6.控制功能:
(1)发生直流电压模式;
(2)电源相位同步控制;
(3)PWM控制。
(十)逆变器控制功能
2.电机控制方式:
矢量控制计算的电流瞬间值控制。
3.电机旋转频率:
计算频率0~150Hz。
4.V/f特性:
2300/116Hz(牵引),2300/130Hz(制动)。
5.非同期脉冲状态载频频率:
1000Hz左右。
6.脉冲状态:
非同步脉冲状态-(过调制脉冲状态)-同步脉冲状态-同步1脉冲状态。
7.控制功能
(1)电机控制。
(2)控制模式(牵引运行、制动、定速、后退启动)。
(十一)程序控制功能
1.启动停止程序。
2.保护程序。
3.动力运行、再生程序。
(十二)维修、检查功能
1.车载试验功能
依据车辆信息控制装置的指令,在无接点控制装置内产生模拟信号,可进行保护动作,接触器动作等自我检查工作。
2.保护检测记录功能
作为保护动作分析手段,在无接点控制装置内记录发生保护动作时装置的输入、输出信号和控制状态,以向列车信息控制装置提供数据。
3.高速记录器功能
关于牵引变流器的一些常见故障,请参见《CRH2动车组故障处理手册》中相关部分。
第六节牵引电机
一、电机型式
牵引电机采用三相交流异步电机。
二、供电及调速方式
牵引电机适用于电压源逆变器供电,变频变压(VVVF)调速运用方式。
三、绝缘等级
牵引电机绝缘采用200级绝缘等级。
图3-11牵引电机
长-720mm宽-697mm高-629mm
四、互换性
所有牵引电机在外形尺寸、安装尺寸和电气性能方面,均能在所有动车的转向架各个轮轴之间完全互换。
五、维修
电机维修时,仅更换定子或转子后,仍能保证电机特性的一致性。
六、振动和冲击
电机采用耐振动和冲击的结构。
七、牵引电机特性
牵引特性曲线和转矩-转速曲线、再生制动特性曲线参见《时速200/300公里动车组主要技术条件》中的CRH2牵引电机牵引制动特性曲线和数据表。
八、效率
牵引电机的连续额定效率为0.94以上。
九、电机规格
(一)概况
牵引电机采用不解体就可供油脂的绝缘轴承。
每台牵引电机的最大输出轴功率为300kW。
(二)性能规格
1.方式:
三相异步感应电机
2.相数:
3。
3.极数:
4。
4.通风方式:
强迫通风。
5.装载方式:
转向架构架悬挂安装。
6.绝缘种类:
200级。
7.额定参数
(1)功率:
300kW。
(2)电压:
2000V。
(3)电流:
106A。
(4)频率:
140Hz。
(5)转差:
1.4%。
(6)转速:
4140rpm。
(7)效率:
0.94。
(8)功率因数:
86%。
(三)结构
1.转子
转子为坚固的鼠笼形,采用耐高速旋转的结构。
为确保转子转动,转子导条采用固有电阻大、强度高的铜锌合金(黄铜)。
2.定子
为了轻量化,取消了铁心外的框架,采用连结板压住铁心。
电机框架设有与转向架连接的安装座,框架两侧的连结框(铝托座)采用铝合金铸件制造。
3.测速发电机
在非传动轴端安装了2个测速发电机,用于逆变器控制和制动控制。
4.齿轮装置效率
0.95(计算参数,牵引电机输出和车轮踏面输出系数采用此数据)。
十、其它控制和辅助电路设备
(一)主控制器
牵引手柄为前后操作方式。
构成:
牵引运行10档,带方向选择开关。
额定工况如表
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