[车辆电气装置]复习题

《车辆电气装置》复习题

1、车辆设备的运用条件

铁道车辆电气装置的运用条件不同于地面固定的工业和民用设备，也不同于航空和船舶的设备。这些条件通常是根据运输对象、运行区间、车辆的运行品质和技术经济指标来确定的。

（1）车辆设备应保证满足行车安全的要求 A 、杜绝因漏电或短路而造成火灾 B 、电机电器的温升不应过高

C 、电器产生的电弧应尽可能减少， D 、悬挂车辆下部的设备不超限

E 、悬挂部分有足够的强度及安全设施，防止因部件裂损、变形和脱落，造成车辆运行事故。

（2）要求车辆设备工作安全可靠，重量、尺寸和成本尽可能少，以提高车辆的技术和经济指标；车辆设备本身的结构应尽可能简单、牢固，使用寿命长，便于日常的检查和维修。 （3）对于全国通用的车辆，其车辆设备应当满足下列工作环境条件： 温度变化范围 -40～+40 ℃ 相对湿度 90％(25℃) 海拔 4000 m

铁路车辆在线路上运行时还要考虑灰尘、沙土、雨雪以及污染物的浸入问题，特别是安装在车底架下部的物品，应有良好的密封性能。

（4）铁路客车运行方向经常变化，运行中存在振幅10mm 、频率为1～100Hz 的振动和冲击(纵向3g) 。要求车辆设备能够适应这种工作条件，无误动作或零件松脱、打火现象。 对于安装在车底架上、由万向轴传动的轴驱式发电机或其它设备，应当，考虑车辆连挂时万向轴所承受的轴向冲击力。

（5）车辆设备的运行品质良好，有关电流、电压和频率等参数应相对稳定，对车内的无线电通讯或列车播音、电视的干扰尽可能减少或根本消除。对外界干扰（如高压线等频域为1OOkHz ～10MHz ，声压级达到120dB 以上) 有足够的抵抗能力。

（6）尽可能采用大批生产的标准件或通用件，以降低成本，便于检修。

（7）设计或采用的车辆装置应符合： 国际铁路联盟标准(UIC)、 国家标准（GB ）、铁路标准(TB)、国际电工协会标准(IEC)、机械电子部的标准（JB ）。

2、车辆供电方式的种类及特点 A 、独立供电方式：

每辆车都带有一套独立工作的供电装置，当车辆用电量较小时也可以每二辆车或三辆车共用一套供电装置。 主要形式：

a ．交流发电机+蓄电池供电 b ．小型柴油机+蓄电池供电 独立供电方式特点：

①发电功率小（1—35kW ） ②车辆可随意摘挂和编组 ③发电设备不占车内空间

④全列车输电干线通过车端连接器贯通，形成统一的列车电网，局部故障不影响列车供电。

B 、集中供电方式：

车辆没有发电装置，车辆用电依靠贯通列车的供电电网提供，列车的供电电网由专门的列车供电装置提供电能。 主要形式：

a. 柴油发电车供电 b. 内燃机车供电 c. 接触网供电 集中供电的特点：

①发电功率较大，可以满足车辆越来越多的用电设备的要求。 ②列车电网电压可以较高，对于减少车辆供电电网的线损有好处。

③需要列车固定编组，不能随意摘挂，要求列车电网有非常高的可靠性。

3、空调客车使用集中供电方式

① 柴油发电车供电：供电电压为三相380V/220V交流电, 车辆铺设二路三相四线制的供电电缆，车辆用电设备一般为三相交流电。

② 接触网供电：通过设在电力机车或车辆上的单三相供电变压器，将接触网的单相工频2万5千伏的交流电，变成可供列车电网使用的电能。

③内燃机车供电：利用设置在内燃机车上专门用于列车供电的柴油发电机机组，向整个列车电网提供电能。

4、选择供电方式时应该考虑方面 ①车辆车种及用途

②车辆在列车中的编组方式

③电器负载的类型、功率以及用电要求 ④运行成本和列车投资等经济性

5、客车供电装置的组成

• 车端连接器 • 列车供电干线 • 配电柜

• 变流器 将直流600V 变换成为380V/220V交流电 • 蓄电池 • 充电器

• 照明、空调、轴温报警三合一综合控制柜

6、客车供电装置的技术关键 1）电压制式的确定 2）逆变技术

3）变频变压（VVVF ）技术 4）大功率高频开关电源 5）综合控制技术 6）网络监控技术

7）车辆运行数据无线传输装置

7、柴油机发电车的组成 柴油机 发电机

柴油机与发电机之间的联轴器和公共支架 发电机的励磁装置 配电盘

附属柴油机的启动、进排气、冷却和润滑系统

8、逆变器的基本原理图

图中由6只IGBT 构成三相桥式逆变器，A 、B 、C 为电动机的三相绕组，电流按红色箭头由正到负，则UAC 正相波形如红色区域；电流按兰色箭头由正到负，则UAC 反相波形如兰色区域。

9、下图为车辆逆变器主电路，说明其组成以及各组成部分的作用

（1）输入输出隔离电路

如图中的KM1、KM3电磁接触器，其主要功能是在逆变器、输入电路或输出负载发生故障时实施隔离，防止故障扩散。 （2）中间支撑电路

主要由滤波电容C1、C2组成。其主要功能是滤平输入电路的电压纹波，

当负载变化时，

使直流电压平衡。 （3）缓冲电路

由R0和KM2组成。电容的特性是电压不能突变，因此在合闸瞬间，电容的电压很低，基本可以认为瞬间短路，因此对电源造成很大的冲击电流，这个电流足以使保护熔断器熔断，因此逆变器电路一般都有输入缓冲电路。 （4）桥式三相逆变电路

逆变器的核心电路 是由V1～V6组成的桥式三相逆变主电路，目前大部分逆变器采用IGBT 和IPM 作为开关器件。利用IGBT 和IPM ，将输入的直流电逆变成为需要频率的正弦交流电。

（5）交流滤波电路

由L1～L3和C1 ～ C3组成，主要是将逆变器输出的PWM 波变成准正弦波。

10、什么是IGBT 和IPM

IGBT 是MOSFTET 和GTR 复合的产物，具有GTR 的导通特性和MOSFET 的驱动特性，驱动简单、功率小，开关频率高通态压降低、损耗功率小。

IPM 是一种智能型模块，是把IGBT 的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。

IGBT 和IPM 可分为单单元和双单元两种：

单单元：指一个模块包含上下桥臂的一个IGBT （或IPM ）； 双单元：指一个模块包含上下桥臂的两个IGBT （或IPM ）

11、逆变器设置了那些保护功能：

• 输入过压保护 • 欠压保护 • 输出过流保护 • 过载保护 • 短路保护

• IGBT 过流、过热保护 •

12、什么是逆变器的电磁干扰（EMI ），干扰的途径有哪些？

电力电子技术的发展，使得高频化、大功率逆变器和充电器的应用更加普及，但是高频化和大功率使电力电子装置内部的电压、电流发生剧变，不但使器件承受很大的电压电流应力，还在逆变装置的输入输出引线周围空间里产生的高频电磁噪声，引发电气设备的误动作，这种公害称为电磁干扰（EMI ）。

逆变器产生的高次谐波对外部干扰的途径主要有：直接传导、感应、辐射三种。

13、电动机软启动的原理

电动机在启动时，存在4—7倍左右的电流冲击，如果不采取软启动方式，逆变器必须至少有7倍以上的额定容量，显然极不经济，同时机车电流也要承受启动电流冲击。

如果保证在电压变化时，频率也保持同步变化，即U/f等于常数，则启动过程中磁通保持不变，在保证启动转矩的同时，可以使启动电流减小，这就是软启动的原理。

14、客车供电系统中使用充电器（DC/DC变换器）的原因？

主要从维护系统的安全性和可靠性来考虑，可以隔离和控制高压供电部分和用电设备之

间的联系。

充电器是供电系统中最重要的设备，一旦充电器发生故障，蓄电池无法充电，电压会放到很低，有可能使本车挂在蓄电池上的所有设备都无法启动和工作。

15、根据充电器的工作原理图，分析说明其组成及工作过程

充电器的输入隔离、滤波和缓冲电路与逆变器相同。逆变桥由4只IGBT 组成，功率的传输靠高频变压器传递，变压器的输出经过高频整流和滤波后，供给直流负载和蓄电池。

充电器的工作过程

按反相控制规律分别控制T1、T4和T2、T3， 即T1、T4导通时，T2、T3截止， 而T2、T3导通时，T1、T4截止，

这样就可以在变压器副边感应出高频脉冲电压，该电压通过整流滤波，得到DC110V 输出。

16、25T 型空调客车车端电气连接装置类型有哪些？ KC20A 型电力连接器插座（2个/端）； KC20D 型电力连接器插座（2个/端）； KTL39D 型通讯连接器插座（2个/端）； 侧灯插座（一、四位角各设1个）； LDK-5Z 电空制动连接器（2个/端）； 电力连接器插头对（2组/辆）； 39芯通讯连接器插头对（2组/辆）； 电控制动连接器插头对（2组/辆）

17、什么是塞拉门，有何作用？

所谓塞拉门，是指门在整个开关的过程中，有塞拉的动作，

并且关闭时门外面与车体外

皮相平，门打开时车门与车体重叠。塞拉门从功能上分别有手动、半自动、全自动等几种。

其主要作用是为了提高车门的安全性、密封性和隔音性以及美化车辆外部造型，减少运行空气阻力。因此在一些快速车上采用了电控气动塞拉门。

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18、塞拉门有哪些部分组成

塞拉门由： ①基架部件 ②门扇组件 ③驱动部件 ④操作及气动件 ⑤门锁部件 ⑥电控部件

等六大部分组成。

19、根据给定的电开水炉示意图，说明电开水炉的组成及其工作原理

组成：

电开水炉的主要组成部分有进水浮球阀、缺水保护器、满水保护器、过滤器、电热管等。 工作原理：

冷水由车上水箱经磁化过滤器、浮球阀进入加热腔。注水时，浮球阀内和缺水保护器内各自浮球随水位而上升。 当浮球阀内的浮球上升到规定水位时自动切断注水。 缺水保护器内的浮球上升到规定位置时，自动接通电热控制电路。

首次注水完毕后，将控制箱上的开关置于“通”位，绿色指示灯亮，加热开始，此后，随着加热腔内水温上升，体积膨胀，水开始沸腾。 沸腾的水翻人贮水腔，致使加热腔水位下降，浮球阀内浮球随之下降，水箱内的水自动经磁化过滤器、浮球阀补人加热腔，开始第二次加热、翻水循环。

车顶水箱无水或进水水路被切断时，加热腔内因水位下降，

缺水保护器内的浮球也随之

下降。经2 min左右，缺水保护器动作，控制箱发出声光报警，电源自动切断，电热管得到保护。当储水腔的水达到设定的满水水位时，满水保护器动作，切 断加热电源，停止生产开水。 若因使用开水后，储水腔水位下降，满水保护器重新接通加热电源，恢复生产开水。

20、说明智能化综合控制柜的组成与功能。 组成：

综合控制柜的控制单元由可编程序控制器（PLC ）CPU 单元、扩展I/O单元、触摸屏等部分组成。

综合性控制柜的控制功能：

新造25T 型DC600V 供电客车采用了基于PLC 为核心的智能化控制技术，综合性控制柜具有供电电源转换与控制功能、空调系统的控制与保护及客室电加热器控制功能、照明及应急供电功能、电源装置的启动与监测、联网集中控制功能。

21、利用框图，说明某车辆空调装置的控制原理。

22、列车运行中需要注意的安全问题有哪些？

• 车辆运行中基础制动系统作用是否良好； • 车辆转向架性能是否恶化；

• 车辆供电系统是否处于安全状态； • 防滑器工作状态是否正常； • 有无擦伤超限的车轮； • 空气弹簧工作状态； • 轴承温度是否超限报警；

• 配电室等重点防火部位有无火灾险情等等。 •

23、行车安全监控系统的作用：

对危及旅客列车运行安全主要因素进行监控，内容包括：

实时监测、诊断记录和存储、集中显示和报警、故障定位和指导维修。运行中，行车安全监控系统还可以通过无线通信装置与地面数据管理与专家系统双向通信并和局域网联网，实现客车运用状态的信息化监控和运用状态的动态检修与管理。

24、车厢级列车电气监控系统的监测内容：

列车供电、空调、电压、电流、漏电流、电池电流、充放电流、室温、逆变器、充电机、轴温、塞拉门信息，汇集至车厢显示器。

25、列车级列车电气监控系统的监测内容

它具有定位列车行驶的地理位置，利用Lonworks 网络收集全列各车数据（供电、空调、电压、电流、漏电流、电池电流、充放电流、室温、逆变器、充电机、防滑器、轴温、里程、地理位置）等信息。

同时将行车安全监测诊断系统传输的行车故障信息，通过GPRS 无线通讯网络传送给地面监控中心等功能。

26、“KAX-1型行车安全监测诊断系统”由哪三个分系统组成? ①车载安全监测诊断分系统； ②无线通信分系统；

③地面数据管理与专家分系统。

27、车辆制动监测诊断子系统主要检测内容有哪些？ 本子系统主要检测内容:

列车支管和制动管路的风压 诊断制动的制动/缓解工况 报告有无制动/缓解作用不良 自然制动 自然缓解故障

并为列车综合诊断是否有折角塞门关闭、关门车事件的发生提供诊断数据。