客车应急电源专题讲座PPT.ppt

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1、客车应急电源,一、客车应急电源的作用在全列空调客车中，部分电气装置使用交流电，如客车空调、电开水炉、客车照明等，另一部分负载使用直流电，直流负载可分为一般直流负载和应急负载两类：一般直流负载是指在本车交流断电后不再用电的直流用电器，如厕所有无人显示器、水位显示器等；应急负载是指在本车断电后仍需用电的直流用电器，如应急照明灯、轴温报警装置、广播和通信设备、尾灯插座等。客车应急电源就是给直流用电器提供直流电的设备。,二、客车应急电源的组成客车应急电源包括应急电源控制箱和4节60AH的免维护密闭电池。客车应急电源控制箱由三部分组成：1.整流器（整流电路）2.充电机（充电电路）3.应急控制系统（应急控

2、制电路）,三、客车应急电源工作原理,客车应急电源原理方框图,列车上柴油发电机发出三相交流电，经客车应急电源主整流器整流后，输出一路40V50V的直流电供给车上的直流用电设备（包括一般负载和应急负载）；另一路经充电机后输出56V59V的直流电给蓄电池组充电。当列车交流供电系统出现故障或发电车停止供电时，应急控制系统工作，电路自动转换为由蓄电池向应急负载供电。电池过放电保护电路和过充电保护电路可保证电池正常工作。,应急电源的技术要求如下：（1）供直流负载的整流电路与供蓄电池充电的充电电路分别设置，两者的输出电压不同，即提高了直流用电器的寿命，又保证了电池可靠充电；（2）充电电压可根据夏季和冬季进行

3、调节（56V59V）；（3）有电池过放电保护电路和电池过充电保护电路；（4）应急自动转换电路可靠，故障少；（5）采用免维护密闭电池，容量适当，维护方便，寿命长，成本低。,应急电源的主要技术指标如下：整流器：输入电源：三相AC380V 50HZ额定输出电压：DC48V。额定输出电流：5A(961型、981型)/10A(962型、982型)充电机：输入电压：AC220V 50HZ充电电流：5A10A过充限压：5659V两档,（一）整流电路1.作用：将输入的AC380V三相交流电变成直流电供给直流负载使用。2.组成：由空气断路器Q2、整流模块U2、变压器B2、滤波器L2、C101组成。整流模块U2为

4、三相桥式整流。3.原理:三相380V交流电源通过空气断路器Q2三相降压变压器B2 B2次级整流模块U2 输出48V直流电。,整流器输出的48V直流电源可向一般直流负载、应急负载及控制箱面板上的正常指示灯供电。(1)向一般直流负载供电的通路为：整流器插座CZ2（7-10号）RD7JX1(11号)一般直流负载JX1(8号)JX1（7号）CZ2（16-18号）。(2)向应急直流负载供电的通路为：整流器插座CZ2（7-10号）接触器KM2 KM2触点动作。整流器插座CZ2（7-10号）接触器KM2常开触点RD6JX1（10号）应急负载JX1（8号）JX1（7号）CZ2（16-18号）。(3)向正常指示

5、灯供电的通路为：整流器插座CZ2（7-10号）KM2常开触点RD6KM2常开触点正常指示灯D104电阻R43应急控制系统电路板插座CZ3的B19、B20整流器插座CZ2的16-18。,整流器正常工作时，表明供电系统正常供电，客车应急电源面板上正常指示灯亮，表示整流有电。,（二）充电回路1.作用:实现电池恒压限流充电，延长电池使用寿命。2.组成：由充电电路和触发回路组成。3.工作原理：1）充电电路 将W、N相输送过来的AC220V交流电压，经变压器次级B1（3-4）绕组降压后输出低压交流电，经SCR1、SCR2、D107，D108半控整流桥整流后向蓄电池充电。在充电主电路中，控制晶闸管SCR的控

6、制角的大小，便可实现对输出充电电流的大小及输出电压的高低控制，加上反馈控制便可实现恒压限流充电。图中，D109为续流二极管。,2）触发回路为达到限流恒压充电目的，可控制SCR1、SCR2导通角的大小。其控制电路为一触发电路。触发电路集中装在一块印刷电路板上，为脉宽调制器U1（LM3524），该集成电路各管角功能如下：1反相输入；2同相输入；3振荡输出同步；4电流限制（）感应；5电流限制（一）感应；6RT；7CT；8地；9补偿；10断路；11发射极A；12集电极A；13集电极B；14发射极B；15电源正（15V）；165V参考电压；,在当前使用中，LM3524内部框图可等效为图2-7。其触发原理

7、如下：,锯齿波发生器LM3524内部振荡器，其振荡频率由外接定时电阻(RT)和定时电容(CT)确定，并在定时电容上形成一个锯齿波电压。在目前的应用中，该振荡器的作用是作为锯齿波发生器，RT、CT仍用以控制锯齿波频率，同时在电网电压过零时强迫CT放电来控制锯齿波起点，以保证锯齿波与电网同步。,同步与移相变压器次级辅助绕组7-8-9，经V1，V2整流得100Hz正弦半波电压(a)，此电压经R3加到三极管V16基极，故V16基极为梯形波电压(b)，V16集电极接三极管V17基极，在V17 基极形成与电网过零同步的窄脉冲(c)，该脉冲期间V17导通，强迫C4放电，得到与电网同步的锯齿波(d)，PWM比

8、较器将锯齿波与放大器输出电平(即9脚电平)相比较得到输出晶体管的基极波形(e)，当LM3524内部输出晶体管接成集电极输出时，即得到触发脉冲(f)，此脉冲通常称为移相触发脉冲，其宽度依9脚电平而变。电阻负载时，SCR导通，波形如(g)。,辅助电源 V1、V2整流后的脉动电压，经V3，R1给电容器C1充电，C1即得到脉动极小的17.5V直流电压，该电压作为供给控制电路的辅助电源。同时，该电压经电阻R19给控制箱面板上的充电机有电指示灯D106供电。另外17.5V辅助电源还通过充电机插头插座向应急控制系统供电。基准电压LM3524第16脚输出稳定的5V标准电压，经电阻R9、R10分压后加到误差放大

9、器反相输入端(LM3524-1)，形成反馈系统基准电压，电压值约为2.5V电流反馈与恒压电流信号通过接到5V电压的分压器R5、R6、RP1加到LM3524的2端。RP1用来调整LM3524的1-2端之间的压差，从而调整充电电流的大小。,电压反馈与恒压 电池电压经V15V10、R7、RP2、R8接至参考地。电池电压取样信号从RP2滑动臂经二极管V9加至误差放大器反馈端。电池电压低时，V9不导通，不影响恒流充电特性。电池电压升到某一定值时，V9正偏，电压信号加到反馈端使充电电流开始减小。随着电池电压进一步升高，充电电流最终将减至零，从而获得恒压性能。,LM3524的2脚为同相输入端。当2脚输入的正

10、电位高时，输出高，即放大器输出电平（9脚电平）也高。当9脚电位高于7脚锯齿波电位时，输出晶体管12、13脚无输出；当9脚电位低于7脚电位时，晶体管12、13脚输出正电脉冲，经U2（12）GND。这时，光电耦合器U2有脉冲输出，光电耦合电路U2（54）导通V18导通。而由B1二次绕组（5、6）输出的交流信号通过V5、V6、V7、V8单相整流桥整流后输出正脉冲，经V18U2（54）R17、R18 触发SCR1、SCR2导通。由图可以看出，LM3524的2脚的电位越高，触发脉冲向后移动越大，SCR1、SCR2的导通角变小，整流输出的充电直流电压越低。图中UC1为LM3524的1脚输入的标准电压，UC

11、2为LM3524的2脚输入的比较电压。调节2脚电位的高低，可使半控整流桥输出电压变化，从而使充电流发生变化。,U1的2脚电位来自电流及电压取样电路，调节好该电位的高低，便可实现限流和定压的控制。,（三）应急控制回路：1.组成：应急控制回路为一转换电路，它由应急控制电路、电池过放电保护电路和电池过充电保护电路三部分组成。2.作用：整流器正常工作时，由应急电源输出的DC48V电压供给所有直流负载（包括应急负载），并切断电池向应急负载供电。整流器突然断电时，转换电路自动恢复电池向应急负载供电；当电池电压下降到421V时自动切断向外供电，防止电池过放电；当电池电压高达641V亦切断向外供电，保护用电器

12、；控制电路故障时，通过对接触器绕组供电进行强迫合闸，以实现上述目的。,1）应急控制电路当三相交流电供电正常时，整流器和充电器均正常工作，整流器有电、充电器有电，设备处于正常供电状态。正常指示灯亮。由于接触器KM2得电吸合，其常闭辅助触点断开，接触器KM1处于断电释放状态，电池向应急负载供电的通路被切断。接触器KM1线圈一端通过接触器KM2常闭辅助触点接电池正极，另一端通过V31、V33接电池负极，只有V33导通，KM1才能得电吸合。,当本车交流有电时，整流器插座CZ2（7-10）输出48V直流电，经电阻R21、R22、二极管V22向电容器C21-22充电；来自充电机的17.5V辅助电源通过电阻

13、R23-24、二极管V24也向电容器C21-22充电。整流器插座CZ2的7-10输出48V直流电，经电阻R21、R22、二极管V21、V28、电阻R32向电容器C24充电；来自充电机的17.5V辅助电源通过电阻R23-24、二极管V23、V28、R32也向电容器C24充电。当本车断电时，电容器C21-22、C24分别向U3A输入基准电压与比较电压，U3A输出高电平，三极管V33导通，接触器KM1得电吸合，电池开始放电，实现直流48V供电的自动转换。B+KM1 RD6 JX1（10）应急负载。B+KM1 RD6 D103应急指示灯亮。,2）电池过放电保护电路电池过放电保护电路主要对蓄电池起保护作

14、用，防止蓄电池过放电。其原理如下：蓄电池一方面经V33维持KM1线圈得电状态，使蓄电池向应急负载供电；另一方面经B+KM1AT V26 R29，R30，RP3，R31分压后送入U3A同相输入端之3脚。若蓄电池电压正常，其值高于反相输入端电压，U3A输出高电位，V33导通；若蓄电池长时间放电，电压将逐渐下降。当电压降到（421）V时，其值低于反相输入端电压时，U3A输出低电位，使V33基极电位下降，V33截止，KM1线圈失电释放，KM1常开触点断开，切断电池放电回路，防止电池过放电，起到了保护蓄电池的作用。,3）电池过充电保护电路：电池过充电保护电路主要是防止蓄电池过充电。其原理如下：在正常充电

15、状态，充电电压受触发脉冲相位的控制，当RP2调到一定值时，充电电压最大值被限定。若输出充电电压值大于限定值，使LM3524的1脚电位升高，使SCR触发脉冲后移，降低输出电压，防止蓄电池过充电。若充电回路失控，电压过高时，VB上升，电池电压经R37 V35 R38 RP4U3B的同相输入端，使U3B的同相输入端电位升高 U3B输出高电位 V34导通。因为 V34的集电极接在U3的1脚 使C24放电 U3A同相输入端电位下降 U3A输出低电位，V33截止，KM1释放，充电电压与电池断开，防止电池过充电。,按钮AT、AQ可对电池放电进行手动控制工作过程是：当KM1吸合时，电池电压供给应急负载。此时，

16、过欠压保护电路的电源是由电池的正极给KM1自保触点按钮ATV26供给V33导通 使KM1保持吸合。按下AT可关断电池供电。按AQ又可恢复KM1吸合，使应急负载得电。按AQ时，电容C21、C22经R25、R26充电，一定时间后建立起电压，U3A输出高电位，V33导通：KM1吸合，应急负载得电。,四、应急电源控制箱构造及使用,（一）构造应急电源控制箱有立式和卧式两种形式，如图,面板上各部分指示如下：1整流器部分：,（1）、指示灯：指示电源接通（2）、交流开关：控制交流输入，兼控充电机交流输入,2充电机部分,（1）电压表：指示电池电压（2）电流表：指示充电电流（3）交流指示灯：指示交流电源（4）充电

17、保险丝：电池反接或充电机故障时保护（5）交流表保险丝：充电机的交流侧保护（6）充电最大值开关：控制充电限压值,3应急控制部分,（1）电池保险丝：电池供电时过流保护（2）整流保险丝：整流器供电时过流保护（3）应急指示灯：应急供电状态指示（4）正常指示灯：正常供电状态指示（5）电池接反指示灯：电池接反时指示（6）应急通按键：手动合闸按键（7）应急断按键：手动断闸按键,（二）使用确认外部接线正确之后方可将本装置投入使用 1整流器 合上输入开关，此时：（1）封锁电池供电（2）通过接触器对充电机供交流电（3）应急控制中的“正常”指示灯亮（4）整流器指示灯亮（5）电力输出供负载（包括应急负载）使用,2充电

18、机 充电机为恒流限压充电工作方式，额定工作电流为5A，充电机只作正常充电作用，不能作快充或初充电用。接通电池后，电压表指示电池电压。在接通整流器的情况下，此时有充电电流，充电指示灯亮；当电池电压升高到电压限定值后，自动减小电流到零，进入限压浮充状态。最高限压值由面板上56V/59V开关设定，精度1V。若整流输出电流不变，则电压随电池的充电而逐渐升高。电压升高又使脉冲后移，输出电流下降，当充电电压达到规定值时，充电电流逐渐下降到近似零值，实现限流定压充电的功能。电流、电压曲线如图所示。,当电池接反后，充电保险丝将熔断，电压表无指示，应急控制灯亮部分的“电池接反”灯亮，此时应迅速纠正电池极性，以保

19、护设备和负载。限压为两档：56V1V和591V。,3应急控制（1）整流器优先。正常供电时，由整流器向各负载供电。（2）保护负载。正常供电时，自动切断电池向负载供电。（3）自动/人工兼容电池应急供电时，可进行自动和人工控制：接通自动：交流电断开时，自动接通应急控制，由电池向负载供电。手动：按“应急通”保持35S，应急供电接通（有交流电或电池电压不足时，则无法接通）。断开自动：电池电压过低（421）V时，自动切断供电。电池电压过高（641）V时，自动切断供电。手动：按“应急断”，切断应急供电。4、过压，欠压门限 欠压：（421）V 过压：（641）V5、强制合闸必要时，可强行短接接线端子，使电池向

20、负载供电。,（三）注意事项：1.电池：（1）电池长期存放不用时，应拆下连线，不要与负载相连。（2）电池存放超过3-5个月应充电一次。不能使电池长期处于过充或欠充状态。（3）搬运电池时，不要触动极柱。严禁电池短路。（4）清洗电池外壳时可用肥皂水，不能用有机溶剂。（5）电池在安装前，应存放在低温干燥清洁通风的地方，但存放期自出厂到使用不能超过五个月，超过五个月的电池应充电维护。（6）、电池库存应存放于干燥防雨处，不可倒置。（7）、电池出现下列情况时应更换：A、电压异常；B、物理性损伤，如壳、盖有裂纹或变形；C、电解液泄漏；D、温度异常；,2.控制箱：(1)运行中充电机应处于浮充状态。不能使电池长期处于过充或欠充状态。(2)电池长期存放，应切断电源，用于保护设备及电池(3)更换保险丝时，必须断开交流电源，以保证安全。严禁带电更换保险，严禁使用超过标定容量的保险丝。(4)充电机与整流电源位置不可互换。,作业：1.统型应急电源由哪几部分组成？其作用是什么？2.画出应急电源原理方框图，试述其工作原理。,