动车组的辅助供电系统本科毕业设计（可编辑）.doc

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1、动车组的辅助供电系统本科毕业设计 北 京 交 通 大 学 毕业设计 (论文)题目:动车组的辅助供电系统 毕 业 设 计(论文)评 议 意 见 书专 业 铁道机车车辆姓 名牛永涛题 目动车组的辅助供电系统指导教师评阅意见 成绩评定: 指导教师: 年月日答辩组意见 答辩组负责人: 年月日备注 毕业论文(设计)诚信声明 本人声明:所呈交的毕业论文(设计)是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果,论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注,论文中的结论和成果为本人独立完成,真实可靠,不包含他人成果及已获得 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

2、已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文(设计)作者签名:日期: 年月日毕业论文(设计)版权使用授权书 本毕业论文(设计)作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文(设计)的复印件和电子版,允许论文(设计)被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文(设计)全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文(设计)。本人离校后发表或使用该毕业论文(设计)或与该论文(设计)直接相关的学术论文或成果时,单位署名为 。论文(设计)作者签名:日期:年 月 日指 导 教 师 签 名: 日期:年 月 日毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目:动车组

3、的辅助供电系统 一、 毕业设计论文内容 1、动车组辅助供电系统的特点 2、动车组辅助供电系统的构成 3、动车组辅助供电系统的功能 二、 基本要求 必须从整列车考虑设计,控制母线和主电缆在全列车贯通。辅助逆变器和充电机向轻量化、小体积发展。近年均采用IGBT元件和高频电力电子技术,提高效率和可靠性。三、 重点研究问题1、CRH1型或CRH2型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理、等等2、CRH1型或CRH2型动车组的辅助供电系统有关的关键部件例如IGBT元件的一些简要的介绍四、 主要技术指标 辅助电源装置APU的技术指标:输入额定值 :额定电压:AC400V(50Hz)单相; 电压变动范围:+2

4、4%-31%(连续),-37%(10分钟)。 输出额定值 :额定容量:227kVA; 负载程度:100%连续,AC输出180%10秒,DC输出120%20秒; 负载功率因数:85%(延迟); 五、 其他需要说明的问题 由于某些技术发展不完善和条件的限制等原因,文章可能对某些观点的阐述不准确,也可能因为本人水平的原因,对某些观点的阐述可能有错误。望给予批评指正。开题报告 随着高速铁路技术在我国的迅速发展,动车组技术的消化吸收是我国铁路建设急需要解决的问题。而动车的辅助供电系统作为其重要组成部分,除了像传统机车那样担负牵引电机的辅助作用,还担负起了车内乘客安全和乘坐环境维持系统的用电,其作用更加重

5、要。现代动车组辅助供电系统是列车运行不可缺少的部分,维护着列车辅助供电起着第二电源的作用,动车组的辅助供电系统采用干线供电方式,电源贯穿全列车.目前,我国铁路运营的动车组为“和谐号”各型高速动车组,其中,CRH3 型动车组速度达到350 km/h,为旅客提供了快捷、舒适的旅行环境。 为了保证动车组能够长时间的正常运行,列车需要稳定、高效的辅助系统为众多辅助设备提供电源,这些设备包括空气压缩机、冷却通风机、油泵/水泵电机、空气调节系统、采暖、照明、旅客信息系统等。辅助供电系统的优劣,能否正常运行,不仅仅关系到旅客乘坐的舒适性,更直接关系到动车组是否能正常行驶。 中文摘要 辅助电源系统的可靠性、可

6、用性、列车安全是非常重要的,通过高速列车为依据,辅助供电系统应用中存在的火车和主要性能研究,将给予辅助电源列车技术的发展,提供一些借鉴安全、高速度、操作提供舒适的有效保障,具有重要的应用价值。 辅助供电系统是重要的功能的许多必要。维护辅助供电系统的任务是训练负荷提供交流或直流电源,如空调、采暖、通风、照明、制动牵引系统、冷却风扇,控制单元,确保其安全运行的列车,为旅客提供舒适的旅游环境。 由于分别是和不同国家与公司来进行引进,我国现有铁路线上的动车种类繁多,技术各异。在这种背景下,各种机车之间存在着大量的零配件不通用,今后我国铁路机车的维护,保养和继续生产就面临着巨大的挑战,维护保养的成本也将

7、大大提高,阻碍我国铁路事业的继续发展。 由于不同国家生产的各种动车所采用的技术各不相同,掌握和吸收起来也增加了难度。因此,迅速加快我国对动车组技术的引进吸收工作,吸取所引进列车的优点,扬其所长,避其所短,研发并制造出我国自主研发的动车,才能科学的制定统一的标准,迅速加快我国动车组发展的步伐。关键字: 辅助系统 可靠供电 铁路 目 录第1章CRH动车辅助供电系统概述11.1辅助供电系统的简单介绍11.2 CRH2简介21.3 CRH2型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理4第2章 动车组辅助供电系统的结构与功能62.1辅助供电系统的定义62.2 动车组辅助供电系统和基本组成6第3章 蓄电池系统1

8、03.1蓄电池的用途与分类103.2 镉镍蓄电池的工作原理与使用153.3 CRH2紧急停电时蓄电池的运用203.4 动车蓄电池-维护21第4章:辅助电源装置APU的介绍224.1:辅助电源装置APU概述:224.2:牵引变压器辅助供电绕组:224.3:辅助电源装置APU的技术指标:234.4:辅助电源装置APU的工作原理:254.5:辅助电源装置APU的动作说明:264.6:DC100V系统工作原理:29参考文献33第1章 CRH动车辅助供电系统概述1.1 辅助供电系统的简单介绍 辅助供电系统为动车组除牵引动力系统之外的所有用电设备提供电力的设备及其供电系统,高速列车都是电力牵引列车,电力均

9、来自牵引供电电网,经受电弓进入列车变压器原边绕组,主变压器的次级绕组专设有辅助系统供电的辅助绕组。 辅助供电系统的动力设备包括:牵引电机风机、空气压缩机、充电机及风机、空天机及各种电动阀门、车厢照明及各种服务性电气设备。辅助供电系统还须为列车控制系统提供不间断安全电源。 动力车和拖车的辅助系统供电是相互独立的辅助电机和电器供电。每个拖车的辅助供电由动力车提供的单向交流电源AC1000经独立的交-直-交变换产生的三相交流电为自身的空调机、辅助电气设备及照明供电。拖车的交流电源也可集中由动力车上的整流装置提供的直流500V电源,再经各自的辅助逆变器向辅助设备供电。 动力分散型动车组一般都安列车每个

10、单元组成一个辅助系统,而各种辅助电力设备都普遍采用单相交流电机,供电十分简单,但对电机要求较高。动车组的辅助供电系统还具有以下两个特点:必须从整列车考虑设计,控制母线和主电缆在全列车贯通。辅助逆变器和充电机向轻量化、小体积发展。近年均采用IGBT元件和高频电力电子技术,提高效率和可靠性。 中国铁路开行的CRH动车组已知有CRH1,CRH2,CRH3,CRH5,CRH380A,CRH380B,CRH6。中国铁道部将所有引进国外技术、联合设计生产的CRH动车组车辆均命名为“和谐号”。1.2CRH2简介 中华人民共和国铁道部为第六次提速调图,向日本川崎重工及南车四方机车车辆股份有限公司订购的CRH系

11、列动车组。是继台湾高铁的700T型电联车后,第二款出口国外的新干线列车。 CRH2型电动车组以日本新干线的E2-1000型电动车组为基础,是继台湾的700T型电联车后,第二款出口国外的新干线列车。供中国使用的CRH2型虽使用与E2-1000相同的电动机,由于其编组方式是4节动车配4节拖车,动力比日本的6M2T编组E2系小,因此在营运速度方面会比日本本土的E2系有所下调,最高营运时速为200公里。列车编组:每组CRH2A均为8节车编组,其编组方式如下: ZE20XX01-ZE20XX02-ZE20XX03-ZE20XX04-ZEC20XX05-ZE20XX06-ZY20XX07-ZE20XX08

12、 0XX列车编号:001-060,ZY:一等座车,ZE:二等座车,ZEC:二等座车/餐车。 编号01和08的车厢拥有驾驶室,车外写有CRH2-0XXA;编号04和06的车厢拥有受电弓。 技术数据:编组型式:BoBo+22+BoBo+22+BoBo+22+BoBo+22 4M4T,或者2M+6T可两编组连挂运行 车种:一等座车、二等座车、餐车编组定员:610人 客室布置:一等车2+2、二等车2+3 最高运营速度:330 km/h 最高试验速度:375.3 km/h 轨距:1435 mm 标准轨 适应站台高度:1200 mm 传动方式:交直交 牵引功率:4800 kW 编组重量及长度:201.4m

13、,345t 车体型式:大型中空型材铝合金车体 气密性:车内压力从4kPa降到1kPa时间大于50s 头车车辆长度:25700 mm 中间车辆长度:25000 mm 车辆宽度:3380 mm 车辆高度:3700 mm 空调系统:准集中式 转向架类型:DT206/TR7004B无摇枕转向架 转向架一系悬挂:单组钢弹簧单侧拉板定位+液压减振器 转向架二系悬挂:空气弹簧+橡胶堆 转向架轴重:14 t 转向架轮径:860/790 mm 转向架固定轴距:2500 mm 受流电压:交流 25 kV,50 Hz 牵引变流器:IGBT水冷VVVF 牵引电动机:300kW 启动加速度(m/s2):0.406 制动

14、方式:直通式电空制动 紧急制动距离(m)(制动初速度200km/h):1800 补助电源:DC100V,三相AC100V AC220V、AC400V 现有 CRH2A 8辆编成 250KM/H CRH2B 16辆编成 250KM/H CRH2C 8辆编成 350KM/H CRH2E 16辆编成(卧铺) 250KM/H1.3CRH2型动车组的辅助供电系统的构造、工作原理 CRH2的构成大致上面都介绍过了,辅助供电系统的结构根据负载需要的电源规模来决定,动车组的辅助供电系统一般由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。 辅助供电系统采用干线供电方式,为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备供电。辅助变

15、流器由输入滤波器、斩波器、逆变器、输出滤波器和控制单元组成,一般和牵引变流器安装在一个机箱中。蓄电池和充电机提供不停电的应急电源。 挑选辅助电源装置与牵引变压器介绍一下如图所示:图1-3 动车组 辅助电源装置:动车组在1号、8号车分别设置一套辅助电源装置(APU),为空气压缩机、照明、控制、广播、列车无线等设备提供电源;在2、4、6号车上分别设有一个蓄电池箱。 牵引变压器: CRH2动车组辅助供电系统由牵引变压器3次辅助绕组提供电源,采用干线供电方式,按各电源系统贯穿全列车。和牵引变压器3次线圈直接连接的系统中,连接有空调装置、换气装置以及ATP主控电源。辅助电源装置(APU)的输入为400V

16、,该设备作为电源向以下五个系统提供电源:非稳定单相AC100V系统;稳定单相AC100V系统;稳定单相AC220V系统;稳定三相AC400V系统;稳定DC100V系统。第2章 动车组辅助供电系统的结构与功能2.1辅助供电系统的定义 辅助供电系统为动车组除牵引动力系统之外的所有用电设备提供电是动车组技术的重要组成部分。国内外各型动车组的辅助供电系统各有特色。辅助供电系统的结构根据负载需要的电源规模来决定,动车组的辅助供电系统一般由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。 辅助供电系统采用干线供电方式,为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备供电。 辅助变流器由输入滤波器、斩波器、逆变器、输出滤波器和

17、控制单元组,一般和牵引变流器安装在一个机箱中。蓄电池和充电机提供不停电的应急电源。 辅助供电系统为空气压缩机、冷却通风机、油泵/水泵电机、空气调节系统、采暖、照明、旅客信息系统、控制、广播、列车无线等设备提供电源。上述负载要求辅助供电系统具有包括三相AC380V母线、AC220V母线DC110母线等输出。 2.2动车组辅助供电系统和基本组成 辅助供电系统包括辅助电源系统、电源分配系统、辅助用电设备。2.2.1 辅助电源系统 辅助电源系统由电源供给设备、电源转换设备组成;动车组的辅助供电系统一般由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。辅助变流器由输入滤波器、斩波器、逆变器、输出滤波器和控制单元组成,

18、一般和牵引变流器安装在一个机箱中,蓄电池和充电机提供不停电的应急电源。 输入斩波器:输入滤波器是“变频器输入端专用型滤波器”的简称。输入滤波器一般安装在电源与变频器输入电源线之间,主要用于抑制变频器产生的传导干扰和辐射干扰,同时具备共模和差模抑制能力。输入滤波器主要用于对电磁环境要求较高的场合,防止变频器工作时,变频器输入端对电网和其它设备产生的干扰。 直流斩波器:直流斩波器乃利用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以达成负载端电压改变之目的。若其输出电压较输入之电源电压低,则称为降压式Buck直流斩波器,若其输出电压较输入之电源电压高,则称为升压式Boost直流斩波器。 逆变器:逆变器是把直

19、流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220v、50HZ正弦或方波)。应急电源,一般是把直流电瓶逆变成220V交流的。通俗的讲,逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱,录像机、按摩器、风扇、照明等。 输出滤波器,又名“出线滤波器”,是“变频器专用型输出滤波器”的简称。输出滤波器安装于变频器的电力输出线与电机之间,不但能有效滤除变频器输出电流中的高次谐波,减小由高频谐波引起的附加转矩,降低电机温升及电机运行噪音,而且能有效抑制变频器的输

20、出侧的浪涌电压,保护电机,提高变频调速系统的功率因数。 蓄电池:电池是将化学能变为电能的工具。由于电池是用化学转换方法得到电能,所以又叫化学电池。常用的化学电源有原电池和蓄电池,如手电筒用干电池等属于原电池,酸性蓄电池和碱性蓄电池等属于蓄电池。而动车动所用电池为碱性蓄电电池。 原电池是利用化学能转变为电能的一种不可逆电池。当化学变化的活性物质(即有效物质)全部作用完后,它的寿命便告终了。所以又称为一次电池。 蓄电池顾名思义就是储蓄起来,使用时再把化学能转变为电能放出来,变换的过程是可逆的。就电能作用来说,当蓄电池已完全放电或部分放电后,两电极表面形成了新的化合物,这时如果用适当的反向电流通入蓄

21、电池,可以使已形成的新化合物还原成原来的活性物质,又可供下次放电之用。这种用反向电流能输入蓄电池的做法,叫做充电;电池供给电流处电路使用,叫做放电。 换句话说,放电就是将化学能转变为电能,供外电路使用;充电就是将电能转变为化学能储蓄起来。蓄电池的充电和放电过程,可以重复循环多次,所以蓄电池又称为二次电池。 动车组中蓄电池充电模块BCM(Battery charger module),是一个静止的变流装置,其作用是将三相交流电压转变成直流电压,用来向蓄电池充电,并为直流母线提供电能,为其它直流负载供电。每个充电器的总功率为13kW,其中输出功率为8kW、最大充电功率为5kW。充电器为一体化的模块

22、,除冷却系统外,有三个主要子系统:一个三相桥式输入整流器,一个IGBT逆变器和一个输出整流器。 电源转换设备由逆变器与整流器组成。电源供给的结构采用干线供电方式,为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备供电。2.2.2电源分配系统 电源分配系统由分配箱、连接电缆组成,电源分配箱是为通信机架提供直流电源的分配系统。为保证通信不间断,分两组电源输入,每组容量自定。分配箱用于连接两个以上配电电缆终端的封闭箱。 电源分配系统是为通信机架提供电源的分配系统。为保证通信不间断,分两组电源输入,每组容量自定。输出相应也分两组,工作地也进行分配,设有多个和输出相对应的输出端子。2.2.3辅助用电设备 HVA

23、C(采暖、通风、空调就是供热通风与空气调节)系统、牵引系统冷却风扇、制动空压机、电池充电机、车辆控制装置、照明等。 空气调节系统,是包含温度、湿度、空气清净度以及空气循环的控制系统,被称为HVAC(英语:Heating, Ventilation, Air-conditioning and Cooling)。 机车冷却系统机车运行时,机车的冷却水、润滑油、牵引电机及电器或液力传动装置的传动油等的温度均会不断地升高,若不加以冷却,将要影响到电机及传动装置的功率发挥,工作效率下降,润滑油老化变质,破坏润滑,影响机车零部件的使用寿命,甚至损坏。因此,在机车上采取必要的冷却措施,设置一些装置来保证电机、

24、传动装置工作时所产生的热量能及时适度地排放到大气中去,使其温度维持在允许的范围内,以改善零部件的热强度和润滑状况,提高电车工作的经济性和可靠性,延长其使用寿命,这就是机车冷却系统的主要任务。 空压机的特点由电动机直接驱动压缩机,使曲轴产生旋转运动,带动连杆使活塞产生往复运动,引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化,通过进气阀使空气经过空气滤清器(消声器)进入气缸,在压缩行程中,由于气缸容积的缩小,压缩空气经过排气阀的作用,经排气管,单向阀(止回阀)进入储气罐,当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5-0.6MPa时压力开关自动联接启动。 电池充电机采

25、用开关电源技术及智能充电技术,根据电池容量进行充电电流选择,严格按照蓄电池充电特性曲线进行自动充电,充电模式是“恒流(均充稳压值)恒压减流(自动判别转为)涓流浮充”三阶段式。充电初期采用恒流技术,充电电流恒定,快速提升电池电压,充电电压达到上限电压时自动转换为恒压减流充电,有效的提高了蓄电池的容量转换效率,充电末期转为涓流浮充,使各单体电池均衡受电,保证电池容量得以最大限度恢复,有效解决单体电压不均衡现象,避免了蓄电池过压充电的危险。 车辆控制装置:一种通过有效控制发动机的自动停止和自动起动来实现改善燃耗和降低排放及噪声的车辆控制装置。该车辆控制装置按照规定条件进行发动机的自动停止和自动起动的

26、怠速停止控制装置;根据接到的信号进行对门的上锁信号和解锁的门锁装置;以及在上述怠速停止控制装置所执行的发动机自动停止期间,检测除了从所述遥控钥匙接到的解锁信号以外的基于驾驶员车辆发动意图的信号的车辆发动意图监测装置;其中怠速停止控制根据所述遥控钥匙的上锁信号进行自动的自动停止,并在上述车辆发动意图监测装置的发动机自动停止期间检测出了所述遥控钥匙所收到的解锁信号以外的基于驾驶员的车辆发动以外的信号时,使发动机自动启动。第3章 蓄电池系统3.1 蓄电池的用途与分类(一)蓄电池的用途 电池是将化学能变为电能的工具。由于电池是用化学转换方法得到电能,所以又叫化学电池。常用的化学电源有原电池和蓄电池,如

27、手电筒用干电池等属于原电池,酸性蓄电池和碱性蓄电池等属于蓄电池。 原电池是利用化学能转变为电能的一种不可逆电池。当化学变化的活性物质(即有效物质)全部作用完后,它的寿命便告终了。所以又称为一次电池。 蓄电池顾名思义就是储蓄起来,使用时再把化学能转变为电能放出来,变换的过程是可逆的。就电能作用来说,当蓄电池已完全放电或部分放电后,两电极表面形成了新的化合物,这时如果用适当的反向电流通入蓄电池,可以使已形成的新化合物还原成原来的活性物质,又可供下次放电之用。这种用反向电流能输入蓄电池的做法,叫做充电;电池供给电流处电路使用,叫做放电。 换句话说,放电就是将化学能转变为电能,供外电路使用;充电就是将

28、电能转变为化学能储蓄起来。蓄电池的充电和放电过程,可以重复循环多次,所以蓄电池又称为二次电池。蓄电池的分类 根据电极和电解液所用物质的不同,蓄电池一般分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。酸性蓄电池的电解液是浓度为2737%的硫酸(H2SO4)水溶液,即稀硫酸,硫酸是酸性化合物。酸性蓄电池正极板的活性物质是二氧化铅(PbO2),负极板的活性物质是绒状铅(Pb),所以酸性蓄电池又叫做铅蓄电池。碱性蓄电池的电解是浓度为20%的氢氧化钾(KOH)水溶液,氢氧化钾是碱性化合物。在碱性蓄电池中,用氟氧化镍Ni(OH)3做正极板,用铁(Fe)做负极板的叫做铁镍蓄电池;用镉(Cd)做负极板的叫做镉镍蓄电池。用银(Ag

29、)做正极板,用锌(Zn)做负极板的,叫做锌银蓄电池。根据工作状态的放电电流,蓄电池分为供电电池和起动电池:供电电池一般以额定放电率下的放电电流提供电能;起动电池以短时间内的大电流提供电流。动车组主要采用镉镍蓄电池。(三)蓄电池的基本名词 1.额定容量 :蓄电池从额定电压放电到终止电压所提供的电能,一般用Ah表示。额定容量 (Ah)=放电电流A放电时间h2.放电率 :蓄电池在一定电流下,放电所能持续的时间称放电率。1小时率以下为高放电率,用字母“G”表示;1?5小时率(包括1小时)为中放电率,用字母“Z”表示;5小时率以上(包括5小时率)为低放电率,不用字母表示。如TG350型蓄电池的额定容量为

30、350Ah: 在10h放电率下,放电电流为35A,容量为350Ah。在6h放电率下,放电电流为52.5A,容量为315Ah。在3h放电率下,放电电流为85.7A,容量为252Ah3.放电最终电压 :蓄电池应停止放电,进行充电的电压为最终电压。TG型蓄电池一般为1.75V4.影响蓄电池容量的因素 :蓄电池是通过化学反应产生电能,因此,电池容量取决于电极里所含活性物质的量。一般放电电流越大,电池容量越小。3.2 镉镍蓄电池工作原理与使用 铅酸蓄电池大体上分三种。一种是固定型防酸铅酸蓄电池(普通型)。这种电池存在着许多缺点,如电池体积大,电解液易溅出伤人和损物,而且充电过程中不断产生氢气和氧气,在气

31、体析出过程中伴随着酸雾的产生,常使防酸帽堵塞,极易发生安全事故,并且充电过程中能耗大,充电手续烦杂、维护操作困难。所以这种电池将逐步淘汰。 由于固定型防酸铅酸蓄电池使用硫酸电解液,运输过程中会有酸液流出,电时会有酸雾析出来,对环境和设备造成损害,人们就试图将电解液“固定”起来,将电池“密封”起来,于是使用胶体电解液的铅酸蓄电池应运而生。 初期的胶体铅蓄电池使用的胶体电解液是由水玻璃制成的,然后直接加到干态铅蓄电池中。这样虽然达到了“固定”电解液或减少酸雾析出的目的,但却使电池的容量较原来使用自由电解液时的电池容量要低20%左右,因而没有被人们所接受。 几乎在研制胶体电池的同时,采用玻璃纤维隔膜

32、的阴极吸收式密封铅蓄电简称AGM密封铅蓄电池诞生了,它不但使铅蓄电池消除了酸雾,而且还表现出内阻小、大电流放电特性好的优点。因而在国民经济中,尤其是原来使用固定型铅蓄电池的场合,得到了迅速的推广和应用。3.2.1 碱性蓄电池的型号 单体(每只)蓄电池,其型号仅由系列(构成正负极板的材料代号)和容量组成。比如TN500碱性蓄电池,“T”是负极板材料铁的代号(取其汉语拼音第一个字母,下同),“N”是正极板材料镍的代号,500表示其容量为500安时(AN)。XYZ5碱性蓄电池,“X”是负极板材料锌的代号,“Y”是正极板材料银的代号,“Z”代表中放电率,5表示其容量为5安时。GNYG40m碱性蓄电池,

33、第一个“G”是负极板材料镉的代号,“N”是正极板材料镍的代号;“Y”代表圆形密封结构,第四个字母“G”代表高放电率,“40m”表示其容量为40毫安时(mAH)。 蓄电池结构为密封的圆形、扇形、方(矩)形分别用字母“Y”、“B”、“F”表示;蓄电池结构为全密封的则在上述字母的右下角附加“1”字,即以“Y1”、“B1”、“F1”表示;沿长度排列的用字母“C”表示;沿宽度排列的用字母“K”表示;电池组外壳是活动盖的用字母“H”表示;方形开口的不用字母表示。 几个单体蓄电池串联组成蓄电池组,由其型号前面再加上第一部分串联个数组成。 比如2XYG200碱性蓄电池组,“2”代表2个电池串联,“X”是负极板

34、材料锌的代号,“Y”是正极板材料银的代号,“G”代表高放电率,200表示其容量为200安时。10GNH60碱性蓄电池组,“10”代表10个电池串联,“G”是负极板材料镉的代号,“N”是正极材料镍的代号,“H”代表蓄电池组外壳是活动盖的,60表示其容量为60安时。 镉镍蓄电池如按极板结构可分为有极板盒式和无极板盒式,如按外形结构可分为开口式和密封式蓄电池。镉镍蓄电池如按极板结构可分为有极板盒式和无极板盒式,如按外形结构可分为开口式和密封式蓄电池。镉镍有极板盒蓄电池正极由氧化镍粉、石墨粉组成,石墨主要是用来增强导电性,不参加化学反应。负极由氧化镉粉和氧化铁粉组成。掺入氧化铁粉的目的是使氧化镉粉具有

35、较高的扩散性,防止结块,并增加极板的容量。 正、负极上的这些活性物质分别包在穿孔钢带中,加压成型后成为正、负极板。以焊接方式焊成极群装入镀镍铁质电槽或聚乙烯电槽内,并以耐碱的硬橡胶绝缘棍或穿孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开正负极板,然后焊底或焊盖成型。 为了排灌电解液,在蓄电池外盖上有一注液口,注液口拧以密闭式的气塞,该气塞能使蓄电池内部氯体排出,而防止外部气体进入,并能保证当蓄电池短时翻转时不流出电解液。小容量的镉镍蓄电池的正极与电槽(外壳)相接,较大容量的镉镍蓄电池的电槽都不带极性,即正极不与电槽(外壳)相接。根据不同的电压要求,可将单体电池串联组合在一起,成为组合蓄电池。 镉镍无极板盒蓄电池中采用

36、的极板有烧结式、压成式两种,可组装成烧结式、压成式和半烧结式三种镉镍无极板盒蓄电池.烧结式蓄电池正负极板是以烧结的多孔性的镍基板为骨架,在多孔镍骨架的孔隙里填充氢氧化亚镍为正极板,填充氢氧化镉为负极板。 压成式蓄电池的正极以氢氧化亚镍和石墨粉为正极活性物质,以海绵镉粉和氧化镉粉为负极活性物质。正负极活性物质中以镀镍钢网为骨架,在专用模具中加压成型,成为正、负极板。半烧结式蓄电池的极板其中一个极为烧结式,另一个极为压成式。 上述三种蓄电池中的正负极板以隔膜隔开组成极群放入塑料电槽里,然后焊盖成型,制成镉镍无极板盒单体蓄电池。在蓄电池的外盖上有一与镉镍有极板盒蓄电池相同的注液口和气塞,可以排灌电解

37、液,防止外部气体进入,保证内部气体的排出。 多数镉镍密封蓄电池的正、负极板结构与镉镍无极板盒蓄电池相同。以隔膜把正负极板隔开组成极群,放入镀镍铁质圆筒中,加入电解液化成后,再把外壳和外盖以卷加封口方式密封成镉镍密封单体蓄电池。另有压成式密封电池其极板用镍网包扎,在特别模具中加压成型,正负极板采用维尼龙纸与卡普伦面为为隔膜,垫栅作为接触片装入镀镍钢壳中,壳盖卷边封口密封成单体电池。这些电池在使用前不必灌注电解液,并且任何方向放置不漏电解液。图3-1 蓄电池3.2.2 镉镍蓄电池的使用 镉镍蓄电池极板的活性物质在充电后,正极板为氢氧化镍NiOH3,负极板为金属镉(Cd);而放电终止时,正极板转化为

38、氢氧化亚镍NiOH2,负极板转化为氢氧化镉CdOH2。电解液多选用氢氧化钾(KOH)溶液。蓄电池充电时电能变为化学能贮存起来,放电时将化学能变为电能而输出,两电极所发生的电化学反应是可逆的。在充放电过程中总的化学反应式如下: 从上述化学反应式可以看到,电解液只作为电流的传导体,其浓度不发生变化;因此对于镉镍蓄电池不能依据电解液的比重来判断电池充放电的程度,唯一可靠的办法就是根据电压的变化来判断充放电的程度。新蓄电池安装前的检查与连接 :蓄电池外壳应无裂纹、损伤、漏液等现象。电池的正负极性必须正确,壳内部件应齐全无损伤,有孔气塞通气性能应良好。连接条、螺栓及螺母应齐全,并无锈蚀。带电解液的蓄电池

39、,其液面高度应在两液面线之间,防漏运输螺栓应无松动、脱落。测量电池的干燥电压,开箱取出蓄电池,先不注入电解液,直接测量极柱间的电压。蓄电池排列上架:小心仔细地将未注入电解液的蓄电池按顺序入座放置架上,电池间距离由连接片的尺寸来定。蓄电池底部不需加垫任何东西,蓄电池排列好以后,用连接片严格按相邻电池正负极相接依次串联起来,连接片和螺母上涂上凡士林作为保护层。完成电池组内部接线后,再进行充电器和蓄电池间的连接,先接充电器柜一侧,再接蓄电池极柱侧。 蓄电池的电解液一般是氢氧化钾和氢氧化锂的水溶液,因此配制电解液时,容器应选用干净的塑料或钢制容器,不可使用铜、铝或镀锌容器。根据随电池配备的电解质使用说

40、明书,电解液的配制必须用蒸馏水或去离子水脱盐水 。如果使用普通水,即使是饮用水因为含有杂质 ,电池经过长时间的运行,电解液将会被污染,并会影响电池的使用寿命。 电解液的配制和蓄电池注液 表3-2 电解液 电解液对脱盐水的要求是: 电导不大于10S/cm , 水中含有杂质,折合成KMnO4的消耗量不超过0.03g/L。根据电解质的类型,电解液的技术参数见下表。1、电解液的配制 将适量的水注入大塑料桶中。 把氢氧化锂粉状 加入水中,用木棒轻轻搅拌,使之混合,直到其完全溶解时为止。 小心将氢氧化钾颗粒状 加入到溶液中,轻轻搅伴,直到溶解为止。 在配制电解液物理变化 的过程中,会产生大量的热量致使溶液

41、的温度升高。为使电解液的技术参数达到要求,在用比重计测量电解液的比重前,应先将电解液冷却至室温2025 ,当达到室温时,测量其比重,并通过增加电解质或脱盐水调整电解液的比重,直到达到要求时为止。2、灌注电解液 在给蓄电池注入电解液前,应用万用表测量每个电池的干燥电压和总电压,并记录在表格里。 当电解液冷却静置一段时间,电解液中无悬浮颗粒时,便可以将电解液注入蓄电池中。打开所有蓄电池的出气孔,去掉运输时加的密封盖,用吸管、漏斗、塑料舀子等器具将电解液慢慢加入蓄电池中。注意,电解液面应达到最高和最低水平标注线中间附近。最后,根据要求,在蓄电池电解液的表面注入大约5mm厚的蓄电池电解液专用油Cell

42、 Oil 。 蓄电池电解液注液完毕后,用干布将电池表面包括极板 擦干净。在充电之前,应先将注液后的蓄电池静置12h ,静置期间,应注意观察电解液的液面,如果液面低于最低液面线,则需要再注入电解液达到液面要求。3、蓄电池充放电试验(1)试验前的准备工作:备齐充放电记录表格,掌握记录工作。检查蓄电池接线正确,电池上无任何杂物,电池的电解液液位合适,接线正确,接线柱、连接板、连接螺栓紧固。打开所有电池的排气孔。放电电阻的准备:利用旧的空汽油桶制作一个水电阻作为吸收电池放电电能的负载,利用桶壁作为水电阻的一极,另一极用一块8mm厚的铁板,铁板的宽度和高度视铁桶的大小和操作空间大小而定。铁板悬挂在铁桶上

43、,用固定在铁桶上方支架上的倒链来调节铁板插入铁桶水中的深度,达到调节水电阻阻值的目的。充电器柜的各项试验都已经完成,各项数据均满足技术要求。(2)充电试验 :充电前测量并记录蓄电池组的总电压及单电池的电压、电解液的比重和温度。电解液温度在35以后,即可对电池进行充电试验。按照电池规定的充电电流进行,记录充电开始时间。经常监视充电电流指示,尤其是开始的10min左右。发现电流变化,应及时调整,维持充电电流恒定。(3)放电试验 :放电回路敷设与接线。充电结束1h 左右,可以开始对电池进行放电试验。为方便测量电流和电压,可以用两块万用表 ,一块用于测量电池电压弯曲的曲线表示表笔的连线 ,另一块表通过

44、测量分流器两端的直流电压mV 级 ,进而换算成放电回路流过的电流值。比如根据分流器标示(100A,75mV),则端电压为1mV 时流过的电流值等于10075 1.33A/mV 当放电线路电流为11.2A 时,分流器的端电压为11.21.338.4mV。于是,放电的过程可以通过监视两块万用表的读数来对水电阻的阻值加以调整。 图3-2输出电流 注意:对放电回路接线时,应先接放电现场的线路,再接电池侧的端子。放电过程 : a.检查接线无误后合上在放电现场的断路器开关,开始放电。 b.注意分流器毫伏电压测试表的读数,尽快通过倒链上下移动水电阻的铁板极,使电流迅速稳定在11.2A即8.4mV 。 随着放

45、电的进行,电池电压的降低从另一块万用表的读数可以观察到 ,应及时调整水电阻,维持电流恒定。注意记录放电前电池的电压和电解液的温度。 c.放电每隔1h 记录一次数据。d.放电5h 时,停止放电,检测并记录电池的电压及温度。如果在5h 之前,电池电压在1V 左右,应立即停止放电,说明电池充电未达到额定容量,需要重新进行充放电试验,直到满足放电要求为止。 e.放电结束后,测量单电池电压,应在1V 及以上才算合格。 f.若经过多次充放电循环,单电池容量仍不合格,则要调换备用的单元电池,再进行充放电循环,直到合格为止。发生架线停电、或者两台APU 发生故障, K3000.8/115.302.08h.救援

46、运转时,K3000.8/51.824.63h.紧急待机时,K3000.8/24.839.66h.4、蓄电池负荷限度时间以容量换算时间K 以及蓄电池允许最低电压(1组蓄电池1.8V)为基准,根 据蓄电池的特性曲线,在-5环境下的蓄电池负荷限度时间如下:发生架线停电、或者两台APU 发生故障时,蓄电池负荷限度时间60分钟,救援运转时,蓄电池负荷限度时间175分钟2小时55分.紧急待机时,蓄电池负荷限度时间405分钟6小时45分3.3CRH2紧急停电时蓄电池的运用 紧急状态时,蓄电池连接运用示意图3-4:图3-3 蓄电池连接运用示意图3.5动车蓄电池-维护 动车蓄电池维护:蓄电池禁止亏电存放,若用完了闲置几天再充电,极板易出现硫酸盐化,容量下降。定期检查:定期测量单节电池的电压,若其中有一块电池的电压低于10.5V,此时应找维修站检查或修理,以免损坏另外两块好电池。冬季电池容量随气温的降低而下降这是正常现象,以20为标准,一般-10时容量为80%。长期保持电池表面的清洁,存放车辆时禁止曝晒,应将车辆停放在阴凉通风干燥处。 电池需要长时间放置时必须先充足电,一般每一个月补充一次。车辆在起步、上坡、超载、顶