1、任务三 牵引及控制系统的检修【知识要点】1牵引及控制系统的主要组成。2牵引及控制系统的作用原理。3牵引及控制系统的检测和检修方法。【项目任务】1根据三维动画课件叙述牵引及控制系统的主要作用及组成。2通过现场实习熟练掌握牵引及控制系统的各部件的检修要求及内容。【项目准备】1所需工具、设备：兆欧表、欧姆表、扭力扳手、硬刷、110V 直流电源表、千分尺等。2所需物品：压缩空气、橡胶密封条、粘结剂 1521、红漆等。【相关理论知识】列车牵引及控制系统控制列车电动机工作，为列车提供所需驱动力及制动力。一套牵引及控制系统主要由高速开关、主电路、变流设备（牵引逆变器）及其控制单元、制动电阻等部件组成。一、局
2、速开关高速开关，如图 5 -12 所示，用来接通和分断电动列车的高压电路，是电动车辆的主要保护装置。当主电路发生短路、过载等故障时能够快速切断主电源。为了防止事故的扩大，要求高速开关动作迅速、可靠，并具有足够的断流容量。由于电动车辆车下安装空间有限，要求高速开关必须结构紧凑。图 5-12 高速开关二、牵引逆变器牵引逆变器采用先进的调频调压交流感应电动机驱动系统。基本原理是将来自接触网的1500V 直流电通过逆变器转换成频率和电压均可调的三相交流电，供给驱动用交流笼型感应电动机。只有通过调频才能调节感应电动机的转速，只有通过调频调压才能使感应电动机具有恒力矩或恒功率的牵引特性。众所周知，笼型电动
3、机具有坚固耐用、检修少、体积小、质量轻等诸多优点，只有大功率电力电子器件和微型计算机的出现和应用才能使它成为具有良好牵引特性的车辆主电机。电压型主逆变器由 3000A，4500V 的大功率 GTO（门极关断晶闸管）模块构成，采用 PWM（脉宽调制）矢量控制法进行控制。控制系统用 16 位微机，驾驶员指令用光电转换，脉冲信号由光纤维导线传送，减少了机械接触及电气干扰等故障。牵引电动机为三相交流感应电动机，C 级绝缘，由于采用这一电传动方式，可使车辆具有良好的制动性能，在制动时电动机变成发电机状态运行，将车辆动能变成电能，经逆变器整流成直流电反馈于接触网，可供其他车辆牵引用或作其他用。当无用户吸收
4、时，可全功率转变为电阻制动，低速或紧急时还有空气制动投入，车辆制动十分可靠。三、接触器地铁车辆使用的电磁接触器是一种用来频繁的接通和切断主电路的自动切换电器，它的特点是能进行远距离自动控制，操作频率较高，通断电流较大。电磁接触器的主要结构一般由电磁机构、传动装置、主触头、灭弧装置、辅助开关装置等组成（如图 5 -13 所示） 。电磁机构由铁心、带驱动杆的螺旋线圈、盖板组成。触头是电器的执行机构，直接关系到电器工作的可靠性。触头有四种工作状态：闭合状态、触头闭合过程、断开状态和触头开断过程。在触头开断电流时，一般在两触头间会产生电弧，所以地铁列车上的接触器都有灭弧栅。图 5 -13 接触器四、牵
5、引控制单元牵引控制单元 DCU 为牵引逆变器 VVVF 提供脉宽调制信号 PWM，为牵引电动机提供矢量控制，采用空间磁场矢量控制的转矩控制模式。DCU 主要负责牵引制动控制、脉冲模式产生、逆变器保护、速度测量、牵引制动指令参考值处理、转矩控制、电压电流控制等。牵引控制单元 DCU 和逆变器保护单元 UNAS 设计成一上下两层的机箱，共装有 25 块电子板。各电子板为标准 19 时 3U 印制电路板，使用多层板技术，电子板上的元件采用表面封装( SMD)或插装(DIL)。DCU 的 A314 和 A315 板、UNAS 的 A329 和 A330 板的前面板上，通过 48 针的接插件与外部电路连
6、接。DCU 的软件主要分为车辆控制软件、牵引制动控制软件和故障诊断软件。牵引制动控制软件主要包括以下几个模块：线路电容器充放电控制模块、牵引制动指令参考值处理模块、转矩矢量控制模块、电阻制动控制模块等。故障诊断软件对 DCU/ UNAS、 VVVF 及各种外围设备的故障进行诊断，将故障数记录在处理数据存储单元 PDA中。五、制动电阻制动电阻用于地铁车辆的电阻制动，承担电动机电流中不能再生的那部分制动电流的消耗。目前制动电阻采用模块化设计，通常由框架、带状电阻、绝缘子等部件组成。一个制动电阻单元可能由几个制动电阻模块组成。当带状制动电阻条通过制动电流时，以发热的方式将能量传递出去。根据这一原理，
7、制动电阻除要求有良好的热容量、耐振动外，还要求其具有良好的防腐蚀性能，在高温下不生成氧化层。带状电阻通过绝缘子安装在框架内。制动电阻冷却方式通常为强迫风冷。【项目实施】一、高速开关的检修高速开关装置主要由以下几个部件组成：基架、短路快速跳闸装置、过载跳闸装置、合闸装置、灭弧栅、辅助触点等。高速开关需要定期检查，检查周期可根据接通或断开操作工作量来定。高速开关的检修内容如下。1合闸装置检查测量螺管线圈的阻值，若阻值与标称值不相符应更换线圈。检查线圈与铁心之间是否有碰擦痕迹，检查铁心是否动作自如。对机械联锁机构进行润滑，正常情况下润滑能延长高速开关寿命，润滑脂应是专用油脂，不准混有其他油脂。2动静
8、触点检查检查动静触点的“熔化” 程度，如“熔化”程度厉害，应更换触点。触点应成对更换，更换完毕后还应检查动静触点接触面接触情况。3接线端检查清洁、打磨主接线端及电缆的接触面，使两接触面的接触保持密贴，防止接触电阻增大而损坏电缆及主接线端。4灭弧罩检查将灭弧罩分解，检查灭弧栅片的情况。对于烧灼厉害的灭弧栅片应更换。在灭弧栅片组装过程中，应注意栅片的安装角度。5辅助开关检查检查辅助开关时应测量开关触点的接触阻值，同时还需检查机械部件的工作情况。 此外，在高速开关使用到一定期限时，应更换机构内所有的弹簧部件。高速开关检修完成后，应对过载跳闸装置整定值进行调整。通过外接电源模拟过载电流，检查高速开关是
9、否能在整定值处断开。对于短路跳闸装置整定值的检查，由于普通电源设备无法模拟短路电流，所以一般在检修中不做短路电流检查，如果确实需要检查这个项目，可通过高速开关制造厂商的专用设备来检查。二、牵引逆变器检修变流系统通常安装在一个独立的设备箱内，通常安装有半导体元件、控制板、散热片、电缆等电气部件，这些部件基本实现了模块化安装，如三相逆变电路就由三个完全相同的模块组成。对于变流设备的检修应重点对以下几方面进行检查。1清洁通风区域及散热片检查大功率半导体元件在工作时会发热，为了保护元件，通常这些元件安装在散热片上，而散热片是通过通风冷却。如果散热片上灰尘堆积过多，或者通风风道内有异物，都会影响元件散热
10、性能。因此应经常对通风区域及散热片进行清洁，去除散热片上的灰尘和碎屑。在散热片间必须没有阻挡空气流进入的阻塞物。2清洁控制板检查控制板通常为印制线路板，在检修中应小心清洁。在清洁过程中，检修人员应采取防静电措施，保证线路板上元件不因受静电影响而损坏。同时，如控制板上有接线端，应对接线端进行清洁，必要时进行打磨，以保证与电缆、控制线接触良好。3VVVF 逆变器箱体盖板和紧固件检查逆变器的所有盖板应无损坏、变形，锁闭功能良好，如有必要需进行检修或予以更换；检查所有盖板的密封橡胶的弹性，如果存在 3mm 的裂缝或更大的永久变形，则需要更换；检查所有盖板的门锁，看能否正常工作和自由转动，如果有必要则予
11、以更换；检查多针插头无腐蚀或污垢，如有则对其进行清扫或更换。4VVVF 逆变器外表及安装检查检查逆变器箱的外表无腐蚀、变形或其他损坏现象；检查安装螺母无松动，安装支架无损伤和裂缝；检查柜体的焊接无裂纹，箱体接地线良好。5VVVF 逆变器接线端子和电缆检修接线端子绝缘良好，无老化、开裂、损坏或脱落等现象，无异味，接线端子紧固良好，所有进出线状态应良好；检查散热片应无污垢、变形，必要时用硬刷和吸尘器进行清理。 6VVVF 逆变器箱体内部检修外观无缺陷，配线电线无变质、损坏；端子无变形、褪色、开裂和损坏；端子螺栓无松动；安装螺栓无松动；清洁 VVVF 箱的内部，确保箱体内部没有灰尘，特别是箱体内部的
12、安装部件没有被灰尘覆盖；检查绝缘安装面、绝缘端子和绝缘柱等无变色、开裂、损坏、起皮或脱层等现象。7元件检查电阻元件：检查电阻表面无变色、开裂、损坏、起皮或脱层等现象，检查电阻接线端子紧固良好。电容元件：检查充油的电容是否有漏油现象，检查电容接线端子的紧固应良好。8VVVF 逆变器的控制单元检修控制单元外观无缺陷，印制电路板完好，印制电路板的安装状态良好，接线端子整齐无损坏现象，电线电缆无褪色、开裂、损坏、起皮等现象，电线电缆扎带排列良好，控制单元连接插头连接状态良好，必要时更换。9动力单元与电源单元检查动力单元与电源单元的接线良好，没有变形或污垢，电缆电线没有损伤、褪色、开裂、损坏、起皮等现象
13、，电缆电线扣件排列整齐；PCB 印制电路板外观完好。10VVVF 逆变器线路接触器（LB、CHB 单元）检修(1)将 LB 接触器的闭锁杠杆往上抬，从接触器上取下灭弧罩。(2)仔细观察灭弧室是否损坏，如有损坏及时报告。(3)灭弧室如无损坏，仅有拉弧痕迹时，须用硬刷或干布擦拭灭弧罩至洁净。(4)使用 6 号六角扳手，小心仔细拆下 LB 触点，特别应注意避免弄伤触点表面与箱内其他机构。(5)仔细观察接触点上是否有过渡烧蚀，触点允许的最大烧蚀范围如图 2-19 所示，如果超过范围则及时报告。(6)触点的烧蚀范围如未超过允许范围，仅有烧灼痕迹或是毛刺，则通过锉刀或手动方式去除毛刺，在拉弧触点面上用砂纸
14、（180 号以上）轻轻打磨，特别注意不要损伤触点表面，不要露出铜制材料，打磨时请特别注意必须保持 LB 原有的灭弧角。(7)在重新安装触点前，请仔细观察 LB 接触器基座上是否有异物，如有请务必清除，然后再使用 6 号六角扳手重新安装触点。(8)在安装触点时，务必确认动静触点位置对正，使用扭力扳手以 18Nm 的力矩扭紧，如无扭力扳手，请熟练员工估计力矩。(9)触点安装完毕后，请确认在不超过 0.5mm 条件下闭合主触点和辅助触点。(10)所有作业完成后，请确认所有装置已经回复至原位。11继电器单元以及电压、电流传感器检修继电器单元接线良好，电缆电线扣件排列整齐；继电器表面没有损伤、褪色、开裂
15、、损坏、起皮等现象，外观完好，安装螺母无松动；电压、电流传感器安装良好，外观完好，进出线正常，接线端子无松动，排列有序。12检查验收检查确定所有的安装螺母、插头无松动、无裂纹，并打上明显的防松标记。13填写相应记录以上项目检修完毕，符合规定要求后，签名并确认作业编号，将处理及未处理故障填入相应的记录表并签名。注：更换所有已经使用 1 年的防爆胶泥或橡皮泥。三、接触器的检修1主触头检修触头是电器的执行机构，直接关系到电器工作的可靠性。触头在闭合和断开的过程中通常会发生机械磨损、触头熔焊和电气磨损三种。电气磨损是主要的，发生在触头闭合和触头开断电流的过程。触头熔焊主要发生在触头闭合电流的过程和触头
16、处于闭合状态时，触头熔焊后就不能执行开断电路的任务，甚至引起严重故障。列车上的接触器主要有 3 K03、3K06、 Kl、K3、K4 等。主触头接触面的工作情况应经常检查。对于有轻度烧灼或有结瘤的接触面，可进行打磨。对于有较大面积的烧损熔焊时，应更换主触头。主触头的更换应成对进行。在更换主触头的作业时，首先应对主触头进行配对。安装时，可使用专用夹具来保证主触头的安装精度，以保证静动触头接触面的接触良好。2电磁机构检修检查铁心与线圈的表面是否有擦痕；测量线圈阻值是否正常；清洁、打磨线圈接线端子，使其接触良好；检查复位弹簧的工作状态，在大修时应更换复位弹簧。3传动机构检修接触器内的传动机构由于绝缘
17、的需要，通常由塑料等绝缘材料制成。在一段时间后，这些材料的性能可能会发生改变，有时因为受力的原因也会出现裂纹、破损等现象，对于损坏的部件应予以更换。同时，还需要检查轴孔的工作状态，由于轴和外壳使用的材质不同，通常外壳上的轴孔较易磨损。4辅助开关检修测量辅助开关触点的接触电阻是否符合要求；检查凸轮机构的工作状态，对于磨损严重的凸轮应更换，清洁、打磨接线端子。在大修时，应更换所有的辅助开关。5检查测试接触器检修完毕后，应用交流电源检查接触器耐压值，并测量主触点与外壳之间的绝缘电阻。然后检查接触器的吸合及分断时间。由于列车控制系统是通过辅助开关来检查主接触器工作情况，所以在测量接触器的吸合及分断时间
18、时，应以辅助开关的闭合和分断时间为准。四、牵引控制单元的检修牵引控制单元通常安装在密闭的箱体内，该箱体具有良好的防潮、抗电磁干扰、抗振、防尘等特性，因此，在日常维护中一般不需要对牵引控制单元进行检修。如果在检修中发现牵引控制单元所在的箱体有水迹或积灰较多时，应将控制系统分解，检查并清洁印制电路板。在检查及清洁印制电路板时，需对检修人员采取防静电措施。牵引控制单元调试一般是在装车后的静态调试中进行的，可通过相应的通信软件，利用用户程序进行测试。通过观察部件工作状态或测量输出波形来判断系统工作是否正常。五、制动电阻检修由于制动电阻采用强迫风冷方式进行冷却，所以在检修时，应做如下修理。1制动电阻及制
19、动电阻箱清洁定期清洁制动电阻及制动电阻箱，用压缩空气清洁电阻器，确保无污物附着。2制动电阻外观检查(1)制动电阻接线端子接线牢固，导线和接地线外观完好，绝缘无老化、脱落、损坏等现象；更换有裂纹或者破损的绝缘子；对于接线端子，检修时应采用清洁、打磨等方法进行处理，保证与电缆接线端有良好的接触面。(2)检查电阻器单元之间无异物，无重联，并且必须保证电阻器和陶瓷间隔是清洁的，检查绝缘体和陶瓷间隔无裂痕与损坏。(3)检查电阻器内部连接的紧密性和有无腐蚀现象，检查电阻器单元是否有过热烧灼痕迹，损坏时需更换。(4)检查带状电阻是否有变形（其变形参考图见图 5-14） 。图 5 -14 带状电阻变形图（参考
20、）如果冷态下带状电阻就有变形，一旦通过制动电流，其变形会更加严重，极易造成电阻之间的短路。3测量制动电阻阻值在端子间测量其阻值，应符合有关技术要求，否则更换。由于带状电阻的阻值很小，通常可通过电桥方式进行测量。4绝缘测试用 1000V 高阻表检查绝缘状况，阻值应大于等于 20M。5检查验收检查确定所有的安装螺母、插头无松动、无裂纹，并打上明显的防松标记。6填写相应记录以上项目检修完毕，符合规定要求后，签名并确认作业编号，将处理及未处理故障填入相应的记录表并签名。注：更换所有已经使用 1 年的防爆胶泥或橡皮泥。【实践与训练】学习工作单工作单 城市轨道交通车辆牵引及控制系统检修任 务了解城市轨道交通车辆牵引及控制系统的主要作用及组成；掌握牵引及控制系统各部件的维修要求及内容。班 级 姓 名学习小组 工作时间【知识认知】1简述牵引及制动系统主要组成及作用。2简述高速开关、牵引逆变器、接触器、牵引控制单元 DCU、制动电阻的作用。【能力训练】按照高速开关结构示意图，归纳出高速开关的检修项目、方法及注意事项。任务学习其他说明或建议：指导老师评语：任务完成人签字： 日期： 年 月 日指导老师签字： 日期： 年 月 日
