crh5型动车组蓄电池、充电机电路浅析.doc

1、 CRH5 型动 车 组 蓄电池、充电机电路浅析 及 蓄电池、充电机故障分析 摘 要： 对CRH5 型动 车组 低压控 制电 路图 纸 及 蓄电 池、充 电机 进行 分析 、处 理。 关键词：CRH5 型动 车组 、 蓄电池 、充 电机 。 引言：2007 年4 月18 日，CRH 型和谐号动车组的胜利开行, 标志 着我国高铁事业的蓬勃发展， 我国高铁技术已经跻身于世界先进 国家行列。 随着动车组的顺利开行， 各类动车组的关键设备问题 也逐渐暴露出来,这些问题的出现直 接影响到动车组的 安全平稳 运行。 CRH5 型 动 车 组 故 障 中 ， 尤 以 电 气 故 障 为 主 ， 在 日 常

2、的 动 车 组检修过程中， 深刻的 暴漏出我们检修人员对动车组电路部分的 认识学习程度不够，严重影响了动车组的检修质量。 由此，我们深刻的认识到对动车组电气系统电路的熟练掌 握程度对动车组运用检修的重要意义， 以下部分我会为大家讲述 CRH5 型动车组低压蓄电池、 充电机部分的电路图， 希望能够帮助 大家更好的了解动车组电路图纸， 提高大家业务素质， 如有错误 之处请指正。 CRH5 型动车组电路图分为三种： 电路原理图、 电路功能图 、 电路逻辑图， 我将在这里浅析一下CRH5 型动车组部分的低压蓄电 池、充电机部分电路原理图和功能图（即功能图中的17 部分）。 一、CRH5 型动车组蓄电池

3、、充电机电 路部分 （一） 、概述 CRH5 型动车组低压控制电路由蓄电池、充电机供电。蓄电 池 负 责 在 动 车 组 在 没 有 外 接 电 源 或 受 电 弓 未 受 流 的 情 况 下 为 动 车组控制电路、 车内照明等供电； 充电机负责在动车组有外接电 源或受电弓受流的情况下为动车组蓄电池、 控制电路 、 车内照明 等供电。可参照下图理解： CRH5 型车在每辆车上有安装了蓄电池作为低压供电的主要 电源， 负责在充电机不工作时向车负载提供电能， 保证系统能正 常工作。CRH5 型车在每辆车下的蓄电池箱内， 都安装了蓄电池 。 每辆上可向车上 负载提供 24V 电源， 在使用时，8 辆

4、车并联向负 载供电。 单车蓄电池总容量为 230Ah，由 2 组并联构成， 每组 20 节，每节 1.2V ，可使用 15 年。 CRH5 型车在每辆车上有安装了充电机，主要负责向车上负 载提供电能并给蓄电池充电。 充电机采用恒流充电方式给蓄电池 充电，一旦充满（ 最高充电电压 29V ） ， 充 电 机 将 根 据 蓄 电 池 补 照 明、 控制 AC400V DC24V AC400V AC1770V 偿温度采用恒压方式供电。充电机最大功率 15KW ，最大输出电 流 570A ，最大输出电压波动值 3.5v 。 由于控制电路中大部分控制继电器最低工作电压为 18V，所 以 CRH5 型动车

5、组馈电电压为 18V 。当动车 组馈电时，需要利用 动车组检修库内地面电源对动车组进行外接中压充电， 当然也可 以对馈电蓄电池进行外接低压充电 （例如： 北京南动车所移动式 低压充电车设备 ） 。 （二 ） 、低压供电电路原理图 DC24 低压 干线 1 号车 1 号车 DC24 低压 干线 1 号车 1 号车 充电机 蓄电 池 低 压控 制及 负载 1 号车 充电机 蓄电 池 低 压控 制及 负载 2 号车 充电机 蓄电 池 低压 控制 及负 载 3 号车 充电机 蓄电 池 低压 控制 及负 载 4 号车 充电机 蓄电 池 低压 控制 及负 载 8 号车 充电机 蓄电 池 低压 控制 及负

6、载 7 号车 充电机 蓄电 池 低 压控 制及 负载 6 号车 充电机 蓄电 池 低压 控制 及负 载 5 号车 通过上图可以发现， 充电机 、 蓄电池在给本车低压控制及负 载供电的同时也通过 DC24V 干线为其他车的低压控制及负载供 电。CRH5 型动车组低压控制及负载分为： （1 ）+LP 优 先 供 电 级 负 载 ， 主 要 负 责 动 车 组 启 动 控 制 及 启 动设备电源； （2 ）B1+ 非优先供电级负载。 （三）低压供电电路功能图 1 、功能简介： CRH5 型动车组电路功能图中17 部分为低压供电部分 （参看1. 、 8 车功 能图 中 17 部分）， 低压供电部分主要

7、介绍了以下内容： （1 ） 优先供电和非优先供电负载的供电输出； （2 ）蓄电池的启动和停止； （3 ）充电机的保护。 2 、17 部分各 主要电器件的功能介绍 ： 名称 页数 位置 功能 FB1 1701 SCB 优先供电负载；输出总开关（150A ） FB2 1701 SCB 蓄电池输出/ 充电总正极总开关 （600A ） FB3 1701 SCB 蓄电池输出负极总开关（600A ） TSB 1701 SCB 蓄电池输出/ 充电主断路器。 线圈得电 是动作，失电时保持状态不变 17PCBT1 1701 SCB 外接 24V 电源插座 BT 1701 SCB 滤波 17FB 1702 SBA

8、 蓄电池主熔断器动作后会带动一对触 点动作 17BB1 1702 SBA 蓄电池 17S01 （SAB ） 1707 QCA TSB 启动集中控制 17S02 （SCB ） 1707 QCA TSB 停止集中控制 SCAB 1708 QRK 单车启动/ 停止控制 QTSB 1709 SCB TSB 启动/ 停止控制电源 SAP 1709 SCB 在充电机上的 TSB 紧急停止按钮 DA 1709 SCB TSB 分断时间继电器 DC 1709 SCB TSB 闭合时间继电器 KAPB 1709 QEL TOMS 输出中间继电器控制 TSB 断开 30KV5 （KV5 ） 1709 QEL 5

9、公里继电器在 5 公里以下时闭合 27KA21 （KB100A ） 1709 QEL B100 继电器在 B100 主 开关闭合后得 电，表示允许各车厢进行高压操作 17KBS （KBS ） 1710 QEL 充电机保护输出中间继电器 15QM01 （QMCB ） 1710 QEL 通过 15QM01 的 c1 、 c2 线圈断开充电 机交流电源 PT100 温度 传感器 1711 SBA 充电机根据蓄电池电解液温度来补偿 充电电压 17P01 1718 QCA 蓄电池电压表 3 、控制功能实现及分析 3.1 蓄电池供电 1701 图如下， 闭 合断路器 FB1 、FB2 、FB3 有3 个电

10、路实现功能 。 （1 ） 蓄电池输出线正极 （+B） ， 经 FB2 二极管 D2 FB1 BT 向具有优先供电级别的+LP 输出。 （2）在启动蓄电池主断路器 TSB 的情况下，+B FB2TSB 主触头二极管 D0 BT 向非优先供电级别的 B1+ 输出 （3 ）+B BT +KCB，在 P1709 作为 TSB 控制线圈启动和停止 的控制电源。 3.2 充电机供电 P1701 由外部接入的 380V 电源 （CB R ，CB-S ，CB-T ，CB-N ） 经滤波及变控后输出+24V ，由充电机输出可实现 （1 ）经二极管D0 BTB1+ 向非优先供电级负载供电 （2）经 TSB D2

11、D0 D1FB1 BT +LP 向优先供电级负载 供电 （3 ）经TSB FB2 BT向蓄电池充电 3.3 外部供电 P1701 通过插 座 17pcbt1 接入 外接+24V 电，同蓄电池输出线+B 相连，其作用同蓄电池。 通过 3.1 、3.2 和3.3 的分析可以看出 ： （1 ） 若想断开车上全部负载的供电除断开 TSB 外， 还要在充 电机处断开 FB1 （2 ）在有外接 380V 输入的情况下，即使断 开 TSB ，非优先 供电负载（B1+ ）也可以正常工作。 3.4 单车启动 TSB 1707 页 1708 页 1709 页 3.4.1p1707 按下单车 TSB 启动按钮 sc

12、ab ，+LP 空气开 关 17Q101 （17Q102 ，此线路为冗余设计）二极管 90XMD1 连 接插 90XEC1 线号174004 （174002）p1708 单车蓄电池启动 开关scab 的BD 14D （13U 14U ） 连接插90XER1 线号174010 （174012）1709 经二极管90XMD2 后合并空 开17Q05 充 电机 x03 的 z 针TSB 常闭触点 （21 22）TSB 启动线圈 KC 的 延时断开常闭触点（5556）kc 线圈控制 TSB 闭合-kcb1 ， kc 线圈启动。 3.4.2p1709 +kcb 蓄电池输出的+24V 电源）QTSB 开关

13、 闭合的 kc 常开触点（L1-T1 ）TSB 闭合线圈 CH TSB 闭合线 圈得电后，其主触头闭合（p1701 ） ，kcb 常开触头（53-54 ） 和常闭触头（21-22 ）分别随之动作。 3.4.3 为保证 TSB 线圈启动的稳定可靠，在 kc 线圈闭合后 另一个电路启动 ， +kcb QTSB 开关闭合的kc 常开触点 （L2-T2 ） KC 延时断开常 闭触点kc 线圈-kcb 3.4.4 在延时 0.5s 后,kc 的延时断开触点（5556 ）断开， kc 线圈失电，启动过程完成。虽然 tsb 的 ch 线圈失电，但 TSB 仍保持在闭合状态。 3.5 用 B100 开关启动单

14、车蓄电池 1709 闭合 2706 页 27s04 开关，各车 B100 继电器闭合。 如果在启动 B100 开关前，某车 TSB 未启动，此时+LP 17Q04 闭合的 27KAL1 常开触点（3-4）（ B100 继电器） 与单车启动 控制线合并控制 kc 线圈得电，启动 TSB 。 3.6 单车断开TSB 3.6.1 1708 按下单车TSB 停止按钮 scab ，+24v 电scab 的 23D 24d （23u 24u ）kapb 继电器 16b 16d （12b 12d ） 线号 174011 （174013 ） 二极管 90XMD2 后合并空气开关 17Q03 B100 继电器

15、27KAL1 的常闭（61 62 ）5 公里继电器 30kv5 的常开触点 1-2 （7-8 ） 在速度低于 5 公里时闭合。 充电机 X03 的 D 针 TSB 常开触点 53-54 （此时是闭合状态） TSB 分断 继电器 KA 的延时断开常闭触点 55-56 KA 线圈kcb ，ka 线圈 得电启动。 3.6.2 1709 +kcb 空开 QTSB 闭合的 KA 常开触点L1-T1 KC 的常闭触点21 22( 此时kc 线圈已失电 ) 闭合的TSB 常 开触点 43-44-kcb TSB 断开线圈 AP。TSB 分断线圈 AP 得电 后，TSB 由闭合状态转为断开状态。 其主触头断开。

16、 同时是辅助 触点 2122 ，53 54 及43 44 均动作。 3.6.3 1709 为保证TSB 分断的稳定可靠，ka 线圈得电后 另一个电路启动。 +kcb 开关QTSB 闭合的 KA 常开触点 L2T2 KA 的延时断开常闭触点 5556KA 线圈-KCB 3.6.4 在延时-s 后，KA 继电器的 5556 触点断开， KA 失电，TSB 分断完成。虽然此时 TSB 的 AP 线圈失电，但 TSB 仍保持在分断状态。 3.7 在充电机上紧急分断 TSB 。 +lp 17Q04 空气开关充电机 X03 插下针sap 停止按钮 +KCB QTSB 二极管sap 停止按钮 ， 按下以上按

17、钮后KA 继电 器的延时断开常闭触点 55-56 KA 线圈-kcB ， 启动 KA 线圈后 ， 分断 TSB 。 3.8 外部电路短路分断 TSB 1702 在遇有外部电路短路时 ，蓄电池保险 17FB 熔断，1709 同时触发其微动开关闭合。由+kcB 电源或充电机 X03 插 f 针供 电+24v 17FB 微动开关充电机X03 插p 针KA 继电器的55-56 触点KA 线圈，实现分断 TSB 3.9 TCMS 分断 TSB 1709 网 络 系 统 在 检 测 到 异 常 情 况 下 会 主 动 分 断 TSB 。+LP 17Q04 空气开关20A30X30 的10b-10d 20A

18、31X30 的10b-10d Kapb （95K01 ）线圈-u 。激活 kapb 线圈。 1708 由空开17Q01 （17Q02 ） 过来的+24v 17XME 闭合的 KAPB 常开触点 10d 12d （14d 16d）与 scab 的TSB 断开指令线汇合 ， 实现 TSB 分断。 3.10 全列TSB 集中控制 1707 全列集中控制TSB 启动 ： +LP 空开17Q101 （17Q102 ） QCA 处蓄电池启动停止按钮 17s02 （17s01 ）17401 、174012 有电在 1709 页单车 TSB 启动（停止）指令线汇合，同时通过 列车线将启动指令传递到各个车厢，实

19、现全列的集中控制。 车辆全部连挂编组后，可用各车 TSB 启动、断开按钮控制其它车厢的 TSB 启动和断开 3.11 充电器的工作、故障指示和停止保护 ： 1710 页 1711 页 3.11.1 充电器在接入 AC380V 电源后， 就可以自启动向外输 出 DC24V 。 在充电机工作正常时其 X30 插的O 针和T 针就会有指 令输出， 其中 T 针输出的指令作为列车线贯通全车并把指令传递 给网关。 全列至少有一个充电机工作在正常时网关才会接收到充 电机正常的指令。 在充电机有故障停止工作时，X03 插的 M 针会 输出指令 通知 TCMS 。 1710 3.11.2 在充电机检测到遇有外

20、部短路等重大故障时 X03 插 的 H 针会和负线接通，继电器 17KBS 激活，B1+ 17Q06 空开 17KBS 线圈SCB 的 X03 插 H 针充电机控制板-LL 。17KBS 线 圈激活后 ， 会使充电机交流供电空开 15.2QM01 的脱扣线圈激活 ， 使空开自动断开。实现保护充电机。 B1+ 空开17Q0717KBS 常开触点15.2 QM01 线圈-LL. 3.12 蓄电池温度补偿 1711 页： 充电机在充电过程中会根据蓄电池电解液的湿 度 对充电电压进行自动调整. 因此在每节车的蓄电池上有一个 PT100 温度传感器, 并将信号输入到充电机控制板. 实现对充电电 压的控制

21、. 二、CRH5 型动车组蓄电池、充电机电 路故障分析 CRH5 型动车组蓄电池、充电机故障发生频次较少，主要故 障为：TD 屏显示充电机离线、蓄电 池断不开、蓄电池 馈电等故 障。 TD 屏显示充电机离线故障：这类故障发生在充电机内部， 多是充电机主控板烧损造成。 蓄电池断不开：参照 1709 页，蓄电池断不开是由于 TSB 继 电器烧损造成， 无法产生断开的触发信号， 应急处理办法是断开 该蓄电池中的 FB2 、FB3 开关， 避免该蓄电池馈电， 或者更换 TSB 继电器。 蓄电池馈电： 没有外接电源和受电弓未受流的情况下， 长时 间启用蓄电池供电造成。 我们在日常检修中严格监控蓄电池使用

22、 状态，或是多采用外接电源供电方式进行断电检修作业。 结束语： CRH5 型 动 车 组 低 压 供 电 部 分 是 动 车 组 控 制 系 统 的 基 础 ， 熟 练 掌 握 该 部 分 电 路 原 理 有 助 于 掌 握 动 车 组 其 他 电 气 体 统 电 路 部 分的要领， 进而增进我们的业务素质， 而对其故障的排查、 判断 、 处理是一个不断摸索， 不断学习， 不断积累的过程， 通过了解故 障的现象， 系统学习低压供电部分的构成、 原理及功能， 从而认 识故障本质， 作 出正确的判断、 恰当的处理。 目前， 动车组日常 运用中遇到的设备故障问题多种多样， 为保证动车组安全平稳运 用，这就需要我们然真钻研、交流，积累丰富的检修检修经验， 为今后动车组的发展奠定基础。 参考文献： （1） 张曙光 中国高速铁路技术丛书和谐号CRH 动车组技术系CRH5 型动车组 中国铁道出版社 （2） CRH5 型动车途中应急故障处理 中国铁道出版社 （3） 长春轨道客车有限公司及法国 ALSTOM 公司提供的部分技术资料。