《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