客車應(yīng)急電源

1、一、客車應(yīng)急電源的作用在全列空調(diào)客車中，部分電氣裝置使用交流電，如客車空調(diào)、電開水爐、客車照明等，另一部分負(fù)載使用直流電，直流負(fù)載可分為一般直流負(fù)載和應(yīng)急負(fù)載兩類：一般直流負(fù)載是指在本車交流斷電后不再用電的直流用電器，如廁所有無人顯示器、水位顯示器等；應(yīng)急負(fù)載是指在本車斷電后仍需用電的直流用電器，如應(yīng)急照明燈、軸溫報(bào)警裝置、廣播和通信設(shè)備、尾燈插座等。客車應(yīng)急電源就是給直流用電器提供直流電的設(shè)備。二、客車應(yīng)急電源的組成客車應(yīng)急電源包括應(yīng)急電源控制箱和4節(jié)60AH的免維護(hù)密閉電池?？蛙噾?yīng)急電源控制箱由三部分組成：1.整流器（整流電路）2.充電機(jī)（充電電路 ）3.應(yīng)急控制系統(tǒng)（應(yīng)急控制電路 ）三、

2、客車應(yīng)急電源工作原理三、客車應(yīng)急電源工作原理客車應(yīng)急電源原理方框圖 列車上柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電，經(jīng)客車應(yīng)急電源主整流器整流后，輸出一路40V50V的直流電供給車上的直流用電設(shè)備（包括一般負(fù)載和應(yīng)急負(fù)載）；另一路經(jīng)充電機(jī)后輸出56V59V的直流電給蓄電池組充電。當(dāng)列車交流供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或發(fā)電車停止供電時(shí)，應(yīng)急控制系統(tǒng)工作，電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換為由蓄電池向應(yīng)急負(fù)載供電。電池過放電保護(hù)電路和過充電保護(hù)電路可保證電池正常工作。應(yīng)急電源的技術(shù)要求如下：（1）供直流負(fù)載的整流電路與供蓄電池充電的充電電路分別設(shè)置，兩者的輸出電壓不同，即提高了直流用電器的壽命，又保證了電池可靠充電；（2）充電電壓可根據(jù)夏季和冬

3、季進(jìn)行調(diào)節(jié)（56V59V）；（3）有電池過放電保護(hù)電路和電池過充電保護(hù)電路；（4）應(yīng)急自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路可靠，故障少；（5）采用免維護(hù)密閉電池，容量適當(dāng)，維護(hù)方便，壽命長，成本低。應(yīng)急電源的主要技術(shù)指標(biāo)如下：整流器：整流器： 輸入電源： 三相AC380V 50HZ額定輸出電壓： DC48V。額定輸出電流： 5A(961型 、981型) /10A(962型、982型)充電機(jī)：充電機(jī)： 輸入電壓： AC220V 50HZ充電電流： 5A10A過充限壓： 5659V兩檔（一）整流電路1.作用：將輸入的AC380V三相交流電變成直流電供給直流負(fù)載使用。2.組成：由空氣斷路器Q2、整流模塊U2、變壓器B2、濾

4、波器L2、C101組成。整流模塊U2為三相橋式整流。3.原理:三相380V交流電源通過空氣斷路器Q2三相降壓變壓器B2 B2次級整流模塊U2 輸出48V直流電。 整流器輸出的48V直流電源可向一般直流負(fù)載、應(yīng)急負(fù)載及控制箱面板上的正常指示燈供電。(1)向一般直流負(fù)載供電的通路為：整流器插座CZ2（7-10號）RD7JX1(11號)一一般直流負(fù)載般直流負(fù)載JX1(8號)JX1（7號）CZ2（16-18號）。(2)向應(yīng)急直流負(fù)載供電的通路為：整流器插座CZ2（7-10號）接觸器KM2 KM2觸點(diǎn)動(dòng)作。整流器插座CZ2（7-10號） 接觸器KM2常開觸點(diǎn)RD6JX1（10號）應(yīng)急負(fù)載應(yīng)急負(fù)載JX1（

5、8號）JX1（7號）CZ2（16-18號）。(3)向正常指示燈供電的通路為：整流器插座CZ2（7-10號） KM2常開觸點(diǎn)RD6KM2常開觸點(diǎn)正常指示燈正常指示燈D104電阻R43應(yīng)急控制系統(tǒng)電路板插座CZ3的B19、B20整流器插座CZ2的16-18。整流器正常工作時(shí)，表明供電系統(tǒng)正常供電，客車應(yīng)急電源面板上正常指示燈亮，表示整流有電。（二）充電回路1.作用:實(shí)現(xiàn)電池恒壓限流充電，延長電池使用壽命。2.組成：由充電電路和觸發(fā)回路組成。3.工作原理： 1）充電電路 將W、N相輸送過來的AC220V交流電壓，經(jīng)變壓器次級B1（3-4）繞組降壓后輸出低壓交流電，經(jīng)SCR1、SCR2、D107，D1

6、08半控整流橋整流后向蓄電池充電。在充電主電路中，控制晶閘管SCR的控制角的大小，便可實(shí)現(xiàn)對輸出充電電流的大小及輸出電壓的高低控制，加上反饋控制便可實(shí)現(xiàn)恒壓限流充電。圖中，D109為續(xù)流二極管。2）觸發(fā)回路為達(dá)到限流恒壓充電目的，可控制SCR1、SCR2導(dǎo)通角的大小。其控制電路為一觸發(fā)電路。觸發(fā)電路集中裝在一塊印刷電路板上，為脈寬調(diào)制器U1（LM3524），該集成電路各管角功能如下：1反相輸入；2同相輸入；3振蕩輸出同步；4電流限制（）感應(yīng)；5電流限制（一）感應(yīng)；6RT；7CT；8地；9補(bǔ)償；10斷路；11發(fā)射極A；12集電極A；13集電極B；14發(fā)射極B；15電源正（15V）；165V參考電

7、壓；在當(dāng)前使用中，LM3524內(nèi)部框圖可等效為圖2-7。其觸發(fā)原理如下：鋸齒波發(fā)生器LM3524內(nèi)部振蕩器，其振蕩頻率由外接定時(shí)電阻(RT)和定時(shí)電容(CT)確定，并在定時(shí)電容上形成一個(gè)鋸齒波電壓。在目前的應(yīng)用中，該振蕩器的作用是作為鋸齒波發(fā)生器，RT、CT仍用以控制鋸齒波頻率，同時(shí)在電網(wǎng)電壓過零時(shí)強(qiáng)迫CT放電來控制鋸齒波起點(diǎn)，以保證鋸齒波與電網(wǎng)同步。同步與移相變壓器次級輔助繞組7-8-9，經(jīng)V1，V2整流得100Hz正弦半波電壓(a)，此電壓經(jīng)R3加到三極管V16基極，故V16基極為梯形波電壓(b)，V16集電極接三極管V17基極，在V17 基極形成與電網(wǎng)過零同步的窄脈沖(c)，該脈沖期間V

8、17導(dǎo)通，強(qiáng)迫C4放電，得到與電網(wǎng)同步的鋸齒波(d)，PWM比較器將鋸齒波與放大器輸出電平(即9腳電平)相比較得到輸出晶體管的基極波形(e)，當(dāng)LM3524內(nèi)部輸出晶體管接成集電極輸出時(shí)，即得到觸發(fā)脈沖(f)，此脈沖通常稱為移相觸發(fā)脈沖，其寬度依9腳電平而變。電阻負(fù)載時(shí)，SCR導(dǎo)通，波形如(g)。輔助電源 V1、V2整流后的脈動(dòng)電壓，經(jīng)V3，R1給電容器C1充電，C1即得到脈動(dòng)極小的17.5V直流電壓，該電壓作為供給控制電路的輔助電源。同時(shí)，該電壓經(jīng)電阻R19給控制箱面板上的充電機(jī)有電指示燈D106供電。另外17.5V輔助電源還通過充電機(jī)插頭插座向應(yīng)急控制系統(tǒng)供電?；鶞?zhǔn)電壓LM3524第16腳

9、輸出穩(wěn)定的5V標(biāo)準(zhǔn)電壓，經(jīng)電阻R9、R10分壓后加到誤差放大器反相輸入端(LM3524-1)，形成反饋系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓，電壓值約為2.5V電流反饋與恒壓電流信號通過接到5V電壓的分壓器R5、R6、RP1加到LM3524的2端。RP1用來調(diào)整LM3524的1-2端之間的壓差，從而調(diào)整充電電流的大小。 電壓反饋與恒壓 電池電壓經(jīng)V15V10、R7、RP2、R8接至參考地。電池電壓取樣信號從RP2滑動(dòng)臂經(jīng)二極管V9加至誤差放大器反饋端。電池電壓低時(shí)，V9不導(dǎo)通，不影響恒流充電特性。電池電壓升到某一定值時(shí)，V9正偏，電壓信號加到反饋端使充電電流開始減小。 隨著電池電壓進(jìn)一步升高，充電電流最終將減至零，從而

10、獲得恒壓性能。LM3524的2腳為同相輸入端。當(dāng)2腳輸入的正電位高時(shí)，輸出高，即放大器輸出電平（9腳電平）也高。當(dāng)9腳電位高于7腳鋸齒波電位時(shí)，輸出晶體管12、13腳無輸出；當(dāng)9腳電位低于7腳電位時(shí)，晶體管12、13腳輸出正電脈沖，經(jīng)U2（12）GND。這時(shí)，光電耦合器U2有脈沖輸出，光電耦合電路U2（54）導(dǎo)通V18導(dǎo)通。而由B1二次繞組（5、6）輸出的交流信號通過V5、V6、V7、V8單相整流橋整流后輸出正脈沖，經(jīng)V18U2（54）R17、R18 觸發(fā)SCR1、SCR2導(dǎo)通。由圖可以看出，LM3524的2腳的電位越高，觸發(fā)脈沖向后移動(dòng)越大，SCR1、SCR2的導(dǎo)通角變小，整流輸出的充電直流

11、電壓越低。圖中UC1為LM3524的1腳輸入的標(biāo)準(zhǔn)電壓，UC2為LM3524的2腳輸入的比較電壓。調(diào)節(jié)2腳電位的高低，可使半控整流橋輸出電壓變化，從而使充電流發(fā)生變化。U1的2腳電位來自電流及電壓取樣電路，調(diào)節(jié)好該電位的高低，便可實(shí)現(xiàn)限流和定壓的控制。（三）應(yīng)急控制回路：（三）應(yīng)急控制回路：1.組成：應(yīng)急控制回路為一轉(zhuǎn)換電路，它由應(yīng)急控制電路、電池過放電保護(hù)電路和電池過充電保護(hù)電路三部分組成。2.作用：整流器正常工作時(shí)，由應(yīng)急電源輸出的DC48V電壓供給所有直流負(fù)載（包括應(yīng)急負(fù)載），并切斷電池向應(yīng)急負(fù)載供電。整流器突然斷電時(shí)，轉(zhuǎn)換電路自動(dòng)恢復(fù)電池向應(yīng)急負(fù)載供電；當(dāng)電池電壓下降到421V時(shí)自動(dòng)切

12、斷向外供電，防止電池過放電；當(dāng)電池電壓高達(dá)641V亦切斷向外供電，保護(hù)用電器；控制電路故障時(shí)，通過對接觸器繞組供電進(jìn)行強(qiáng)迫合閘，以實(shí)現(xiàn)上述目的。1）應(yīng)急控制電路當(dāng)三相交流電供電正常時(shí)，整流器和充電器均正常工作，整流器有電、充電器有電，設(shè)備處于正常供電狀態(tài)。正常指示燈亮。由于接觸器KM2得電吸合，其常閉輔助觸點(diǎn)斷開，接觸器KM1處于斷電釋放狀態(tài)，電池向應(yīng)急負(fù)載供電的通路被切斷。接觸器KM1線圈一端通過接觸器KM2常閉輔助觸點(diǎn)接電池正極，另一端通過V31、V33接電池負(fù)極，只有V33導(dǎo)通，KM1才能得電吸合。 當(dāng)本車交流有電時(shí)，整流器插座CZ2（7-10）輸出48V直流電，經(jīng)電阻R21、R22、二

13、極管V22向電容器C21-22充電；來自充電機(jī)的17.5V輔助電源通過電阻R23-24、二極管V24也向電容器C21-22充電。整流器插座CZ2的7-10輸出48V直流電，經(jīng)電阻R21、R22、二極管V21、V28、電阻R32向電容器C24充電；來自充電機(jī)的17.5V輔助電源通過電阻R23-24、二極管V23、V28、R32也向電容器C24充電。當(dāng)本車斷電時(shí)，電容器C21-22、C24分別向U3A輸入基準(zhǔn)電壓與比較電壓，U3A輸出高電平，三極管V33導(dǎo)通，接觸器KM1得電吸合，電池開始放電，實(shí)現(xiàn)直流48V供電的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。B+ KM1 RD6 JX1（10） 應(yīng)急負(fù)載。B+ KM1 RD6 D1

14、03應(yīng)急指示燈亮。2）電池過放電保護(hù)電路電池過放電保護(hù)電路主要對蓄電池起保護(hù)作用，防止蓄電池過放電。其原理如下：蓄電池一方面經(jīng)V33維持KM1線圈得電狀態(tài)，使蓄電池向應(yīng)急負(fù)載供電； 另一方面經(jīng)B+KM1AT V26 R29，R30，RP3，R31分壓后送入U(xiǎn)3A同相輸入端之3腳。若蓄電池電壓正常，其值高于反相輸入端電壓，U3A輸出高電位，V33導(dǎo)通；若蓄電池長時(shí)間放電，電壓將逐漸下降。當(dāng)電壓降到（421）V時(shí)，其值低于反相輸入端電壓時(shí)，U3A輸出低電位，使V33基極電位下降，V33截止，KM1線圈失電釋放，KM1常開觸點(diǎn)斷開，切斷電池放電回路，防止電池過放電，起到了保護(hù)蓄電池的作用。3）電池過

15、充電保護(hù)電路：電池過充電保護(hù)電路主要是防止蓄電池過充電。其原理如下：在正常充電狀態(tài)，充電電壓受觸發(fā)脈沖相位的控制，當(dāng)RP2調(diào)到一定值時(shí)，充電電壓最大值被限定。若輸出充電電壓值大于限定值，使LM3524的1腳電位升高，使SCR觸發(fā)脈沖后移，降低輸出電壓，防止蓄電池過充電。若充電回路失控，電壓過高時(shí)，VB上升，電池電壓經(jīng)R37 V35 R38 RP4U3B的同相輸入端，使U3B的同相輸入端電位升高 U3B輸出高電位 V34導(dǎo)通。因?yàn)?V34的集電極接在U3的1腳 使C24放電 U3A同相輸入端電位下降 U3A輸出低電位，V33截止，KM1釋放，充電電壓與電池?cái)嚅_，防止電池過充電。按鈕AT、AQ可對

16、電池放電進(jìn)行手動(dòng)控制工作過程是：當(dāng)KM1吸合時(shí)，電池電壓供給應(yīng)急負(fù)載。此時(shí)，過欠壓保護(hù)電路的電源是由電池的正極給KM1自保觸點(diǎn)按鈕ATV26供給V33導(dǎo)通 使KM1保持吸合。按下AT可關(guān)斷電池供電。按AQ又可恢復(fù)KM1吸合，使應(yīng)急負(fù)載得電。按AQ時(shí)，電容C21、C22經(jīng)R25、R26充電，一定時(shí)間后建立起電壓，U3A輸出高電位，V33導(dǎo)通：KM1吸合，應(yīng)急負(fù)載得電。四、應(yīng)急電源控制箱構(gòu)造及使用四、應(yīng)急電源控制箱構(gòu)造及使用（一）構(gòu)造應(yīng)急電源控制箱有立式和臥式兩種形式，如圖 應(yīng)急控制注意事項(xiàng)充電機(jī)整流器充電機(jī)應(yīng)急控制整流器注意事項(xiàng)面板上各部分指示如下：1整流器部分： （1）、指示燈：指示電源接通（

17、2）、交流開關(guān)：控制交流輸入，兼控充電機(jī)交流輸入2充電機(jī)部分 （1）電壓表： 指示電池電壓（2）電流表： 指示充電電流（3）交流指示燈：指示交流電源（4）充電保險(xiǎn)絲： 電池反接或充電機(jī)故障時(shí)保護(hù)（5）交流表保險(xiǎn)絲：充電機(jī)的交流側(cè)保護(hù)（6）充電最大值開關(guān)： 控制充電限壓值3應(yīng)急控制部分 （1）電池保險(xiǎn)絲：電池供電時(shí)過流保護(hù)（2）整流保險(xiǎn)絲：整流器供電時(shí)過流保護(hù)（3）應(yīng)急指示燈：應(yīng)急供電狀態(tài)指示（4）正常指示燈：正常供電狀態(tài)指示（5）電池接反指示燈：電池接反時(shí)指示（6）應(yīng)急通按鍵：手動(dòng)合閘按鍵（7）應(yīng)急斷按鍵：手動(dòng)斷閘按鍵（二）使用確認(rèn)外部接線正確之后方可將本裝置投入使用 1整流器 合上輸入開關(guān)，

18、此時(shí)： （1）封鎖電池供電 （2）通過接觸器對充電機(jī)供交流電 （3）應(yīng)急控制中的“正?！敝甘緹袅?（4）整流器指示燈亮 （5）電力輸出供負(fù)載（包括應(yīng)急負(fù)載）使用 2充電機(jī) 充電機(jī)為恒流限壓充電工作方式，額定工作電流為5A，充電機(jī)只作正常充電作用，不能作快充或初充電用。 接通電池后，電壓表指示電池電壓。 在接通整流器的情況下，此時(shí)有充電電流，充電指示燈亮；當(dāng)電池電壓升高到電壓限定值后，自動(dòng)減小電流到零，進(jìn)入限壓浮充狀態(tài)。最高限壓值由面板上56V/59V開關(guān)設(shè)定，精度1V。若整流輸出電流不變，則電壓隨電池的充電而逐漸升高。電壓升高又使脈沖后移，輸出電流下降，當(dāng)充電電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，充電電流逐漸下降到近似零值，實(shí)現(xiàn)限流定壓充電的功能。電流、電壓曲線如圖所示。 當(dāng)電池接反后，充電保險(xiǎn)絲將熔斷，電壓表無指示，應(yīng)急控制燈亮部分的“電池接反” 燈亮，此時(shí)應(yīng)迅速糾正電池極性，以保護(hù)設(shè)備和負(fù)載。 限壓為兩檔：56V1V和591V。3應(yīng)急控制（1）整流器優(yōu)先。正常供電時(shí)，由整流器向各負(fù)載供電。（2）保護(hù)負(fù)載。正常供電時(shí)，自動(dòng)切斷電池向負(fù)載供電。（3）自動(dòng)/人工兼容電池應(yīng)急供電時(shí)，可進(jìn)行自動(dòng)和人工控制：接通自動(dòng)：交流電斷開時(shí)，自動(dòng)接通應(yīng)急