城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)課件05城市軌道交通車輛蓄電池系統(tǒng)的構(gòu)造與檢修

模塊５城市軌道交通車輛蓄電池系統(tǒng)的構(gòu)造與檢任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修

5.1.1主蓄電池在車輛上的功能車輛的主蓄電池是由８０只或８４只鎳鎘可充電電池單體相互串聯(lián)組成的。主蓄電池的外殼由防火塑料制成，并放置在不銹鋼框架內(nèi)，固定在車輛底部，如圖５－１所示。電解液的液面可以在框架外，以方便用目測(cè)法檢測(cè)。當(dāng)列車起動(dòng)時(shí)，主蓄電池為車輛起動(dòng)時(shí)的電氣設(shè)備提供直流電源，直至車輛輔助逆變器正常工作，主蓄電池處于浮充電狀態(tài)與逆變器充電器相連接。每個(gè)蓄電池組裝在蓄電池箱內(nèi)，采用充足的自然通風(fēng)。下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修車輛運(yùn)行過程中，當(dāng)車輛失去高壓電源時(shí)，主蓄電池的容量也能夠?yàn)榫o急照明、車輛控制和監(jiān)視設(shè)備、通信設(shè)備、頭燈及尾燈、緊急通風(fēng)等負(fù)載提供４５ｍｉｎ的電能。除了為以上負(fù)載提供４５ｍｉｎ的電能外，還要求蓄電池能打開或關(guān)閉車門一次。這樣在車輛失去高壓的緊急狀況下，主蓄電池保證了車輛上的必要設(shè)備能繼續(xù)工作，保障了車輛的安全性能。在國內(nèi)已運(yùn)行的車輛中，所用蓄電池的容量為６０Ａｈ、１２０Ａｈ、１４０Ａｈ、１６０Ａｈ。5.1.2蓄電池的放電倍率電池放電電流的大小常用“放電倍率”表示（簡稱“放電率”）。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修heh換言之，電池的放電倍率以放電時(shí)間來表示，或者說，以一定的放電電流放完額定容量所需的小時(shí)數(shù)來衡量。如某電池的額定容量為２０Ａｈ，若用４Ａ電流放電，則放完２０Ａｈ額定容量需用５ｈ，也就是說以５ｈ的倍率放電，用符號(hào)“Ｃ／５”或“0.2Ｃ”表示；若以0.5ｈ倍率放電，就是用４０Ａ電流放電，用符號(hào)“Ｃ／0.5”或“２Ｃ”表示。由此可見，放電倍率所表示的放電時(shí)間越短，即放電倍率越高，則放電電流越大。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修根據(jù)放電倍率的大小，電池可分成低倍率、中倍率、高倍率和超高倍率４類（有時(shí)，也習(xí)慣不區(qū)分高倍率還是超高倍率，而統(tǒng)稱為高倍率電池）。其區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)大致如下：小于0.5Ｃ為低倍率；0.5～3.5Ｃ為中倍率；3.5～７Ｃ為高倍率；大于７Ｃ為超高倍率。放電倍率對(duì)電池放電容量的影響很大。放電倍率越大，即放電電流越大，電化學(xué)極化和濃差極化急劇增加，使電池放電電壓急劇下降，電極活性物質(zhì)來不及充分反應(yīng)，電池容量會(huì)減少很多5.1.3鎳鎘電池的性能特點(diǎn)鎳鎘電池具有使用壽命長（充放電循環(huán)周期高達(dá)數(shù)千次）、機(jī)械性能好（耐沖擊和振動(dòng)）、自放電小、低溫性能好（－４０℃）等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修5.1.4電池的失效盡管鎳鎘電池使用壽命很長，但使用時(shí)間久了總會(huì)出現(xiàn)不能正常工作甚至完全不能工作的現(xiàn)象，稱為電池的失效。鎳鎘電池的失效分為可逆失效和不可逆失效兩類。當(dāng)電池符合規(guī)定當(dāng)?shù)幕罨幚砟芑謴?fù)到可用狀態(tài)，則稱為可逆失效。當(dāng)電池通過活化或其他方法仍不能恢復(fù)到可用狀態(tài)，則稱為不可逆失效或永久失效。１.可逆失效電池以恒電流充放電和固定時(shí)間反復(fù)循環(huán)時(shí)，可能受到可逆的容量損失。這種效應(yīng)稱為“記憶效應(yīng)”。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修無論大電流放電到較低的終止電壓還是小電流放電到較高的終止電壓，其效應(yīng)相同。容量衰減的基本原因就是淺度放電。電池在重復(fù)淺放電循環(huán)中，放電平均電壓降低會(huì)導(dǎo)致電池容量減少。長期過充電也可使電池發(fā)生可逆失效，尤其在高溫下更是如此。由于長期過充電引起放電快終止時(shí)的過渡階梯，雖容量仍可適當(dāng)利用，但工作電壓比較低，所以這也是可逆失效。通過幾次深充放電循環(huán)后，蓄電池可恢復(fù)到額定電壓和期望的容量。2.不可逆失效密封圓柱電池永久失效的原因主要有短路和電解液干涸兩個(gè)。電池內(nèi)短路會(huì)導(dǎo)致電池?zé)o使用價(jià)值。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修電解液稍有損耗即會(huì)引起容量減少。容量損耗與電解液減少量成正比。電池反復(fù)反極、高溫下高倍率充電、直接短路等都會(huì)引起電解液損耗。由電解液損耗所引起的容量減少在高倍率放電時(shí)更為明顯。另外，高溫會(huì)降低電池壽命。較高溫度會(huì)促使隔膜受損并增加短路的可能，還會(huì)使水通過密封圈迅速蒸發(fā)。這種影響是長期的，且溫度越高電池?fù)p壞越快。３.電池失效現(xiàn)象（１）電池短路。①低電阻短路：電池開路電壓為０，以0.1Ｃ倍率電流充電２０ｈ，充電終止電壓仍低于1.25Ｖ。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修②高電阻短路：電池充電終止電壓大于1.25Ｖ，充電后立即放電也能放出部分容量，但長時(shí)間擱置又會(huì)降至０（稱為微短路）。③間隙短路：這種電池受到振動(dòng)后，電壓忽有忽無或忽高忽低。（２）電池?cái)嗦?。由于制造廠商工藝控制不嚴(yán)，電池內(nèi)部焊接脫開或螺紋松動(dòng)，充電控制失調(diào)，使用維護(hù)不正確等會(huì)造成電池?zé)o電能輸出。5.1.5電池的保護(hù)１.隔離保護(hù)電池通過手動(dòng)開關(guān)和低壓網(wǎng)絡(luò)隔離，在沒有高壓且蓄電池放電４５ｍｉｎ后，如電池電壓降至最低值（８４Ｖ），則此時(shí)由電壓繼電器控制的接觸器將蓄電池與載荷隔離。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修２.過熱保護(hù)所謂過熱保護(hù)，是指通過一個(gè)溫度傳感器來監(jiān)控蓄電池充電，保護(hù)蓄電池因過熱引起故障。３.回流保護(hù)所謂回流保護(hù)，是指在輔助逆變器的輸出端接一個(gè)二極管，以避免從ＤＣ１１０Ｖ網(wǎng)絡(luò)回流至蓄電池。４.蓄電池熔斷器保護(hù)所謂蓄電池熔斷器保護(hù)，是指在蓄電池的正極和負(fù)極上都設(shè)有熔斷器，以保護(hù)線路。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修5.1.6蓄電池的檢修方法與步驟１.使用、維護(hù)鎳鎘電池前的注意事項(xiàng)（１）不要敲拆、砸毀或焚燒電池，否則會(huì)飛濺出腐蝕性堿液，可能引發(fā)人員受傷或引起爆炸。（２）不允許在電池上放置金屬工具或其他器具，否則會(huì)使電池急放電而過熱，損壞電池。（３）充電前打開氣塞蓋或?qū)炄麚Q成通氣塞。帶有悶塞的電池充電會(huì)發(fā)生氣脹，有可能引起電池爆炸。（４）充電場(chǎng)所應(yīng)保持通風(fēng)，防止氫、氧氣體積累發(fā)生爆炸事故。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修（５）不允許有明火接近充電的電池。（６）電解液是腐蝕性較強(qiáng)的堿性溶液，手或其他皮膚接觸電解液時(shí)，應(yīng)立即用硼酸水沖洗。２.拆卸對(duì)蓄電池進(jìn)行維修和檢修作業(yè)時(shí)，必須將電池從車底向外拉出板界１２００ｍｍ。單個(gè)蓄電池安裝在電池盒內(nèi)。電池盒由面板和底架構(gòu)成，是一個(gè)可滾動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)，側(cè)面裝有軸承。通過起重軸承可以將整個(gè)電池組吊起，通過延伸桿和外殼的滑動(dòng)面可以移動(dòng)電池組。３.安裝（１）在檢查完蓄電池之后，在車下將電池放回箱體中原來的位置。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修（２）釋放套筒，向上旋轉(zhuǎn)至延伸桿上，并用插銷定位。（３）旋轉(zhuǎn)延伸桿。在作業(yè)過程中，特別重要的是先將右側(cè)延伸桿放入蓄電池內(nèi)，再對(duì)右側(cè)延伸桿進(jìn)行操作，箱子這時(shí)的位置相對(duì)于車輛縱向軸來說是斜的。蓄電池箱中的上擋保證箱子的運(yùn)動(dòng)方向與牽引方向一致。（４）關(guān)閉前板，這樣可以鎖住延伸板并對(duì)運(yùn)輸輪進(jìn)行卸載。４.電池的活化電池的活化處理（也稱電池性能調(diào)節(jié)）是鎳鎘電池使用、維護(hù)不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修電池長期處于浮充電狀態(tài)或其他恒壓電壓充電使用狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)電池容量不足和單體電池之間容量不均勻等問題，要求每年進(jìn)行一次活化。實(shí)際上，就是進(jìn)行１～３次深充電、深放電，使電池的電化學(xué)活性“復(fù)活”，電容量恢復(fù)到一定的水平。５.調(diào)試這些調(diào)試文本適用于型號(hào)為ＦＮＣ２２２ＬＲ，Ｃ＝１６０Ａｈ的鎳鉻電池，沒有添加或放空混合電解液。（１）特殊工具：蓄電池單節(jié)電池加注設(shè)備。上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修（２）材料：用于ＬＲ型單元的預(yù)先混合的堿性電解液，成分為用蒸餾水或去離子水調(diào)制的氫氧化鉀溶液。它包括一定比例的氫氧化鋰２１.３ｇ／Ｌ，電解質(zhì)濃度１.１９ｋｇ／Ｌ，溫度為２０℃。另外，還有視保眼鏡、橡皮手套、濕布和玻璃管。６.檢修檢修時(shí)要檢查電解液的液面。至少６個(gè)月檢查一次蓄電池充電電壓。檢查所用材料：蒸餾水、玻璃管、電壓表。檢修內(nèi)容包括以下兩點(diǎn)：上一頁下一頁返回任務(wù)5.1蓄電池的構(gòu)造與檢修（１）檢查電解液液面。測(cè)量電解液液面，在盒中通過亮／暗接合線來判斷電解液液面。它必須在最高及最低刻度線之間。如果檢查有困難，可以打開盒子檢查。注意：不要讓金屬部件進(jìn)入盒內(nèi)，防止其損壞蓄電池盒子。（２）檢查電池充電情況。充電的固定電壓為１２６Ｖ，如果超出范圍，則調(diào)整ＤＣ／ＤＣ變換器。上一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修5.2.1蓄電池充電器的電路結(jié)構(gòu)１.概述蓄電池充電器給全部的ＤＣ１１０Ｖ負(fù)載供電，其中包括蓄電池。充電器以限壓恒流的浮充電對(duì)蓄電池持續(xù)充電。６輛編組列車的兩輛Ａ車各設(shè)有一個(gè)蓄電池充電器，并聯(lián)對(duì)６輛車供電。如果一個(gè)蓄電池充電器發(fā)生故障，將由另外一個(gè)蓄電池充電器給全部６輛車供電，連接ＤＣ１１０Ｖ列車線的接觸器自動(dòng)把它們連接在一起。此時(shí)充電器故障端的蓄電池不再使用，列車可不受限制地繼續(xù)運(yùn)行。蓄電池充電器內(nèi)部有一個(gè)緊急蓄電池，用于緊急啟動(dòng)。按下充電器緊急啟動(dòng)按鈕可激發(fā)此功能。下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修２.蓄電池充電器的布局結(jié)構(gòu)ＧＶＧ１５００／１１０－２５型蓄電池充電器包括充電機(jī)模塊ＧＶＧ１５００－０２、連接和蓄電池配電模塊（也稱開關(guān)模塊）ＡＭＧ－０３、輸入扼流圈（２片）和輸出變壓器等元件。輸入扼流圈和輸出變壓器放在通風(fēng)區(qū)（ＩＰ２１）內(nèi)，其他元件放在封閉的區(qū)域（ＩＰ５４）內(nèi)，這些區(qū)域被隔離物分開。電纜從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域要經(jīng)過防水通道。所有元件都能從模塊的前面拔出。模塊ＧＶＧ１５００－０２和ＡＭＧ－０３都用卡緊旋轉(zhuǎn)接頭緊固。其作用就像鎖一樣，防止任何非正常的拔出。圖５－２所示為ＧＶＧ１５００／１１０－２５型蓄電池充電機(jī)前視圖。上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修連接高壓和ＤＣ１１０Ｖ的外部電纜從箱體后部的法蘭板通過。這些電纜被連接在開關(guān)模塊ＡＭＧ－０３的柱頭螺栓端子上。為了實(shí)現(xiàn)該連接，箱體后部的檢查門必須打開，如圖５－３所示。從前面可以接觸內(nèi)部電源、控制連接、熔斷器和插入卡。車載蓄電池負(fù)極接地端子也同樣與設(shè)備前部箱體接地電位相連。使內(nèi)部緊急蓄電池與其他設(shè)備斷開的插頭Ｘ２９０，它位于高壓連接的柱頭螺栓端子Ｘ２００和Ｘ２０１的后面，在檢查門的后面可以接觸到。３.ＧＶＧ１５００／１１０－２５模塊的工作原理上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修如圖５－４所示，ＧＶＧ１５００／１１０－２５模塊電路由濾波電路、升壓斬波電路、半橋式逆變器、整流電路等部分組成。5.2.2蓄電池充電器的檢修１.注意事項(xiàng)由于蓄電池充電機(jī)中含有高壓電容器，因此即使在正常情況下切斷高壓電５ｍｉｎ后，仍然有高壓危險(xiǎn)。一旦設(shè)備發(fā)生故障，這種危險(xiǎn)周期也會(huì)相當(dāng)長。只要主蓄電池沒有從蓄電池充電機(jī)上斷開，該設(shè)備上就有電壓。上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修１）運(yùn)輸、儲(chǔ)存和安裝前的注意事項(xiàng)為保證人身安全，進(jìn)行運(yùn)輸、儲(chǔ)存和安裝前，必須注意如下事項(xiàng)：（１）打開斷路器０３Ｆ５１。（２）打開０３Ｑ０３，確保斷電。（３）由于蓄電池有氣體，所以在通風(fēng)口附近不要產(chǎn)生火焰。（４）如果損壞緊急啟動(dòng)蓄電池的外殼，則腐蝕的電解液會(huì)泄漏。（５）注意蓄電池的安全數(shù)據(jù)。（６）只有在設(shè)備與所有供電電源完全隔離時(shí)才允許對(duì)蓄電池充電器進(jìn)行操作。上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修２）對(duì)蓄電池充電器進(jìn)行操作時(shí)的注意事項(xiàng)蓄電池充電器僅由有資格的人員操作。對(duì)蓄電池充電器進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)時(shí)刻遵守下列安全說明：（１）斷開設(shè)備。（２）確認(rèn)不會(huì)再次合上開關(guān)。（３）檢查設(shè)備是否處于零電壓狀態(tài)。（４）接地并短路。（５）覆蓋或屏蔽附近帶電設(shè)備。（６）操作時(shí)，安全地關(guān)閉和鎖緊所有箱門和凸輪板否則會(huì)掉下來。上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修２.檢修內(nèi)容１）每３個(gè)月檢修（１）檢查箱體的緊固螺栓是否松動(dòng)。（２）檢查箱體緊固處是否有損傷。（３）清潔輸入扼流圈和變壓器。（４）檢查箱體密封件是否密封，并清潔受污模塊。（５）調(diào)換受損密封件。（６）檢查散熱裝置是否受污，必要時(shí)清洗。（７）清潔排水螺栓。上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修２）每年檢修（１）檢查箱體承載點(diǎn)是否受到腐蝕。（２）檢查箱門是否關(guān)緊。（３）檢查模塊是否緊固。（４）檢查電氣連接安裝是否緊固（如絕緣體、端子、插頭等）。（５）更換ＲＥ１４４上的蓄電池。（６）規(guī)定更換蓄電池后的時(shí)間和日期。３）每５年檢修（１）更換緊急蓄電池０３Ｇ５１。上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修（２）外殼受損的緊急啟動(dòng)蓄電池應(yīng)立即處理并更換。（３）庫存的備用設(shè)備必須每２年運(yùn)行一次，以補(bǔ)償無電勢(shì)電解電容器的老化影響。３.故障處理依據(jù)插入卡ＲＥ１４４中的故障代碼進(jìn)行故障處理（這些故障代碼對(duì)應(yīng)于維修軟件ＭＥＥｃｏｎｔｒｏｌ的程序，它能幫助用戶讀取內(nèi)存中的臨時(shí)故障記錄）。5.2.3蓄電池充電器的正常啟動(dòng)１.啟動(dòng)條件上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修如圖５－５所示，列車起動(dòng)后，列車緊急安全回路構(gòu)成，緊急繼電器０２Ｋ１０得電。若檢測(cè)到受電弓未降下，則“受電弓降”繼電器０３Ｋ５４失電。此時(shí)，經(jīng)非緊急負(fù)載列車線３０２７１→“蓄電池充電器”微型斷路器０３Ｆ２２二極管０３Ｖ１２→３０４２６線→蓄電池充電器ＯＩＡ０５－Ｘ３００線排的Ａ０１腳送到蓄電池充電器，再經(jīng)Ａ０８腳→３０４２２線→０２Ｋ１０常開觸點(diǎn)４３－４４→３０４２７線→“受電弓降”繼電器０３Ｋ５４常閉觸點(diǎn)２１－２２→“蓄電池充電器啟動(dòng)”繼電器０３Ｋ５３線圈，０３Ｋ５３得電，１０ｓ后閉合。上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修若收到降弓信號(hào)，則０３Ｋ５４得電，０３Ｋ５３無法得電，蓄電池充電器得不到啟動(dòng)信號(hào)。綜上所述，蓄電池充電器啟動(dòng)條件有兩個(gè)，一是安全回路構(gòu)成；二是受電弓已升起。２.啟動(dòng)信號(hào)由３０２７１線＋０３Ｆ２２→０３Ｖ１２→０１Ａ０５－０３Ａ０２模塊內(nèi)部接線→３０４２２線→０３Ｋ５３常開觸點(diǎn)１１－３→蓄電池充電器ＯＩＡ０５→Ｘ３００線排的Ａ０７腳，給蓄電池充電器發(fā)出“啟動(dòng)信號(hào)”，蓄電池充電器啟動(dòng)。３.蓄電池充電器監(jiān)控上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到額定電壓時(shí)，充電機(jī)模塊內(nèi)部故障繼電器閉合，經(jīng)３０４２４使蓄電池充電器繼電器０３Ｋ３４線圈得電。當(dāng)Ａ車的０３Ｋ３４正常時(shí)，蓄電池監(jiān)控列車線５０１１２得電，非緊急負(fù)載接入（見圖５－６）。當(dāng)兩Ａ車的０３Ｋ３４均失電時(shí)，停止向非緊急負(fù)載供電，僅由蓄電池向緊急負(fù)載供電。5.2.4蓄電池緊急啟動(dòng)１.蓄電池緊急啟動(dòng)操作上一頁下一頁返回任務(wù)5.2蓄電池充電器的構(gòu)造與檢修當(dāng)蓄電池?zé)o電時(shí)，需要采用“有風(fēng)無電”或“無風(fēng)無電”的方式啟動(dòng)列車，需要由兩人操作。一人通過操作Ｂ