城轨电气线路分析及故障排除毕业设计说明书(编辑修改稿)

城轨电气线路分析及故障排除毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

接触器电磁线圈，从而断开电动机电源，起到了保护电动机的目的。 当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。 (1)磁时间继电器：当线圈加上信号后，通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器。 (2)电子时间继电器：由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器。 (3)混合式时间继电器：由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。 用于切换高频 ,射频线路而具有最小损耗的继电器。 光继电器 , 声继电器 ,仪表式继电器 ,霍尔效应继电器 ,差动继电器，总线耦 8 合专用继电器等。 继电器主要技术参数及附加电气线路 （ 1）额定工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。 根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 （ 2）直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。 （ 3）吸合电流 指继电器能够产生吸合动作的最小电流。 在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。 而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的 倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 （ 4）释放电流 是指继电器产生释放动作的最大电流。 当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。 这时的电流远远小于吸合电流。 （ 5）触点切换电压和电流 是指继电器允许加载的电压和电流。 它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。 （ 1）串联 RC 电气线路：当电路闭合的瞬间，电流可以从电容 C 通过，使继电器线圈两端的电压比正常工作高的电压，使迅速吸合，能缩短吸合时间，当电路稳定后，电容不起作用。 （ 2）并联 RC 电气线路：当断开电源时，线圈中因电感而产生的电流，通过RC 放电，使电流衰减减慢，从而延长了衔铁的释放时间。 （ 3）并联二极管电气线路：当流经继电器线圈的电流瞬间减少时，在它的两端会产生一个电动势，它与原电源电压重叠，加在与继电器串联的输出晶体管的 c， e 两极，使 c， e 极有可能被击穿。 为消除感应电动势，在继电器旁并联 一个二极管，以吸收该电动势，起保护作用。 二极管的负极与继电器接电源正极相 9 连。 低压微型断路器（ MCB） 结构和工作原理 低压断路器由操作机构、触点、保护装置 (各种脱扣器 )、灭弧系统等组成。 低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。 主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。 过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。 当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。 当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双 金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。 当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。 也使自由脱扣机构动作。 分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。 低压断路器的选择 对于不同性质的负载，在其电路上选用的断路器的额定电流和保护特性也是不同的，例如，在电阻负载型回路上，对应的负载为电灯（白炽灯）、电热器等，理论上，所选的微型断路器其额定电流应大于或等于线路或电气设备的额定电流，考虑可能发生的误动作，设计上 选用额定电流为（ ～ ）倍线路或电气设备的额定电流。 白炽灯和电热回路在通电的瞬间都可能产生闪流（由冷态电阻逐渐形成热态电阻的过程），最大闪流可达线路或电气设备额定电流的 10 倍，故在选用时应选用Ｃ型脱扣特性的微型断路器。 在选择低压断路器的时候，应遵从以下原则： （ 1）额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流； （ 2）极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流； （ 3）欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压； （ 4）过电流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的最大负载电流； 接触器 实际上，接触器具有继电器所有的特点，应是继电器的一种特殊。 而接触器是一种用来频繁地接通和分断主电路、辅助电路以及较大容量控制电路的自动切 10 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。 接触器的结构与工作原理与继电器大体相同，但由于接触其的工作性质又与继电器有所区别，由电磁体、触点、传动机构、灭弧系统组成。 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、触头断开状态和开断过程。 在触头开断电流时，一般在两触头间会产生电弧， 所以应用在高压、大电流的主电路上的接触器都带有灭弧栅或灭弧装置。 触头磨损有机械磨损、化学磨损和电气磨损三种，而电气磨损是主要的，发生在触头闭合电流的过程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处于闭合状态。 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。 如广州地铁列车上的较大型接触器有 3K0 3K0 K100、 1K0 K4等，而一般中等功率的接触器则多用于如空调系统控制电机的接触器等。 11 第 3 章 城轨控制电气线路应用分析 任何系统都是由多个不同功能的 基本控制电路所组成，其基本思想都是将多个基本控制电路通过导线有机的按一定逻辑功能进行连接后构成一个完整的或部分的自动化过程处理或执行的电路。 只要熟悉元器件的功能与特性，了解和掌握基本电路的工作原理，那么就能举一反三地进行分析复杂的电路。 下面，我们就对在控制电路中常用的到基本电路进行分析。 电气线路的控制原理以及其功能作用 启动停止控制电路（自锁线路） 电气线路的构成 如图 31 所示是一般三相鼠笼异步电动机单向旋转全压起动控制电气线路，该电路为主电路、控制电路两部。 主电路有三相组合开关 SA、熔断器 FU接触器 K 的三相主触头、热继电器 FT 和电动机 M 构成；控制电路由熔断器 FU热继电器 FR 辅助常闭触头、停止按钮开关 SB和启动开关 SB2以及接触器 K 组成。 图 31 三相鼠笼异步电动机单向旋转全压起动控制电路 电气线路的工作过程 先合上组合开关 SA，主电路即引入三相电源，然后，按下启动按钮 SB2,接触器 K 得电，其辅助触头闭合对 SB2 模拟闭合，实现对接触器 K 永久得电的功能。 同时 K 的三相主触头闭合，把三相电源送入电机 M，从而保证电动机连续运行。 这种依靠接触器本身辅助触头使其线圈保持得电的 现象称为“自锁”，这对辅助触头成为自锁触头。 12 当按下 SB1 的时候，辅助电路电源断开，接触器 K 失电，其三相主触头断开，电机 M 失电停止。 同时接触 K 的自锁辅助触头因接触器 K 断电而断开，控制回路解除自锁功能。 控制电路的保护环节 由于电路采用了熔断器、热继电器、接触器、按钮开关等保护电器和控制电路，所以该电路具有短路、过载、欠压和零压保护功能。 110V 接点互锁控制电路 由控制台的两个带显示灯的按钮，分别用来控制 2Y01 的“工作”和“停止”，它的控制原理图见图 33。 实际上，受控设备的“工作”和“停止” 就是控制电磁阀 2Y01 的“得电”和“失电”从而相应受控设备的动作与否。 当按下动作按钮时， 2K31 继电器得电，使得 2K33 继电器得电自锁， 2K33 得电又使得电磁阀2Y01 也得电，连接受控设备投入工作，相应的驱动机构动作，并持续保持得电状态，当按下停止按钮时， 2K32 继电器得电， 2K32 的常闭触头断开，使得 2K33和电磁阀 2Y01 失电，受控设备停止。 图 32 简单的互锁控制电路 这只是一个简单的互锁控制电路，实际上的电路在保护功能上会更为复杂。 多地点与多条件控制电路 1．多地点控制 在大型机械设备中，为了操作方便，常要求可在多个地点进行控制操作，如图 34，为了实现多点控制，在电路中用了多组按钮，将起动按钮做并联，停止按钮作串联。 分别把三组的按钮开关装置在三个不同的地点，就可以实现三地操作。 K1 线圈的通电条件为只要按钮 SB SB SB4 三个触点 13 中有任一闭合，即当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，便可接通电路。 这种动合触头并联构成了逻辑“或”。 K1 线圈的断电条件为按钮 SB SB SB6三个触点任一断开，即当几个条件具备一个条件时 就可以切断电路。 这种动断触点串联构成了逻辑“与非”，所以可以实现多地点进行控制。 2．多条件控制 有的自动控制电路中，为了保证操作安全，需要多个条件满足才能开始工作。 如图 35 所示，起动按钮作串联连接，停止按钮作并联连接，便组合成多条件控制电路。 K1 线圈通电条件为 SB SB SB6 三个触点都要被闭合，即当几个条件同时具备时，电路才会接通。 这种触点串联构成逻辑“与”。 K1 线圈的断电条件为 SB SB SB3 三个触点都要断开，即当几个条件都具备时，才切断电路，这些触点并联构成逻辑“或非”。 图 33 多地点控制 图 34 多条件控制 受电弓电气控制线路分析 必要部件。 在刚性和柔性接触网的线路上均能适用。 目前北京、上海、广州已经建成地铁系统，其受电制式有第三轨受电 (如北京地铁 )和架空线受电弓受电 (如上海、广州地铁 )两种，其中架空线受电弓与机车受电弓在结构、原理等方面有诸多相似之处。 受电弓控制电气线路图如图 35 所示 14 图 35 受电弓控制电路图 2F30 受电弓和高速断路器控制 保护空气开关 2K04 列车控制启动继电器 2K10 紧急制动继电器 2S01 升弓开关 2K31 升弓启动继电器 2K33 受电弓保持继电器 （ 1）升、降弓装置： 升、降弓装置包含电磁阀和缓冲阀，保证实现下列两个功能： 电磁阀得电，使压缩空气通过，从而使受电弓升起；电磁阀失电，让压缩空气流出，使受电弓降弓； 缓冲阀上分别装有调节螺栓，用来调节控制受电弓弓头的升、降 速度与时间。 受电弓控制回路（如上图所示）由列车电源线 (DC110V)正端 30420 提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关 2F30。 受电弓控制回路（如上图所示）由列车电源线 (DC110V)正端 30420 提供电源， 15 经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关 2F30。 当列车激活后列车控制系统进入工作准备状态，列车控制启动继电器 2K04 和紧急制动继电器 2K10 分别得电工作。 （ 2） 升弓控制原理：司机可以操作升弓开关 2S01 来执行 “ 升弓 ” 指令，通过自动空气开关 2F3列车控制线 21103，使升弓启动继电器 2K31 得电。 2K31控制各自单元车辆受电弓保持继电器 2K33， 2K33 得电后开启受电弓驱动电路受电弓电磁阀 2Y01 得电，使受电弓升弓并保持受电弓处在合适工作位置。 (3)降弓控制原理：司机可以通过使用降弓控制开关 2S02 来降弓，按下降弓控制开关 2S02 的常闭触点 2l22。