毕业论文 城轨电气线路分析及故障排除

毕业设计说明书

课题名称：城轨电气线路分析

及故障排除

专 业 系 轨道交通系 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013.12

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2014届毕业设计任务书

一、课题名称 ：城轨车辆电气线路分析及故障排除 二、 指导老师： 三、 设计内容与要求

1、课题概述:

随着城轨车辆牵引动力的交流化和运行速度的提高，列车上的受控部件或控制装置也越来越多，控制和被控设备之间的协调和快速响应显得越来越重要。虽然现阶段城轨车辆大都引入了网络控制，但是由于硬线电路具有极高的可靠性和可维护性，因此在城轨车辆电气设计中仍然大量采用硬线电路来实现其牵引、制动、控制等功能。

本课题主要针对城轨车辆主电路、辅助电路及控制电路，如交流传动主电路、列车激活控制电路、司机室占有控制电路、受电弓控制电路、高速断路器控制电路、传动控制电路、驾驶模式控制电路等展开分析，指出其常见的故障现象，并详细说明故障排除的方法。

2、设计内容与要求： (1)设计内容 本课题下设3个子课题：

① 城轨车辆主电路分析及故障排除 ② 城轨车辆辅助电路分析及故障排除 ③ 城轨车辆控制电路分析及故障排除 每个子课题设计的主要内容可包括：

① 城轨车辆电气线路整体介绍； ② 该电路主要部件结构、功能原理分析 ③ 该电路各功能模块的工作原理分析 ④ 常见故障的判断及排除方法 ⑤ 总结

（2）要求

① 要求学生有一定的电气线路识图及制图基础； ② 论文中的所有电器线路图均要用制图软件规范绘制； ③ 要求学生有一定的电气控制及城轨专业基础；

④ 通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； ⑤ 能够灵活运用《电工》或《电机与电气控制》等课程的基础知识和城轨专业知识来分析城轨车辆的各种电路。

四、设计参考书

1.《电气识图》，吕庆荣等主编，化工出版社

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2.《电机与电气控制》

3.《城市轨道交通车辆电气检修》 4.《城市轨道交通车辆运行与维修》 5.《城市轨道交通车辆电气设备》

五、设计说明书要求

1.封面 2.目录

3.内容摘要(200-400字左右，中英文) 4.引言

5.正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）

6.结束语

7.附录(参考文献、图纸、材料清单等)

六、毕业设计进程安排

第1周： 资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周: 设计要求说明及课题内容辅导。 第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。 第7-10周： 第一次检查，了解设计完成情况。

第11周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第12周： 毕业答辩与综合成绩评定。

七、毕业设计答辩及论文要求

1.毕业设计答辩要求

1)答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。

2)学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。

3)答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。

2.毕业设计论文要求

文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。

3.图纸要求:

按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

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4.曲线图表要求：

所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

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摘 要

近几年来，我国城市轨道交通发展迅速，为缓解城市交通压力作出巨大的贡献。城轨列车控制电路作为城市轨道交通车辆的重要组成部分，为保证列车上的各项电气控制与电路运行提供了良好的前提条件。

本毕业论文简述了城市轨道交通车辆电气线路的组成与部分控制电气线路,如电气线路的分类特点、电气线路中使用的元件及电器、自锁控制电气线路、互锁控制电气线路，还列举了对广州地铁控制电气线路的分析，并对广州地铁的车门线路故障进行重点讲述，详细说明了排除故障的方法。

关键词：电气控制线路 自锁电路 互锁控制电路 车门故障 排除故障

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合专用继电器等。

2.1.3 继电器主要技术参数及附加电气线路

1.技术参数 （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1.5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。

2.继电器附加气线电路

（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

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连。

2.2 低压微型断路器（MCB）

2.2.1 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。 2.2.2 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（1.1～1.15）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；

2.3 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

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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3K03、3K06、K100、1K01、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。

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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。

3.1 电气线路的控制原理以及其功能作用

3.1.1 启动停止控制电路（自锁线路）

电气线路的构成 如图3-1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FU1、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FU2、热继电器FR辅助常闭触头、停止按钮开关SB1、和启动开关SB2以及接触器K组成。

图3-1 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。

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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。 3.1.2 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3-3。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3-2 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。

3.1.3 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3-4，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SB2、SB3、SB4三个触点

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