CN213691123U - 一种安全的地铁列车实训牵引主电路 - Google Patents

Abstract

一种安全的地铁列车实训牵引主电路，包括接触网、受电弓、避雷器Arr、三位置开关BQS、母线汇流排XT、网压监视回路、牵引回路、VVVF控制电路和预充电电路，网压监视回路包括防反二极管1D101、熔断器FU1、网压表PV；牵引回路包括熔断器FU2、高速断路器HB1、平波电抗器L、继电器K1、继电器K2和预充电电阻R1；VVVF控制电路包括交流接触器KM3、VVVF逆变器、牵引电机、M车电阻箱R2；预充电电路包括电源、直流接触器KM1、预充电接触器KM2、通电延时继电器KA1和断电延时继电器KA2。该实训牵引主电路，既基于地铁列车牵引主电路电气逻辑又低压安全，且结构简单，易于实现实训目的。

Description

一种安全的地铁列车实训牵引主电路

技术领域

本实用新型涉及地铁列车电气控制领域，具体涉及一种安全的地铁列车实训牵引主电路。

背景技术

地铁列车的安全运营离不开日常的检修与维护，然后电气系统是列车运行控制的核心设备，随着日复一日的使用及电气设备损耗，地铁列车电气系统的故障检修、调试与保养都需要大量的人才，因此，地铁列车电气系统特别是牵引主电路的培训、学习与实训是当前地铁检修人员的一个重要方向，所以如何设计一套适用的、安全的牵引主电路供培训人员实训是非常重要的。

目前地铁列车牵引主电路的实训多使用真实列车上的电路，由于使用真车电路进行实训，需要扣车在库，不利于地铁运营生产，同时主电路供直流高压1500V，实训时存在较大安全隐患，因此，有必要设计一种安全的地铁列车实训牵引主电路，保证地铁公司或者不具备地铁列车的职业院校进行安全、有效的牵引主电路的实训。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种安全的地铁列车实训牵引主电路，给供培训人员在低压安全条件下实训，同时给设计人员提供一种低压直流工作的牵引主电路设计思路。

本实用新型采取的技术方案是：一种安全的地铁列车实训牵引主电路，其特征在于：包括接触网、受电弓、避雷器Arr、三位置开关BQS、母线汇流排XT、网压监视回路、牵引回路、VVVF控制电路与预充电电路，所述母线汇流排XT设有A、B、C三个等电位连接柱，其中母线汇流排XT的B连接柱通过三位置开关BQS和受电弓连接接触网正极，避雷器Arr的一端与三位置开关BQS的运行位和受电弓之间的结点连接，避雷器Arr的另一端接地；

母线汇流排XT的A连接柱通过牵引回路接接触网负极，母线汇流排XT的C连接柱通过网压监视回路接接触网负极；

所述网压监视回路包括防反二极管1D01、熔断器FU1和网压表PV，该防反二极管1D01的正极接母线汇流排XT的C连接柱，防反二极管1D01的负极经熔断器FU1和网压表PV后接接触网负极；

所述牵引回路包括熔断器FU2、高速断路器HB1、平波电抗器L、继电器K1、继电器K2、和预充电电阻R1；

所述预充电电路包括电源、直流接触器KM1、预充电接触器KM2、通电延时继电器KA1和断电延时继电器KA2；

该高速断路器HB1的一端通过熔断器FU2接母线汇流排XT的A连接柱，高速断路器HB1的另一端连接有三条支路，其中第一条支路为：高速断路器HB1的另一端依次通过直流接触器KM1的一对常开主触头、平波电抗器L和继电器K1的线圈后接接触网负极；第二条支路为：高速断路器HB1的另一端通过预充电接触器KM2的一对常开主触头和预充电电阻R1后与直流接触器KM1的常开主触头的负极连接；第三条支路为：高速断路器HB1的另一端通过继电器K2的线圈接接触网负极；

所述VVVF控制电路包括交流接触器KM3、VVVF逆变器、牵引电机和M车电阻箱R2；该交流接触器KM3线圈的一端通过继电器K1的一对常开触头与U相火线连接，交流接触器KM3线圈的另一端与V相火线连接；VVVF逆变器的三个电压输入端口通过交流接触器KM3的三对交流常开触头分别对应与U、V、W三相火线连接，VVVF逆变器的三个电压输出端接牵引电机的输入端；M车电阻箱R2的两端分别接在VVVF逆变器的PB端口和“＋”端口；

所述预充电电路的直流接触器KM1、预充电接触器KM2、通电延时继电器KA1和断电延时继电器KA2分别设在四条支路上，继电器K2常开触头的正极接电源正极，继电器K2常开触头的负极并接该四条支路，该四条支路中第一条支路为：继电器K2常开触头的负极通过断电延时继电器KA2的延时闭合动断触头和预充电接触器KM2的线圈后回到电源负极；

第二条支路为：继电器K2常开触头的负极通过通电延时继电器KA1的延时闭合动合触头和直流接触器KM1的线圈后回到电源负极；

第三条支路为：继电器K2常开触头的负极通过直流接触器KM1的一对常开触头和通电延时继电器KA1的线圈后回到电源负极，预充电接触器KM2的一对常开触头分别并接在直流接触器KM1的一对常开触头上；

第四条支路为：继电器K2常开触头的负极通过直流接触器KM1的另一对常开触头和断电延时继电器KA2的线圈后回到电源负极。

其进一步技术方案是：所述接触网采用DC24V供电，预充电电路的电源采用DC110V供电。

由于采取上述技术方案，本实用新型之一种安全的地铁列车实训牵引主电路具有以下有益效果：

1. 采用本实用新型之一种安全的地铁列车实训牵引主电路，模拟真实列车上的电路，从而进行牵引主电路的培训、学习与实训，不需要扣车在库，即利于地铁运营生产又达到实训目的。

2.本实用新型实训牵引主电路，接触网采用低压直流24V供电，当接触网供电时，网压监视回路工作，并通过网压表模拟表示出接触网网压1500V，即用24V直流电压模拟直流1500V的真实列车接触网网压，保证牵引主电路实训过程中的安全性。

3. 本实用新型实训牵引主电路，设计了网压监视回路，网压监视回路正常工作后，在司机控制台合上高速断路器按钮后，高速断路器HB1的触头闭合，牵引回路、预充电电路、VVVF控制电路依次导通，牵引电机工作，因此在实训中，受电弓升起后，网压表指示正常，即可合主断，使牵引回路工作。

4. 本实用新型实训牵引主电路，用继电器替代了实际地铁列车牵引回路中的IGBT模块，继电器替代IGBT作为受控对象，并采用预充电电路控制预充电接触器KM2线圈的得电情况，作用是给继电器K1线圈预充电（模拟真实电路中给IGBT的中间直流环节充电，保证主电路的逻辑与真实牵引主电路一致），去进行三相电路的通断控制，一方面节省成本，另一方面保证了低压实训电路的可操作性与安全性。

5. 本实用新型实训牵引主电路，结构简单，低压安全，易于实现，对地铁公司或者不具备地铁列车的职业院具有较强的适用性，同时给设计人员提供一种低压直流工作的牵引主电路设计思路。

下面结合附图和实施例对本实用新型之一种安全的地铁列车实训牵引主电路的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型之一种安全的地铁列车实训牵引主电路的牵引回路和网压监视回路原理图；

图2为本实用新型之一种安全的地铁列车实训牵引主电路驱动的VVVF控制电路原理图；

图3为本实用新型之一种安全的地铁列车实训牵引主电路对继电器K1线圈预充电电路原理图。

具体实施方式

实施例：

一种安全的地铁列车实训牵引主电路，包括接触网、受电弓、避雷器Arr、三位置开关BQS、母线汇流排XT、网压监视回路、牵引回路与预充电电路，所述接触网采用DC24V供电；

所述母线汇流排XT型号为G113-420/200A，其设有A、B、C三个等电位连接柱，所述三位置开关BQS型号为KDTHK.1-1800/1400，其中母线汇流排XT的B连接柱通过三位置开关BQS和受电弓连接接触网正极，避雷器Arr的一端与三位置开关BQS的运行位和受电弓之间的结点连接，避雷器Arr的另一端接地，避雷器Arr的型号为HY10WL-2.4/4.8；

母线汇流排XT的A连接柱通过牵引回路接接触网负极，母线汇流排XT的C连接柱通过网压监视回路接接触网负极；

所述网压监视回路包括防反二极管1D01、熔断器FU1和网压表PV，该防反二极管1D01（型号为ND95-16）的正极接母线汇流排XT的C连接柱，防反二极管1D01的负极经熔断器FU1和网压表PV后接接触网负极，网压表PV型号为：65C5-DC30V ；该熔断器FU1的型号为RT16-00 R031 200A；

所述牵引回路包括熔断器FU2、高速断路器HB1、平波电抗器L、继电器K1、继电器K2、和预充电电阻R1；熔断器FU2的型号为RT16-00 R031 100A、高速断路器HB1的型号为UR6-32、平波电抗器L的型号为DLK-115、继电器K1的型号为MY4NJ-DC24V、继电器K2的型号为：MY4NJ-DC24V，预充电电阻R1的阻值为5欧姆，起分压作用，高速断路器HB1合上1S内，继电器K1线圈得电，但加在继电器K1线圈上的电压（电压低于额定电压60%）不足以吸合衔铁，即继电器K1常开触点不闭合，因此，继电器K1线圈有一个预充电的过程，避免击穿继电器K1造成损坏；

所述预充电电路包括电源、直流接触器KM1、预充电接触器KM2、通电延时继电器KA1和断电延时继电器KA2；预充电电路的电源采用DC110V供电，直流接触器KM1的型号为WLCZ1-1250，预充电接触器KM2的型号为WLCZ1-250，作用是给继电器K1线圈预充电，通电延时继电器KA1的型号为HHS5-A/ST3PA-A DC110V，设置得电延时时间为1秒，断电延时继电器KA2的型号为HHS5F (ST3PF) 10S，DC110V，设置失电延时时间为1秒；

该高速断路器HB1的一端通过熔断器FU2接母线汇流排XT的A连接柱，高速断路器HB1的另一端连接有三条支路，其中第一条支路为：高速断路器HB1的另一端依次通过直流接触器KM1的一对常开主触头、平波电抗器L和继电器K1的线圈后接接触网负极；第二条支路为：高速断路器HB1的另一端通过预充电接触器KM2的一对常开主触头和预充电电阻R1后与直流接触器KM1的常开主触头的负极连接；第三条支路为：高速断路器HB1的另一端通过继电器K2的线圈接接触网负极；

所述VVVF控制电路包括交流接触器KM3、VVVF逆变器、牵引电机和M车电阻箱R2；该交流接触器KM3线圈的一端通过继电器K1的一对常开触头与U相火线连接，交流接触器KM3线圈的另一端与V相火线连接；VVVF逆变器的三个电压输入端口通过交流接触器KM3的三对交流常开触头分别对应与U、V、W三相火线连接，VVVF逆变器的三个电压输出端接牵引电机的输入端；M车电阻箱R2的两端分别接在VVVF逆变器的PB端口和“＋”端口；接触器KM3的型号为CJX2-2510-380、VVVF逆变器的型号为YQ3000-A7407P5G、两台牵引电机的型号均为Y132S-6 3KW，牵引电机用于模拟真实列车；

所述预充电电路的直流接触器KM1、预充电接触器KM2、通电延时继电器KA1和断电延时继电器KA2分别设在四条支路上，继电器K2常开触头的正极接电源正极，继电器K2常开触头的负极并接该四条支路，该四条支路中第一条支路为：继电器K2常开触头的负极通过断电延时继电器KA2的延时闭合动断触头和预充电接触器KM2的线圈后回到电源负极；

第二条支路为：继电器K2常开触头的负极通过通电延时继电器KA1的延时闭合动合触头和直流接触器KM1的线圈后回到电源负极；

第三条支路为：继电器K2常开触头的负极通过直流接触器KM1的一对常开触头和通电延时继电器KA1的线圈后回到电源负极，预充电接触器KM2的一对常开触头分别并接在直流接触器KM1的一对常开触头上；

第四条支路为：继电器K2常开触头的负极通过直流接触器KM1的另一对常开触头和断电延时继电器KA2的线圈后回到电源负极；

预充电控制电路用于给牵引回路中的继电器K1线圈进行预充电，模拟与真车相同的电气逻辑。

本实用新型一种安全的地铁列车实训牵引主电路的工作原理为：

该电路的接触网采用DC 24V供电，即牵引回路的工作电压为DC24V，可以提供一种逻辑相同且低压安全的实训作业环境；在三位置开关BQS打至运行位的前提下，电流从母线汇流排XT的C连接柱流出，经过防反二极管1D01、网压表PV回到接触网负极，网压监视回路正常工作，网压表将显示线路网压24V；

网压监视回路正常工作后，在司机控制台按下高速断路器HB1“合”按钮，高速断路器HB1的触头闭合，电流从母线汇流排XT的A连接柱流出，经过熔断器FU2、高速断路器HB1、继电器K2线圈后回到接触网负极，即牵引回路的第三条支路导通，继电器K2线圈得电，使得继电器K2的一对常开触头（5-9）闭合，因此，预充电电路的第一条支路导通，支路上的预充电接触器KM2线圈得电，进而使得预充电接触器KM2的常开主触头（主﹢、主﹣）和一对常开触头（23-24）同时瞬时闭合：

1、预充电接触器KM2主触头（主﹢、主﹣）闭合，使得牵引回路的第二条支路导通，即电流经高速断路器HB1、预充电接触器KM2的主触头、预充电电阻R1、平波电抗器L及继电器K1线圈回到接触网负极；预充电接触器KM2开始对继电器K1线圈充电，但加在继电器K1线圈上的电压（电压低于额定电压60%）不足以吸合衔铁，即继电器K1常开触点（5-9）不闭合，因此，继电器K1线圈有一个预充电的过程，此时受继电器K1常开触点控制的VVVF控制电路不导通，牵引电机不工作；

2、预充电接触器KM2的一对常开触头（23-24）闭合，使得预充电电路的电流经预充电接触器KM2的该对触头（23-24）和通电延时继电器KA1线圈后回到电源负极，即预充电电路第三支路导通，通电延时继电器KA1线圈得电；得电时间1秒后，通电延时继电器KA1的延时闭合动合触点变为闭合状态，直流接触器KM1线圈得电，预充电电路第二支路导通；进而直流接触器KM1的主触头（主﹢、主﹣）和两对常开触头（3a-3b、2a-2b）同时瞬时闭合：

①直流接触器KM1的两对常开触头（3a-3b、2a-2b）闭合，使得预充电电路第三条支路的电流经直流接触器KM1的触头（3a-3b）使通电延时继电器KA1线圈继续得电、断电延时继电器KA2线圈也得电，断电延时继电器KA2的延时闭合动断触点断开（瞬时动作），预充电接触器KM2线圈失电，预充电接触器KM2主触头（主﹢、主﹣）和一对常开触头（23-24）断开，牵引回路的第二条支路断电，而预充电电路第三条支路始终导通，反过来由于通电延时继电器KA1线圈始终得电，又保证预充电电路的第二条支路始终导通，即直流接触器KM1线圈始终得电；

②直流接触器KM1的主触头（主﹢、主﹣）闭合，使得牵引回路的第一条支路导通，即电流一部分经高速断路器HB1、直流接触器KM1的主触头（主﹢、主﹣）及继电器K1线圈回到接触网负极；继电器K1线圈得电，此时加在继电器K1线圈上的电压足以吸合衔铁，即继电器K1常开触点（5-9）闭合，交流接触器KM3线圈得电，交流接触器KM3的三对交流常开触头（1-2、3-4、5-6）闭合，VVVF控制电路导通，牵引电机工作；

当在司机控制台上按下高速断路器HB1“分”按钮，高速断路器HB1的触头断开，此时牵引回路断电，VVVF控制电路不导通，牵引电机停止工作；而预充电电路由于断电延时继电器KA2线圈失电，断电延时继电器KA2的延时闭合动断触点延时1秒恢复到初始闭合的状态。

本牵引主电路中的避雷器Arr、三位置开关BQS、母线汇流排XT、防反二极管1D101、熔断器FU1、熔断器FU2、网压表PV、高速断路器HB1、平波电抗器L、直流接触器KM1、预充电接触器KM2、交流接触器KM3、继电器K1、继电器K2、VVVF逆变器、牵引电机、通电延时继电器KA1、断电延时继电器KA2等元器件均为市场上常见器件，容易购买，其内部结构为公知常识，这里不再赘述。

Claims (2)

1.一种安全的地铁列车实训牵引主电路，其特征在于：包括接触网、受电弓、避雷器Arr、三位置开关BQS、母线汇流排XT、网压监视回路、牵引回路、VVVF控制电路与预充电电路，所述母线汇流排XT设有A、B、C三个等电位连接柱，其中母线汇流排XT的B连接柱通过三位置开关BQS和受电弓连接接触网正极，避雷器Arr的一端与三位置开关BQS的运行位和受电弓之间的结点连接，避雷器Arr的另一端接地；

母线汇流排XT的A连接柱通过牵引回路接接触网负极，母线汇流排XT的C连接柱通过网压监视回路接接触网负极；

所述网压监视回路包括防反二极管1D01、熔断器FU1和网压表PV，该防反二极管1D01的正极接母线汇流排XT的C连接柱，防反二极管1D01的负极经熔断器FU1和网压表PV后接接触网负极；

所述牵引回路包括熔断器FU2、高速断路器HB1、平波电抗器L、继电器K1、继电器K2、和预充电电阻R1；

所述预充电电路包括电源、直流接触器KM1、预充电接触器KM2、通电延时继电器KA1和断电延时继电器KA2；

该高速断路器HB1的一端通过熔断器FU2接母线汇流排XT的A连接柱，高速断路器HB1的另一端连接有三条支路，其中第一条支路为：高速断路器HB1的另一端依次通过直流接触器KM1的一对常开主触头、平波电抗器L和继电器K1的线圈后接接触网负极；第二条支路为：高速断路器HB1的另一端通过预充电接触器KM2的一对常开主触头和预充电电阻R1后与直流接触器KM1的常开主触头的负极连接；第三条支路为：高速断路器HB1的另一端通过继电器K2的线圈接接触网负极；

所述VVVF控制电路包括交流接触器KM3、VVVF逆变器、牵引电机和M车电阻箱R2；该交流接触器KM3线圈的一端通过继电器K1的一对常开触头与U相火线连接，交流接触器KM3线圈的另一端与V相火线连接；VVVF逆变器的三个电压输入端口通过交流接触器KM3的三对交流常开触头分别对应与U、V、W三相火线连接，VVVF逆变器的三个电压输出端接牵引电机的输入端；M车电阻箱R2的两端分别接在VVVF逆变器的PB端口和“＋”端口；

所述预充电电路的直流接触器KM1、预充电接触器KM2、通电延时继电器KA1和断电延时继电器KA2分别设在四条支路上，继电器K2常开触头的正极接电源正极，继电器K2常开触头的负极并接该四条支路，该四条支路中第一条支路为：继电器K2常开触头的负极通过断电延时继电器KA2的延时闭合动断触头和预充电接触器KM2的线圈后回到电源负极；

第二条支路为：继电器K2常开触头的负极通过通电延时继电器KA1的延时闭合动合触头和直流接触器KM1的线圈后回到电源负极；

第三条支路为：继电器K2常开触头的负极通过直流接触器KM1的一对常开触头和通电延时继电器KA1的线圈后回到电源负极，预充电接触器KM2的一对常开触头分别并接在直流接触器KM1的一对常开触头上；

第四条支路为：继电器K2常开触头的负极通过直流接触器KM1的另一对常开触头和断电延时继电器KA2的线圈后回到电源负极。

2.根据权利要求1所述的一种安全的地铁列车实训牵引主电路，其特征在于：所述接触网采用DC24V供电，预充电电路的电源采用DC110V供电。

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