CRH-牵引系统（很详细）
第三章牵引系统
第⼀节概述
主牵引系统主要由受电⼸、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。受电⼸通过电⽹接⼊25kV 的⾼压交流电，输送给牵引变压器，降压成1500V 的交流电。降压后的交流电再输⼊牵引变流器，通过⼀系列的处理，变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机，通过电机的转动⽽牵引整个列车。
主牵引基本动⼒单元由1台牵引变压器、2台牵引变流器、8台牵引电机构成，1台牵引变流器驱动4台牵
引电机。四台牵引电机并联使⽤。四台牵引电机特性差异控制在±5％以内，以便电流负荷分配均匀。
动车组有两个相对独⽴的主牵引动⼒单元。正常情况下，两个牵引单元均⼯作。当设备故障时，M 1车和M 2车可分别使⽤。另外，整个基本单元可使⽤VCB 切除，不会影响其它单元⼯作。
⼀、系统原理
主电路简图如图3-2所⽰，受电⼸从接触⽹25kV 、50Hz 单相交流电源受电，通过主
图 3-2 主电路简图
牵引变压器逆变器滤波电容器脉冲整流器
脉冲整流器滤波电容器逆变器
图 3-1 主牵引系统⽰意图
断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组上。主电路开闭由VCB控制。牵引变压器牵引绕组设两组，原边绕组电压25kV时，牵引绕组电压1500V。
主电路系统以M1车、M2车的两辆车为1个单元。主电路系统原理参见图3-2主电路简图。更详细的可
参见附图中的《主电路接线图》。
⼆、系统布置
主牵引系统车底电⽓设备布置参见图3-3。2、6号车车下各设⼀台牵引变压器，⽽2号车（M2）、3号车（M1）、6号车（M2）、7号车（M1s）的车底下均悬挂⼀台牵引变流器，及车下转向架分别安装4台牵引电机。
其中4号车和6号车车顶均设受电⼸、保护接地开关EGS、故障隔离开关⼀套，2号车和6号车的车下均设⾼压机器箱；2、3、4号车之间和5、6号车之间的车顶上设置⾼压电缆连接器，为了⽅便摘挂，在
4、5号车之间的车顶上，设置了⾼压电缆⽤倾斜型电缆连接器。
三、车辆编组
车辆编组如图3-3所⽰。
图3-3 车辆编组图
四、设备构成
主电路设备构成如表3-1所⽰。
表3-1主电路设备构成表
图 3-4 DSA250受电⼸总成
1-底架 2-阻尼器 3-升⼸装置 4-下臂 5-⼸装配 6-下导杆 7-上臂 8-上导杆 9-⼸头 10-滑板
五、单元构成
主电路的基本单元由受电⼸（1台）、VCB （主断路器）（1台）、牵引变压器（1台）、牵引变流器（2台）、牵引电机（8台）构成。1台牵引变流器驱动4台牵引电机。
第⼆节受电⼸
⼀、结构
升⼸装置安装在底架上，通过钢丝绳作⽤于下臂。下臂、上臂和⼸头由较轻的铝合⾦材料结构设⽽成。
滑板安装在Ｕ型⼸头⽀架上，⼸头⽀架垂悬在４个拉簧下⽅，两个扭簧安装在⼸头和上臂间，这种结构使滑板在机车运⾏⽅向上移动灵活，⽽且能够缓冲各⽅向上的冲击，达到保护滑板的⽬的。
⼆、技术参数
（⼀）名称：单臂受电⼸。（⼆）型号：DSA250。（三）设计速度：250km/h 。（四）额定电压/电流：25Kv/1100A 。（五）标称接触压⼒：70N （可调整）。（六）空⽓动⼒调整：通过⼸头翼⽚调节（根据⽤户需要选装）。
（七）升⼸驱动⽅式：⽓囊装置。（⼋）输⼊空⽓压⼒：0.4～1Mpa 。
（九）静态接触压⼒为70N 时的标称⼯作压⼒：约0.35 Mpa 。（⼗）⼸头垂向移动量：60mm 。
（⼗⼀）精密调压阀耗⽓量：输⼊压⼒＜1MPa 时不⼤于11.5L/min 。（⼗⼆）材料
1．滑板：整体碳滑板（鋁托架/碳条）。 2．⼸⾓：鈦合⾦。
3．上臂/下臂：⾼强度鋁合⾦。 4．下导杆：不锈钢。
5．底架：低合⾦⾼强度结构钢。
（⼗三）重量：约115kg(不包含绝缘⼦)。
注意：必须要由专业技术⼈员和乘务员来使⽤和维护受电⼸。在任何情况下，必须采取必要的安全和防护措施。
图 3-5 受电⼸⽓动原理图
1-空⽓过滤器 2-单向节流阀（升⼸）G1/4 3-精密调压阀Rc1/2调压范围为0.01～0.8MPa 4-压⼒表R1/8，0～Mpa 5-单向节流阀（降⼸）G1/4 6-安全阀 12-升⼸装置 14-电控阀 15-绝缘管 16-⽓囊驱动式受电⼸阀板 17-车顶界⾯
三、⼯作原理
上图中的14、15 属选项。压缩空⽓通过电控阀经过滤器进⼊精密调压阀，精密调压阀（件3）⽤于调节受电⼸接触压⼒，输出压⼒恒定的压缩空⽓，其精度偏差为±0.002 Mpa 。因为⽓压每变化
0.01Mpa(0.1kgf/c ㎡)会使接触压⼒变化10N 。
注：精密调压阀调压阀在⼯作过程中，为保证输出压⼒穏定，溢流孔和主排⽓孔始终有压缩空⽓间歇性排出，属正常现象。压⼒表（件4）显⽰值仅作为参考，应以实测接触压⼒为准。单向节流阀（件2）⽤于调节升⼸时间，单向节流阀（件5）⽤于调节降⼸时间。如果精密调压阀出现故障，安全阀会起到保护⽓路的作⽤。
注：精密调压阀运⽤中不得随意改变其调整值，为保证各种控制阀正常使⽤，应严格防⽌⽔和其它杂质渗⼊（注意机车上部件管接头的密封，并及时检查清理空⽓过滤器。精密调压阀的更换应采⽤原⼚配件或装备部指定的产品，否则引起的质量事故，后果由⽤户承担）。
四、受电⼸的使⽤
环境和安装条件包括：
环境温度：-40℃/+40℃, 注意阀板尽可能装在车内。;
压缩空⽓压⼒值：必须使⽤⼲燥的空⽓，正常升⼸空⽓压⼒值约0.34～0.38Mpa （接触压⼒为70N 时）。
接触压⼒调整：受电⼸在正常⼯作⾼度，接触压⼒可在机车顶部⽤弹簧秤测量，如果需要可由专业技⽊⼈员通过精密调压阀调节，调整好的精密调压阀在使⽤边程中禁⽌随意⼈为调整。更换受电⼸时，应重新检测受电⼸的接触压⼒。
注：（1）.如运⾏中由于碳滑条磨损使滑板重量减少，导致接触压⼒少量升⾼⼨，⽆需调整精密调压阀。（2）本⽂图纸和⽂字只说明基本原理，详细精确的设计资料必须从各修订图纸或最新图纸中获得。
五、维护说明
（⼀）检查
使⽤前，在降⼸位置检查钢丝绳的松紧程度。两侧张紧程度应⼀致。清理阀板上的过滤器。拧开滤清器的外罩，清理尘埃和⽔。
1．间隔４周的维修内容
⽬测整个受电⼸。若存在损坏的绝缘⼦，破损的软连接钱，损坏的滑动轴承和变形的部件都应更换。若磨耗部件超过其磨损极限，也应当及时更换。清洁车顶与受电⼸之间的绝缘管，可⽤中性清洁剂，不得使⽤带油棉纱。每天⽤⼲棉纱擦拭，防⽌灰尘吸附，导致⼀次短路。
2．间隔６个⽉的维修内容
整个受电⼸性能检测，⽬测软连接线，⽤卡尺测量滑板厚度，若磨损到限则应更换。
3．间隔１年的维修内容
紧固件的检测，尤其是整个⼸头弹性系统的零部件。如果需要拧紧螺母，应注意保证相应的扭矩。M8螺栓扭矩为12±2Nm。
4．间隔２年的维修内容
轴承的润滑，滑动轴承可⾃润滑，对于下导杆两端的关节轴承以及升⼸装置销轴处的润滑，可⽤注油向润滑油杯内注SHELLALVANIA R3型润滑脂。注完后⽤油杯帽密封。下臂上的６个滚动轴承的润滑，需拆下下臂，从有弹性档圈⼀端将轴拆下，衬套内注SHELLALVANIA R3型润滑脂后，装上下臂。拆装下臂时请向⼚家索取拆装⼯艺。
5．间隔４年的维修内容
更换软连接线。
6．间隔８年的维修内容
更换轴承。
（⼆）润滑
润滑滚动轴承是为了提⾼其使⽤寿命。在最初安装时、两年⼀次的维修期或常规维修时油杯应注意密封以防尘⼟和⽔.滑动轴承可⾃润滑，保养⽅便。
（三）清理
阀板上的过滤器应1～2周清理⼀次。
（四）更换滑板
出现下列情况时，必须更换滑板：
1．碳条磨耗后⾼度⼩于5mm成滑板总⾼度≤22mm。
2．由于产⽣电弧，发⽣变形或缺陷。
3．滑板碎裂或出现⼀定深度的凹槽。
如果仅需更换⼀个滑板，新滑板与另⼀个旧滑板的⾼度差应不超过3mm。
特别注意：安装滑板压缩空⽓进⽓接⼝时，套紧螺母的拧紧⼒矩不⼤于3Nm，⽤⼿旋⼊或⼩型扭⼒扳⼿即可。
（五）调试更换阻尼器
阻尼器在安装受电⼸前必须经过调试。如果受电⼸实际动作特性与额定值之间有较⼤差别，有必要检查阻尼器的安装情况。磨损、动作不灵活、漏油时，须更换阻尼器。
具体操作如下：先把阻尼器拉伸、压缩５次，长座①=54mm，落⼸位置的安装长度②=480±1.5mm。
图 3-6 阻尼器调试说明
1-长座=54mm 2-长度=480±1.5mm 3-阻尼器 4-右 5-左
6-防坐盖 7-锁紧螺母（⽓缸）8-锁紧螺母 (接头)
（六）检查升⼸装置
建议每4～6周在落⼸位置检查⼀次钢丝绳的松紧。如需要，则把钢丝绳拉紧，但两螺母拧紧量要相同，避免升⼸装置松弛（在落⼸位置），如图3-7所⽰。
图3-7 装有升⼸装置的底架
1-⼸装配2-升⼸装置3-钢丝绳4-销轴5-主通⽓管6-线导向
六、⼸⽹故障后的检修、检测
当发⽣⼸⽹故障，造成受电⼸滑板、⼸头、上臂等零部件变形或损坏，应将受座⼸从车顶拆下，进⾏全⾯调修或更换零部件，检修完成后在专⽤试验台上対受电⼸进⾏例⾏试验（包括动作试验、⼸头⾃由度测量、⽓密性试验、静态压⼒特性试验等），试验合格后⽅可重新装车投⼊使⽤。对于较轻的刮⼸，可在车顶调试升降⼸时间、静态压⼒特性试验等。关于受电⼸的⼀些常见故障和维修，可以参见《CRH2动车组故障处理⼿册》中相关部分和《专项修作业办法》的受电⼸专项修办法部分。
七、DSA250 受电⼸辅助⽤油脂
表3-2 受电⼸辅助⽤油脂
⼋、注意事项
（⼀）必须要由专业技术⼈员调整和维护受电⼸。在任何情况下，必须采取必要的安全和防护措施。
（⼆）在车顶⼯作时，必须切断接触⽹线供电电源。
（三）受电⼸升⼸时，应确保压缩空⽓供应⽆意外故障发⽣。因为⼀旦压缩空⽓供应发⽣故障，受电⼸就会下降，可能造成受电⼸臂底下⼈员的⼈⾝伤害。
（四）在调整和维护受电⼸时，为确保不会⽆意升⼸，使⽤约1.5⽶的绳⼦绑在底架和上交叉管间。
（五）维护⼸头时，在受电⼸的上交叉管和车顶或底架间⽤长约0.9m的⽊制⽀撑⽀撑。不要把⽊制⽀撑放置在⽓囊或升⼸装置的部件上。
（六）特殊情况在受电⼸⽓囊失效后，重新启⽤受电⼸前应完全排除渗⼊其中的⽔。
（七）必须遵循⽹线接地和绝缘的原则。
第三节⾼压箱
25KV电⽹⾼压⾸先由受电⼸引⼊动车组，然后经过故障隔离开关接⼊到⾼压机器箱，并旁路连接了保
护接地开关EGS。⾼压机器箱内有避雷器、真空断路器VCB、接地端⼦。从⾼压机器箱出来的⾼压电直接连接到牵引变压器的原边绕组。设置了⾼压联锁回路，在受电⼸没有降下或保护接地开关EGS没有闭合的情况下，⾼压机器箱不能打开。
故障隔离开关的作⽤是在出现故障时强迫断开受电⼸。EGS的作⽤是将⾼压系统强制性接地，以便车辆维护时⼈员的安全。VCB的作⽤是在需要的情况下⾃动断开主变压器的供电。
⼀、真空断路器
型式：CB201型。
）
操作⽅法：电磁控制空⽓操作额定操作电压：DC100 +10
-30V
额定操作压⼒：7.84×105Pa（8kgf/cm2）
⼆、交流避雷器
额定电压：AC42kV（RMS）。
动作电压：AC57kV以下（V1mA，DC）。限制电压：AC107kV以下。
三、保护接地开关
型号：SH2052C。
⽅式：电磁空⽓式。
边程额定电压：30kV，单相。
额定频率：50Hz。
额定瞬时电流：6000A（15周）。
额定操作空⽓压⼒：785kPa（8kgf/cm2）。
额定操作电压：DC100 +10
-30V。
额定联锁接点：3a-3b。
结构：为耐寒耐雪结构，设防冻电热器（AC100V 100W）。
图3－8真空断路器
图 3-9 牵引变压器
长-2570mm 宽-2300mm ⾼-835mm
第四节牵引变压器
动车组在2号和6号车下各设有⼀个牵引变压器，牵引变压器通过螺栓悬挂于车体下。⼀、输出
在⽹压变化范围内，牵引变压器输出电压、电流及功率满⾜列车牵引和再⽣制动要求。⼆、安装结构
牵引变压器的安装采⽤在车体横梁下⽤螺栓固定的吊挂⽅式。
三、强度
牵引变压器有⾜够的强度，保证在⾼速运⾏时碎⽯碰撞不⾄于破损。
四、冷却及其冷却油
冷却采⽤强迫油循环风冷⽅式，除⽤温度继电器、油流指⽰器实施状态监控外，还采⽤⾦属波纹管存油器，避免外⽓与油的直接接触，防⽌油质⽼化。冷却油采⽤难燃性硅油。
五、规格
牵引绕组为两个独⽴线圈，每1线圈均连接到1台牵引变流器上，确保牵引绕组的⾼电抗、疏偶合性，具有可使牵引变流器稳定运⾏的特性。另外，为了增加每组牵引绕组的容量，原边绕组采⽤两组并联结构的绕组配置。
六、线圈结构
牵引绕组2组、辅助绕组1组。七、⽅式
壳式⽆压密封⽅式。⼋、冷却⽅式
油循环风冷⽅式、硅油。九、效率
95％以上（额定载荷条件）。⼗、绝缘等级（⼀）原边绕组⾼压侧
图 3-10 牵引变流器长-3100mm 宽-2730mm ⾼-650mm
1．感应耐电压：42kV ×10分钟（120Hz 时）（另外，240Hz 时5分、166.7Hz 时7.2
分等条件也可）。
2．脉冲耐电压：全波150kV （波形：波前长1.2µs ，波尾长 50µs ）；截断波170kV
（波形：在波前长1.2µs 处截断）。（⼆）原边绕组接地侧：⼯频耐压 2.5kV 。（三）牵引绕组侧：车辆⽤⼯频耐压 5.4kV 。（四）辅助绕组侧：车辆⽤⼯频耐压 2.9kV 。（五）绝缘种类：特A 级。⼗
⼀、牵引变压器额定性能参数
参见表3-3，牵引变压器线圈结构为牵引绕组2组、辅助绕组1组，采⽤油循环冷却。
关于牵引变压器的⼀些常见故障，请参见《CRH2动车组故障处理⼿册》中相关部分。
第五节牵引变流器
动车组设有四个牵引变流器，分别在2号、3号、6号和7号车下。两个牵引变流器为⼀组，由⼀个牵引变压器提供电源。牵引变流器与牵引变压器⼀样，⽤螺栓悬挂于车下。
牵引变流器在M 1车、M 2车上分别装载脉冲整流器、逆变器各1台，运⾏时除实施牵引电机电⼒供应和制动时的再⽣制动外，还具备保护功能。
⼀、结构
动车组牵引变流器采⽤免维修模块结构。功率半导体模块的换件时间为两⼩时以内。
牵引变流器功率单元集中布置，脉冲整流器功率单元（2台）、逆变
功率单元（3台）。牵引变流器配置有两排⽓⼝的电动轴流式通风机，向功率单元冷凝器送风。真空接触器、继电器单元和⽆接点控制装置等集中布置，便于检修。另外，考虑密
封性和检查⽅便，采⽤板簧式⼿动型夹紧装置。
牵引变流器的零部件，考虑到其操作、维修⽅便，采⽤模块化设计。例如半导体冷却装置分成脉冲整流器⽤两台，逆变器⽤三台的单元，分别具有互换性。控制装置分为⽆接点控制装置（控制逻辑部）、继电器单元、电源单元等。
半导体冷却装置和电动通风机等⼤型装置采⽤下部拆装的结构。⼩型控制单元内的各零部件可以采⽤不同⼚家的产品，维修和检查时需要更换的控制单元，其结构和功能必须具有互换性。
⼆、电路⽅式
牵引变流器采⽤电压型3点式电路，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。模块具有互换性。
三、功率半导体
功率半导体采⽤：
IGBT或IPM：3300V、1200A。
钳位半导体：3300V、1200A。
四、控制⽅法
脉冲整流器部分：牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz输⼊脉冲整流器。脉冲整流器由单相3点式PWM变频器、交流接触器K组成。采⽤⽆接点控制装置（IGBT 元件），从⽽实现了输出直流电压2600V～3000V定压控制、牵引变压器原边电压电流功率因数的控制以及⽆接点控制装置保护。再⽣制动时接收滤波电容器输出的直流3000V电压，向牵引变压器供应AC1500V、50Hz。另外，主电路的输⼊通过交流接触器K实施。
逆变器部分：输⼊滤波电容器电压，依据⽆接点控制装置（IGBT元件）控制信号，输出变频变压的三相交流电对4台并联的电机进⾏速度、扭矩控制。再⽣制动时牵引电机发出三相交流电，向滤波电容器输出直流电压。牵引电机控制采⽤⽮量控制⽅式，独⽴控制扭矩电流和励磁电流，以使扭矩控制⾼精度化、反应⾼速化，提⾼电流控制性能。
五、保护功能
系统具有完善的保护功能。
六、冷却⽅式
冷却⽅式采⽤液体沸腾冷却机械通风⽅式，冷却介质采⽤环保的氟化碳（FX3250）。
七、控制装置
牵引变流器控制为软件控制，调节装置免维护。
⼋、效率
在额定载荷条件下（除辅助电路和控制电路外），牵引变流器的效率为:0.96以上。
九、性能参数
（⼀）形式：CI11 。
（⼆）脉冲整流器：单相电压3点式PWM脉冲整流器。
（三）逆变器：3相电压3点式PWM逆变器。
（四）额定参数
1．输⼊：1285kVA (单相交流1500V，857A，50Hz)。
2．中间直流电路：1296kW (直流3000V，432A)。
3．输出：1475kVA (三相交流2300V，424A，0～220Hz)。
4．效率：96％以上（在额定载荷条件下，除辅助电路外）。
5．功率因数：97%以上（在额定载荷条件下，除辅助电路和控制电路外）。
（五）开关频率
1．脉冲整流器：1250Hz。
2．逆变器：500～1000Hz。
（六）冷却⽅式：液体沸腾冷却机械通风⽅式，冷媒为氟化碳(FX3250)。
（七）主要构成
1．功能单元
（1）主开关元件：IGBT或IPM。
（2）滤波电容器：合计8000µF/装置。
（3）脉冲整流器功率单元：2125µF/台×2台＝4250µF。
（4）逆变器功率单元：1250µF/台×3台＝3750µF 。
2．过压抑制可控硅单元：过压抑制可控硅栅级驱动电路、直流电压互感器(DCPT)。3．充电单元：滤波电容器备⽤充电⽤接触器、变压器及整流器。
4．真空交流接触器。
5．电阻器单元：过电压抑制电抗器、放电电阻器。
6．交流变流器单元：霍尔型电流传感器。
7．交流变压器单元：电压传感器。
8．⽆接点控制装置。
9．控制电源单元。
10．电动通风机：主电动通风机、辅助电动通风机(密闭室冷却⽤)。
（⼋）接点控制装置
（九）脉冲整流器控制功能
1．主电路控制⽅式：3点式PWM⽅式。
2．脉冲整流器输出频率：50Hz。