dc60v供电空调列车110v蓄电池容量试验研究

dc60v供电空调列车110v蓄电池容量试验研究

在c6d交通流的诊断列车上，客运管理系统采用cd10v电源。DC110V系统由位于各个车厢的7.5kW充电器和100Ah镉镍碱性蓄电池以及将客车连通的DC110V直流母线组成,其系统的性能决定了车辆运行的可靠性和安全性。DC110V系统采用分级控制方式:一级负荷,如防滑器、轴报器、各种屏柜控制、应急照明等由DC110V母线供电;二级负荷,如辅助照明、电开水炉控制等由通过隔离二极管与110V直流母线相连的本车蓄电池供电。充电器向蓄电池和并接在蓄电池两端的负载供电,输入电压DC600V,设有过压、限流等保护功能。蓄电池设有欠压保护功能,当蓄电池电压低于欠压保护值时,自动切除二级负荷。列车运行时,由充电器向负载供电,列车过分相和入库时,由蓄电池供电。DC600V空调客车用充电器和镉镍碱性蓄电池均经过地面性能试验,试验结果达到技术条件要求。但通过对1998年10月1日上线运用的北京—武昌K79/80次DC600V机车供电空调列车考核发现,DC110V系统起始运行基本正常,经过一段时间的使用后,运用部门反映餐车蓄电池容量不足。因此,在列车运行状态下确定DC110V系统的工作性能,尤其是确定运行条件下的蓄电池容量是十分必要的。1蓄电池充电性能1998年10月23日—24日,笔者对K79/80次北京—武昌快速车编组中的软座车(RZ25K10863)和餐车(CA25K92574)进行了蓄电池充放电试验。试验过程如下。10月23日,列车在武昌车辆段出库时,由于夜间库内作业,软座车及餐车蓄电池均处于欠压保护状态。在武昌站机车连挂向客车供电后,充电器工作,向蓄电池及负载供电。测量软座车及餐车蓄电池充电性能。在餐车蓄电池充电结束时,关闭充电器,蓄电池以本车负载(主要是照明负荷)放电,测量蓄电池的放电容量。当餐车蓄电池放电到欠压保护动作时,接通充电器,再次进行蓄电池充电容量测量。10月24日,列车在北京西车辆段出库时,同样由于夜间库内作业,软座车及餐车蓄电池均处于欠压保护状态。在北京西站机车连挂向客车供电后,充电器工作,向蓄电池及负载供电。测量软座车及餐车蓄电池充电性能。在软座车蓄电池充电结束时,关闭充电器,蓄电池以本车负载(主要是照明负荷)放电,测量蓄电池的放电容量。当软座车蓄电池放电到欠压保护动作时,接通充电器,再次进行蓄电池充电容量测量。试验时使用3位半数字电压表测量蓄电池的充放电电压,采用充电器控制箱面板电流表测量蓄电池的充放电电流和充电器的总输出电流。充电终止条件为蓄电池充电电流至2A～3A。试验数据见表1～表4。2运营时间和通过dc嵌入在进行蓄电池充放电容量计算时,必须考虑列车运行过程中过分相造成的充放电容量损失。我国目前采用手动过分相,过分相时间随机车乘务员的操作变化而变化。实测北京—武昌间过分相最短时间8s,最长时间65s(机车降弓),平均20s。北京—郑州间平均12.8min、郑州—武昌间平均24.2min一个供电段(K79/80次运行图),一个供电段运行时间最短2min,最长38min。实测DC600V过分相后稳定时间3s,充电器启动时间14s。一个分相点充电器停止工作时间为37s,在此时间内蓄电池向负载供电。2.1蓄电池充电安时数根据表1(1)计算蓄电池充电安时数为69.6Ah。在上述充电器工作时间内,列车经过了6个分区亭,根据列车过分相时的蓄电池充电电流值换算安时数为:126×37/3600=1.3(Ah)。蓄电池实充安时数为:69.6-1.3=68.3(Ah)。根据表1(2)计算蓄电池充电安时数为75.4Ah。在上述充电器工作时间内,列车经过了17个分区亭,根据列车过分相时的蓄电池充电电流值换算安时数为:279×37/3600=2.9(Ah);蓄电池实充安时数为:75.4-2.9=72.5(Ah)。根据表1(3)计算蓄电池充电安时数为62.8Ah。在上述充电器工作时间内,列车经过了9个分区亭,根据列车过分相时的蓄电池充电电流值换算安时数为:163×37/3600=1.7(Ah);蓄电池实充安时数为:62.8-1.7=61.1(Ah)。2.2蓄电池供电安时数根据表2计算蓄电池的放电安时数为46.7Ah。考虑到列车过分相时蓄电池向负载供电,蓄电池供电安时数为(按表1(2)考虑):15×17×37/3600=2.6(Ah);蓄电池放电容量为:46.7+2.6=49.3(Ah)。2.3蓄电池充电安时数根据表3(1)计算蓄电池充电安时数为35.5Ah。在上述充电器工作时间内,列车经过了4个分区亭,根据列车过分相时的蓄电池充电电流值换算安时数为:51×37/3600=0.5(Ah);蓄电池实充安时数为:35.5-0.5=35(Ah)。根据表3(2)计算蓄电池充电安时数为32.8Ah。在上述充电器工作时间内,列车经过了8个分区亭,根据列车过分相时的蓄电池充电电流值换算安时数为:161×37/3600=1.7(Ah);蓄电池实充安时数为:32.8-1.7=31.1(Ah)。根据表3(3)计算蓄电池充电安时数为36.2Ah。在上述充电器工作时间内,列车经过了9个分区亭,根据列车过分相时的蓄电池充电电流值换算安时数为:103×37/3600=1.1(Ah);蓄电池实充安时数为:36.2-1.1=35.1(Ah)。2.4蓄电池供电安时数根据表4计算蓄电池的放电安时数为23.2Ah。考虑到列车过分相时蓄电池向负载供电,蓄电池供电安时数为(按表3(1)考虑):15×4×37/3600=0.6(Ah);蓄电池放电容量为:23.2+0.6=23.8(Ah)。3结果分析3.1充电容量和充放效率车辆出库后的充电容量分别为68.5Ah和72.5Ah,放电结束后紧接着充电达到的充电容量为62.8Ah。充电结束后紧接着进行放电达到的放电容量为49.3Ah,充放效率为68%。考虑到车辆库内作业时本车满负荷为15A,蓄电池可以供电3h。3.2充电容量及充放效率车辆出库后的充电容量分别为35Ah和35.1Ah,放电结束后紧接着充电达到的充电容量为31.1Ah。充电结束后紧接着进行放电达到的放电容量为23.8Ah,充放效率为68%。考虑到车辆库内作业时本车满负荷为15A,蓄电池仅可以供电1.5h。3.3由于食品车辆充电性能差软座车与餐车的充电器和蓄电池型号一致,但试验结果表明两车蓄电池充放电容量相差悬殊。分析原因如下。3.3.1蓄电池充电容量通过试验发现,餐车充电器稳态输出电压为113.5V,低于技术条件要求。而软座车充电器的稳态输出电压为115.1V,满足技术条件要求。蓄电池充电容量与充电电压密切相关。充电器输出电压偏低是餐车充电性能差的主要原因之一。3.3.2试验测试与地面试验的比较经过蓄电池生产厂家在库内检查发现,餐车蓄电池组装车后没有经过预充电。没有经过预充电的蓄电池性能达不到技术条件要求。由于试验是在列车正常运用条件下进行的,试验条件不可能与地面试验相同,如充电结束后紧接着进行放电容量试验,放电结束后紧接着进行充电试验。因此,试验数据同地面静止试验有差距是正常的。但试验结果更接近实际运用情况。4提出建议4.1蓄电池管理系统充电器的性能直接影响DC110V系统的性能。试验中发现,充电器面板电压表指示误差很大,不能满足技术条件的要求,如表5所示。技术条件要求蓄电池欠压保护值为93.6V,实测2台充电器的欠压保护值分别为89.1V和85.6V。蓄电池生产厂家检查发现蓄电池电解液比重也不符合要求。因此,应继续加强充电器的质量检测和蓄电池使用维护,保证DC110V系统的性能。4.2蓄电池充电电压目前,技术条件规定蓄电池的充电电压为115V,为保证蓄电池的充电容量,应适当提高蓄电池充电电压。建议将蓄电池充电电压提高到117V。4.3式与轴驱式48v系统相似的问题DC600V供电空调列车DC110V系统采用负载与蓄电池并联、蓄电池浮充电工作方式。该方式与轴驱式48V系统有相似之处,应注意解决与48V供电系统相同或类似的问题。在运用中发现,尽管充电器具有最大输出电流限流保护和蓄电池充电电流保护,但由于充电器生产厂家不同,有的厂家有意将充电器输出电压调低,减小充电器的负荷。这