城市轨道交通车辆基础电子教案 项目7 牵引系统装置

·项目7牵引系统装置教案城市轨道交通车辆基础教案7.1授课教师任教课程城市轨道交通车辆基础授课班级单元7.1牵引系统概述授课时间课型理论实验□习题□实训□复习□授课地点多媒体教室教学目标（一）知识目标1.掌握牵引系统的功能。2.掌握牵引系统的组成。3.掌握牵引系统的分类。（二）能力目标1.能叙述牵引系统的工况：准确区分牵引工况、再生制动工况及电阻制动工况的工作原理。2.能区别牵引系统的类型：通过技术特点辨别不同牵引系统。（三）素质目标1.通过再生制动的学习，培养创新和可持续发展意识，理解能量回收对节能环保的意义。2.通过了解永磁牵引系统等国内先进技术，增强对轨道交通行业的自豪感和认同感。教学重点1.牵引系统的工况：包括牵引工况、电制动工况（再生制动与电阻制动）的工作机制。2.牵引系统的分类：直流传动与交流传动的技术差异，以及1C4M和1C2M动力配置的特点。教学难点1.电制动工况的切换条件：理解电网电压（1800V）对再生制动与电阻制动切换的影响。2.交流传动与直流传动的技术原理：掌握变压变频（VVVF）技术在交流传动中的应用。教学方法讲授与展示、讨论、问题解答教学手段多媒体教学并结合板书教学作业完成【复习思考题】、预习任务教学过程教师活动学生活动教学意图时间分配一、组织教学二、导入新课提问“为什么城市轨道交通列车能快速启动和停车？牵引系统在其中起什么作用？引导学生思考牵引系统的核心作用三、学习新课1.牵引系统的工况（1）讲解牵引系统的定义：“列车牵引系统是城市轨道交通车辆的核心部件，是列车的动力来源，根据需要为列车提供牵引力和制动力，完成列车牵引和制动。”（2）展示牵引工况示意图，说明“牵引系统为列车提供牵引动力，将电网提供的电能，利用牵引电动机将电能转换成动能，使列车在轨道上运行。”（3）结合板书，分析电制动工况的分类：“电制动工况又可分为再生制动工况和电阻制动工况。”（4）展示再生制动与电阻制动的切换条件：“电网电压较低（小于1800V）时，牵引系统进行再生制动，将列车动能转换为电能，再反馈到电网中供其他列车使用，实现能量再生利用；电网电压过高（超过1800V）时，电制动产生的电能无法向电网回馈，将消耗在制动电阻上，通过制动电阻转化为热能消散。”（5）强调：“列车制动功能需要电制动和空气制动共同配合完成，牵引系统分散配置在列车上，属于动力分散方式，选型需考虑线路纵断面、站间距、设计速度等因素。”2.牵引系统的分类（1）讲解直流传动方式：“早期城市轨道交通列车多采用直流传动，如北京地铁1号线、2号线，通过凸轮变阻、斩波调阻、斩波调压等方式改变牵引电动机电压，但其存在质量大、体积大、维修量大和能耗大等缺点。”（2）对比交流传动方式：“随着技术发展，交流传动成为主流。车辆将电网直流电通过牵引逆变器转换为变压变频的交流电，驱动牵引电机。根据电机形式不同，分为旋转电机系统（通过联轴节—齿轮箱—轮对传递动能）和直线电机系统（电磁作用力直接牵引）。”（3）强调交流电机优势：“结构简单可靠、无电刷和换向器、体积小、质量小、维修方便、转速高、功率大、能自动防滑等。”（4）展示表格说明1C4M和1C2M形式：“1C4M指一台牵引逆变器向同一节动车上的四台牵引电动机供电；1C2M指一台逆变器向同一个转向架上的两台牵引电动机供电。四、小结1.小结学生学习情况2.小结本课知识要点五、布置作业1.完成【复习思考题】相关内容2.预习下一课题新课学习任务起立，致礼、考勤聆听问题，结合知识储备讨论列车动力来源（1）观察示意图，理解电能与动能的转换过程。（2）记录电网电压与制动方式的关系，思考能量回收的实际意义。（3）针对“为什么牵引系统采用动力分散配置”提问，与教师互动。（1）对比直流与交流传动的技术差异，举例说明不同线路的牵引系统类型。（2）分析1C4M和1C2M配置的适用场景，讨论动力分散的优势。聆听思考、归纳总结课后完成作业德育及行为教育、上课准备以问题为导向，激发学生学习兴趣，引入新课主题通过图文结合与逻辑推导，帮助学生理解牵引系统的动态工作过程，突出再生制动的节能价值。通过分类对比，帮助学生建立系统认知，结合案例强化对技术应用的理解，渗透国内轨道交通技术发展成就，增强行业认同感。巩固知识体系，明确学习方向通过作业强化知识应用，为后续学习做铺垫2—5分钟5-8分钟60分钟5分钟5分钟

城市轨道交通车辆基础教案7.2授课教师任教课程城市轨道交通车辆基础授课班级单元7.2牵引系统主电路结构和工作原理授课时间课型理论实验□习题□实训□复习□授课地点多媒体教室教学目标（一）知识目标1.熟悉牵引系统主电路的结构组成：包括受流装置、高速断路器、牵引逆变器、牵引电动机、制动电阻等核心部件。2.掌握牵引系统的工作原理：理解各部件在牵引、电制动工况下的协同工作流程。（二）能力目标1.能识别牵引主回路中主要电器的安装位置和外观特征。2.能识别牵引回路中各电器的组成部件并熟悉其功能。（三）素质目标1.通过了解列车牵引系统的技术细节，培养主动学习新知识和新工艺的工作习惯。2.通过讲解高压电路安全规范，培养学生的规范意识和安全意识。教学重点1.牵引系统主电路的核心组成部件及其功能。2.牵引系统在牵引工况和电制动工况下的工作流程。教学难点1.牵引逆变器的变压变频（VVVF）工作原理及电路控制逻辑。2.电制动工况下再生制动与电阻制动的切换条件。教学方法讲授与展示、讨论、问题解答教学手段多媒体教学并结合板书教学作业完成【复习思考题】、预习任务教学过程教师活动学生活动教学意图时间分配一、组织教学二、导入新课提问“为什么城市轨道交通列车需要高压主电路？受电弓如何将电网电能引入列车？”引导学生联系前序知识（牵引系统概述），引出主电路结构的重要性。三、学习新课1.牵引系统主电路结构概述（1）展示主电路结构示意图，讲解“城市轨道交通车辆牵引系统主电路一般为1500V或750V直流供电，包含受流装置、高速断路器、牵引逆变器、牵引电动机和制动电阻等装置”。（2）强调主电路属于高压电路，需注意安全规范。2.受流装置（1）展示受电弓安装位置（B车车顶）和结构组成（单臂弓、双滑板、气动驱动），播放升降弓动画，讲解“升弓时压缩空气推动活塞，降弓时弹簧复位”。（2）对比刚性接触网与柔性接触网的受流差异，强调“受电弓需保证高速运行时与接触网的接触稳定性”。（3）展示集电靴安装在转向架构架侧面的示意图，说明“第三轨受流方式适用于地下线路”。3.高速断路器与隔离开关（1）展示HSCB安装在B车底高压箱的图片，讲解其“正常通断电路、故障时快速切断主电路”的双重作用。（2）用动画演示脱扣装置的过载保护原理：“当电流超过阈值，磁场力推动脱扣器断开主触头”。（3）绘制隔离开关三位置（受电弓位、车间电源位、接地位）的切换逻辑图，强调“受电弓与车间电源不能同时供电”的安全规则。4.牵引逆变器与牵引电动机（1）展示逆变器内部结构（IGBT元件、散热装置），用流程图讲解“直流电→三相交流电”的逆变过程，强调“VVVF技术通过调节电压和频率控制电机转速”。（2）对比牵引工况（逆变状态）与电制动工况（整流状态）的电路差异。（3）展示三相交流旋转电机的定子与转子结构，讲解“定子旋转磁场切割转子导条产生电磁力”的工作原理。（4）拓展介绍直线电机（如北京地铁机场线应用案例），对比旋转电机与直线电机的传动差异。5.制动电阻与主电路控制（1）展示车底制动电阻箱图片，讲解“当电网电压＞1800V时，再生制动切换为电阻制动，电能通过电阻发热消耗”。（2）对比强迫风冷与自然风冷的散热方式。（3）用板书梳理“升弓→合HSCB→司机控制器指令→牵引逆变器工作→电机驱动列车”的牵引流程，以及“再生制动/电阻制动切换”的逻辑。四、小结1.小结学生学习情况2.小结本课知识要点五、布置作业1.完成【复习思考题】相关内容2.预习下一单元新课学习任务起立，致礼、考勤聆听问题，回忆牵引系统功能，讨论电能传输的基本路径。观察示意图，记录主电路电压等级和核心部件名称。观察受电弓结构图片，区分单臂弓与双臂弓的外观差异。讨论“为何广州地铁部分线路采用集电靴受流”。记录HSCB的保护阈值设定方法，讨论隔离开关在检修中的应用场景。观察IGBT元件图片，思考“为何逆变器需要散热系统”；讨论直线电机对列车设计的影响。记录制动电阻的启动电压阈值，复述主电路控制的关键步骤。聆听思考、归纳总结课后完成作业德育及行为教育、上课准备以问题为