城市轨道交通车辆电器（第3版）课件：空调系统

空调系统

空调系统是城市轨道交通车辆的空气调节装置,用于处理车厢内空气,使之达到除湿、降温、升温的目的,给乘客创造一个舒适的乘车环境。城市轨道交通车辆的空调机组一般采用车顶安装方式,因此所用的空调机组的结构形式为车顶单元式,安装在车辆顶部的1/4和3/4处,每节车安装2台。空调控制系统采用KPC控制器作为核心控制单元,一个控制盘控制同节车2台空调机组,空调控制系统通过控制盘控制空调机组,使车内保持舒适的环境。同时,控制系统将对空调机组进行诊断,将空调系统各元件的状态信息及故障信息发送给车辆控制单元,并可在驾驶室显示屏显示。空调机组结构原理认知

1整列车空调的操作空调机组的结构

一空调机组有两个独立的空气系统:客室空气处理系统(室内部分)和冷凝器空气冷却系统(室外部分),具体组成如图1-1所示。1-箱体总成;2-蒸发腔盖板一;3-蒸发腔盖板二;4-U形橡胶嵌条;5-蒸发腔盖板三;冷凝腔盖板一;7-电加热;8-冷凝腔盖板二;9-送风口密封条;10-回风口密封条;11-风阀一;12-新风口;13-气液分离器;14-压缩机;15-冷凝器;1轴流风机;17-主回路连接器;18-混合风滤网;19-控制回路连接器;20-风阀二;21-蒸发器;22-冷凝腔盖板三;23-离心风机;24-安装座;25-减振器;2干燥过滤器;27-定位销座;28-空气净化器;29-压板;30-检修阀室内空气处理系统位于空调机组的前箱体部分,主要包括通风机、蒸发器、电加热器、新风口、新风阀、回风阀、回风滤尘网、空气净化器等部件。2个新风口分别位于空调机组前箱体两侧,并安装有金属新风滤网;电动新风阀可控制新风量;1个回风口位于空调机组前箱体底部,电动回风阀可控制室内回风量;空气净化器位于回风阀上方,具有空气净化的作用。新风和回风混合后,经过混合风滤网过滤后通过蒸发器(电加热器),空气被降温除湿(加热),然后由空调机组离心风机送出,通过分配风道吹入客室内,降低(提高)客室温度。室外冷却系统位于空调机组一端。室外空气与冷凝器进行热交换,温度升高后被轴流风机排出;冷凝器内制冷剂被冷凝,经节流降压降温,进入蒸发器蒸发吸热,降低空调机组内混合风温度。空调机组的工作模式

二1.制冷在制冷系统中,制冷剂由压缩机压缩成高温高压的蒸汽,进入风冷冷凝器,通过冷凝风机的运转,经外界空气强制冷却,冷凝成高压常温液体,然后进入毛细管节流降压,变成低温低压液体(含少量气体),进入蒸发器,吸收流过蒸发器的空气的热量,蒸发成低压蒸汽,被压缩机吸入,完成一个制冷循环。2.制热由新风口引入的新鲜空气及车内循环空气,被机组的通风机吸入并在电加热器前混合,通过电加热器加热,温度升高,再由通风机送入车内,使温度徐徐上升。3.通风制冷压缩机和冷凝风机全部停止运转,仅通风机工作,回风阀与新风阀均打开,维持客室内的氧气含量及空气流动。4.紧急通风紧急通风模式将在如下情况下启动:(1)MVB正常,空调控制系统收到来自MVB的“紧急通风”命令;(2)MVB故障,空调控制系统检测不到380V电源信号。当以上任一情况发生时,空调控制器将断开所有吸合的接触器,机组停止运行。KPC向紧急通风逆变器发送紧急通风信号,延时10s,闭合紧急通风接触器,空调系统进入紧急通风模式。此时空调机组回风阀完全关闭,新风阀全开,制冷系统停止工作,通风机工作在降频降压状态下,为客室提供新风。紧急通风模式结束的条件如下:(1)当MVB网络正常时,如果空调控制器接收到VCU发出的结束紧急通风指令,空调系统结束紧急通风状态,恢复正常运行;(2)如果网络故障,在紧急通风模式下空调控制系统检测到380V电源正常时,自动结束紧急通风状态,转到正常模式;(3)如果一直没有撤销紧急通风的命令,则直至蓄电池亏电,结束紧急通风状态。5.预冷如果系统一开机即检测到温度Ti≥Tic(设定温度),则执行预冷状态。新风阀关闭,回风阀打开,机组执行预冷模式。当温度降到Tic-1℃以下或预冷持续30min后收到预冷取消信号,预冷状态结束,此时系统仍根据客室内的温度工作在相应的工作模式,新风阀、回风阀均打开。6.预热如果系统一开机即检测到温度Ti≤12℃时,则执行预热状态。启动预热模式后,空调新风阀关闭,回风阀打开,空调以全回风模式运行,使客室内温度迅速升高。预热模式运行时间超过15min或Ti达到13℃以上,则预热模式结束,新风阀、回风阀均打开。空调机组的工作原理

三城轨车辆空调系统制热采用电加热器加热,其制冷系统原理如下:压缩机从蒸发器吸入制冷剂R407C气体,将其压缩成高温高压的R407C蒸汽,排入风冷冷凝器,经与外界空气进行热交换,放出热量冷凝成高压常温的R407C液体,然后经毛细管降压后变成低温低压液体,进入蒸发器,吸收由室内流过蒸发器的空气的热量,蒸发成低压蒸汽再被压缩机吸入,完成一个制冷循环。制冷剂不断地从室内吸收热量,在室外放出热量,从而达到使室内降温、除湿的效果,如图1-2所示。图1-2空调系统原理图本节要点总结空调系统是城市轨道交通车辆的空气调节装置,用于处理车厢内空气,使之达到除湿、降温、升温的目的,给乘客创造一个舒适的乘车环境。城市轨道交通车辆的空调机组一般采用车顶安装方式,每节车厢安装2台。空调机组有两个独立的空气系统:客室空气处理系统(室内部分)和冷凝器空气冷却系统(室外部分)。室内空气处理系统主要包括通风机、蒸发器、电加热器、新风口、新风阀、回风阀、回风滤尘网、空气净化器等部件,主要起回风、送风、降温除湿(加热)等作用。在室外冷却系统中,室外空气与冷凝器进行热交换,温度升高后被轴流风机排出;冷凝器内制冷剂被冷凝,经节流降压降温,进入蒸发器蒸发吸热,降低空调机组内混合风温度。空调机组的工作模式有:制冷、制热、通风、紧急通风、预冷、预热6种工作模式。能力拓展训练请根据本节内容,利用智慧职教城市轨道交通、铁道机车等专业教学资源库、MOOC学院《机车车辆电气设备的检查与调试》在线课程等数字化资源及公共网站等途径,完成下面的任务。任务1:请收集城轨车辆用空调机组的图片,制作PPT,课上分享。PPT课件要求:不少于5页,图片清晰,配备必要的文字说明。其他要求:能理解制作的PPT内容,能进行流利的讲解。任务2:请收集城轨车辆空调机组故障和检修等方面的视频。要求:每组收集1~2个视频,了解空调机组的工作状态、可能出现的故障及如何进行处理等,从而加深对空调机组结构和功能的理解,进行课上分享。任务3:请收集城轨车辆使用的空调机组和家用空调的资料,了解它们的差异,完成下面的表格。再把找到的图片、文字和下表整理成PPT,进行课上分享。

空调控制盘结构原理认知

2控制盘是客室空调系统的控制中心,每个控制盘控制一节车厢内的2台空调机组。按照设定程序准确控制着空调系统的正常工作,完成通风、制冷、制热、停机等各项功能。空调控制盘采用微机控制器KPC控制。每台空调机组在回风口、送风口和新风口处设置NTC型温度传感器检测回风温度、送风温度和新风温度,分别取两机组回风温度平均值作为客室温度,新风温度平均值作为室外温度。将客室温度或室外温度与KPC内部设定的温度比较后,自动进入通风、制冷、制热等工作状态。控制盘是客室空调系统的控制中心,每个控制盘控制一节车厢内的2台空调机组。按照设定程序准确控制着空调系统的正常工作,完成通风、制冷、制热、停机等各项功能。空调控制盘采用微机控制器KPC控制。每台空调机组在回风口、送风口和新风口处设置NTC型温度传感器检测回风温度、送风温度和新风温度,分别取两机组回风温度平均值作为客室温度,新风温度平均值作为室外温度。将客室温度或室外温度与KPC内部设定的温度比较后,自动进入通风、制冷、制热等工作状态。空调控制盘以微机控制器KPC为控制核心,采用面板指示灯来显示运行情况。执行元件由接触器控制,保护元件采用低压断路器(空气开关)及热继电器。

空调控制盘的结构

一图2-1客室空调控制盘结构图

客室空调控制盘主要部件

二1.微机控制器采用KPC-1T2-Q69型微机控制器,带有MVB、RS232、USB通信接口,如图2-2所示。图2-2微机控制器2.接触器该空调机组的控制盘采用西门子3RT1016、3RT1017、3RT1026系列接触器,如图2-3所示。3.热继电器本套系统采用西门子3RU11型热继电器,其整定值为2.4A,如图2-4所示。4.电动机热磁断路器本套系统采用西门子3RV10型电动机热磁断路器,其整定值为2.4A,如图2-5所示。5.低压断路器本套系统采用西门子5SJ63D50、5SJ63C16、5SJ63C20、5SJ63D10、5SJ52C04型低压断路器,如图2-6所示。空调控制系统通过控制器控制空调机组,使车内保持舒适的环境。控制系统采集各传感器以及各元件的检测信息,进行数据的运算、处理,并与车辆控制系统通过MVB网络进行通信。同时,控制系统将对空调机组工作状态进行诊断,将空调系统各元件的状态信息及故障信息发送给车辆控制单元,并可在驾驶室显示屏上显示。本节要点总结空调控制盘是客室空调系统的控制中心,每个控制盘控制一节车厢内的2台空调机组,按照设定程序准确控制着空调系统的正常工作,完成通风、制冷、制热、停机等各项功能。空调控制盘采用微机控制器KPC控制。每台空调机组在回风口、送风口和新风口处设置NTC型温度传感器检测回风温度、送风温度和新风温度,分别取两机组回风温度平均值作为客室温度,新风温度平均值作为室外温度。将客室温度或室外温度与KPC内部设定的温度比较后,自动进入通风、制冷、制热等工作状态。空调控制盘以微机控制器KPC为控制核心,采用面板指示灯来显示运行情况。执行元件由接触器控制,保护元件采用低压断路器(空气开关)及热继电器。能力拓展训练请根据本节内容,利用智慧职教城市轨道交通、铁道机车等专业教学资源库、MOOC学院《机车车辆电气设备的检查与调试》在线课程等数字化资源及公共网站等途径,完成下面的任务。任务1:请收集城轨车辆用空调控制盘的图片,制作PPT,课上分享。PPT课件要求:不少于5页,图片清晰,配备必要的文字说明。其他要求:能理解本人制作的PPT内容,能进行流利的讲解。任务2:请收集城轨车辆空调控制盘故障和检修等方面的视频。要求:每组收集1~2个视频,了解空调控制盘的工作状态、可能出现的故障及如何进行处理等,从而加深对空调控制盘结构和功能的理解,进行课上分享。空调系统检查与维护

3空调不启动故障应急处理维修等级

一维修计划

二维修工作

二本节要点总结空调系统在规定的日期内,应按维修计划实施维修工作。本计划以运行里程数为基础,对维修工作和周期划分了维修等级。表3-2给出了在各个维修阶段,空调系统需要维修的部件,表3-3给出了具体维修工作内容。需要指出的是,上文只是给出了初步维修指导,实际工作中,各地铁公司会根据实际情况制订更加具体、完善的维修计划。能力拓展训练请根据本节内容,利用智慧职教城市轨道交通、铁道机车等专业教学资源库、MOOC学院《机车车辆电气设备的检查与调试》在线课程等数字化资源、各地铁公司检修规程等资源及公共网站等途径,完成下面的任务。任务1:请收集城轨车辆空调机组检修作业图片及检修工艺方面的资料,制作PPT,课上分享。PPT课件要求:不少于10页,图片清晰,配备检修流程图和必要的文字说明。其他要求:能理解本人制作的PPT内容,能进行流利的讲解。任务2:(1)请收集城轨车辆空调机组检修标准化作业视频。要求:每组(3~4人)收集1~2个视频,了解空调机组检修需要的工装、工具,检修流程,检修内容,并进行某个检修等级的作业演练。(2)各小组由组员扮演空调机组检修员,完成一套空调机组检修标准化作业,录制成视频,进行课上分享。电器触头的有关知识

4知识拓展

Tipone:电器对触头的基本要求根据触头的工作情况,为了保证电器可靠工作和有足够的寿命,对触头有如下要求:(1)工作可靠,接触电阻要小。(2)有足够的机械强度。(3)长期通过额定电流时,温升不超过规定值。(4)通过短路电流时,有足够的电动稳定性与热稳定性。(5)有足够抵抗外界腐蚀(如氧化、化学气体腐蚀)的能力。(6)寿命长。此外,还要求触头所用的材料要少,质量小,价格便宜,便于制造和维修。

Tiptwo:触头的分类触头可按以下方法分类。(1)按触头工作情况,可分为有载开闭和无载开闭两种。前者在触头开断或闭合过程中,允许触头中有电流通过;后者在触头开断或闭合过程中,不允许触头中有电流通过,而在闭合后才允许触头中通过电流,如转换开关等。无载开闭触头,由于触头开断时无载,故无电弧产生,对触头的工作十分有利。(2)按开断点数目,可分为单断点式触头和双断点式触头。(3)按触头正常工作位置,可分为常开触头和常闭触头。(4)按结构和形状,可分为指形触头和桥式触头等。(5)按触头相互运动状态,可分为滑动式触头和滚动式触头。后者比前者的机械磨损小,传动力也小。(6)按触头的接触方式,可分为点接触、线接触和面接触3种。Tipthree:触头接触面的形式1.点接触点接触触头是指两个导体只在一点或者很小的面积上发生接触的触头(如球面对球面、球面对平面)。触头间是“点”与“点”的接触。在同样的触头压力下,点接触的单位压力大,因此,可得到较小的接触电阻。但其散热条件差,机械强度小,因此只适用于做负荷小的触头,多用于10A以下的继电器、接触器和自动开关的联锁触头等,一般控制电路的触头多采用点接触式。2.线接触线接触是指两个导体沿着线或较窄的面积发生的接触(如圆柱对圆柱、圆柱对平面)。在相同接触压力作用下,线接触方式触头的接触电阻比另外两种都小,其原因是触头的压力强度和实际接触面得到了很好的配合。面接触的接触点虽多,但压强小;点接触的压强虽大,但接触点少,因此它们的接触电阻都比线接触的大。另外,线接触容易做到触头间有滑动和滚动,从而使触头的工作条件得到改善。同时,线接触触头的制造、调整、装配均比较方便,因而被广泛采用。线接触常用于通过几十安至几百安电流的中等容量的电器,如接触器、自动开关及高压开关电器的主触头。3.面接触面接触是指两个导体有着较广的表面接触(如平面对平面),其接触面积和触头压力均较大。由于其触头在开闭过程中接触面间无相对滑动,不能清除氧化膜等高电阻物质,所以在此种触头表面须嵌上贵重的银片。而且面接触的接触电阻很不稳定,当接触面稍有破坏或者装配不当时,都会使接触电阻大大增加。所以此种形式应用较少,仅用于大电流、接触压力大的场合,如固定母线接触、大容量的接触器和断路器的主触头,闸刀开关也常采用面接触的形式。考虑到装配检修的方便和工作的可靠性,多采用点接触或线接触的形式。在低压自动开关等电气设备中,有的采用多个线接触或多个点接触并联使用,以减小接触电阻,使工作可靠,降低制造成本,减小检修工作量。Tipfour:触头的参数触头的参数主要有触头的结构尺寸、开距、超程、研距、初压力和终压力等。1.触头的结构尺寸触头的结构尺寸主要是根据触头工作时的发热条件确定,同时要考虑它的机械强度与工作寿命等条件。2.触头的开距触头处于断开位置时,动、静触头之间的最小距离s称为触头的开距(或行程),如图4-2a)所示。开距是触头的一个主要参数。它不仅要保证在开断正常电流时能可靠地熄弧,而且还能使触头间具有足够的绝缘能力,当电源出现不正常的过电压时不致击穿。它不仅影响触头与灭弧系统的尺寸,而且影响电磁传动机构的尺寸。从减小电器的尺寸和减少触头闭合时振动的角度出发,在保证可靠开断电路的前提下,触头开距越小越好。触头开距的大小与开断电流大小、线路电压、线路参数及灭弧装置等有关。3.触头的超程触头的超程是指触头对完全闭合后,若将静触头移开,动触头在触头弹簧的作用下继续前移的距离r,如图4-2c)所示。触头超程是用来保证在触头允许磨损的范围内仍能可靠地接触。一般在计算时选取超程r=(0.6~0.8)t,式中t为新触头的厚度。但需要注意的是,超程不宜取得过大,因为当超程大时,在一定的电磁吸力情况下,触头的初压力相应要小些。而初压力小,对减小触头振动是不利的。4.触头的研距动触头和静触头接触过程中,触头接触表面既有滚动,又有滑动,这种滚动和滑动称为触头的研磨过程。由研磨所产生的距离称为研距。为了保证触头工作时有良好的电接触,一般线接触触头开闭过程的起止点不重合,且有一定距离。研距是触头开闭过程中动、静触头间滚动量与滑动量之和。如图4-3所示,动、静触头开始接触时,其接触线在a点处。在触头闭合过程中,接触线逐渐移动,最后停在b点处接触,以导通工作电流。由于在动触头上的ab和静触头上的a'b'长度不一样,