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[运输]绿皮火车的供电系统,了解一下? [复制链接]

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— 本帖被 發騷友 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2018-08-26) —
现在绿皮火车已经逐渐淡出了人们的视线



今天扒一扒绿皮车的供电系统,再往后,可能很少有人能知道这种奇特的供电方式了
PS:这里的绿皮车,指得是过去22型,25B型等非空调旅客列车,现在随铁路发展,已经越来越少见了
虽然现在铁总把25G、25K、25T这些车底的普速列车也涂成了绿色,但和老绿皮车是绝不一样的
在绿皮车的年代里,旅客列车是没有诸如发电车、机车直供电这些电力设备的,车厢里也就是照明、风扇等用电负载



这种车的电气系统的负载量并不是很大,列车的用电由悬挂在车下的发电机和蓄电池提供电源,两者并联工作
停车及速度较低时由蓄电池供电,正常运行的时候则由发电机供电,同时为蓄电池充电。
发电机的动力来自于车轮,由车轴上安装的皮带轮带动宽皮带传递动力,驱动发电机发电,供车厢内的灯具及风扇等电器用电。
这是此种供电方式的电气原理图,供电制式为DC48V,现在的空调客车是DC110V



首先,电源之一由车下的J5感应子发电机(KFT-1型)构成,之所以叫J5,J指交流,5指5KW,这是用得最多的型号
当然,还有3KW、7KW、9KW的容量,慢慢由衍生出又有KFT-2,KFT-2A型发电机,那是后来了
但是,用起来都是一样的,安装在台车上,由车轴驱动,只有车动起来才能发电,车停着,就没电了
车也不能开得太慢,太慢也没电,至少,发电机转速要大于800rpm才能给负载供电
这种发电方式,能量的来源肯定是机车提供的,所以,应该也能算是变相的机车供电吧
采用这种方式取电,问题也是有的,首先,消耗了机车的牵引功率,虽然很小,但是也算消耗
其次,容量不能做太大,因为车轴的驱动能力有限,发电机容量太大,负载过重时,车轮会打滑,更影响发电

这便是车下发电机系统,安装在台车架上的J5感应子交流发电机,上面安装有张紧器
确保皮带松驰的时候不至于打滑影响发电
这辆车还是用宽皮带传动的,后来的发电机用5根三角皮带传动了



这是发电机的结构图



发电机发出的是三相交流电,但是车上用电是直流电,因此还需要整流
旁边安装有整流箱,之所以整流箱也在车下,是因为硅二极管整流,电流又比较大
方便散热,也方便检修。车下整流箱,和车上电源箱一起,共同构成发电机控制回路
车上电源箱,详见后话



内部为6只硅二极管组成三相桥,将发电机发出的交流电整流为直流电
用来给蓄电池充电和给车内负载供电,都是国产的2CZ系列整流管
体积巨大且不便,现在一个三相整流模块就搞定了



蓄电池,是供电系统中的重要部件,在发电机不工作的时候
全车的电源都由蓄电池来提供,蓄电池是一个笨重的设备
自然也得安装在车下,它们由单体蓄电池串联构成电池组
安装在蓄电池箱里,这是车下蓄电池箱,左右各一



GN300-3型镍镉蓄电池,单节电压1.2V 容量300Ah,40节构成48V蓄电池组
GN是镍镉蓄电池,300代表容量300Ah,-3代表第3型
长期以来,铁路客车上的蓄电池都是TG系列铅酸蓄电池
这种电池虽然造价低廉,但是笨重,寿命短,保养维护工作量大(开口的,要加水)
且电池充电时产生酸雾,腐蚀性强(电池箱都是木衬涂沥青)
更有一点讨厌的是,铅酸蓄电池的低温性能很差,冬天列车开去了东北,可能电池容量就只有标称的1/3还少了
话说回来了,蓄电池的工作条件,真是很恶劣的,风吹日晒雨不淋,颠簸晃动,经常饥一顿撑一顿的
所以从1987年开始,经过试验,逐渐改用了性能更好的镍镉电池
包括现在的25G,25K,25T等新型空调客车,都是采用镍镉电池
而且,随着供电质量的提高和充电机的完善,蓄电池寿命较绿皮车时代也有了很大提高



国产太行牌蓄电池,新乡国营755厂的产品,镍镉电池是他家的主打产品
现在叫做河南新太行电源有限公司,生产“新太”牌镍镉电池
镍镉电池性能很好,皮实耐用,寿命长,但就是太贵了



说完了两个提供电源的装置,再来说说整个电路系统中重要的一环,这便是发电机的控制系统
因为列车的车速并不是时刻都保持恒定的,所以,为了保证发电机的输出在一个合理范围内
必须要加以自动控制,这个就是车上安装的电源控制箱,它和车下整流箱一起构成发电机控制系统
绿皮车最常用的就是KP-2A型和KP-2B型电源箱
K代表客车用,P代表配电箱,2是设计序号,A(B)代表第1(2)次设计改进

这是KP-2A型电源箱,这个安装在车上乘务员室的后墙上,以方便监控电气系统参数及调节
面板上有电压表,电流表,功能开关,充电指示,参数调节等旋钮
其电气参数为:
输入三相交流线电压:44V
输入频率:85-370Hz
输出直流电压:59+-1V
输出最大电流:85A
最大充电电流:40+-5A
过压保护电压:64V+-1V
它的主要作用就是对发电机的输出进行调节,保证发电机的端电压能在规定的输出范围内
为配电盘提供电力(说的很好)



电源箱的面板:两个指针式电表,用来指示电压和电流
一个交流信号灯提示发电机是否正常发电,两个功能开关负责仪表显示
请注意,左下角有两个像指示灯似的家伙,标记电压整定和振荡调节
这是两个电位器的旋钮,一个用来调节输出电压,另一个,用来消除电路的自激振荡
这两个钮还不能随便调,以免影响正常供电和蓄电池充电



打开,里面的电路不甚复杂,


KP-2A的原理框图如下



KP-2A的电路结构很简单,采用可控硅作为功率元件对发电机励磁进行调节
测量电路通过检测发电机的输出电压,改变励磁电路中可控硅的导通角,从而使发电机输出电压保持恒定
主要电路部件集中在印刷板上
下面两个电位器,就是调节电压和抑制振荡的



从元件上判断,这个配电箱,应该是上世纪九十年代的产品



箱内的其他元件,采用电木板铆钉连线的安装方式,简单可靠



左侧的变压器,即是电压检测变压器
右侧的线绕电阻,明显发热的痕迹



负责调节励磁,过压保护的可控硅元件,国产3CT



接线端子,左侧圆形的,是直流互感器,用来检测蓄电池充电电流(经常不可靠)
这也是该型号电源箱的一个需要改进之处,经常充电电流过大导致蓄电池极板损坏



就这样,车上的电源箱,和车下整流箱共同构成发电机控制回路
再加上发电机和蓄电池,这四个家伙凑到一起,组成了客车电源系统
提供48V直流电源到配电盘,为车上负载供电



这样一套电源系统,工作起来究竟怎么样呢?
结果只能是马马虎虎,正常用用还好,精细起来可不行
确实,这套简陋的供电系统让车辆部门吃了不少苦头
这些东西,作为旅客一般体现不到,但是对于当年的列检们,十分头疼
比如一些隐形的却要命的东西:发电机是否失控?充电是否不足?充电电流是否过大?子\母车负载是否不均衡?
这些问题,轻的烧灯泡,折蓄电池的寿,重则影响供电,不能照明,无电可用
当年因充电不足和充电电流失控,每年车辆部门就会报废很多蓄电池
后来,为解决这一问题,逐步推出了改进的KP-2B型电源箱,KFT-2系列发电机等改进措施
但是,随着新型空调车的出现以及绿皮车的谢幕,它们也鲜为人知了


最后是FAQ:
Q:绿皮车都有发电机吗?
A:不是,绿皮车分子母车,负载不大的情况下,一辆母车(带发电机),可带1-2辆子车(不带发电机)

Q:绿皮车都有什么用电?
A:主要是照明用电,夏天还有电扇,还有就是行车设备诸如防滑器,轴温报警器,但是耗电极小
广播车还有广播机

Q: 如果长时间停车,蓄电池没电了怎么办?
A:没办法,没电就没电

Q:这个电源够开水炉用吗?
A:不够,绿皮车用燃煤锅炉烧开水和取暖

Q:为什么有的绿皮车带空调?
A:只有少数绿皮车带空调,比如CA22 ,RW22 ,RW25B, CA25B(餐车和软卧)
它们车下自带一台30KW柴油发电机为空调供电,当然,后来也有一些铁路局进行改造
给绿皮车安了空调,集中供电


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tempchar 专家 +1 楼主是铁路系统的吗?真是好文,学习了 09-06
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一字螺丝 和 十字螺丝 混用……维修板
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简单实用,故障率低。
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难得一见,谢谢楼主分享!!!

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论坛都是神人啊!
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长知识了,还记得挤绿皮车的日子。
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铁路系统的?小时候我就住在一小车站旁边,货车底下不知钻过多少回,就没见过楼主上面的发电机,不过那时候也不知道发电机长啥模样。
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好高级,长见识了,谢谢
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Re:绿皮火车的供电系统
上小学的时候每天要穿过铁路,有时候货车挡道,虽然不远处有道口,但是都懒得绕道,往往是钻货车底下。说出来现在可能要被人指责,其实那时候安全得很,货车启动很慢的,即使已经启动了,钻过去都没事的。
离线zhuqing-1920

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现在这种车基本上绝迹了。