华东交通大学 车辆电器装置 客车电开水炉

1、客车电开水炉电开水炉客车电开水炉在铁路空调客车上获得广泛使用，它是一种全自动沸腾式水加热器，内外胆采用不锈钢材质制成，具有下述优点：1能自动、连续地供应开水，使用卫生，安全、可靠；2体积小，占地面积少；3无噪音，无污染，外形美观。目前客车上有多种型号、多种类型、多个厂家生产的电开水炉，但基本上采用两种加热方式：一种是采用电热管加热，另一种是采用高频逆变感应加热。下面具体介绍上述两系列电热开水炉。第一节 电开水炉基本原理一、客车开水炉加热方式1.电热管加热（KSQ系列）2.电磁感应涡流加热（TCL系列）二、开水炉进水控制1.机电式进水控制2.电磁阀式进水控制三、保护装置1.满水保护2.缺水保护第

2、二节 电开水炉自动进水控制一、电磁阀逻辑状态控制如图：V1冷水箱水位控制上电极V2冷水箱水位控制下电极Y电磁阀当时的逻辑状态，控制进水电磁阀1.设定逻辑状态Y=“1”表示电磁阀开通，Y=“0”表示电磁阀关闭；V1=“1”表示冷水上电极未进水，V1=“0”表示冷水上电极进水V2=“1”表示冷水下电极未进水，V2=“0”表示冷水下电极进水2.进水电磁阀逻辑功能刚开始进水时V2V1110100Y110工作中补水时V2V1110100Y100二、自动进水系统控制逻辑电路原理逻辑电路如图10-4：K为继电器，起开关作用，控制进水电磁阀Y。工作原理：v1与v2均未进水，则vt1与vt2的基极均未加偏压，v

3、t1与vt2截止，vc1与vc2均为高电平，逻辑状态为1。可验证v0的逻辑状态与电磁阀Y的逻辑状态相同 。分析可知：V0的逻辑状态与Y的逻辑状态相同，K接通，使电磁阀开通。第三节 电开水炉工作过程控制客车采用电子元件控制，易发生故障，单片机现在被广泛采用。一、控制原理1.电路组成（如图10-5）2.电开水炉的工作过程接通电源，Y1开通，向冷水箱注入冷水，水位达到H2位置时，电热元件通电加热，冷水位置达到H1时，Y1关闭，电热元件将水烧沸腾，翻滚到开水箱中，冷水箱水位下降，当下降到H2时，Y1再次开通，如此不断循环，直至开水箱水位上升到H4，电热元件不再加热，Y1关闭。当用水后，加热箱水位下降到

4、H3时，Y1再次开通，重复上述过程。二、硬件电路控制系统由8031单片机和4KEPROM2716程序存储器等组成，电路原理如图10-6.1.冷水箱的液位检测2.电开水炉通断控制3.开水箱液位检测4、指示、报警电路第一节第一节 KSQ-型电热开水炉型电热开水炉KSQ-型电热开水炉是采用电热管加热。加热水过程中，利用沸腾翻水原理，把生水与热水分开，可连续向旅客提供清洁卫生的饮用开水。一、结构及主要技术一、结构及主要技术参数参数KSQ-型电开水炉的结构如图5-1所示。它主要由：电器箱、电磁阀、平衡水箱、水位探头、过滤器、电热管等组成。1-平衡水箱；2-开水储水腔；3-放水嘴；4-加热管； 5-进水管

5、； 6-过滤器；7-电磁阀；8-加热腔； 9-翻水桶。1电器箱电器箱在开水炉顶部，是开水炉的控制中心，内有空气断路器、控制板、接触器等电器元件。2电磁阀电磁阀在开水炉的上部，是开水炉的关键部件之一，在正常情况下，电磁阀将自动地关闭和开通水路。3平衡水箱平衡水箱在开水炉的上部，它通过水管与加热腔相通。如不考虑加热腔中水的膨胀因素，两处的水位应在同一水平面上。4水位探头 在平衡水箱上部设有三个水位探头，用以探测加热腔水位变化，从而进行加热控制、缺水报警和电磁阀进水控制；在开水储水腔上部设有两个水位探头，用以探测开水储水腔水位变化，从而进行满水保护。5过滤器过滤器在开水炉外部。它的作用是，使进入开水

6、炉内的水保持清洁，并对水磁化。6电热管电热管采用进口不锈钢外壳，双层隔离，抗老化、寿命长。检修时，其绝缘电阻应大于2M，且每相功率平衡。 (二)主要技术参数：功 率： 4.5kW开水温度： 95绝缘电阻： 冷态5M，热态2M降温速率： 5/h海拔高度： 1500m环境温度： 车内 540相对湿度： 90%产水量： 40L/h二、工作原理KSQ-型电开水炉的电气原理如图所示：D1-D3：二极管；XT1：接线端子；DYB：电源板；KZB：控制板；HKCT：航空插头；XT2：接线端子；QF：短路器；FU1FU2：保险管；WB：温度保险；XT3：接线端子；DR：电热管；KM1：接触器。电气主回路KSQ

7、-电开水炉电气主回路由断路器QF、接触器KM1、电加热管DR组成。其中C、D、E型采用三相三线制，而Z型采用三相四线制。 （二）水位控制原理开水炉的水源和电源分别接好以后，接通电源，电磁阀DF得电，控制板中的K2闭合。来自客车水箱里的冷水通过过滤器、电磁阀DF，进入开水炉内的平衡水箱。平衡水箱通过水管与加热腔相通，两处的水位应在同一水平面上。开水炉刚开始进水时处于缺水状态，当水位升至平衡水箱内P2水位探头时，控制板中的K1闭合，接触器KM1线圈得电，其得电通路为：120FU1D3KM1线圈WB控制板（K1）FU2 -120，从而使接触器线圈KM1得电，电气主回路接通，加热管开始加热。加热指示灯

8、（红）亮，其得电通路为：12V3KZB13KM1LED12KZB5-12V当平衡水箱内水被加满时，装在平衡水箱内的水位探头P1将探知水箱己满，控制电路将断开K2，DF失电关闭，停止进水。加热管给加热腔加温，加热腔内的水不断膨胀直至沸腾。开水通过翻水口翻入开水储水腔。平衡水箱里的水也不断的进入加热腔、直至平衡水箱里的水位降低到P2以下时，P2感知水箱中需要加水，控制电路将闭合控制板中的K2，电磁阀DF得电打开，给水箱补水。正常情况下将重复上述过程。D1、D2为续流二极管，当KM1和DF线圈电流降为零，产生感应电势时用以释放磁能，D3为单向二极管，保护接触器KM1。第二节第二节 TCL-12型电开

9、水炉型电开水炉 TCL12全自动电磁开水炉是采用先进的水电隔离高频逆变感应加热技术和非接触水位检测技术，取代了传统电开水炉中易失效的电热管和水位探针，具有安全节能、维护周期长的恃点，且内外胆用不锈钢材质制成，生水和开水隔开，可连续供应经电磁消毒处理的新鲜保健磁化开水。 一、结构及主要技术一、结构及主要技术参数参数（一）结构TCL-12型电开水炉由嵌入式面板、柜体、水位传感器、电磁阀、产水箱、储水箱、加热腔、电气控制箱等部件组成。其结构如图所示。1-进水阀；2-过滤器；3-电磁阀；4-电气箱出水管； 5-产水箱上水位； 6-产水箱水位显示及传感器组件；7-产水箱中水位；8-产水箱下水位； 9-加

10、热腔；10-产水箱排污阀；11-贮水箱排污阀；12-加热器；13-贮水箱下水位；14-贮水箱中水位；15-贮水箱上水位；16-电器箱4；17-接线端子。电气控制箱是开水炉的功能控制部件，决定功率输出，与水位传感器配合，具有开水炉过热、过流、缺水保护等多种功能。产水箱用于存放生水，与加热腔相连。加热腔中装入加热线圈，在交变电场作用下，产生磁场，产生涡流，是产生开水的热源。储水箱是存放开水的，外接水位传感器，产生水位信息，达到控制开水炉的加热与关闭。(二)主要技术参数电压： 3380V(AC)50Hz 三相四线制功率： 4.5kW产水量： 40L/h出水水温： 95补水装置： 电磁阀降温速率： 5

11、/h整机绝缘电阻： 冷态2M，热态0.5M整机电气强度： 50Hz、1760V，1min无击穿、闪络现象二、性能特点二、性能特点1.安全可靠。电磁炉工作时电磁振荡频率为2030KHz，对人体无伤害，无明火、耐振动、安全可靠。1高效节能。采用技术先进的高频逆变感应加热原理，水电隔离，结垢少，节能、热效率高、产水量稳定。 2清洁卫生。无污染气体产生，放水嘴出水是刚沸腾、经电磁波杀菌、消毒的新鲜磁化开水。3除垢简单。因采用水电隔离的感应加热原理，纬垢细而少，打开排污阀即可达到除垢效果，节省了排污费用和降低了劳动强度。4自动控制。全自动连续工作，减轻工作人员的劳动强度，具有瞬间过压过流保护、功率器件超

12、温保护、断水保护、缺水自动进水、水位显示等功能。6采用非接触磁敏水位检测技术，有效解决了通常用水位探针因带电离予沉淀加速产生水垢导致控制失效的问题。三、工作原理三、工作原理（一）电磁涡流热效应若将块状金属置于变化的磁场中，则在该金属体内会产生感应电势，由于金属的电阻很小，因而即使感应电势不太，也能产生强大的电流。这种电流在金属内沿着一个闭合的回路流动，称为涡流，涡流可产生热效应，涡电流产生的热量与交流电势的频率的平方成正比。TCL12全自动电磁开水炉利用电磁涡流热效应来加热水。如图所示，将一盛冷水的铜杯，放在一个直立的带铁心的螺线管上端，在导线中通入交变电势，把铜杯看成一个个的同心圆筒，则在各

13、个同心圆筒中都会产生感应电势，由于铜的电阻很低，铜杯中发出大量的热，将杯中冷水烧开。 (二）电气控制原理 电开水炉电气主回路主要由断路器、熔断器、整流桥逆变器和感应线圈等部件组成。三相交流电源经断路器、熔断器进入电控箱，再经三相整流桥转变成500V左右直流电，由全桥逆变器把直流电转变成25kHz左右的高频交流电，供给感应线圈，在产水箱腔体中产生涡流并使之发热，将水烧开。 (三）水位控制原理 电磁阀通电后，冷水经过滤器、电磁阀、电气箱冷却管注入产水箱，当达到产水箱上水位时电磁阀关闭，停止进水并开始加热，水沸腾后从翻水膨胀筒上端跃出，进入贮水箱，使产水箱水位下降，当降至产水箱中水位时电磁阀打开补水，至上水位时停止补水。当储水箱水位上升到上水位时，表明贮水箱内开水已满，停止加热，自动进入保温状态。当取用开水使储水箱水位降至中水位时，再次开始加热。如此重复即可连续不断地供应开水。 (四）自动保温原理 开水炉由单片机微处理器设置了自动保温程序，在储水箱满水位时能自动进入保温状态：即开水炉在关断3min后，能自动自行开启加热(8秒钟)，这样能保证储水箱中水温达到95以上。 (五)二次保护（防干烧）原理 开