內(nèi)燃機(jī)車控制器電路改進(jìn)

朱穎珍 郭宣召 尹 星

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)公司運(yùn)輸部機(jī)車段 山東萊蕪）

一、存在的問題及分析

內(nèi)燃機(jī)車控制器（DLC）是電傳內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)核心部分，易損壞且其電路集成復(fù)雜，檢修困難，價格昂貴，檢修成本高（每年萊鋼運(yùn)輸部電傳機(jī)車僅DLC一項(xiàng)費(fèi)用約需30萬元）。DLC易損壞問題始終是企業(yè)檢修難點(diǎn)，某鋼廠機(jī)車運(yùn)行過程中燒損300余塊DLC，費(fèi)用達(dá)300余萬元，最后只好DLC控制系統(tǒng)淘汰換型。目前DLC有E1和M2兩種型號，E1型DLC為DF10D機(jī)車用，電路板為正反2層板，屬普通類型板，相對容易維修；M2型DLC為DF4D和GKD1A機(jī)車用，電路板為4層板（板內(nèi)部有電路），若損壞無法維修，一般只能報廢。技術(shù)人員通過分析DLC板結(jié)構(gòu)、外觀及有關(guān)說明資料、DLC損壞狀態(tài)等方面，發(fā)現(xiàn)雖然E1型DLC板自身不存在設(shè)計(jì)缺陷，M2型DLC板存在設(shè)計(jì)缺陷（加重其燒損程度和頻率），但均不是DLC板頻繁損壞的主要原因，而是外圍配套保護(hù)電路存在設(shè)計(jì)缺陷，具體原因如下。

（1）啟機(jī)過程中，啟動發(fā)電機(jī)電樞和勵磁互相激勵，造成發(fā)電機(jī)勵磁繞組被感應(yīng)出很高的感應(yīng)電動勢，該電動勢易擊穿DLC，致其損壞。

（2）啟動發(fā)電機(jī)在發(fā)電過程中，輔助發(fā)電勵磁控制接觸器FLC主觸頭在閉合狀態(tài)。當(dāng)發(fā)電停止時，F(xiàn)LC主觸頭斷開，此時發(fā)電機(jī)勵磁繞組存儲很大電能無法釋放，易產(chǎn)生強(qiáng)反電勢擊穿DLC，致其損壞。

（3）在機(jī)車輔助發(fā)電過程中，F(xiàn)LC接觸器主觸頭吸合不到位或因機(jī)械等原因出現(xiàn)抖動，導(dǎo)致發(fā)電不穩(wěn)，此時勵磁繞組電磁能量無法正常釋放，也會產(chǎn)生強(qiáng)反電勢擊穿DLC，致其損壞。

（4）勵磁機(jī)勵磁回路中，釋放勵磁機(jī)勵磁能量的續(xù)流二極管副端接線位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成勵磁機(jī)勵磁能量無法正常釋放，頻繁強(qiáng)電勢不斷沖擊DLC，致其損壞，還會導(dǎo)致竄車現(xiàn)象，后果嚴(yán)重。

綜上，由于電路設(shè)計(jì)問題，機(jī)車電感性負(fù)載（電機(jī)類）在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢能無法正常釋放，產(chǎn)生的強(qiáng)電勢不斷沖擊DLC板，導(dǎo)致DLC板頻繁損壞。

二、改進(jìn)措施

1.外圍保護(hù)電路改進(jìn)（E1、M2型DLC板）

通過上述分析，解決問題的關(guān)鍵是有效釋放感性負(fù)載產(chǎn)生的感應(yīng)電勢能。以啟動發(fā)電機(jī)為例進(jìn)行改進(jìn)，勵磁機(jī)及其他電機(jī)改進(jìn)原理類似。在發(fā)電機(jī)勵磁繞組兩端并聯(lián)20A大功率續(xù)流二極管和20Ω、200W管型限流電阻（圖1虛線框），在啟機(jī)過程中，可有效吸收發(fā)電機(jī)勵磁繞組因感應(yīng)產(chǎn)生的磁能，有效鉗位反電勢電壓，避免擊穿DLC。同時，在發(fā)電機(jī)發(fā)電過程中，可以避免因FLC觸頭閉合不良、抖動和斷開引發(fā)的發(fā)電機(jī)勵磁繞組磁能向高感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)換造成的DLC損壞。

圖1 改進(jìn)后的外圍保護(hù)電路

2.M2型DLC板電路改進(jìn)

M2型DLC板的CMOS管在勵磁回路中起開關(guān)作用，動作頻繁且最容易受到外部電壓沖擊而燒損（檢測燒損M2板，確認(rèn)多為過電壓造成），在整個勵磁回路中相對薄弱。由于設(shè)計(jì)缺陷，M2板CMOS管無過壓保護(hù)設(shè)計(jì)，為此在CMOS管漏極和源極之間加裝1個14D201K型壓敏電阻（圖2），使其在電路承受過壓時進(jìn)行電壓嵌位，防止過壓燒損。

圖2 M2型DLC板改進(jìn)

三、改進(jìn)效果

DLC電路改進(jìn)后，E1型和M2型DLC板故障率分別下降70%和40%以上，每年節(jié)約維修費(fèi)用超過10萬元。由于M2型DLC板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，要使其故障率下降70%以上，還需深入研究其保護(hù)電路原理，不斷進(jìn)行理論研究和實(shí)踐檢驗(yàn)。

1 朱建昌.內(nèi)燃機(jī)車電傳動[M].北京:中國鐵道出版社，2009