機(jī)車空調(diào)漏電監(jiān)護(hù)裝置的研制

摘 要：根據(jù)鐵路機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理分析，通過機(jī)車空調(diào)漏電監(jiān)護(hù)裝置的研制和應(yīng)用，避免機(jī)車空調(diào)使用時(shí)因漏電導(dǎo)致對(duì)機(jī)車電氣控制系統(tǒng)的危害，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)有效保護(hù)并防止故障擴(kuò)大造成機(jī)車其他電器元件的燒損，從而為鐵路機(jī)車的安全運(yùn)用提供可靠保障。

關(guān)鍵詞：鐵路機(jī)車；空調(diào)；漏電；監(jiān)護(hù)

鐵路機(jī)車上配裝的空調(diào)在長期運(yùn)行過程中，由于其機(jī)組內(nèi)部電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部受潮、絕緣老化以及機(jī)械振動(dòng)等諸多方面的原因，往往會(huì)造成電機(jī)對(duì)地絕緣水平的降低進(jìn)而引發(fā)接地故障。在空調(diào)機(jī)組某相接地情況下，空調(diào)系統(tǒng)如果沒有及時(shí)關(guān)斷，當(dāng)電路中存在兩點(diǎn)接地或多點(diǎn)接地，則容易產(chǎn)生漏電流導(dǎo)致電路無法正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成機(jī)車電路及電器元件的燒損，影響機(jī)車的正常運(yùn)用。

1 概況

鐵路機(jī)車上的空調(diào)系統(tǒng)通常由空調(diào)電源、空調(diào)機(jī)組和與之匹配的操作設(shè)備組成，其中空調(diào)機(jī)組根據(jù)安裝位置分為I端和II端兩組，相互獨(dú)立地安裝在機(jī)車兩端司機(jī)操縱室里。空調(diào)機(jī)組內(nèi)部有室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)三種交流電機(jī)，其電源都是由同一個(gè)空調(diào)電源的同一個(gè)變頻調(diào)速裝置提供。從空調(diào)電源工作主電路原理圖（見圖1）可知，空調(diào)電源斬波升壓后是600V的高壓直流電源，輸出給空調(diào)機(jī)組的是380V的交流電源，這樣的電壓易將控制電路對(duì)地耐壓不足的電器、線路擊穿造成接地短路，或通過車體電線路電容耦合，影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。從我們掌握的情況來看，空調(diào)接地嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓹C(jī)車監(jiān)控裝置、電臺(tái)設(shè)備的燒損，影響機(jī)車的安全運(yùn)用。

針對(duì)此現(xiàn)狀，我們著手研制了機(jī)車空調(diào)漏電監(jiān)護(hù)裝置，用于檢測(cè)所配裝各種型號(hào)機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)是否接地，當(dāng)檢測(cè)到空調(diào)發(fā)生接地時(shí)立即關(guān)?？照{(diào)并自鎖，不讓有接地處所的空調(diào)繼續(xù)運(yùn)用，直到接地故障消除才能斷電解鎖恢復(fù)空調(diào)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)將事故消滅在萌芽狀態(tài)，有效保護(hù)機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)并阻止故障擴(kuò)大造成不必要的損失。

2 空調(diào)漏電監(jiān)護(hù)裝置的研制

2.1 漏電監(jiān)護(hù)裝置設(shè)計(jì)要求

根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的原理和工作過程，在“機(jī)車空調(diào)漏電監(jiān)護(hù)裝置”的研制設(shè)計(jì)中我們確定了設(shè)計(jì)要求如下：

①兩端的空調(diào)機(jī)組是相互獨(dú)立的系統(tǒng)，因此在設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)為兩端的空調(diào)機(jī)組研制功能相同，但是相互獨(dú)立的保護(hù)裝置；

②檢測(cè)器設(shè)計(jì)能檢測(cè)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)輸出接地情況，檢測(cè)靈敏、準(zhǔn)確、可靠，漏電電流保護(hù)0～255mA可以設(shè)定；

③裝置在檢測(cè)到空調(diào)系統(tǒng)有接地故障后，應(yīng)能及時(shí)報(bào)警并斷開空調(diào)電源的輸出；

④裝置設(shè)置有必要的工作指示，故障鎖存復(fù)位和報(bào)警提示燈；

⑤裝置適用于所配裝各種型號(hào)的機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)。

2.2 漏電檢測(cè)原理分析

機(jī)車空調(diào)漏電檢測(cè)系統(tǒng)由檢測(cè)元件、中間放大環(huán)節(jié)、AD轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、中央處理器管理電路、操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)和狀態(tài)顯示電路等組成。從檢測(cè)原理圖可以看出，將空調(diào)漏電檢測(cè)器分別安裝在空調(diào)電源一端和二端輸出的供電電路中，當(dāng)用電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，線路中電流呈平衡狀態(tài)，互感器中電流矢量之和為零（電流是有方向的矢量，如按流出的方向?yàn)椤?”，返回方向?yàn)椤?”，在互感器中往返的電流大小相等，方向相反，正負(fù)相互抵消）。由于一次線圈中沒有剩余電流，所以不會(huì)感應(yīng)二次線圈，機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)接地監(jiān)測(cè)裝置的操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于閉合狀態(tài)運(yùn)行。

當(dāng)機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)的任何部件帶點(diǎn)部件與外殼發(fā)生漏電時(shí)，則在故障點(diǎn)產(chǎn)生分流，致使互感器中流入、流出的電流出現(xiàn)了不平衡（電流矢量之和不為零），一次線圈中產(chǎn)生剩余電流。因此，便會(huì)感應(yīng)二次線圈，當(dāng)這個(gè)電流值達(dá)到該漏電檢測(cè)限定的動(dòng)作電流值時(shí)，自動(dòng)斷開脫扣開關(guān)切斷空調(diào)系統(tǒng)的供電電源，達(dá)到接地保護(hù)目的。

2.3 漏電監(jiān)護(hù)裝置指示面板設(shè)計(jì)

我們將漏電監(jiān)護(hù)裝置指示面板功能設(shè)計(jì)如下：

①機(jī)車空調(diào)漏電狀況按Ⅰ、Ⅱ端分別顯示：正常工作狀態(tài)時(shí)，顯示亮綠燈；當(dāng)有接地故障時(shí)，顯示亮紅燈。

②指示面板設(shè)置有數(shù)碼管顯示漏電流數(shù)值，便于了解當(dāng)前漏電流情況，該數(shù)據(jù)也可作為日常故障預(yù)測(cè)和診斷的輔助依據(jù)。

③保護(hù)值可通過設(shè)置鍵進(jìn)行設(shè)定，按“-”“+”鍵可以調(diào)節(jié)保護(hù)值，此保護(hù)值根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)設(shè)置為30mA，設(shè)置好后按確認(rèn)鍵保存后退出設(shè)置狀態(tài)。

2.4 漏電監(jiān)護(hù)裝置接線安裝設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)安裝的簡便，我們將裝置接線布置設(shè)計(jì)成可直接安裝在機(jī)車空調(diào)電源箱近側(cè)，一方面實(shí)現(xiàn)安裝接線的簡單方便，另一方面也可充分利用現(xiàn)有空間。

3 應(yīng)用效果

從2014年5月開始，我們?cè)诟鞣N型號(hào)機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)上安裝試驗(yàn)空調(diào)漏電監(jiān)護(hù)裝置。在將近兩年的使用過程中，該裝置質(zhì)量穩(wěn)定可靠，在機(jī)車空調(diào)運(yùn)行中發(fā)生接地漏電的故障后能立即關(guān)?？照{(diào)，及時(shí)避免了機(jī)車空調(diào)漏電所造成的各類電氣設(shè)備故障，同時(shí)也給機(jī)車空調(diào)的預(yù)防性維修提供了參考依據(jù)。

4 結(jié)束語

鐵路機(jī)車空調(diào)的安全正常使用，不但為機(jī)車司機(jī)創(chuàng)造了一個(gè)舒適的值乘環(huán)境，而且為鐵路行車安全提供了有力保障?？照{(diào)漏電監(jiān)護(hù)裝置的技術(shù)推廣應(yīng)用，既可靠防止了機(jī)車空調(diào)運(yùn)行時(shí)因漏電導(dǎo)致的各種電氣設(shè)備故障，也為機(jī)車空調(diào)的故障診斷和維修帶來了新的思路和手段。

作者簡介：

羅云超（1974-），男，廣西桂林人，工程師。