去氧化技術(shù)在CRH380B型動(dòng)車(chē)組繼電器上的應(yīng)用研究

左明潔

摘要：隨著高速鐵路的快速發(fā)展，高速動(dòng)車(chē)組車(chē)輛逐漸增加，車(chē)輛控制系統(tǒng)對(duì)于車(chē)輛的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)凸顯重要。繼電器在控制系統(tǒng)中大量應(yīng)用。隨著運(yùn)營(yíng)里程及時(shí)間的增加，繼電器觸點(diǎn)氧化問(wèn)題越來(lái)越多，嚴(yán)重影響了車(chē)輛控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

金屬氧化定義：氧元素與金屬元素發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，稱其為金屬氧化，也是一種重要的化工單元過(guò)程.是金屬元素失電子氧元素得電子的過(guò)程，最終生成金屬氧化物。繼電器作為電路控制的重要器件，對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。動(dòng)車(chē)組的關(guān)鍵回路大量應(yīng)用繼電器進(jìn)行控制。繼電器觸點(diǎn)的氧化問(wèn)題亟待解決。

1 CRH380B型動(dòng)車(chē)組繼電器觸點(diǎn)氧化原因分析

CRH380B型動(dòng)車(chē)組繼電器采用德國(guó)西門(mén)子公司提供的多種型號(hào)繼電器，大量應(yīng)用在安全環(huán)路，車(chē)輛牽引控制，煙火報(bào)警等系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)通過(guò)采集繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)，對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

由于繼電器觸點(diǎn)在帶電通斷過(guò)程中，觸點(diǎn)表面會(huì)發(fā)生氧化，電流較小繼電器觸點(diǎn)自潔能力下降，易造成氧化膜堆積，接觸電阻變大，導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)電氣連接不良。正常情況下，一般監(jiān)控繼電器的最小觸點(diǎn)負(fù)載不應(yīng)低于30mA，在不帶載情況下，繼電器百萬(wàn)次動(dòng)作試驗(yàn)無(wú)問(wèn)題，說(shuō)明車(chē)輛運(yùn)用環(huán)境和負(fù)載對(duì)繼電器的使用壽命有較大影響。

2 繼電器去氧化方案的確定

為驗(yàn)證繼電器觸點(diǎn)通過(guò)電流對(duì)觸點(diǎn)表面氧化膜的影響，探尋合適的去氧化膜電流值，分別對(duì)2組故障繼電器串入不同去氧化電阻進(jìn)行試驗(yàn)。A組串入6K電阻網(wǎng)絡(luò)（相當(dāng)于通18.33mA電流）進(jìn)行試驗(yàn)，B組給觸點(diǎn)回路通30mA電流，進(jìn)行試驗(yàn)。隨著繼電器動(dòng)作次數(shù)的增加被氧化觸點(diǎn)阻抗逐步降至mΩ級(jí)，觸點(diǎn)去氧化效果明顯，測(cè)試數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2.2。

3 去氧化模塊裝車(chē)方案及對(duì)車(chē)輛影響分析

根據(jù)繼電器試驗(yàn)情況分析，采用電流法給繼電器觸點(diǎn)消氧化有一定的效果，在原理上具有可行性。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在繼電器故障率較高的回路中串接相應(yīng)的去氧化模塊，如圖3.2所示：

3.1去氧化模塊對(duì)安全環(huán)路邏輯的影響

去氧化模塊內(nèi)部所用元件為保險(xiǎn)和功率電阻，無(wú)感性和容性元件。所以在原有安全環(huán)路中繼電器線圈得電后，觸點(diǎn)的斷開(kāi)和吸合過(guò)程不會(huì)因?yàn)榇嬖诟郊拥难訒r(shí)而影響安全環(huán)路原有的邏輯。

3.2去氧化模塊對(duì)設(shè)備壽命的影響

安裝去氧化模塊每一回路電阻采用REP35系列功率電阻，其阻值為3.3K，精度為5%，功率35W。

每一路對(duì)應(yīng)電流值為：

繼電器觸點(diǎn)額定載流量大于1A，原電路電流不超過(guò)10mA，新增負(fù)載電流相對(duì)于繼電器觸點(diǎn)額定載流量影響很小，不會(huì)降低繼電器壽命。

3.3模塊對(duì)蓄電池應(yīng)急供電時(shí)間的影響

CRH3型動(dòng)車(chē)組蓄電池容量為2 320Ah，應(yīng)急供電時(shí)間一般為1.5小時(shí)。

每一路去氧化回路為30mA，以增加10路計(jì)算，則總電流為0.3A。

在應(yīng)急供電時(shí)間段內(nèi)消耗電量所占蓄電池容量比例為：

η=

即在整個(gè)蓄電池應(yīng)急供電時(shí)間段內(nèi)，去氧化模塊所消耗能量相對(duì)于蓄電池總?cè)萘恐挥?.07%，完全可以忽略對(duì)蓄電池應(yīng)急供電時(shí)間的影響。

4 繼電器去氧化的應(yīng)用效果

加裝去氧化模塊的CRH380B動(dòng)車(chē)組累計(jì)運(yùn)行了70萬(wàn)公里，對(duì)加裝去氧化模塊的繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表4.1所示。

根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果可以得出，繼電器觸點(diǎn)在加裝去氧化模塊后，觸點(diǎn)動(dòng)作阻值明顯下降，表明加裝去氧化模塊能夠解決繼電器觸點(diǎn)氧化問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

繼電器觸點(diǎn)去氧化后，大大增強(qiáng)了繼電器觸點(diǎn)工作的穩(wěn)定性，減少了動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)誤報(bào)情況的發(fā)生。降低了動(dòng)車(chē)組故障率，提高了動(dòng)車(chē)組運(yùn)用的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T2421.1-2008 《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 概述和指南》

[2] GB/T21413.2-2008《鐵路應(yīng)用 機(jī)車(chē)車(chē)輛電氣設(shè)備 第2部分：電工器件 通用規(guī)則》

[3] GB 14048.4-2003 《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器》

（作者單位：中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司）