李思遠(yuǎn) 李琳 孫麗偉 王滌非 孫渤
【摘? 要】“和諧號”在運(yùn)營之前前需進(jìn)行列車調(diào)試,調(diào)試主要由單車調(diào)試、靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試三部分組成,其中在調(diào)試過程中,需要反復(fù)拔取主控,確認(rèn)各個調(diào)試項(xiàng)目順利完成。當(dāng)拔取主控手柄時蓄電池接觸器線圈產(chǎn)生的高電壓反向電動勢,高概率擊穿105線系統(tǒng)二極管元器件以及車內(nèi)電氣設(shè)備件,會對列車后續(xù)交接、運(yùn)營行駛安全造成嚴(yán)重的影響?;谠搯栴},提出對蓄電池接觸器并聯(lián)電壓抑制器,從實(shí)際問題、電路設(shè)計(jì)、型號選擇、試驗(yàn)驗(yàn)證四步驟,證明并聯(lián)BY448GP型號電壓抑制器將兩端由高阻抗變?yōu)榈妥杩?,有效保護(hù)105號線系統(tǒng)二極管元器件和車內(nèi)設(shè)備件,降低列車運(yùn)行故障率。
【關(guān)鍵詞】動車組;105號線系統(tǒng);蓄電池接觸器;電壓抑制器
中圖分類號 TH 16;TP241.3? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A
一、引言
在“和諧號”機(jī)車組前期列車調(diào)試,以及后期運(yùn)營過程中,需要直流供電,在列車直流供電情況下。直流通電過程中,蓄電池、接觸器Batk1線圈、車上二極管等零部件構(gòu)成105線系統(tǒng),由于列車操作控制臺需要對其進(jìn)行斷電,當(dāng)拔取司機(jī)室主控鑰匙,接觸器BatK1線圈失電。
針對Batk1線圈工作情況分析,正常通電時,電能轉(zhuǎn)化為磁場能,電磁鐵產(chǎn)生恒定的磁場,繼電器工作;突然斷電時,對線圈的電能不在供應(yīng),電磁鐵線圈失電,電流迅速下降,磁場失去能量來源,磁場逐漸消失,根據(jù)電磁定律,磁場變化時,附近的導(dǎo)體會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其方向符合法拉第定律和楞次定律,其電動勢方向與原先加在線圈兩端的電壓方向正好相反,稱為反向電動勢。由于反向電動勢電壓較高,能夠達(dá)到100V±10%,最大值達(dá)到110V,能將105線系統(tǒng)的二級管擊穿,沖擊車內(nèi)設(shè)備件擊穿。
基于該問題,本論文主要解決接觸器Batk1線圈兩端壓降,根據(jù)電壓抑制器的特性,將兩端高阻抗變?yōu)榈妥杩梗捎枚O管型號為BY448GP,有效將蓄電池接觸器Batk1線圈兩端變?yōu)榈妥杩梗Wo(hù)105線系統(tǒng)二極管,使得車上電氣設(shè)備件安全運(yùn)行。
二、蓄電池接觸工況以及問題
動車組輔助電路電氣元部件包括輔助電源、壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、空調(diào)、電熱器等電氣元部件。其中,輔助電源保證其順利工作主要保證,為各個設(shè)備件提供主要能量,蓄電池接觸扮演者串聯(lián)各個設(shè)備件的關(guān)鍵一環(huán),假如其出現(xiàn)了故障,對列車行駛安全產(chǎn)生影響,造成經(jīng)濟(jì)損失。
“和諧號”動車組蓄電池接觸器電氣元部件主要由接觸器負(fù)極接線柱、接觸器正極接線柱、主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)、102接線柱、105接線柱組成。結(jié)合動車電氣原理圖,102線和105線都是沒有編組貫穿,是以蓄電池為單位貫穿。蓄電池為102線和105線提供電能,對其蓄電池接觸保護(hù)顯得尤為重要。
在對現(xiàn)車“和諧號”調(diào)試過程中,在司機(jī)室拔取主控,會使得接觸器線圈產(chǎn)生100V±10%反向電動勢,沖擊車內(nèi)設(shè)備件,甚至擊穿。將蓄電池接觸器兩端的高電壓變?yōu)榈碗?,反?fù)拔取主控對列車電氣設(shè)備件不會產(chǎn)生影響,使得列車可以安全運(yùn)營,保證乘務(wù)員和旅客生命安全。
三、電氣原理以及二極管選型
針對改問題,解決辦法采用的方法是在蓄電池接觸器Batk1線圈兩端并聯(lián)二極管,將蓄電池接觸器線圈兩端由高電壓變?yōu)榈碗妷海WC蓄電池接觸電氣設(shè)備件的正常運(yùn)行,解決該問題設(shè)計(jì)的電氣原理圖如圖2所示。
圖1 基于BY448GP并聯(lián)接觸器的電氣原理圖
對“和諧號”進(jìn)行調(diào)試過程中,輔助電源額定電壓100V,其中拔取主控時,蓄電池接觸器線圈反向電動勢由最高值逐漸遞減至零電勢,對現(xiàn)車多次測量得出最高反向電動勢110V,105號線系統(tǒng)的二極管電氣元件被擊穿,影響到列車安全,出現(xiàn)故障率。
對電壓抑制器選型,以最高反向電動勢電氣特性選取電壓抑制器,最終選擇型號為BY448GP,反向擊穿電壓1650V,正向?qū)ㄗ畲箅娏?0A,正向壓降1.6V。
四、實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)處理
根據(jù)上述105線系統(tǒng)所存在的問題,以及將電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端,直流電工況時,測量電壓抑制器兩端的正向?qū)娏骱驼驂航怠Mㄟ^拔取主控,測量電壓抑制器兩端的反向電壓。上述實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)場測量分別進(jìn)行5組進(jìn)行,多次測量,防止數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。
在直流電工況時,分別測量電壓抑制器兩端正向,五次測量數(shù)據(jù)分別是1.58V、1.62V、1.62V、1.59V、1.61V。分析該數(shù)據(jù)可以得出,當(dāng)電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端后,直流電通電情況時,電壓抑制器兩端電壓正向壓降最大值為1.62V、最小值為1.58V,最大偏差為1.25%,說明電壓抑制器在直流電正常工作情況下,電壓抑制器正向壓降滿足其電氣特性,且正常工作,且不影響105線系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件。
同時,在直流電工況情況下,測量通過電壓抑制器兩端的正向電流,進(jìn)行五次數(shù)據(jù)采集,采集得到的電流分別是40.00A、40.92A、39.68A、40.17A、39.44A。分析測量數(shù)據(jù)可以得出,最大正向電流為40.17A,最小正向電流為39.44,最大偏差為1.4%,說明電壓抑制器在直流電正常工作情況下,BY448GP電壓抑制器正向電流滿足其電氣特性,且正常工作,不影響105線系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件。
相反,當(dāng)動車組拔取主控時,車上瞬時切斷直流電工作,通過反復(fù)5次進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對其進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄分別為:1652V、1651V、1649V、1653V、1648V。分析其中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出最大反向電壓為1653V,最小反向電壓為1648V,最大偏差為0.18%。說明在拔取主控時,反向電壓能夠滿足BY448GP擊穿電壓,且電壓抑制器能正常工作,不會被擊穿,將兩端高阻抗變?yōu)榈妥杩?,吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率,能夠保護(hù)105線系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件。
五、總結(jié)
通過采用BY448GP電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析得出電壓抑制器能夠吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率,將兩端高阻抗變?yōu)榈妥杩梗行У臏p少反向電動勢的沖擊,保護(hù)105號系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件,得出結(jié)論如下:
(1)根據(jù)現(xiàn)車問題,提出采用采用BY448GP電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端,電壓抑制器會將兩極的高阻抗變?yōu)榈妥杩?,吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率,有效減小反向電動勢的反向沖擊,保護(hù)二極管。
(2)通過實(shí)驗(yàn)分析,對BY448GP電壓抑制器進(jìn)行正向?qū)娏?、正向壓降、反向電壓三種類別實(shí)驗(yàn),最大偏差為1.4%,滿足其電氣特性,且能正常工作。
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(作者單位:1中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司)