电力机车劈相机启动系统的分析及改进

电力机车劈相机启动系统的分析及改进

发表时间：2018-11-15T11:37:25.533Z 来源：《科技新时代》2018年9期作者：汪霞[导读] 电力机车在运用过程当中，机车频繁的起动。

西昌机务段技术科科长

摘要：电力机车在运用过程当中，机车频繁的起动。在机车起动时，劈相机启动继电器故障就有可能引起劈相机起动电阻等其它机车电器的烧损，造成机车故障，严重时引起机车火灾，影响机车的安全运用。

文章先归纳总结了电力机车劈相机启动继电器的问题产生及原因分析，得出一套安全可靠的电力机车双备份劈相机启动继电器的控制方案。从而保证了机车的工作可靠性和安全性。

关键字：电力机车；劈相机；双备份劈相机启动继电器、起动电阻。

概述

劈相机是电力机车中将单相交流电源换成三相交流电源的一种特殊电机。其构造与鼠笼式异步电动机相同。将电机中三个定子绕组接成Y形，其中两端接在牵引变压器辅助绕组上，辅助电机使转子旋转起来，则在电机气隙内就会形成正转磁场，此磁场切割定子三相绕组，三相绕组将感应出三相电势，这样，单相电源就劈为三相电源，可用来给辅助电动机供电。要使转子旋转起来，常用的起动方法在第三端与辅助绕组的任一端之间接入电阻，在转速达到某一数值后，将电阻切除。

当机车起动时，劈相机启动继电器的对Uab和Ucn 的电压进行监测、比较，当劈相机起动后达到一定的转速时，Ucn和Uab的电压接近，劈相机启动继电器动作，通过其常开触点闭合中间继电器PXZJ，该中间继电器的常闭触点使得接触器QRC失电而断开劈相机起动电阻，从而切除该起动电阻，完成劈相机将主变压器供给的单相电源劈成三相电源再供给辅助电路的所有电机，劈相机启动继电器在机车起动过程中参与了劈相机的劈相，是机车的重要组成部分，劈相机启动继电器的正常工作是保证电力机车正常运行的先决条件之一，其性能指标直接影响机车的正常起动及运行。

劈相机启动继电器由于其工作环境复杂，现有的单倍份劈相机启动继电器满足不了机车正常运行的要求。近年来，为了提高机车运用质量，减少机车运用故障，从技术上解决机车起动过程中的故障已迫在眉睫。

通过对各机务段劈相机启动继电器的调研发现，目前机车上使用的劈相机启动继电器仍延续老式电路的设计理念，在使用过程中个别电阻发热严重，对劈相机启动继电器整体电路有一定的影响。各段对劈相机启动继电器也没有较好的替代产品，由劈相机启动继电器引起的机车故障也经常发生。为此，自主研发双备份劈相机启动继电器故障自动切换装置，以先进的设计理念作为基础，采用成熟的硬件电路、选用军品级别的电子元器件，使得劈相机启动继电器可以满足机车的要求，从技术上彻底解决了电力机车劈相机启动继电器的缺陷，完善了机车功能。

双备份劈相机启动继电器故障自动切换装置的研制可以从根本上解决上述问题，双备份劈相机启动继电器采用双备份的电路结构，对Uab和Ucn的电压进行监测，当某一路监测电路出现问题时，另一路保证产品的工作，同时延时电路在劈相机启动继电器给电的瞬间开始计时，当Uab和Ucn的电压接近时，两路电压监测电路分时动作，切除起动电阻；延时劈相机延时设定的时间时常开触点自动闭合，切除起动电阻；从三个方面分时完成劈相机起动后起动电阻的切除，彻底保证了机车的正常运行。

国内外现状：

劈相机启动继电器的正常工作是保证电力机车正常运行的先决条件之一，其性能指标直接影响机车的正常起动及运行。

电力机车自运用以来，各段每年都曾发生多起由于劈相机启动继电器问题而引起了的机车故障。通过对故障的劈相机启动继电器进行分析，多数为继电器不动作或接点接触不良从而导致后级连锁无法正常闭合。机务段技术科也制定了相关的检修工艺及范围，将对劈相机启动继电器的日常整备、小修、辅修纳入相关的规程，但经过实际检验，收效甚微。

四、采取的措施

综上所述，对电力机车的劈相机启动继电器进行技术升级已势在必行。双备份劈相机启动继电器采用成熟的硬件电路、人性化的软件设计，从而实现了劈相机启动继电器的双路控制，故障自动转换、延时自动动作和自检的功能，使得劈相机启动继电器的性能更加的稳定，从而保证机车的正常起动，适应了新形势下的机车运行需要，为铁路运输提供优质、安全、正点的机力。

4.1 双备份劈相机启动继电器组成、研究方法：

4.1.1双备份劈相机启动继电器的组成

双备份劈相机启动继电器主要由系统主板、执行继电器阵列、LED指示灯和自检/手动按键组成。控制器输出一路干接点控制机车相关电器，从而实现机车的正常起动。

4.1.2研究方法

设计一套双备份劈相机启动继电器故障自动切换装置，在机车启动时实现劈相机启动继电器的双备份及单套故障、性能不稳定时劈相机启动继电器的正常运行，从而保证机车的正常起动。

1．电压信号的采集技术要求

输入电压：Uab=220AC Ucn≈220AC.

采用运放隔离比较的方式采集，保证输入阻抗无限大，输出阻抗无限小. 2．电源设计要求

装置输入电源（V DC）机车电源，77~135；

装置转换电源（V DC） 12V±0.5，波纹率≤0.2%；

3. 双备份劈相机启动继电器故障自动切换装置功能的确定

①双备份劈相机启动继电器故障自动切换装置上电后延时装置开始工作。

②当设备上电后Ucn≈220AC，第一套电压比较电路投入工作，继电器动作常开变常闭。

③双备份劈相机启动继电器第二套比较电路启动迟于第一套电压比较电路动作，继电器动作常开变常闭。

④延时电路处于最后动作，继电器动作常开变常闭，三组接点并联使用。

⑤继电器设置自检按钮。

四、取得成效

（1）双备份劈相机启动继电器的投入使用使电力机车劈相机启动继电器具备了双备份、自检的功能，从技术上彻底解决了电力机车起动过程中由于劈相机起动继电器接点烧损等造成的劈相机不能启动或者起动电阻不能切除情况的发生。实际运用证明效果很好，整体设计改造完善，具有较好的实用性，对确保机车运用安全有着十分重要的意义。

（2）双备份劈相机启动继电器的安装降低了乘务员、检修工人劳动强度，节约了机车维修成本，杜绝了机车起动过程中劈相机起动电阻的烧损，预防了机车火灾隐患的发生。

（3）双备份劈相机启动继电器适用于电力机车，其应用前景广阔。

五、结束语

双备份劈相机启动继电器在不改变电力机车原有结构的基础上，完善机车功能，从技术上杜绝了机车起动过程中机车故障的发生，保证了机车的运用安全，具有一定的经济效益和社会效益。双备份劈相机启动继电器的安装可以适应新形势下的列车运行需要，对铁路运输具有重要的现实意义。

参考文献

[1] 中华人民共和国铁道行业标准TB/T 1333-1996《机车电器基本技术条件》

[2] 中华人民共和国铁道行业标准TB/T 1507-1996《机车电器设备布线规则》

[3]电气工程师手册机械工业出版社，2005.9印