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        緬甸內(nèi)燃機車新型高壓電器柜設計

        2016-05-26 07:31:30南車四方車輛有限公司山東青島266000
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年2期

        馬 偉(南車四方車輛有限公司,山東 青島 266000)

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        緬甸內(nèi)燃機車新型高壓電器柜設計

        馬 偉
        (南車四方車輛有限公司,山東 青島 266000)

        摘 要:緬甸米軌機車是公司自主研發(fā)用于出口緬甸,是一種防高溫、耐潮濕的混合客貨機車,屬于內(nèi)燃型機車。根據(jù)亞熱帶氣候和客戶要求,機車采用高、低壓電器柜分開布置,模塊化設計充分考慮車體空間狹小和內(nèi)走廊式結(jié)構(gòu),節(jié)約機車內(nèi)部空間。通過CATIA三維建模,可靠保證柜內(nèi)電器布置合理,并且根據(jù)GB/T21413.1-2008《鐵路應用機車車輛電氣產(chǎn)品 第1部分:一般使用條件和通用規(guī)則》,使高壓柜電器件布置和檢修可靠。

        關(guān)鍵詞:內(nèi)燃機車;高壓電器柜;模塊化設計

        0 引言

        四方車輛有限公司自主研發(fā)設計的出口緬甸內(nèi)燃機車,控制主回路的電器設備、工況開關(guān)和方向開關(guān)等,一般都布置在高壓電器柜內(nèi)部,所以高壓電器柜在總體電器設計方面至關(guān)重要。緬甸機車新型高壓柜是專門為出口緬甸機車配置,充分考慮緬甸亞熱帶氣候的米軌鐵路車輛設計需求,設計的一款高密度布置、交直流隔離、高低壓分開、易檢修維護的新型高壓柜。

        1 高壓柜結(jié)構(gòu)設計特點

        根據(jù)總體要求,由于緬甸機車是米軌車,車上電氣設備布置緊密,安裝空間緊張,高壓柜內(nèi)部電氣件布置、安裝、走線更是一件繁瑣復雜的問題。由于高壓柜布置在走廊側(cè),為人員通過順暢及檢修方便,高壓柜由原先大連廠尺寸940mmx1080mmx1830mm壓縮為現(xiàn)在850mmx1055mmx1650mm。設計難點在于電器件的檢修與接線問題,高壓柜采取模塊設計,柜體改造為可拆卸式柜門,進出門改為開放式,大大節(jié)省了機車空間,同時提高高壓柜的可維護性,如圖1,2。

        圖1 高壓柜三維設計

        圖2 高壓柜結(jié)構(gòu)

        因此解決了安裝空間問題,由于高壓柜底部只有100mm的空間,接線時考慮180m㎡線纜折彎半徑,接觸器下端需另加跨接過渡銅排,這樣也使接線得到質(zhì)量保證。

        2 控制原理說明

        緬甸內(nèi)燃機車由牽引柴油機提供牽引功率,在柴油機起機后,驅(qū)動主發(fā)電機向主傳動系統(tǒng)輸出功率。竹筏電機發(fā)出交流電,經(jīng)整流后向并聯(lián)運行的牽引電機供電。主傳動系統(tǒng)采用AC/DC電傳動,由主發(fā)電機、牽引電機接觸器、工況轉(zhuǎn)換開關(guān)、方向轉(zhuǎn)換開關(guān)、牽引電機(6臺)、制動電阻、制動勵磁接觸器、自負荷開關(guān)等組成。

        在牽引工況下,主發(fā)電機在柴油機的帶動下輸出三相交流電,經(jīng)整流后驅(qū)動牽引電機轉(zhuǎn)動。

        在制動工況下,牽引電機變換為他勵直流發(fā)電機運行,將牽引電機勵磁繞組與主發(fā)電機經(jīng)整流后的電源接通,在機車慣性的帶動下,牽引電機發(fā)電,將機械能轉(zhuǎn)換為電能,并消耗 制動電阻上。每個牽引電機與一個固定電阻器連接,強迫通風冷卻。

        3 高壓柜電器件布置

        根據(jù)總體空間及布置需要,高壓電器柜內(nèi)布置器件如表1。

        設計高壓柜結(jié)構(gòu)初期,計算高壓柜質(zhì)量約等于650KG,且主要質(zhì)量分布在工況開關(guān)和方向轉(zhuǎn)換開關(guān)上,骨架主要采用50mmX50mm的L型角鋼承重。根據(jù)總體布置,主整流柜到高壓柜之間連接大線走電氣室頂部,牽引電機接觸器到牽引電機大線走車體底架下面,所以將接觸器布置與柜體下部,工況開關(guān)和方向轉(zhuǎn)換開關(guān)布置在上部。再考慮走線時,充分利用大部件與柜體間的空隙,使走線自然下垂,并用玻璃鋼固定夾板固定。自負荷開關(guān)和接地開關(guān)需布置到人員易操作的進出門門口,同時考慮大部件之間的空隙要允許安裝工人單手操作空間。

        圖3 高壓柜內(nèi)主要器件拆解

        表1 高壓電器柜裝置明細

        4 高壓柜對外接口設計

        高壓電器柜在設計初期,不僅要考慮內(nèi)部電器布置,還要核對與其他相關(guān)部類的接口。高壓柜是機車電氣控制的核心,與它關(guān)聯(lián)的設備有主整流柜、制動電阻柜、牽引電機、微機柜、操縱臺、制動供風管、油箱等,其中,在現(xiàn)場制造過程中也出現(xiàn)一些設計工藝問題,對在以后研發(fā)過程中起到借鑒作用。

        4.1 高壓柜—主整流接口

        主發(fā)電機發(fā)出三相電源后,經(jīng)主整流裝置出現(xiàn)銅排,與高壓柜頂部的正極、負極銅排相連接。頂部有大線搭接,且是在設備間走廊上方,增加了與車體頂部隔離板和過走廊隔離板,防止觸電危險。4.2 高壓柜—制動電阻柜接口

        圖4 頂部整流正、負端接線防護板

        根據(jù)總體布置和原理圖,高壓柜與制動電阻柜之間由12根185 mm2 線纜對接,在施工過程中,出現(xiàn)大線對接交叉和端子變形問題,經(jīng)現(xiàn)場整改,用研裝銅排的方式達到可靠對接。

        圖5 接線問題(左)改為銅排后(右)

        5 總結(jié)

        緬甸內(nèi)燃機車是南車四方車輛有限公司基于多年的內(nèi)燃機車設計、制造經(jīng)驗,自主設計的一種由柴油發(fā)電機提供牽引動力,采用AC-DC交直流傳動的內(nèi)燃米軌機車。其中,高密度的電器設備布置是其技術(shù)關(guān)鍵,高壓電器柜集中了機車控制主回路的所有電器件,是執(zhí)行列車運行的心臟。此次新型高壓柜的設計優(yōu)點,給四方有限公司繼續(xù)研發(fā)其他類似內(nèi)燃機車電器產(chǎn)品提供了更好的借鑒和參考。

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.052

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