李振乾 李桂平 廖作東

摘要：介紹F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺的工作原理以及電路組成，分析試驗(yàn)臺檢測中故障發(fā)生的原因，針對故障原因提出對冷卻系統(tǒng)增加增壓泵，和對被測硅拒晶閘管門極觸發(fā)脈沖發(fā)生電路信號傳輸線進(jìn)行屏蔽來降低該試驗(yàn)臺的故障率，保證我段安全運(yùn)輸生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：均壓/均流試驗(yàn)；觸發(fā)脈沖；晶閘管；屏蔽；硅拒；被測電流；水冷系統(tǒng)

南寧機(jī)務(wù)段配屬電力機(jī)車153臺，內(nèi)燃機(jī)車166臺，其擔(dān)任南昆線、湘桂線、黎湛線、益湛、河茂、田德及越南同登的國際聯(lián)運(yùn)共4798公里牽引任務(wù)，為此F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺作用是否良好在實(shí)際檢修生產(chǎn)中尤為重要，均壓/均流試驗(yàn)臺是自動完成檢測鐵路機(jī)車整流柜硅元件均壓、均流、觸發(fā)脈沖等檢修工藝規(guī)定試驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)備，在檢修過程中它確保了機(jī)車變流裝置通過控制晶閘管實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速，提高機(jī)車的粘著性能，一旦均壓，均流試驗(yàn)臺發(fā)生故障而不能及時對硅柜檢測，將嚴(yán)重影響運(yùn)輸生產(chǎn)秩序和行車安全。

一、F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺工作原理

（一）F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺組成。主供電源、組件選擇器、觸發(fā)脈沖發(fā)生器、電流/電壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、RR232通訊接口、負(fù)荷選擇器、負(fù)荷電阻器、工控計(jì)算機(jī)等9部份組成。其結(jié)構(gòu)見圖1所示。

（二）F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)工作過程。主供電源將工頻380V交流電轉(zhuǎn)換為低電壓40V大電流1650A的電源，通過組件選擇器選擇機(jī)車硅柜被測組件，經(jīng)負(fù)荷選擇器選擇不同機(jī)型被測硅柜的負(fù)荷，按照電力機(jī)車檢修工藝通過調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的相位角，開通被測硅柜晶閘管門極電路使電流達(dá)至規(guī)定值，硅柜晶閘管所流過的電流通過電流/電壓傳感器經(jīng)A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)RR232通訊接口與計(jì)算機(jī)通訊，從而使操作人員直觀的從計(jì)算機(jī)顯示屏讀出硅柜每組晶閘管是否均壓/均流。其電路見圖2。

二、運(yùn)用中存在的問題

（一）被測硅柜組件電流跳動。在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)被測組件電流還沒達(dá)規(guī)定值時，計(jì)算機(jī)顯示屏電流數(shù)值時有跳動現(xiàn)象，特別是硅柜的大功率冷卻風(fēng)機(jī)啟動時跳動現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，經(jīng)示波器檢測硅柜組件門極脈沖信號波形，發(fā)現(xiàn)其波形不穩(wěn)定是造成被測硅柜組件電流跳動的主要原因。

（二）大功率檢測時硅柜組件被測電流波動大。由于南寧機(jī)務(wù)段機(jī)車臺數(shù)多，在檢修過程中均壓/均流試驗(yàn)臺，在作為無觸點(diǎn)開關(guān)工作的晶閘管觸發(fā)脈沖不穩(wěn)定，因而晶閘管的導(dǎo)通角也不穩(wěn)定，造成大電流試驗(yàn)區(qū)段電流不穩(wěn)定，試驗(yàn)無法進(jìn)行。因此必須對晶閘管觸發(fā)脈沖線加裝屏蔽層，或?qū)⒔M件選擇器移出變壓器鐵柜外單獨(dú)安裝，并對觸發(fā)脈沖線加裝屏蔽層。

（三）試驗(yàn)臺選擇器晶閘管水冷系統(tǒng)增設(shè)增壓裝置。試驗(yàn)臺選擇器晶閘管選用KK1650A/1600V，并采取水冷方式其技術(shù)參數(shù)見表1。

大功率檢測時組件選擇器晶閘管頻繁開通、關(guān)斷，在開通過程中其處于全導(dǎo)通狀態(tài)電流高達(dá)1650A，在關(guān)斷過程中晶閘管在較小導(dǎo)通角的狀態(tài)下其熱阻較大，即工作時結(jié)溫較高，而且組件選擇器晶閘管安裝于密閉狹小空間，采取水冷方式流量不足，故工作時結(jié)溫聚積而無法散放導(dǎo)致晶閘管性能下降，在大電流檢測中其電流波動多達(dá)200A，嚴(yán)重時造成晶閘管燒損，試驗(yàn)臺無法工作，見圖3。

三、對策

（一）對觸發(fā)脈沖發(fā)生器信號線加裝屏蔽層。通常電力機(jī)車硅柜安裝于高壓室金屬柜中，門極控制信號線由電子柜航空插頭通過屏蔽電纜線輸入硅柜中，其抗電磁干擾能力較強(qiáng)。而F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺門極控制的脈寬調(diào)制信號線從試驗(yàn)臺到被檢硅柜使用普通電纜線其長度達(dá)4米，抗干擾能力差，因此對信號線套人金屬銅管并接“地”是解決被測硅柜組件電流跳動的最佳方案。

（二）對組件選擇器晶閘管觸發(fā)脈沖信號線加裝屏蔽層。在組件選擇器中，晶閘管作為無觸點(diǎn)開關(guān)使用，其與試驗(yàn)臺主供電源變壓器在同一鐵柜內(nèi)，晶閘管導(dǎo)通觸發(fā)脈沖線無屏蔽層保護(hù)，當(dāng)試驗(yàn)電流較大時，變壓器的泄漏磁場對組件選擇器晶閘管觸發(fā)脈沖形成強(qiáng)烈干撫，電流越大干擾越強(qiáng)，使

根據(jù)表1

晶閘管耗散功率PAV：

PAV=0.785VTM×IAv+0.215VTO×IAV=0.785×3.5×1650+0.215×1.51×1650=5609.0475（VA）

式中：VTM為通態(tài)峰值電壓；VTO為門檻電壓晶閘管散熱器允許的最高臺面溫度TS：

TS=TC-RCS×PAV=（Tjm-Rjc×PAV）-（RCS×PAV）=（125-0.01×5609.0475）-（1/5×0.01×5609.0475）=57.69℃

式中：TC為晶閘管管殼允許最高溫度；Tjm為晶閘管的最高結(jié)溫；Rjc為晶閘管的結(jié)殼熱阻；RCS為晶閘管接觸熱阻，（平板形器件取半導(dǎo)體結(jié)殼熱阻1/5RjC）

按《電力半導(dǎo)體用散熱器的選擇和使用原則》（國標(biāo)：JB/T9684-2000）的規(guī)定與實(shí)際運(yùn)用測量值對比，見表2。

從上表看出，南寧機(jī)務(wù)段處于我國南方，試驗(yàn)臺晶閘管的水冷系統(tǒng)直接接入自來水，在夏季時由于自來水管長時暴曬，其冷卻系統(tǒng)進(jìn)口水溫往往大于35℃，又因受自來水壓力限制和其水質(zhì)硬度偏高，久而久之管路易于結(jié)垢造成水流量嚴(yán)重不足，從而使晶閘管工作溫度扁高，在大電流檢測時其電流波動多達(dá)200A，嚴(yán)重時燒損晶閘管，因此在試驗(yàn)臺晶閘管的水冷系統(tǒng)中增加“純水增壓循環(huán)冷卻系統(tǒng)”來提高水流量是解決被測硅柜組件電流波動大的最佳方案。

針對南寧機(jī)務(wù)段F803-3J2均壓l均流試驗(yàn)臺在運(yùn)用中存在的問題，采用了上述方案加以改進(jìn)后大大降低了試驗(yàn)臺的故障率，節(jié)省了勞力成本與各種物料支出，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時很好地保證了機(jī)車的檢修質(zhì)量和行車安全。

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