宋建波

（上海梅山鋼鐵股份有限公司運(yùn)輸部，江蘇南京210039）

0 引言

GK1型內(nèi)燃機(jī)車為運(yùn)輸部從資陽機(jī)車廠引進(jìn)的內(nèi)燃液傳機(jī)車，主要用于普鐵區(qū)域。機(jī)車柴油機(jī)啟動(dòng)及電氣元件的用電均由一臺(tái)ZQF-38A型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)完成，串勵(lì)啟動(dòng)，并勵(lì)發(fā)電。柴油機(jī)啟動(dòng)后3 s啟動(dòng)接觸器釋放，但有時(shí)運(yùn)用人員在接觸器未釋放前即打開了輔助發(fā)電開關(guān)，當(dāng)接觸器釋放時(shí)電機(jī)電樞繞組瞬間產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)通過繞組進(jìn)入電壓調(diào)整器，容易導(dǎo)致調(diào)整器電子元件損壞，且機(jī)車勵(lì)磁電流通過兩只常閉的潤滑油泵接觸器輔助觸頭進(jìn)行勵(lì)磁，運(yùn)用中經(jīng)常發(fā)生該輔助觸頭燒損故障。國內(nèi)外同類機(jī)車采取的主要是一些被動(dòng)保護(hù)措施，就是在機(jī)車電路中增加一套超壓保護(hù)裝置，當(dāng)電壓調(diào)整器電子元件被擊穿后，調(diào)整器不能正常調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，會(huì)導(dǎo)致高電壓產(chǎn)生，當(dāng)電壓達(dá)到超壓保護(hù)裝置限定值后輔助發(fā)電接觸器失電斷開。該方案可以避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大，但不能避免由于誤動(dòng)作而導(dǎo)致的電壓調(diào)整器損壞。

1 機(jī)車輔助發(fā)電工作原理

1.1 電路工作原理

輔助發(fā)電是機(jī)車上重要的供電設(shè)備，對(duì)機(jī)車的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，一旦QF停止發(fā)電空壓機(jī)將停止泵風(fēng)，輔助裝置、控制設(shè)備也無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)車將無法繼續(xù)運(yùn)行，構(gòu)成機(jī)破等事故。

GK1型內(nèi)燃機(jī)車輔助發(fā)電電路主要由蓄電池、啟動(dòng)發(fā)電機(jī)、PC機(jī)、接觸器、電壓調(diào)整器及一些用電器組成，蓄電池電壓96 V，在啟機(jī)條件滿足時(shí)，操作人員按下啟動(dòng)按鈕，PC機(jī)40 s后輸出推動(dòng)啟動(dòng)接觸器KMS及潤滑油泵接觸器KML動(dòng)作，蓄電池電流經(jīng)閘刀開關(guān)、KMS主觸頭、C1-C2勵(lì)磁繞組，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，3 s后PC機(jī)斷開啟動(dòng)接觸器KMS及潤滑油泵接觸器KML線圈電源；打開輔助發(fā)電開關(guān)后，PC機(jī)驅(qū)動(dòng)輔助發(fā)電接觸器KMG動(dòng)作，蓄電池電流經(jīng)閘刀開關(guān)、1RS、13FS、KMG主觸頭、限流電阻2R、潤滑油泵接觸器輔助觸頭、勵(lì)磁繞組B1-B2及電壓調(diào)整器，電機(jī)作為發(fā)電工況輸出，電壓調(diào)整器通過反饋的電壓值調(diào)整勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電壓值穩(wěn)定在110 V（圖1）。柴油機(jī)啟動(dòng)后，輔助發(fā)電機(jī)QF就作為一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，勵(lì)磁電流的大小由電壓調(diào)整器DYT自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，電壓調(diào)整器靠其自動(dòng)調(diào)節(jié)作用使輔助發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速和負(fù)載大幅度變化時(shí)輸出電壓保持恒定llO V，及時(shí)向控制電路、照明電路及空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)等輔助設(shè)備供電，并對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

1.2 電壓調(diào)整器原理分析

1.2.1 技術(shù)特性

GK1型工況內(nèi)燃機(jī)車采用8Q3A型電壓調(diào)整器，穩(wěn)壓精度（110±2）V，限流靈敏度（200±20）A，最小周期9 ms（相當(dāng)于電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)電壓調(diào)整器的固有周期，此時(shí)電機(jī)的勵(lì)磁電壓最大）。

圖1 機(jī)車啟動(dòng)及輔助發(fā)電主電路圖

1.2.2 工作原理

8Q3A型電壓調(diào)整器采用定寬調(diào)頻式直流斬波電路，電路分為三個(gè)部分：主電路、調(diào)壓控制電路、限流控制電路（圖2）。

1.2.2.1 主電路

主電路由兩只主控硅KG1/KG2、1只電感線圈L1、一只二極管D1、兩只電容C1/C2及電阻R1組成，當(dāng)電壓調(diào)整器接入電路后，主控硅均未導(dǎo)通，電容C1通過勵(lì)磁線圈充電，電路在接通2.5 ms后，其中一只主控硅KG2被導(dǎo)通，電壓通過主控硅使得勵(lì)磁線圈得電，發(fā)電機(jī)電壓升高，6.5 ms后，另一只主控硅KG1導(dǎo)通，電容通過另一只主控硅放電，并又反向充電形成振蕩回路，主控硅在反向電壓作用下關(guān)閉，完成一個(gè)作用周期。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)周期完成后，下一個(gè)周期取決于當(dāng)前電機(jī)電壓，當(dāng)電壓低于整定值110 V時(shí)，主控硅觸發(fā)脈沖仍在其關(guān)閉后2.5 ms再次觸發(fā)循環(huán)工作，當(dāng)電壓高于整定值時(shí)，觸發(fā)脈沖被封鎖。

1.2.2.2 調(diào)壓控制電路

調(diào)壓控制電路的作用是按規(guī)定程序向主電路主控硅發(fā)送脈沖，當(dāng)KG2導(dǎo)通后BT1兩端電壓為0，脈沖停止發(fā)出；6.5 ms后BT2發(fā)出脈沖送達(dá)KG1使其導(dǎo)通，反向充電后KG1、KG2關(guān)閉，完成一個(gè)周期；在KG2關(guān)閉后BT1又恢復(fù)電壓，將BT2封鎖，使其不再發(fā)出脈沖觸發(fā)KG1；當(dāng)電壓低于整定值110 V時(shí)，W2分壓較低，仍按規(guī)定程序循環(huán)，當(dāng)W2分壓較高時(shí)，BG1導(dǎo)通，使C3不充電，BT1的脈沖無法送出，發(fā)電機(jī)電壓開始下降。

圖2 8Q3A型電壓調(diào)整器原理圖

1.2.2.3 限流控制電路

取樣電位器接于機(jī)車上分壓電位器FR，由脈沖變壓器B次級(jí)整流后控制BG4，當(dāng)電流低于整定值時(shí)BG4截止，調(diào)壓控制回路正常運(yùn)行；當(dāng)輸出電流高于整定值時(shí)，BG4導(dǎo)通，C3不能充電，發(fā)電機(jī)電壓下降。

1.2.3 電壓調(diào)整器損壞原因分析

柴油機(jī)啟動(dòng)完成后，在KMS接觸器斷開瞬間電機(jī)電樞繞組H1-H2會(huì)產(chǎn)生比較大的反電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)如果輔助發(fā)電接觸器KMG已經(jīng)閉合，電動(dòng)勢(shì)經(jīng)1FU、二極管、13FS、KMG主觸頭到電壓調(diào)整器，將造成電壓調(diào)整器電子元件損壞。由原理可知，當(dāng)電壓調(diào)整器表現(xiàn)為電壓持續(xù)升高時(shí)，可能為主控硅BG1被擊穿；當(dāng)電壓調(diào)整器表現(xiàn)為無電壓時(shí)，可能為BG4被擊穿。

2 改進(jìn)措施

2.1 防誤動(dòng)作改進(jìn)方法

改進(jìn)的關(guān)鍵在于當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)工況時(shí)，不管操作人員有沒有按輔助發(fā)電開關(guān)，輔助發(fā)電接觸器均不會(huì)動(dòng)作。

改進(jìn)前控制原理：PC機(jī)得到輔助發(fā)電開關(guān)3S的輸入指令后推動(dòng)放大塊GP動(dòng)作，輔助發(fā)電接觸器KMG得電（圖3）。

圖3 改進(jìn)前輔助發(fā)電控制電路

改進(jìn)方案：在輔助發(fā)電控制電路上串聯(lián)一只啟動(dòng)接觸器常閉輔助觸頭，在機(jī)車處于啟動(dòng)工況時(shí)，KMS常閉輔助觸頭斷開，此時(shí)無論操作人員是否打開輔助發(fā)電開關(guān)，接觸器均不能吸合，只有在柴油機(jī)啟動(dòng)完成，啟動(dòng)接觸器KMS釋放后才能執(zhí)行輔助發(fā)電過程（圖4）。

2.2 勵(lì)磁觸頭改進(jìn)方法

電機(jī)勵(lì)磁繞組電流原先是通過兩只潤滑油泵常閉輔助觸頭，經(jīng)測(cè)量該電流隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化由電壓調(diào)整器自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速越高，勵(lì)磁電流越低，勵(lì)磁電流在2～5 A變化，輔助觸頭由于可通過額定電流小，在電流長期作用下經(jīng)常過熱導(dǎo)致燒損故障。為消除這一慣性故障，在電器柜內(nèi)加裝一只同型號(hào)主觸頭為常閉接觸器，由潤滑油泵信號(hào)同步控制，將原串聯(lián)接于潤滑油泵輔助觸頭型式改為串接于常閉主觸頭型式（圖5），在不改變?cè)须娐纷饔迷淼幕A(chǔ)上從根本上消除了這一故障。

圖4 改進(jìn)后輔助發(fā)電控制電路

圖5 勵(lì)磁繞組觸頭改進(jìn)

3 結(jié)語

通過在輔助發(fā)電控制電路上串聯(lián)一只啟動(dòng)接觸器常閉輔助觸頭，有效避免了操作人員在機(jī)車處于啟動(dòng)工況時(shí)誤動(dòng)作輔助發(fā)電開關(guān)而導(dǎo)致的電壓調(diào)整器損壞故障，勵(lì)磁主觸頭的改進(jìn)提高了電路工作的可靠性。半年多來，改進(jìn)的機(jī)車未發(fā)生過因誤動(dòng)作而造成的電壓調(diào)整器損壞或觸頭燒損故障，達(dá)到了預(yù)期目的。