the applications of current and voltage sensors employed on the diesel locomotives
王軍
(中國(guó)南車集團(tuán)資陽(yáng)機(jī)車公司技術(shù)中心電氣室 王軍 641300)
摘要： 簡(jiǎn)要介紹了資陽(yáng)機(jī)車公司生產(chǎn)的DF8B干線直流傳動(dòng)機(jī)車和DF12大功率直流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車上電流電壓傳感器的運(yùn)用情況。
Abstract: The applications of current and voltage sensors employed on the Type DF8B and Type 12 locomotives which manufactured by Ziyang locomotive co. Ltd. are briefly introduced.
關(guān)鍵詞: 機(jī)車；電流傳感器；電壓傳感器
1 引言
資陽(yáng)機(jī)車公司是我國(guó)主要的內(nèi)燃機(jī)車生產(chǎn)基地之一，經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展開(kāi)發(fā)了各種功率等級(jí)的內(nèi)燃機(jī)車。主要有DF8B干線直流傳動(dòng)機(jī)車和DF12大功率直流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車。隨著機(jī)車自動(dòng)化控制程度的提高，作為機(jī)車信號(hào)檢測(cè)的重要組成部份，電流傳感器和電壓傳感器的可靠性、準(zhǔn)確性也越來(lái)越重要。現(xiàn)對(duì)資陽(yáng)機(jī)車公司生產(chǎn)的主要機(jī)車上所用電流和電壓傳感器的運(yùn)用作一介紹。
2 電流和電壓傳感器在DF8B干線直流傳動(dòng)機(jī)車的運(yùn)用
東風(fēng)8B 型貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車是鐵道部“1995年鐵路科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃”中的重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，是目前我國(guó)功率最大、速度最快、技術(shù)最新的繁忙干線貨運(yùn)提速的主型內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用標(biāo)定功率為3860kW的16V280ZJA型柴油機(jī)、JF204D型同步主發(fā)電機(jī)及ZD109C型牽引電動(dòng)機(jī)，走行部為25t軸重的三軸轉(zhuǎn)向架。機(jī)車設(shè)有微機(jī)控制系統(tǒng)，行車安全速度監(jiān)控系統(tǒng)，具有全功率自負(fù)荷功能的電阻制動(dòng)裝置。
為了檢測(cè)機(jī)車上的各種信號(hào)，機(jī)車微機(jī)系統(tǒng)中采用了多種電流和電壓傳感器，使用情況如表1-1所示。
表1-1
序號(hào)
類 型
型 號(hào)
檢測(cè)部位
1
SCM式電壓
TQG11G或SCM03
主整流柜輸出電壓
2
LEM式電流
TQG4A-1000
1# 牽引電機(jī)電樞電流
3
LEM式電流
TQG4A-1000
2# 牽引電機(jī)電樞電流
4
LEM式電流
TQG4A-1000
3# 牽引電機(jī)電樞電流
5
LEM式電流
TQG4A-1000
4# 牽引電機(jī)電樞電流
6
LEM式電流
TQG4A-1000
5# 牽引電機(jī)電樞電流
7
LEM式電流
TQG4A-1000
6# 牽引電機(jī)電樞電流
8
LEM式電流
TQG4A-1000
牽引電機(jī)磁場(chǎng)電流
9
SCM式電流
SCM02
主發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流
10
SCM式電流
SCM02
勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流
11
SCM式電流
SCM02
勵(lì)磁機(jī)輸出
12
SCM式電流
SCM01
接地漏電流
2.1 LEM式電流傳感器
LEM式傳感器是一種通過(guò)霍爾發(fā)生器測(cè)量磁通密度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種電壓、電流進(jìn)行測(cè)量的檢測(cè)設(shè)備，是一種磁平衡式霍爾傳感器。
TQG4A-1000型電流傳感器是一種通過(guò)霍爾發(fā)生器測(cè)磁來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種電流測(cè)量的檢測(cè)設(shè)備。它能對(duì)直流、交流、脈動(dòng)等大電流進(jìn)行電的隔離測(cè)量，而且測(cè)量精度高，線性好，過(guò)載能力強(qiáng)，不受外界磁電干擾，性能穩(wěn)定可靠。
2.1.1技術(shù)參數(shù)
額定電流
1000Arms=In
測(cè)量范圍
0～±1800A
過(guò)載能力
1800A 2min/h
輸出比例
額定 200mA/1000A 最大360mA/1800A
準(zhǔn)確度
±1%In
dI/dt
大于50A/μs
供電電壓
±24V（±10%）
功耗
60mA（空載）+Im（測(cè)量輸出電流）
耐壓
一次側(cè)回路對(duì)二次側(cè)回路、地及屏蔽層之間：6kVrms/50Hz/1min
使用溫度
-25～70℃
存放溫度
-40～85℃
重量
3±0.5kg
外形尺寸
230mmX132mmX153.5mm
2.1.2安裝使用
將傳感器的原邊（即母排）串入被測(cè)電流回路，并為之提供相應(yīng)電壓的電源，當(dāng)原邊有電流通過(guò)時(shí)，測(cè)量輸出端M即輸出電流信號(hào)Is。當(dāng)被測(cè)電流為直流，且方向與傳感器上箭頭指示方向一致時(shí)，則測(cè)量輸出電流的方向是由M到0，M端為正。否則相反，且M端為負(fù)。接線方式如圖1-1所示。
圖1-1 TQG4A-1000型電流傳感器接線圖
傳感器輸出插頭與外接信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
端子1接+，端子2接-，端子3接M，端子4接E。
其中：+為傳感器電源正極，接電源電壓+24V端；
-為傳感器電源負(fù)極，接電源電壓-24V端；
M為傳感器測(cè)量輸出端，接用戶電流表或測(cè)量取樣電阻Rm后到供電電源電壓的零點(diǎn)0V。
E為傳感器的屏蔽輸出端，接用戶系統(tǒng)地，或無(wú)系統(tǒng)地時(shí)接供電電源的電壓負(fù)極；
Rm為用戶取樣測(cè)量電阻，可在其兩端獲取測(cè)量信號(hào)。
2.2 SCM式傳感器
SCM式傳感器是一種信號(hào)變換線路板，其作用是使機(jī)車主回路與機(jī)車微機(jī)系統(tǒng)EXP隔離，并將檢測(cè)的機(jī)車電流、電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)變換，產(chǎn)生EXP所需的信號(hào)。
機(jī)車上此信號(hào)變換板共有5塊，其中3塊為SCM02板，1塊為SCM01板，1塊為TQG11G型（或SCM03型）電壓傳感器。按安裝順序定義為SCM1、SCM2、SCM3、SCM4、SCM5。
SCM1、SCM2板分別用來(lái)將主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流、勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)換為0～10V的直流信號(hào)，其輸入信號(hào)取自勵(lì)磁回路中的分流器。
SCM3板用來(lái)將勵(lì)磁機(jī)在電阻制動(dòng)工況下的輸出電壓0～18.3V轉(zhuǎn)換為0～10V的直流信號(hào)，其輸入信號(hào)取自勵(lì)磁機(jī)的整流輸出端。當(dāng)勵(lì)磁機(jī)在牽引工況下的輸出電壓大于18.3V時(shí)，其輸出仍保持為10V。
SCM4板用來(lái)檢測(cè)機(jī)車主回路的接地漏電流。當(dāng)主回路的接地漏電流為0～1A時(shí)，SCM4板的輸出信號(hào)為0～10V，兩者成線性關(guān)系。
SCM5板用來(lái)檢測(cè)機(jī)車主硅整流柜直流輸出端電壓，其輸入信號(hào)取自主硅整流柜的輸出電壓，將主硅整流柜輸出的0～1000V直流電壓轉(zhuǎn)換為0～4.88V的直流信號(hào)。
3 電流和電壓傳感器在DF12大功率直流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車運(yùn)用
東風(fēng)12型內(nèi)燃機(jī)車是為了滿足我國(guó)鐵路主要繁忙干線開(kāi)行5000 t級(jí)重載車的需要而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的大功率電傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車。機(jī)車標(biāo)稱功率1990kW，柴油機(jī)最大運(yùn)用(裝車)功率為2430kW，機(jī)車最大運(yùn)行速度100km/h，它不僅適用于路內(nèi)大型編組站和工礦企業(yè)5000 t級(jí)貨列的調(diào)車和小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)，還可用于一般干線的貨運(yùn)。
為了檢測(cè)機(jī)車上的各種信號(hào)，機(jī)車微機(jī)系統(tǒng)中采用了多種電流和電壓傳感器，使用情況如表1-2所示。
表1-2
序號(hào)
類 型
型 號(hào)
檢測(cè)部位
1
SCM式電壓
NCV4-1000V
主整流柜輸出電壓
2
LEM式電流
TQG22-1500A
1# 牽引電機(jī)電樞電流
3
LEM式電流
TQG22-1500A
2# 牽引電機(jī)電樞電流
4
LEM式電流
TQG22-1500A
3# 牽引電機(jī)電樞電流
5
LEM式電流
TQG22-1500A
4# 牽引電機(jī)電樞電流
6
LEM式電流
TQG22-1500A
5# 牽引電機(jī)電樞電流
7
LEM式電流
TQG22-1500A
6# 牽引電機(jī)電樞電流
8
SCM式電流
NCA3-10A
主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流
