SS3型电力机车加改LCU和电磁接触器出现的问题.pdf

第 4期( 总第 1 8 5期) 2 0 1 4年 O 8月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG ＆ AUT0MAT1 0N NO． 4 Aug ． 文章编 号 ： 1 6 7 2 — 6 4 1 3 ( 2 0 1 4 ) 0 4 — 0 1 9 7 — 0 2 S S 3型电力机车加 改 L C U 和 电磁接触器 出现 的问题 郭树平 ( 太原轨道 交通 装备 有限责任公 司，山西 太原0 3 0 0 0 9 ) 摘要 ：S S 3型 电力机 车同时进 行 L C U 和 电磁接触器 改造后 ，出现 电磁 接触器 不 能可靠动作 的 问题 ，对其造 成 的原 因进 行 了分析 ，介绍 了解决该 问题的方法 ，并提 出了防止 类似 问题发 生的建议 。 关键词 ：电力机车 ；L C U；电磁接触器 中图分类号 ：U2 6 4 文献标 识码 ：B 0 引 言 太原轨道交通装备有限责任公司为兰州铁路局大 修的 S S 3型电力机车， 同时要进行两 项改造 ： ①对控 制 电 路 进 行 改 造 ， 采 用 L C U ( L o g i c a l C o n t r o l Un i t ， L C U) 逻辑控制单元代替原继电器构成的有触点控制 电路 系统 ； ②对主电路线路接触器进行改造 ， 采用 电磁 接触器代替原电控接触器。进行 了这两项改造后的机 车， 由原控制 电路中间继电器驱动主电路电控接触器 动作 ， 变为 由控制 电路 系统 的 L C U 逻辑控制单元直 接驱动主电路的电磁接触器动作。机车改造后 ， 由于 L C U 的输出驱动电流低 ， 不能满足 电磁接触器的可靠 动作 ， 导致机车在进人工作状态 2 0 mi n左右即发生部 分线路接触器 ( 主要是 4 X C、 6 X C) 失 电跳开 ， 导致机车 不能投入正常运行。 1 原 因分析 及 处理情 况 问题 发 生后 ， 鉴 于 S S 3机 车 上 曾加 装 过 电磁 接 触 器 ， 且未发生过问题 ， 故将此情况先 向 L C U生产厂家 通报 ， 要求其解释原因， 并制定出解决办法 。 经 L C U生产厂家分析 ， 原因为 ： L C U技术参数 中 规 定 ， 该装 置 可驱 动持 续 电流 不大 于 0 ． 4 A 的负载 ， 驱 动 原 车所 用 的 电控 接 触 器 没 有 问 题 ， 而 是 由于 机 车 线 路接触器 1 X C， 2 X C， ⋯， 6 X C型号 的改变使其控制持 续 电流较以前 明显增加 ， 导致 L C U在对其控制时， 插 件产生过流保护 ， 致使机车线路接触器 异常失 电。经 过沟通 、 分析 ， 制定 了以下解决方案 ： 将插件上负载过 流保护元件 的保护 电流 由 0 ． 6 A提高到 0 ． 8 A， 另外 ， 由于受温度影响 ， 在长时间工作的情况下 ， 实际负载能 力要 略小 一些 。 对 L C U系统进行 了分析改进后 ， 对所加装 的电 磁接触器的参数及结构进行了如下分析 ： 该 电磁接触 器控制电压为 DC 1 1 0 V， 控制电压变化范围为 8 8 V～ 1 2 1 V； 启动线 圈 电阻值为 1 7 1 Q( 相 应启 动电流为 1 1 0 ／ 1 7 1 —0 ． 6 5 A， 最 大 为 1 2 1 ／ 1 7 1 —0 ． 7 1 A， 最 小 为 8 8 ／ 1 7 1 = = = 0 ． 5 1 A) ， 维持线圈电阻值为 3 2 1 12( 相应启动 电流 为 1 1 0 ／ 3 2 1 ：0 ． 3 4 A， 最 大 为 1 2 1 ／ 3 2 l 一0 ． 3 8 A， 最小 为 8 8 ／ 3 2 1 —0 ． 2 7 A) ， 在机 车 上进 行实 际 测量 ， 维 持电流为 0 ． 2 9 A～0 ． 3 A， 与理论值基本吻合 。该 电 磁接触器设有过电压保护装置， 其工作原理是： 当工作 电压在保护电压以上时， 系统将一个阻值为 1 5 0 Q 的 保持 电阻串人线圈回路 中， 以降低线圈电流 ， 使其不至 于过热； 而当线圈电压低于保护电压时 ， 保持电阻不串 入， 工作电压全部加在接触器线圈两端 ， 从而保证了接 触器的可靠 吸合 。原 电磁接触器设计 的保 护电压为 9 5 V( 高 于控制 电路 最低 电压 8 8 V) ， 因此 在机 车 电压 低于 9 5 V时， 全部电压加在线圈两端 ， 电流为 9 5 ／ 1 7 1 = = = 0 ． 5 6 A， 超过 L CU 的输 出能力 ， 因此 L C U 保护。问 题发生后 ， 电磁接触器生产厂家对该装置设计参数进 行 了分 析 ， 认 为 该 电磁 接 触 器 在 8 O V 即 可 以 可 靠 吸 合 ， 因此将原保护电压 由 9 5 V调低至 8 8 V， 即只要工 作 电压在 8 8 V以上， 电磁接触器启动后 ， 维持电阻即 串入 ， 此时维持电流为 0 ． 2 7 A - - 0 ． 3 8 A， 小于 L C U负 载能力 0 ． 4 0 A， 不影响电磁接触器的可靠工作。 问题综合分析 ： 改造前 ， 原 S S 3型机车 电控接触 器线圈阻值为 9 3 8 12， 其维持 电流为 0 ． 1 2 A， 而有触 收稿 日期 ：2 0 1 4 — 0 3 — 1 0 ；修 回 日期：2 0 1 4 — 0 4 — 1 0 作者简介 ：郭树平 ( 1 9 6 2 一 ) ，男 ，河北新乐人 ，工程师 ，大专 ，现从事产品质量检测工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 9 8 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 4年 第 4期 点电路的中间继 电器提供 的驱动 电流最 大值为 5 A， 负 载能 力 很 大 ， 所 以能 够 满 足该 型 机 车 大 修规 程 l 1 ． 1 ． 1 条 规定 ： “ 在 8 8 V～ 1 2 1 V 控 制 电压 波动 范 围 内， 进行控制 电路功能及 电路动作实验 ， 须作用 良好” 的要求 。现将以上所述各种情况线路接触器动作电流 可靠度( 继电器或 L C U 所能提供 的驱动 电流值 与线 路接触器所需的动作电流值之 L L ) 进行列对比， 见表 1 。 表 1 各种情况下的线路接触器动作电流可靠度 由表 1可 以看 出 ， 只进 行 一 项 改 造 电流 可 靠 度分 别 为 1 3和 3 ～5 ， 均 没有 问题 ； 但 同时 进 行两 项 改 造 ， 电流裕度系数仅为 l ～1 ． 5 ， 由于大大降低了机车线路 接触器动作的可靠性 ， 冗余严重不足 ， 致使出现了上述 问题 ， 这就 是发 生 问题 的根 本原 因 。 据查主电路电磁接触器改造后 ， 驱动功率不足的 问题还发生在 S S 3 A型机车上 ， 造成调压开关辅 联锁 触头 TK0 ． 5 - 8级有拉弧烧损现象。 2 由以上 问题 引发 的思 考 机车是铁路运输生产 的关键设备 ， 机车 的可靠运 行是铁路运输安全这个庞大复杂的系统工程中的重要 环节 ， 为提高机车运行的可靠性 ， 机车的设备及配件对 工作环境的要求一般采用大冗余设计 。正是这种大冗 余设计保证了机车运行 的可靠性， 对机车的任何加改 项 目都不应该改变这种设计。 近年来 ， 为 了提高既有机车 的性能 ， 改善机车状 态 ， 在机车入厂大修 时， 配套进行 了一 系列 的技 术改 造， 这种改造对既有机车满足运输现代化的要求是必 须的。但任何对机车的改进或改造都会对机车整体性 能产生影响， 这种影响有优也有劣 ， 机车加改项 目实施 前都应对这种影响进行充分的评价 。 改造前的电力机车的继电器有触点控制系统具有 许多特殊性 ： 控制电压为直流 1 1 0 V， 继电器的负载 电 流最大可达近 5 A， 工作环境条件恶劣 。电力机车逻辑 控制单元( L o g i c a l C o n t r o l Un i t ， L C U) 相 当于通常的 可编程控制器 ( P I C) ， 它在 电力机车上 的作用主要就 是取代传统的继电器有触点控制 电路 。采用电力机车 逻辑控制单元就是用现代电力电子和微电子技术构成 的逻辑控制单元取代传统 的继 电器布线逻辑控 制电 路 ， 用 微机 发 出的指令 直接 控制 接触 器等外 部 负载 ， 避 免 目前的多级驱动。这样 ， 可 以大大简化 电力机车的 有触点控制电路 ， 减少外部连线 ， 提高系统的可靠性 ； 也可以大大简化 电力机车控制系统的设计 ， 提高控制 系统 设计 制造 的灵 活性 ， 缩 短 电力 机 车 电器 系统 设 计 调试 的时 间 ， 实 现控 制系统 的通 用性 [ 2 ] 。由此看 来 ， 这 项技术 的先进性 是毋 容置 疑 的 。 主电路改造采用 电磁接触器， 由于采用电磁驱动 ， 控制电源直接对执行环节进行控制， 减少了一个 中间 气路 环节 ， 且采 用模 块化结 构 ， 具有永 磁灭 弧或 电磁 灭 弧的形式 ， 灭弧罩开启方便， 便于更换 主触头 ， 其优点 是很多的。但是， 上述新型机车配件在加装时， 如果没 有充分考虑相应 的安装环境 、 不能满足其工作参数 的 要求 ， 其优点在机车上不但难 以发挥 出来 ， 而且会造成 机车难以投入运行的严重后果。 3 结束 语 为避免上述情况的发生 ， 机 车的改造特别是控制 电路的改造 ， 当中间环节对电路的输 出发生变化时， 或 执行环节对电路的要求发生变化时 ， 一定要认真评价 其可靠性 ， 这种评价应该 由机车设计 主导 厂来进行 。 电力机车是一个复杂的综合设备 ， 对其进行任何改进 的评价也是一个复杂的工程 ， 最简单可靠的办法 ， 就是 在改造时保证各接 口采用原 电路参数 ， 如果输出功能 不足可采用功率放大环节实现 ， 如本 系统改造最可靠 的方法就是在 L C U输 出驱动电流前增加一个放大环 节 ， 这样才能保证机车的安全可靠性 ， 使技术改造项 目 的优势得到应有的发挥 。 参 考文献 ： [ 1 ] 刘友梅． 韶 山 3型 电力机 车[ M] ． 北京 ： 中国铁 道 出版 社 ， 1 99 O． Pr o b l e m An a l y s i s o f LCU a nd El e c t r o ma g ne t i c Co nt a c t o r Add e d o n S S 3 El e c t r i c Lo c o mo t i v e GUO Shu - pi ng ( Ta i y u a n Ra i l wa y Tr a n s p or t a t i 0 n Eq u i p me n t Co ．，Lt d ．，Ta i y u a n 0 3 0 0 0 9，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： W h e n S S 3 e l e c t r i c l o c o mo t i v e i s r e f o r me d b y a d d i n g L CU a n d e l e c t r o ma g n e t i c c o n t a c t o r ， i t a p p e a r s p r o b l e m a s e l e c t r o ma g n e t i c c o n t a c t o r f a i l u r e t o a c t u a t e ． Th i s p a p e r a n a l y z e s t h e r e a s o n t h a t c a u s e s t h i s p r o b l e m a n d i n t r o d u c e s t h e me t h o d t o s o l v e i t ，a n d f i n a l l y g i v e s s u g g e s t i o n t o p r e v e n t t h e s a me p r o b l e m ． Ke y wo r d s ：e l e c t r i c l o c o mo t i v e ；LCU ；e l e c t r o ma g n e t i c c o n t a c t o r 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m