摘要 結(jié)合DPK32型鋪軌機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，分析其組成部分—直流牽引調(diào)速系統(tǒng)安全保護(hù)的不足，針對(duì)此情況，設(shè)計(jì)一直流電流調(diào)整限幅器，并詳細(xì)加以闡述。

　　關(guān)鍵詞 DPK32型鋪軌機(jī);直流牽引調(diào)速系統(tǒng);直流電流調(diào)整限幅器

　　1 DPK32型鋪軌機(jī)簡介

　　DPK32型鋪軌機(jī)以鋪設(shè)25米普通軌排為主，還可以鋪設(shè)寬軌枕軌排及混凝土道岔，架設(shè)16米及以下鋼筋混凝土梁。該套設(shè)備主要由主機(jī)、機(jī)動(dòng)平車、倒裝龍門三大部分組成。主機(jī)的吊軌小車、拖拉軌排機(jī)構(gòu)、主機(jī)與機(jī)動(dòng)平車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)均由可調(diào)速直流串激牽引電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它與可控硅整流裝置、相關(guān)的控制、保護(hù)電路共同組成直流牽引調(diào)速系統(tǒng)。

　　2 直流牽引調(diào)速系統(tǒng)的基本組成與原理

　　2.1基本組成(如圖所示)

　　KGSF： 簡化示出的可控硅整流裝置(虛線部分)

　　X3、X4：KGSF直流輸出接線端子(電壓U，電流I)

　　RP5： KGSF外給定電位器

　　Q1、Q2 三位主令開關(guān)

　　K 接觸器線圈及相對(duì)應(yīng)的觸頭

　　2.2 基本原理

　　2.2.1牽引電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

　　(1)按下SB1 1K吸合、自鎖 KGSF啟動(dòng) 調(diào)節(jié)RP5 U=0

　　(2)撥動(dòng)Q1，根據(jù)需要確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。選擇“前”，2K與4K吸合;選擇“后”，3K與5K吸合(電動(dòng)轉(zhuǎn)向根據(jù)牽引方向事先已調(diào)整好)

　　(3)撥動(dòng)Q2，根據(jù)負(fù)載大小確定電動(dòng)機(jī)連接方式。選擇“串”，6K吸合;選擇“并”，7K吸合。

　　2.2.2牽引電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

　　平緩調(diào)節(jié)RP5，使KGSF輸出電壓“U”上升或下降，牽引電機(jī)則以所需速度運(yùn)轉(zhuǎn)。正常情況下，KGSF的輸出電流“I”將隨輸出電壓“U”上升或下降。

　　2.2.3 牽引電機(jī)的停止

　　(1)平緩調(diào)節(jié)RP5 U=0

　　(2)關(guān)閉Q1及Q2，相應(yīng)接觸器釋放

　　(3)根據(jù)需要，按下SB2 1K釋放 KGSF停止運(yùn)行

　　(4)根據(jù)具體情況，采取機(jī)械方式制動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)

　　3 直流牽引調(diào)速系統(tǒng)的缺陷

　　DPK32型鋪軌機(jī)使用說明書中明確指出：在啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)前，必須先將KGSF輸出“U”調(diào)為零，然后平緩調(diào)壓至運(yùn)行速度。需減速停車時(shí)，也需先平緩調(diào)節(jié)輸出至零電壓后方可采取制動(dòng)措施。

　　基于安全保護(hù)，若有不同程度的違章操作將造成不同程度的機(jī)械事故，分析如下：

　　3.1 牽引電動(dòng)機(jī)在非零電壓下啟動(dòng)

　　根據(jù)串激直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電壓平衡方程式：ID=(UD-E樞)/R

　　ID：電動(dòng)機(jī)電流

　　UD：電動(dòng)機(jī)端電壓

　　-E：電樞感應(yīng)電動(dòng)勢，“-”表示方向與U相反

　　R：電動(dòng)機(jī)繞組直流電阻

　　由于啟動(dòng)瞬時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞來不及產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，即E樞=0，且固有R很低，越高的啟動(dòng)電壓將會(huì)引起更大的啟動(dòng)電流，從而對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及電器系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊性損傷。

　　3.2 牽引電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中突然失去電壓后，瞬時(shí)又在非零電壓下啟動(dòng)(如進(jìn)行“串”與“并”的轉(zhuǎn)換)。

　　根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)突然失去端電壓，一方面使工作電流瞬時(shí)降為零，造成對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及電器系統(tǒng)的沖擊;另一方面直流電動(dòng)機(jī)繞組將產(chǎn)生一反電勢U反，以阻止端電壓的消失，其方向與端電壓同，因此，若瞬時(shí)再次啟動(dòng)，疊加后的電壓UD+U反將使啟動(dòng)電壓再次增大，根據(jù)串激直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電壓平衡方程(同上)，此電壓將會(huì)激起更大的沖擊電流，造成嚴(yán)重的機(jī)械事故。如：串入回路中的接觸器觸頭燒毀、KGSF的破壞(可控硅元件的擊穿)，甚至引起火災(zāi)等。

　　3.3 在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行“前”與“后”的轉(zhuǎn)換

　　由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)在慣性作用下，處于反接制動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合以上兩點(diǎn)分析可知，其瞬時(shí)的過電流也會(huì)造成嚴(yán)重的機(jī)械事故。

　　4 直流電流調(diào)整限幅器

　　結(jié)合以上分析，總結(jié)其共性：無論哪種情況，勢必引起KGSF輸出電流的變化。根據(jù)非恒流的直流電流也存在電磁感應(yīng)現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的直流電流調(diào)整限幅器(見圖中點(diǎn)劃線內(nèi)部分及TA1和TA2電流互感器)，可以實(shí)現(xiàn)多方位的保護(hù)。

　　4.1 工作原理

　　4.1.1 非激勵(lì)狀態(tài)

　　按下SB1，相電壓經(jīng)T變壓、A整流、D(穩(wěn)壓集成電路)穩(wěn)壓、電容濾波后，加于R1、RP3、RP4、R2、VT3門極和VD5組成的串聯(lián)電路兩端，使VT3門極始終處于被接觸狀態(tài)，從而保證1K在相電壓為正半周時(shí)經(jīng)可靠導(dǎo)通的VT3形成回路，在相電壓為負(fù)半周時(shí)，1K經(jīng)VD6形成回路，所以1K可以在額定電壓U額=380V電壓下正常吸合與自鎖，使KGSF正常啟動(dòng)。

　　4.1.2 保護(hù)狀態(tài)

　　當(dāng)KGSF負(fù)載正常時(shí)，其輸出電壓變化較平緩，TA1與TA2感應(yīng)的微弱電流不足以使VD3或VD4導(dǎo)通，直流電流調(diào)整限幅器不實(shí)行保護(hù)。當(dāng)KGSF負(fù)載異常(如輸出正負(fù)極出現(xiàn)短路情況)，KGSF輸出電流突變，即△I=di/dt足夠，TA1與TA2感應(yīng)的脈沖電流使VD3或VD4被觸發(fā)導(dǎo)通，1與2兩點(diǎn)電壓被鉗制在VD3或VD4導(dǎo)通電壓降以內(nèi)(<1.2V)，使VT3失去觸發(fā)而在相電壓為負(fù)半周時(shí)自然截止， 1K只能經(jīng)VD6得到45%U額，故1K欠壓釋放，KGSF停止運(yùn)行，從而起到保護(hù)作用。其保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相當(dāng)于1 K欠壓釋放時(shí)間。

　　4.2電路特點(diǎn)

　　4.2.1 在直流電流限幅器有故障或執(zhí)行保護(hù)時(shí)，VD5綠色發(fā)光二極管不亮，1K無法吸合，使檢修直觀。

　　4.2.2 電路無觸點(diǎn),工作可靠,壽命長。

　　4.2.3 電路簡單,調(diào)整方便。

　　4.2.4 電路采用兩個(gè)電流互感器TA1與TA2,需正確連接,以增加保護(hù)范圍,提高安全系數(shù)。

　　4.3 保護(hù)范圍

　　4.3.1 KGSF負(fù)載端短路及漏電保護(hù)

　　4.3.2 KGSF突然加載、過載或卸載保護(hù)

　　4.3.3 違反直流牽引電動(dòng)機(jī)操作規(guī)程時(shí)做相應(yīng)保護(hù)

　　結(jié)束語

　　直流電流調(diào)整限幅器經(jīng)適當(dāng)改變?cè)�件參�?shù),可用于多個(gè)直流牽引電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng),并可以推廣使用。

　　作者簡介：

　　黃德廣(1969-)，男，中國土木工程集團(tuán)有限公司,工程師，主要從事土木及軌道交通工程施工。

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