李振乾 李桂平 廖作東

摘要：介紹F803-3J2均壓/均流試驗臺的工作原理以及電路組成，分析試驗臺檢測中故障發(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臺的故障率，保證我段安全運輸生產(chǎn)。

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

南寧機務(wù)段配屬電力機車153臺，內(nèi)燃機車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)運共4798公里牽引任務(wù)，為此F803-3J2均壓/均流試驗臺作用是否良好在實際檢修生產(chǎn)中尤為重要，均壓/均流試驗臺是自動完成檢測鐵路機車整流柜硅元件均壓、均流、觸發(fā)脈沖等檢修工藝規(guī)定試驗項目的設(shè)備，在檢修過程中它確保了機車變流裝置通過控制晶閘管實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，提高機車的粘著性能，一旦均壓，均流試驗臺發(fā)生故障而不能及時對硅柜檢測，將嚴(yán)重影響運輸生產(chǎn)秩序和行車安全。

一、F803-3J2均壓/均流試驗臺工作原理

（一）F803-3J2均壓/均流試驗臺組成。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、工控計算機等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車硅柜被測組件，經(jīng)負(fù)荷選擇器選擇不同機型被測硅柜的負(fù)荷，按照電力機車檢修工藝通過調(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通訊接口與計算機通訊，從而使操作人員直觀的從計算機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、運用中存在的問題

（一）被測硅柜組件電流跳動。在實際運用中，當(dāng)被測組件電流還沒達(dá)規(guī)定值時，計算機顯示屏電流數(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。由于南寧機務(wù)段機車臺數(shù)多，在檢修過程中均壓/均流試驗臺，在作為無觸點開關(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，造成大電流試驗區(qū)段電流不穩(wěn)定，試驗無法進(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安裝，并對觸發(fā)脈沖線加裝屏蔽層。

（三）試驗臺選擇器晶閘管水冷系統(tǒng)增設(shè)增壓裝置。試驗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。而F803-3J2均壓/均流試驗臺門極控制的脈寬調(diào)制信號線從試驗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，晶閘管作為無觸點開關(guān)使用，其與試驗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)脈沖形成強烈干撫，電流越大干擾越強，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)定與實際運用測量值對比，見表2。

從上表看出，南寧機務(wù)段處于我國南方，試驗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。

針對南寧機務(wù)段F803-3J2均壓l均流試驗臺在運用中存在的問題，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車的檢修質(zhì)量和行車安全。

參考文獻(xiàn)

[1]謝步明，鄭顯道，朱順年.韶山7型電力機車[S].ISBN7-113-03002-5/U.825.

[2]李俊，薄翠梅，史偉偉，一種直流PWM控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化儀表，2007，28（2）：13-15.

[3]電力半導(dǎo)體器件用散熱器選用導(dǎo)則[S]JB/T9684-2000中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2000.