李思遠 李琳 孫麗偉 王滌非 孫渤

【摘? 要】“和諧號”在運營之前前需進行列車調(diào)試，調(diào)試主要由單車調(diào)試、靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試三部分組成，其中在調(diào)試過程中，需要反復(fù)拔取主控，確認各個調(diào)試項目順利完成。當拔取主控手柄時蓄電池接觸器線圈產(chǎn)生的高電壓反向電動勢，高概率擊穿105線系統(tǒng)二極管元器件以及車內(nèi)電氣設(shè)備件，會對列車后續(xù)交接、運營行駛安全造成嚴重的影響?；谠搯栴}，提出對蓄電池接觸器并聯(lián)電壓抑制器，從實際問題、電路設(shè)計、型號選擇、試驗驗證四步驟，證明并聯(lián)BY448GP型號電壓抑制器將兩端由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗行ПＷo105號線系統(tǒng)二極管元器件和車內(nèi)設(shè)備件，降低列車運行故障率。

【關(guān)鍵詞】動車組;105號線系統(tǒng);蓄電池接觸器;電壓抑制器

中圖分類號 TH 16;TP241.3? 文獻標識碼 A

一、引言

在“和諧號”機車組前期列車調(diào)試，以及后期運營過程中，需要直流供電，在列車直流供電情況下。直流通電過程中，蓄電池、接觸器Batk1線圈、車上二極管等零部件構(gòu)成105線系統(tǒng)，由于列車操作控制臺需要對其進行斷電，當拔取司機室主控鑰匙，接觸器BatK1線圈失電。

針對Batk1線圈工作情況分析，正常通電時，電能轉(zhuǎn)化為磁場能，電磁鐵產(chǎn)生恒定的磁場，繼電器工作;突然斷電時，對線圈的電能不在供應(yīng)，電磁鐵線圈失電，電流迅速下降，磁場失去能量來源，磁場逐漸消失，根據(jù)電磁定律，磁場變化時，附近的導(dǎo)體會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向符合法拉第定律和楞次定律，其電動勢方向與原先加在線圈兩端的電壓方向正好相反，稱為反向電動勢。由于反向電動勢電壓較高，能夠達到100V±10%，最大值達到110V，能將105線系統(tǒng)的二級管擊穿，沖擊車內(nèi)設(shè)備件擊穿。

基于該問題，本論文主要解決接觸器Batk1線圈兩端壓降，根據(jù)電壓抑制器的特性，將兩端高阻抗變?yōu)榈妥杩?，采用二極管型號為BY448GP，有效將蓄電池接觸器Batk1線圈兩端變?yōu)榈妥杩?，保護105線系統(tǒng)二極管，使得車上電氣設(shè)備件安全運行。

二、蓄電池接觸工況以及問題

動車組輔助電路電氣元部件包括輔助電源、壓縮機、通風(fēng)機、空調(diào)、電熱器等電氣元部件。其中，輔助電源保證其順利工作主要保證，為各個設(shè)備件提供主要能量，蓄電池接觸扮演者串聯(lián)各個設(shè)備件的關(guān)鍵一環(huán)，假如其出現(xiàn)了故障，對列車行駛安全產(chǎn)生影響，造成經(jīng)濟損失。

“和諧號”動車組蓄電池接觸器電氣元部件主要由接觸器負極接線柱、接觸器正極接線柱、主觸點、輔助觸點、102接線柱、105接線柱組成。結(jié)合動車電氣原理圖，102線和105線都是沒有編組貫穿，是以蓄電池為單位貫穿。蓄電池為102線和105線提供電能，對其蓄電池接觸保護顯得尤為重要。

在對現(xiàn)車“和諧號”調(diào)試過程中，在司機室拔取主控，會使得接觸器線圈產(chǎn)生100V±10%反向電動勢，沖擊車內(nèi)設(shè)備件，甚至擊穿。將蓄電池接觸器兩端的高電壓變?yōu)榈碗?，反?fù)拔取主控對列車電氣設(shè)備件不會產(chǎn)生影響，使得列車可以安全運營，保證乘務(wù)員和旅客生命安全。

三、電氣原理以及二極管選型

針對改問題，解決辦法采用的方法是在蓄電池接觸器Batk1線圈兩端并聯(lián)二極管，將蓄電池接觸器線圈兩端由高電壓變?yōu)榈碗妷?，保證蓄電池接觸電氣設(shè)備件的正常運行，解決該問題設(shè)計的電氣原理圖如圖2所示。

圖1 基于BY448GP并聯(lián)接觸器的電氣原理圖

對“和諧號”進行調(diào)試過程中，輔助電源額定電壓100V，其中拔取主控時，蓄電池接觸器線圈反向電動勢由最高值逐漸遞減至零電勢，對現(xiàn)車多次測量得出最高反向電動勢110V，105號線系統(tǒng)的二極管電氣元件被擊穿，影響到列車安全，出現(xiàn)故障率。

對電壓抑制器選型，以最高反向電動勢電氣特性選取電壓抑制器，最終選擇型號為BY448GP，反向擊穿電壓1650V，正向?qū)ㄗ畲箅娏?0A，正向壓降1.6V。

四、實驗以及數(shù)據(jù)處理

根據(jù)上述105線系統(tǒng)所存在的問題，以及將電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端，直流電工況時，測量電壓抑制器兩端的正向?qū)娏骱驼驂航?。通過拔取主控，測量電壓抑制器兩端的反向電壓。上述實驗在現(xiàn)場測量分別進行5組進行，多次測量，防止數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。

在直流電工況時，分別測量電壓抑制器兩端正向，五次測量數(shù)據(jù)分別是1.58V、1.62V、1.62V、1.59V、1.61V。分析該數(shù)據(jù)可以得出，當電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端后，直流電通電情況時，電壓抑制器兩端電壓正向壓降最大值為1.62V、最小值為1.58V，最大偏差為1.25%，說明電壓抑制器在直流電正常工作情況下，電壓抑制器正向壓降滿足其電氣特性，且正常工作，且不影響105線系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件。

同時，在直流電工況情況下，測量通過電壓抑制器兩端的正向電流，進行五次數(shù)據(jù)采集，采集得到的電流分別是40.00A、40.92A、39.68A、40.17A、39.44A。分析測量數(shù)據(jù)可以得出，最大正向電流為40.17A，最小正向電流為39.44，最大偏差為1.4%，說明電壓抑制器在直流電正常工作情況下，BY448GP電壓抑制器正向電流滿足其電氣特性，且正常工作，不影響105線系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件。

相反，當動車組拔取主控時，車上瞬時切斷直流電工作，通過反復(fù)5次進行實驗，對其進行數(shù)據(jù)記錄分別為：1652V、1651V、1649V、1653V、1648V。分析其中實驗數(shù)據(jù)，得出最大反向電壓為1653V，最小反向電壓為1648V，最大偏差為0.18%。說明在拔取主控時，反向電壓能夠滿足BY448GP擊穿電壓，且電壓抑制器能正常工作，不會被擊穿，將兩端高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_數(shù)千瓦的浪涌功率，能夠保護105線系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件。

五、總結(jié)

通過采用BY448GP電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端，進行實驗分析得出電壓抑制器能夠吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，將兩端高阻抗變?yōu)榈妥杩?，有效的減少反向電動勢的沖擊，保護105號系統(tǒng)其它電氣零部件以及車內(nèi)其它電氣設(shè)備件，得出結(jié)論如下：

（1）根據(jù)現(xiàn)車問題，提出采用采用BY448GP電壓抑制器并聯(lián)在蓄電池接觸器兩端，電壓抑制器會將兩極的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，有效減小反向電動勢的反向沖擊，保護二極管。

（2）通過實驗分析，對BY448GP電壓抑制器進行正向?qū)娏?、正向壓降、反向電壓三種類別實驗，最大偏差為1.4%，滿足其電氣特性，且能正常工作。

參考文獻：

[1]馮桂蕊.動車組蓄電池管理系統(tǒng)設(shè)計[D].山東：青島大學(xué)，2018.

[2]楊陽.高速動車組蓄電池移車系統(tǒng)方案設(shè)計[D].北京：北京交通大學(xué)，2018.

[3]曹瑞，李永妮，楊榮峰.高速動車組蓄電池虧電應(yīng)急啟動電路和設(shè)備設(shè)計[J].電子世界，2013，（14）：125-125.

[4]劉能文.時速200公里動車組輔助供電系統(tǒng)的研究[D].湖南：中南大學(xué)，2011.

（作者單位：1中車青島四方機車車輛股份有限公司）