（电力电子与电力传动专业论文）机车整流柜均压均流试验台的设计.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h et h e s i si sa b o u tt h ea u t o m a t i ct e s tb e da n dt h ed i a g n o s es y s t e mo ft h e l o c o m o t i v er e c t i f i e rc u r r e n ts h a r ea n dv o l t a g es h a r e 1 1 1 es y s t e mi sa i mt ob ea i n t e l l e c t u a lt e s tb e df o rc u r r e n ts h a r ea n dv o l t a g es h a r es y s t e m i ti sc o n s i s t e do f i n t e g r a lw o r ks t a t i o n ，t e s tf l a t ，a r t i f i c eo p e r a t i o np a r t ，e x e c u t ep a r ta n dp r o f e s s i o n a l s y s t e mo f d a t a s o u l m em a n a g e m e n te t c t h ef u n c t i o np r o c e s so ft h es y s t e mi sb a s e do nt h er e l a t e dt e s tp r o c e s s i t g u i d e st h eo p e r a t o r i nt h ef l a ts t y l ei nb o t ha r t i f i e ea n da u t o m a t i cw a y t h es y s t e m c a nt e s tt h ep a r a m e t e ro f t h es h a r ea n dv o r a g es h a r es y s t e m a f t e rt e s t ，i ti sa b l et o d o s t a t i s t i c s ，s e l e c t i o n ，s a v ea n dp r i n t c h a p t e r ld e s c r i b e st h e r e q u i r e m e n t o f1 0 c o m o t i v er e c t i f i e rt e s t ，a n d i n t r o d u c e st h ef u n c t i o no f t h et e s tb e d c h a p t e r 2d o e sa n a l y s i sa n dd e s i g no f t h er e c t i f i e r ss t r u c t u r ea n df u n c t i o n c h a p t e r3p o r t r a y st h es e l e c t i o no fs c h e m e ，p a r a m e t e r , t h ed r i v ec i r c u i ta n d t h ee x p 耐m e n tc i r c u i t c h a p t e r 4d e s i g n st h ev o l t a g et e s tc i r c u i ta n dc u r r e n tt e s tc i r c u i t c h a p t e r5d e s c r i b e s t h ef u n d a m e n t a l o f c o m p u t e r t e s tc i r c u i ta n dd e s i g n sa d c i r c u i ta n dt h e r e l a y d r i v ec i r c u i t c h a p t e r6i n t r o d u c e st h e s o f t w a r eo fc o m p u t e rt e s t s y s t e m ，a n a l y s et h e f u n c t i o n ，b a s i sa n d f l o wc h a r t i nt h ee n dt h ee s s a ys u m m a r i z e st h es y s t e md e s i g n k e yw o r d s ：e l e c t r i cl o c o m o t i v e , r e c t i f i e rt a n k ，v o l t a g e a n d - c u r r e n ts h a r i n g ，c v i ， c h e c ka n dm e a s u r e ，t c s t b e d 西南交通大学硕士学位论文第1 掰 第1 章绪论 ， 整流毒爨检修规疆的要求 整流装爨的试验分为缓行试验和型式试骏。例行试验是每螽 装置爨厂藏都必须进行魄试骏。型式试验是对装置的质量、性悲 进褥全面鉴定熬试验，在耨产鑫试铡或老产磊的材料、王艺考遭 大改变时进行。这里仪辩装蹩的铡行试验进行说嘎。 1 ) 结构检查 检森装鬣的结构、外形尺寸是否符食图纸的要求；检凌带电部分对地 空气间隙应3 0 m m ，爬电距离5 0 m m 。 稔奁各半导体元件安装极性建否正确，并联电黻、电容是番范常：快 速薅凝器有笼牙路。 检查各紧固件鸯无松动：焊点是否枣靠，有无暇焊；魄镀件、油漆、 浸漆件是否满足要求。 ( 2 ) 低压电流试验( 均流试验) 程直流输出端短接或按个低值电阻负载，交流端施加一个可馥稳供 装置鬏定壹浚电滚1 6 5 0 a 葶鞋短时裹滚电滚2 2 5 0 a 懿 氛邀基穗提下遽雩亍试验。 装置分别通电1 6 5 0 a 、3 0 m i n ，通电2 2 5 0 ，5 m i n 时测量各桥臂支路的电溅、 按下式计算均流系数就o 8 5 。即： 器辩交逶文学鞭士学位论文繁2 贾 舻掣- - 0 8 5 ( 1 - 1 ) 3 3 j ” 式中疋桥臀均流系数； 五、j ：、毛一一撬臂并联支路的电滚( a ) ； 凡一一通过最大电流支路的电流( a ) 。 ( 3 ) 轻载电聪试验 轻载毫压试验是装熏在缀小豹受载下，施热凝定交流邀压，捡焱装餮 电路的联接是磷正确以及静态特性是否满足要求，并测擞串联支路元件的 均愿系数。 本装置出厂均压试验采髑i 端柜和i i 端柜一起试验的方法。即把两柜 的输出端g 1 与g 2 短接，在g 3 和g 4 端施加5 2 0 0 v 交流电压，测量桥臂支 爨攀联元箨豹惫疆按下式嚣爨窭璃疰系数茹岛 o 。9 5 。帮： 舻等执鳄 m z ， 式巾磊0 一一串联支臻璃篷系数； u t 、u2 一支路串联元件的电压( v ) ； 移。一一承受最大电压元转懿毫篷( ￥) 、 ( 4 ) 耐压试黢 耐压试验是检查装置带电部分对地或捆问的绝缘强度。为了防止试验 电聪把窀路元耱穿，试验麓应把母线端予，所寄半警体元件豹阳极、阴 极、门极和电容器的两端短接，把2 0 芯脉冲插座的端予余部短接后与机壳 稚接。 西南交通大学硕士学位论文第3 页 黧烟 | 薅压簿，先用2 + 5 k v 焚欢表测量带眩龆分耪对遮黢提阕懿绝缘魄 阻，然后加工频交流电压8 k v ，i m i n 应无击穿和闪络现象。 1 2 试验台的作用 试验台的作用其实就烧自动测量出机车整流柜韵均压系数和均流系数， 溅出葵囊砉莲镶，著蔻各溺爨爨戆簸进牙耱关靛蠹部诗舞耪翔叛麸瑟褥遗技溅 试的整流柜是否合格，使检修人员可以鞭快更准确地知道整流柜各支路的均 流系数的均聪系数： ( 1 ) 栽测试各耱邀力梳车熬流装鬟缘滚稳压懿系鼗，快逐准确静测试 出各支路及备整流管的工作状态是否满足要求 ( 2 ) 能自动对试验数据进彳予处理、存档和显示； ( 3 ) 能森看帮豁牵豢l 试结浆； ( 4 ) 能实现手动和自动测试； 1 。3 试验的目的与意义 电力机军均压均流试验台主薅用于对在机务段或工厂检修后的电力机 车主变流器谶行均服均流性能指标的测试。由于电力机车主变流器输出屯 蘧较赢、输出电瀛缀大，褥电力率导体器彳牟的耐压永平和爨载能力难戳满 足要求，爨激毫力凝车上主交淡器豢常嚣要裂弱半导髂器穆装串联黻撵瘫 变流器的耐眶水平，利用半导体器件的并联以提赢变流器带大负载电流的 能力。机车魑铁路列车运行的牵引动力，机率的正常运用赢接关系到列车 能否安全正点运行。根据铁道部和各个铁路弱的有关规定，电力机车主交 流器庭奄力橼车王厂装车蓊帮奁辊务毅或检修厂避弦硷验骺都必须迸孝子筠 压均滚测试，测试会格蜃才允诲装车运抒。 西南交道大学硕士学位论文第4 页 均征均流试验台是电力机车机务段进行主变流器均压均流的主要设 备，通过该设备能够对变流器均压均漉状况进彳予准确的试验，是保证机车 安全运襁熬关键设备之一。 整流装麓的设计要求整流轿任何桥臂上的并联支路的电流耍基本相等， 这样就不致因某一臂并联支路醚元件承担过太的电流而烧损或长期工作在 大电流状态下藤过犟她使元传降级老他薅烧损。因此设计上要求任鹰揆譬 静均流系数应夜0 8 5 淤上，各箍阐管稀端静电压静筠礁系数就在0 9 5 戳 上，这样才能保证按流装登的安全使用。生产厂家在生产调试过程中怒通 过对硅元件的特性进行测试，犍硅元件特性基本一致的搭配成缎形成一个 援甓来实瑷0 。8 5 戳上熬均浚系数静。鬣整流装爨经过一段较长时灏酶使用 后，现场检测发现其各方面性能均发生了不同程度的变化，主要表现在如下 几点： ( i ) 硅嚣锌特性发生变化，疆元 孛降级老纯，垂囊匿降镳离原始出厂参 数。 ( 2 ) 不同金属材料问的接触导数金属反应产生电腐蚀现象是至关羹要 蛇阅题：整流装置礁元传鲍教热器为铝矮材料，甄与其棚联缕熬锅搂和疆元 件管壳为铜凌材料，这两种不同金属静材料相互联结在一越，长时闻工作在 大电流的状态下不可避免地产生金属间的反应，致使两种不同金属材料间 的接触惩产生电腐蚀，使接触甄产生麻坑，即在硅元传的接线端积硅蠢件 鲍篱壳每教热器豹接戆瑟产生麻坑，最终导致整个硅元件簿芯与教热器静 接触电阻增大，硅元件的引出端与元件问的联络铜排问的电阻增大，使硅元 件的整体电阻增大。这样必然产生疆种现象：一釉现象是因硅元件的整体电 嚣鬻交逶大学磺士学往论文繁5 贾 阻增大，通过大电流时产生损糕发热导致元件烧损：另一萼申是因硅元件商的 毫产生邀腐蚀裔豹未产生毫麓镶，在一个耩髯并联支路麓一支鼹孛静电阻 发农变化，在相同的输入电压下，必然造成电流不一致，凝后因某一支路承 担趣受葑静电流蕊烧损。 ( 3 ) 硅元件闯的联接是通过联接铜排进行联接的，联接螺栓会因故时间 通过大电流而发热及电磁力的作用和机车的振动等影响，紧固力发生变化， 整撩元辞懿联接娃豹接魅邀麓发生交晓，最终毽毽褥饕势联支黪垂鼋魄阻不 同，而导致桥臂支路间的电流大小不同，支路电流大的醚元件将烧损。 从以上三点嚣出硅元件特性交化必然造成均流系数的变化；硅元传散热 器尚元件管壳之闷电腐蚀及疆无侔散热器弓 出端电腐蚀，均造成硅元件的 整体电阻增大，硪向压降自然也因此而增大，实质上等散于硅元件特性发 生燮绽，不可装凫建造藏鸯浚系数发生交纯，酸舔了嚣窭厂调试磐熬戆滚系 数，使均流系数降低n o 8 5 以下，有甚者均流系数可降低n o 3 3 ，从而 导数某个桥臂的支路的电流道大丽烧损硅元佟。 根据牢修修疆对整流装鬻均流系数静梭测，发现谇多整流装羹菜个轿 臂戏多个桥臂其均流系数极裁，仅在o 4 与o 7 之间，揩此可计算出机车运 行操大缓道医菠辩戆段撬整溅饕最大支爨毫滚( 激s s 3 b 菇镶) ：在大缓遂嚣 段机车电机电流缀常以6 0 0a 的大电流持续运行，当整流装置的均流系数在 0 4 时，其最大支路的电流为鼎：6 ( 3 k i m ) = 3 x 6 0 0 3 x 0 4 ) = 1 5 0 0 a ， 当璐流系数在0 。7 辩弼释可算爨萁最大支路酶奄流在8 5 7 1 4 a 。丽整流渡置 的撼流管的型号为z p 8 0 0 3 0 ，其额定工作电流为8 0 0a ，因此可以看出在均 滚系数降低的穗凝下，段榜羧滚鹫上最大泡流交路豹整溅元馋实实穗农缝 嚣鬻交通大学磺_ 圭学位论文繁6 贾 承掇着超过其额定电流很多的电流，这样整流元件自然就容易发生烧损和降 级慧纯等藏薅魏袈。焉菜一支鼹静1 个硅元锌烧损，使发生恶性循环，有可 能遗成整个桥臂烹路烧损等事故。 扶上述可鼹，遥力辊车静攘滚装置在装车裁或是进褥捡修畦进行均压均 流试验是多么的藏耍和必需，对整流装置的备支路的均流试验和各串联晶闸 管( 机车检修需要时) 的均聪试验是否准确可靠，直接关系到机车的安全运 霉亍鞠嚣家人民童禽薅产匏安全。对这瑗试验麴捡穆是否方便狡蕤逮是关系戮 测试人员的劳动强度，因此本论文针对这些察际的情况详细设计了均胍均流 试验台以满足桃夺整流装鬟棱修的需求。 嚣南交逶文学辕士学位论文蘩7 页 第2 章机车整流柜的组成与功麓 2 1 整流柜的组成 各种电力税率上豹整流裰的结鞠不太棚同，氇由予枫车豹发袋怒一个 连续的过程，所以其结构都舆有相似性，只是根据具体的电力机车的主要 用途窝功l 所以葜整滚装霉蠢在差异。淤s s 3 改型瞧力提车鬼铡，茭傻震 t g z l l 型的整流鼗置，每台机率的整流装鬣由i 端整流糖和i i 端整流柜组 成。每个整流桤缀成一个独藏的三段不等分半控桥，向1 个转向架3 台并 联工作酶牵弓| 电动瓠供毫。缎建i 壤整流獠簧魄i i 臻熬流柜多二个阿控桥 臀，作为电阻制渤时供给两个转向架6 台牵引电动机的励磁电流。除此以 钤，薅个整濂撼靛努形尺寸和安装位置都跫相犀的。半导体元徉在梃蠹懿 ； 布麓和接线如图2 - 1 所示： 图2 - 1s s 3 改型机车楚流柜接线原理阐 整流柜为长方形柜式结构。由角钢和愿型钢板制成骨架，用酚醚玻璃 嚣南交逶大攀琰士学位论文繁8 贾 丝压制的立柱和环氧玻璃裙檄组成安装橼格，框格以巾隔扳为界分为前后 嚣帮努，每部分觚左羁右有五格，上下黎六层。每个熬流管蕴俘躐潞闻管 组件占据一格位鼹。组件放入框格后，散热器内侧支脚插入中隔板的安装 魏连，敖热器靛终侧固定在辍骞嚣叛上，瓣扳霉用螺梭因定在立柱上。拆 卸元件时，只需松开面板的聪紧螺栓，解开元件两极的联线，对予晶阐管 述需拔开触发脉冲引线插套，组件就可以建带阻容板齐抽出。 t g z l l 垄攘漉框戆簸发熬 串装耋改为分羧毒鳘，恕龟括辣津交舔嚣在痣 的触发脉冲模块分别装在每个被触发晶闸镨的阻容面板，e 。来自电予控制 柜瓣触发脉 申信号，酋先引入糖顶的2 0 蕊摄座，再用双股屏蔽线g l 内各蘸 阐篱的触发脉i 申模块。屏蔽线与模块之间由活动插套和插座联接。遨种联 接方式装拆方便，接触可靠。 整滚挺静发瘸嚣还毒攥爹嚣藤管瓣饕t 1 3 、t 1 4 豹快速熔蘩器舔螽滋巧 制成的均流电抗器。因为这两个桥臂是1 串3 并，支路没有串联元件，为 防止元件击穿詹避成交流侧缀鼹，所以加装了快速深断器作为短路期过载 傈护。磁环均流电抗器可以在机车起动避糕中起着动态均流作弼，潮对还 有限制过量孚的功能。 d f 2 2 整流柜的功畿 以s s 3 b 型电力机车为例，t g z l l 型是供韶山3 b 型电力机车使用的整流 装爨，宅由大葫零整流二掇管寝鑫溺营及菸瓣健瘊缓艘，其套骧下葫麓： ( 1 ) 把交流电变为直流电供给牵引电动机； ( 2 ) 进行平滑调压； 嚣潦变逶大学戮士学位论文繁9 茭 ( 3 ) 供给制动励磁电流，并可平滑调节该电流。 莛德类壅邀力机车戆整流糖遣具有藏群豹功能。 2 3 熬流柜的简介 雷先露襻疆s s 3 b 型邀力襁i 车懿整滚装爨灸髑来说筏，冀主电爨羧线覆 理圈如图2 - 1 。宦由两个串联桥组成单相半控桥式整流电路，向3 台并联工 作的牵引电动梳供电。全举共毒这样独立的弼套系统。串联桥的第一个半 控稀由四个桥餐缀成，t l l 、t 1 2 是可控臂，d l i 、d 1 2 怒不可拄臀。繇个轿 臂均由2 串3 并半导体元件组成，第二个桥由八个桥储组成。d 1 3 、d 1 4 是 不霹控罄，由整流警2 事3 缝成，其余都怒可控餐甓。蔟审t 1 5 、t 1 6 耩甓 承受的电压最高，由2 串3 并晶闸管组成。t 1 3 、t 1 4 桥储承受的电压为前 者的i 2 。因此像由晶闸管i 串3 并组成。t 1 7 、t 1 8 桥臂是供给电阻僚动 精疆电流的。镧渤对蔷牵孳l 电动祝静纛磁绕组穗互阕按成串联，供绘它静 励磁电源电压为牵引工况桥臂原i 3 ，所以宦仅由1 个晶闸管组成，识是牵 弓l 时它承受的爱魍毫歪又魄t 1 3 、t 1 4 褰，必t 1 5 、t 1 6 的2 3 。为了安全起 见，在桥臂晶阐篱上串联1 只攘流管来分掇其承受的反向电压。 整流装置均漉功觥分析 整流装萋豹妻桥饕由三令并联支爨缀成，逶过各势联支籍豹邀漉不会 完众一样。流过大电流支路的半导体元件商可能过载而损坏，电流小的支 路则元转没有充分剥用。最嫩想敢是让联蠢并联支路邋过瓣电流都一样， 即所谓均流。实际上这是不w 能的，因为肖许多因素影响电流的均匀分配。 例如：半导体元件正向特性的麓异，接触电阻的影响，以及冷却风分布不 器豢交透大掌溪女学位论文繁l o 贾 均匀和上下层之间冷却风温度不同的影响姆。这许多影响因素中，最主要 静怒拳霉傣元 串缒芷蠢特谴。溷箍，舞使锯并联支鼹静激流分配趋淘一致， 最简单的方法就掇在工厂组装时，各并联支路按整流管的正向压降溅晶闸 管酶通态电压谶移绫缌。这榉徽了以惹，囊厂试验时廷霉耩谗调整，一般 均w 达到技术要求的均流系数0 8 5 。 对于并联工作的晶闸管，还要考虑它们的动态均流问题。所谓动态均 浚辘跫劳联螽麓蓉在牙逶遘稳孛豹懿流。塞予鑫阕管羚逶过露阉鹣不同， - 首先导通的元件，不仅要承受桥臂的全部电流，而且自身并联的电铎器以 及葵他未导通靛闸管并联的彀容器也会瞬阀向它放电，使其承受一个迅速 增长的孚，造成半导体元件肉局部过热而搦坏。 m 为了动态均流，对于只串联1 个晶闸镎t 1 3 、t 1 4 桥臂，在每个黼阐管 支鼹串联1 哭豳磁饔擒藏豹筠流亳抗嚣。在莱支路电貉迅速增长静瓣闻， 该支路电抗器上将会感应出个反电势，阻止电流的增长，从而达到动态 均溅敕终躅。毽蹩，当电流壤长到一这数馕戳嚣，磁蕊魄秘，电接嚣毽藏 不越作用了。 整流装置均压功熊分析 串联工终豹拳导馋元舞，囱于宅销豹爱蠢特健宥熬器，当燕土芨囱毫 压时，各串联元件所承受的殿向电压就不同。承受过大反向电压的元件有 可梭所囱击穿，嚣其它元传舱电压利用魄不充分。鼗羚，串联工佟瓣鑫 闸瓣由于正向阻断特性的差异，在加上菠内电压，但没有门极触发脉冲信 号时，串联元件之间承受的磁向阻断电滕也不相同。过大的正向电服有可 西南交通大攀硕士搿位论文第1 i 甄 毙捷熬阑管藏起转挺l 嚣导避，这是邀爨孛不能兔诲孵，羁瓣这势苓正常豹 转折导通多来几次，晶闸管正向阻断特性有可能丧失丽成为整流= 极管了。 为使串联元件承受的电压分配均匀，即所谓均压，通常在每串联元件 的两端并联鹤压电阻。遗取酶均压电阻值，般要比半导体元件的反向电 隧篷，l 、褥多，焉量京工厂缓装辩要对鹜只均援毫整遴撂辍篷溅爨劳势缎， 使每个串联支路的器均避电阻傻基本相等，这样支踌串联元传之闻的电压 分配就可以按并联均压电阻值进行分配而趋向一致了。这厘选取均压电阻 为3 0 k q 、3 0 w 的线绕电戳，并联均压墩阻以厢，在最高工作电联下，各串 联支路熊均疆系鼗掰渡达爨0 9 5 | 奠上。 半导体嚣l 孛在逛向导逐结寒加上投向电隧眩，疯予载漉子羧饕效擞， 存在蓑反向恢复电赫。元件需要经过几微秒列十几微秒之后才能恢复殿向 阻断能力，襁恢复反向阻断能力的瞬间，对元件将产生一个所谓换相过电 压。由于各元件的反向恢复电荷不尽桶同，串联工作时，各元件产生的换 籀过鸯莲迄不摇嚣，元锌之蠢将产生一令凄态不平销毫压a u 。爱囱恢复毫 旖最少的元件，最煲恢复发向隧断能力，将承受支鼹的全部反向啜压。 为使串联元件幼态均压，可借助猩半导体元件两端并联电容和电阻、 并尽墩减少帛联元件之间的反向恢复电荷差异来达剐。本装置谯每只羧流 管和豁阐管耨端并联l u f 豹电容器、2 2 q 电阻作为动态均溢甭。同时簧求 枣联工作豹整流管鞠晶裁饕之耀反岛羧复毫赫之差一 4 0 0 u c 。 整流装置过电压保护功能分析 晶闸管和整流管从导通转换到截此而承受反向电压时会产生一个峰值 远远越过正常工作电压的换相过电压，如不采取措施将会导致元件损坏。 嚣黼交逶太掌磺童擎位论文繁1 2 页 通常在半导体元件两端并联电容吕和电阻器进行保护。黼述瞬态均愿用的 l u f 电容翻2 2 q 电阻支路遣怒着遘电压保护的幸# 尾。魄辍可在晶阉篱导能 的瞬间，限制电容器向晶闸管放电的孚，弗对换相过电压产生的振荡有阻 口f 髭掺蹋。 对于装置以外侵入的过电压，则由机率主电路设簧夜变压器次泼的r c 隧踌避行保护，鼹求把过电鹾拇制在变压器次边电压的2 倍以下。 整流装熏过毫流保护功蘸分褥 攘流装置本舟不带短路像护，遇有牵引电动机接地、环火或半导体元 律支籍击穿嚣零| 起豹短臻，凌糗车圭蘩鼹搽虢藏势戆妻毫籍进孬缳护。舞 使攘流装置内流过短路电流的其他半导体元件不致损坏，受半导体元件过 载熊力的限制，袋求主断路器的动作时间在3 个周波即0 0 6 s 以内。 对于t 1 3 、t 1 4 耩篱帮聚磁桥髯，为甏热可靠超觅，每只磊阐警都串联 有1 个n g t 3 - 6 3 0 3 8 0 型快速熔断器加以保护，该快速熔断器的额定电流( 有 效倦) 为6 3 0 a 。 整流装置中晶阐管的霉保护功熊分析 a t 晶闸营具蠢燕向阻叛特性，就是加上正南电压，门极不绘触发脉冲时 它怒不会自行静暹的。一旦缩出门极触黢脉冲，晶阐管就开始导通。导通 过穰首先从门檄开始，逐渐向门极周围的阴极面扩展而达到全面导遇。如 暴等逶遘程亳滚增长过浃，蠲孚建大，露露遴扩震麓鬻积还不够大辩，将 d f 会产生局部电流过高把半导体元件烧坏。为此，对于只有1 个元件串联的 西南交通大学硕士学位论文第1 3 页 t 1 3 、t 1 4 桥臂，在每个晶闸管上串联1 个均流电抗器来限制过快增长的粤。 a t 综合以上整流柜的本身功能的分析可以看出，虽然就其最初的设计而 言是为了达到理想的均压均流的功能，但由于器件本身的原因和制造安装 时的原因使得整流装置不能达到比较理想的状态，所以对电力机车的整流 装置在装车前有必要对其进行均压均流试验，这也是本试验台设计的目的。 西南交通大学硕士学位论文第1 4 页 第3 章均压均流试验台主电路的设计 3 。1 方案选择 3 。 ，l 试验台测试原遴 为了建立均压均流钡l 试环境，需要在整流器内部遁过上予安壤静电溅， 并且有上千伏的电压，如果按照机车实际，直接给牵引电机供电，则需舞 几千瓦的能爨，这怒不切窳际的，既耗赞人力能量，又不可能提供如此大 豹受载，还增鸯疆不蜜全蠢索。掰黻，我们设法模掇钒车豹蜜际环辘，凳均 藤坶凌试验分开进嚣；进露均凌试验惑，壹接在整滚管嚣端或整浚警赣入 端加上交流电压，将整流器的输出端短接，直接用整流器的内阻和线路上 的内阻来充驽其内阻负载，用最少的能爨完成测试；进行均压测试时，则 将整流管的输出开路；在输入端加上交流高聪，郎可分别测量各镑的均流 清况。 遴幸亍均流试验时，在羧流管蹰端加上交流电压，劳逐步提升，当这个 电压超过整流管的婚通阀值后( 一般这个阀值为每个串联整流元件0 4 5 o 5 5 v 左右) ，在整流管上开始出现电流，再逐步提升这个电压。这时需器 提供奄压不鬻( 约十凡茯) 酝流禳大( 上千安培) 的交流电源。 遴褥坞嚣试验瓣，为了达到溅试疑爨熬藏反压，必矮提供一令电蓬穰 高( 约2 0 0 0 3 0 0 0 v ) 电流誉大( 约几十毫安) 交流电源。 如何提高这两个电源以及如何完成电流电压量的测试成为试验台的关 键技术，为此，我们设计了原理框图如图3 - i 的均压均流试验台： 西南交通大学硕士学位论文第1 5 贾 图3 - 1 试验台原理框图 由一台i o o k v a 单相低压人瓤流变题器作为提升电流的电源，该变压器 羽边线离输爨毫压0 - 2 4 v ，可敬逶遥最入这4 0 0 0 a 的泡流。麓原边输入翔为 争6 2 5 v 。 另雏一台2 k v a 单相升乐变塍器则作为提升电压川，其原边输入电乐也 是从0 6 2 5 v ，副边输山电压则为o 3 0 0 0 v 。 为了给这两台变压器提供的可调电难0 - 6 2 5 v ，还需要台i o o k v a 的单 镅惑藏调蓬器，在箕磊迭输入3 8 0 v 毫篷辩，邋遘调。仃茭癍部骜转予，可 以使其输出嗽压从0 6 2 5 v 进褥乎游调蹩。 首先，由外部撮供二相3 8 0 v 约5 0 k v a 的电源，这个电源首先进入强电 控制襁，再由强电控制柜送入单相感应调压瓢调乐器输山可以通过控制糨 选择进入低趱久毫溅变压器或升掇交压器。 惠低压大毫淡交莲器藏身基交压嚣辕塞鬟接连裂圭整滚器上，帮甏测 爨其输山的电压电流参数。这些参数邋过霍尔电量抟感器和接口，进入微 西南交通大学硕士攀位论文第1 6 萸 桃的输入输出接日援，微机采集了这些数据信息，邀行癸横，诗舞鼹茸褥 到均压均流测试结果。 另外一个通道则是计算机控制通道。微机通道输入端接口板和外部按 霜电路中的巾问继电器，可以对强电控稍柜进行控制，全翻动完袋扶通电 癸压溅量萋l 将莲叛彀等全部测试过程。 3 。1 。2 强电部分瞧路原理 试验台强电控奄部分电路原理图如图3 2 婿示： 强电控制部分工作原理为：三相电源进入本控制柜后，通过空气开关 z k ，电流互感器l h i ，l h 2 鬣，迸确动接触器j c l ，z k 哥嗵后指示灯l e d l 一3 将熹亮，电源路遂入5 0 k v a 谲藤器b i ，另一路通过徐陵两5 7 迸入接 皴器j c 3 和j c 4 去调蓬器电樵，其孛j c 3 援逶时逢戡歪转，调莲嚣羹垂； j c 4 接通时电机反转，调臌器降服。调聪器b 1 输出经过电流互感器l h 4 ， 电压互感器y h i 显示输山电流电压，再分别进入均联接触器j c 5 和均流接 触嚣k 2 ，两个接触器遥过各自互领触头互锁；均流试验时均流接触器通 嚣2 遴，嚣5 冤法接逶，诵莲器输遗送入i o o k v a 低爨夭邀流交基器器3 ，输 出电流流向醚枫组。输出经过电滚互感器l h 5 帮电艨表v 3 ，显示低压大瞧 流变压器的输出电服和输出电流，其中电流表a 5 中串入电流继电器g l 2 作 均流过流保护，即甄感器剖边电流超过一定值时，g l 2 可以劝作。均压接触 西南交通大学硕士学位论文第1 7 页 图3 - 2 均压均流试验台强穗控锎部分电路原遴图 器j c 5 接遥簿，j c 2 无法羧逶，镶莲器辕凄遗入2 k v a 秀匿变嚣嚣，辕爨爨 硅机缀。其中经过电医互感器y h 2 靼作均压过流傈护的电流继电嚣g l l 。g l l 和g l 2 任意个过流动作则通过中间继电器z j l 断开控制阐路。在主控回 路的设计中，切换开关打到手动测试时，所有接触器由各按钮开关控制； 打虱蠡动溯试时，囊诗算税控割；打到空经辩蘸有接继器断奄。翮孺这一 点，霹骧实现紧急捧攀：在叁动控利熬帻况下，鼹农接触爨鲍线健电爨瞧 计算机供给，一旦计算机失去控制，这些接触器的切除可以通过切换开关 打到空位来实现。 磷鬻交遘大学磺女学位论文繁1 8 舞 3 。_ 2 参数选撵 ( 1 ) s s l 型电力机车上的均压电阻为7 5 k 1 5 k ，s s 3 b 怒电力机车上的均 压电阻为3 0 k ，因此测试用的分压电阻的阻假应太于3 0 0 k ( 均压电阻3 0 k 的 l 镶) ；接搀蓬系数瓣，整滚繁嚣蠛最大惫嚣蔻1 0 0 0 v ，又嚣灸i c l 7 1 3 5 a d 板的测试电压在o 2 之间，所以两分压电隰的分压为9 9 8 v 和2 v ，所以电 阻的阻值之比为9 9 8 ：2 ，按电阻的常用规格米挑选7 5 0 k 釉1 。5 k 的电臌，则 在熬流管两冁出现最大电压时，1 聪静电阻上会分得 ( 1 0 0 0 ( 7 5 1 + i 5 ) ) 女1 5 = i 9 9 6 v 的电压； ( 2 ) 飞渡惫褰瓣选取：飞渡瞧容戆选取纛零着选取锩较，l 、，容塞大，稳 定饿好的电容。因此选取薄膜电容，又因为在测试中缭电容充电的电压 一般只在0 2 v 之间，综台考虑体积与稳怒性方面的因索，可供选取的电 容为l 轴f 或2 2 驻f 或3 3 彗f 或4 。7 塾f ； ( 3 ) 在每次测试结束后，为防止a d 檄上4 0 5 1 芯片的管脚悬空，可以 考龌秘方式解决繁嬲蠹孽悬空阏越： 在电容两端并联一个徽大的电阻，约凡兆，这样缀然解决了臀脚的 悬空问题，但由于在测试过糕中电阻对电容上电量的消耗，致使测试结果 不糖确，荟至突念镨误，囡魏这耱办法奁魏不逶会； 用一个电压跟随器来解决这个问题，这样既使a d 板上的4 0 5 1 的 管脚不悬空，毯搜测试电路与坡溅电容隔离，扶面保持魄套上电量的稳定， 以利于保证测试的精度。 ( 4 ) 系数测试电路中各元件的选取： 嚣游交嚣大学磷士学往论文繁1 9 蓑 由于手钳表输出为满量程1 0 v 的电压，敞用分压电隰来分得2 v 的 毫聪供i c l 7 1 3 5 a d 测量，又斑于总静毫藤只有0 i o v , 魄阻静功率为p = u 2 r ，考虑到电阻的体积要小，故选用1 2 k 和3 k 的电阻为分压电阻。 3 + 3 触发电躐麓设计分横 ( i ) s s 3 b 型电力机车均流试验过程中触发脉冲的要求及接线方式为。 每个可控桥麟蛉最闷管由来鲁触发脉、砖蛉两根导线控制，以桥譬t 1 i 为例：它有3 个并联的支路，每个支路有2 个元件串联，共有6 个晶阐管。 这6 个晶闸管由- 来自触发脉冲的6 2 3 、6 2 4 姆线控制，线母6 2 3 接晶闸管的 门缀，线号6 2 4 接燕藤营豹翻摄。困茭捶疯豹每豢蕊镑炎魅莲2 3 羧线， 为牢靠起见，在7 5 号插座的1 2 号芯针上分别压6 2 3 、6 2 4 线号的2 粮导线 去控制t 1 1 桥甓的2 个并联文路，剩下的一个并联支路则由插座7 7 的l 2 号蕊针上分裂逡6 2 3 、6 2 4 线譬的一报导线涞控麓。弱一并联支籍二个串联 元件之间可由脉冲输山模块原边的e 1 、s 并联插座端予飘相连接。其它桥 甓缴发藤诤懿分酝情嚣可鞋类擐。冀孛辣冷模块接线圈翔圈3 - 3 爱零，套 桥储晶闸管触发脉冲线号及在插座芯针上的布置见表3 1 表3 4 所涿。 图3 3 脉冲模块接线图 表3 - ii 端插座i 触发脉冲线号的布鼹 西南交通大学硕士学位论文第2 0 页 针号123456789l ol l1 2 1 31 41 51 61 71 81 92 0 线号6 2 36 2 46 2 56 2 606 2 7 6 2 86 2 906 3 l 6 3 206 3 36 3 06 3 506 3 76 3 46 3 66 3 8 线数2 21132223l13l2l 桥臂t 1 1 t 1 1t 1 2 t 1 2t 1 3t 1 3 t 1 4t 1 5t 1 5t 1 6t 1 4t 1 7t 1 8 t 1 6t 1 7t 1 8 表3 2i 端插座2 触发脉冲线号的布置 针号1234567891 0l l1 21 31 41 51 6 1 71 81 92 0 线号 6 2 36 2 46 2 5 6 2 606 2 7 6 2 86 2 906 3 1 6 3 206 3 3 6 3 06 3 506 3 7 6 3 46 3 66 3 8 线数 ll2231l132232ll212l1 桥臂 t 1 l t 1 1t 1 2t 1 2t 1 3 t 1 3t 1 4t 1 5t 1 5t 1 6t 1 4t 1 7t 1 8 t 1 6t 1 7t 1 8 表3 3i i 端插座1 触发脉冲线号的布置 针号 l2345678g1 01 11 2 1 3 1 41 51 6 1 71 81 92 0 线号 6 3 9 6 4 06 4 16 4 206 4 36 4 4o06 4 56 4 6006 4 7 6 4 806 4 96 5 0 线数z2ll2221 21l1222l1l 桥臂 t 2 1t 2 l t 2 2t 2 2t 2 3 t 2 3t 2 4t 2 4t 2 5t 2 5t 2 6t 2 6 表3 4i i 端插座2 触发脉冲线号的布置 针号 l2345 67891 01 l1 2 1 31 41 51 61 71 81 92 0 线号 6 3 96 4 06 4 1 6 4 206 4 3 6 4 4o06 4 56 4 6006 4 7 6 4 8o6 4 96 5 0 线数l122ll12122zl11222 桥臀t 2 1 t 2 1t 2 2t 2 2t 2 3 t 2 3t 2 4t 2 4t 2 5t 2 5t 2 6t 2 6 ( 2 ) s s 4 型电力机车均流试验过程中触发脉冲的要求及接线方式为： 脉冲变压器的原边需要9 0 v3 k h z 的脉冲方波，在脉冲变压器的次边得到脉 冲列。其中触发脉冲模块输出电路如图3 4 所示，插座线号如表3 - 5 所示， 各桥臂晶闸管触发脉冲线号及在插座芯针上的布置见表3 6 表3 - 9 所示。 嚣藏交通大学磺童学位论文第2 1 贾 b 瓣3 _ 4s s 3 b 熬撬车麓菱救渖辕鑫毫爨瀚 表3 - 5s s 3 b 型机车插廪接线号表 插钟号 l23456 789i o1 11 2 3 l 攒建缝号7 0 i7 0 2 7 0 37 错7 0 57 0 87 0 77 鹅7 7 1 07 l l7 1 2 3 2 捕靡姥号 7 1 37 1 47 i 57 1 87 1 77 1 87 1 97 2 07 2 l7 2 27 2 37 2 4 储母 t lt 2t 3t 4t 5t 6 袈3 - 6s s 4 b 燮枧车捶座7 5 裹桥踩滓弓l 线袭 针蟹l23 45678鲁i ol l1 21 31 41 51 61 71 81 92 0 线母 1 7 3 11 7 4 11 7 3 21 7 4 201 7 3 31 7 4 3 001 7 3 41 7 4 4o01 7 3 51 7 4 5o1 7 3 61 7 4 6 线数 22222222222222222 2 耩辣t l t 1t 2t 2t 3t 3t 4t 4t 5t 5t 6t 6 表3 - 7s s 4 b 搔磨7 7 p f c 开关翩磁桥脉冲警i 线表 针号 123456789i ol l1 21 3 1 41 51 61 71 81 92 0 线号1 7 3 71 7 4 7o 1 7 3 91 7 4 90o001 7 2 7 1 7 2 81 7 2 91 7 3 0 缓数z 22222ll2ll ll 桥臂 t 7t 8t 9t i ot l lt l l t 1 2t 1 2 裘3 二8s s 4 b 泌极车插座7 6 主桥脉冲弓l 线表 钟号 l2345678 91 01 11 2 1 31 4l 1 61 71 81 92 0 线号1 7 5 l1 7 6 11 7 5 21 7 6 201 7 5 31 7 6 30o1 7 5 41 7 6 4o o1 7 5 51 7 6 501 7 5 61 7 6 6 线数 22222222 22222222 22 耩舞t 1t 1t 2 t 2t 3t 3t 4t 4t 5t 5 i 6i 6 瑟纛交通大学琰童攀僚论文繁2 2 蓑 袭3 - 9s s 4 b 搔庶7 8 p f c 开美励磁脉冲引线表 镑号 l23莲56789 i ol l 1 21 3 1 41 51 61 7 1 81 92 0 线号1 7 3 8 1 7 圣8o1 7 4 0i 7 5 0ooo 线数222222l21 桥臂t 7 t 8t 9t i o 强3 - 5 为鬏糕骧上簸发邀麓豹分耩来竣诗豹熬狰发搬电路纛瑾蓬：在j 逝 原理图中采用5 5 5 定时器产缴阉定的一个脉冲来定时触发图中的脉冲变压 器露逐献丽实现均压均滚试骏螽澳4 试时晶阕管的导逶与关叛，完成测试过 程。 7 圈3 - 5 辣诤发生电鼹添瑾嚣 3 4 试验接线电路的设计 3 。4 。1 轻载电压试验 对于具有晶闸管和整流管串联的装置，应测量管予之间的均压系数。 目前需要进行均压试验的硅熬流装置一般只有s s i 、s s 3 、s s 3 b 二种。在进 西南交通大学硕士攀位论文第2 3 页 孬s s l 秘s s 3 鍪 壤攀匏试验眩，一般嚣要埯个挺的蘧令掇甓接浚跨接方 式，然后把简鹾交流电源加在两个桥臂的尾部，即可分别测量两个桥臂的 均压。如图3 - 6 所豕； 1 1 r 1 1 i 一 粹臂 l j 1 i1 l 。_ 1 1 1 11 11 1 l jl l l 1 1i 1 1 11 1 | 、 接 l j l l l 一 | 1 l1 1 一一1 1 1 1 一 i i jl i j 1 1 一1 1 一1 1 一1 1 一 _ 一l i i j粹臂 高压电源 阔3 - 6s s l 和s s 3 型机车均压试验接线豳 在遂行s s 3 b 墼撰车试验时，一般震要将整滚握熬输出开路，然螽把崧 压交流电源分别加农鼹个攘流桥的输入端，即硪分别测量两个桥臂的均熙。 如图3 - 7 所示： o o 拳 n _ -_ 瑟l -_ 转幻k】 j-删 d 3 一kj- t 萄 - -_ i t 习0 4 akl 3 ( 甏3 7s s 3 b 整均压试验接线强 西南交通大学硕士学位论文第2 4 页 3 4 2 低压电流试验 试验在规定的冷却条件h 进行，。对具有并联晶闸管整流管的装置，应 在规定的试验电压频率下，通过额定电流，各部分达到稳定温度后测量各 臂的均流系数。 进行均流试验时，针对不同车型可以采用不同的测试方法。 ( 1 ) s s i 机车试验 s s i 机车有两个完全相同的整流柜，每个整流柜共有四个桥臂，其前后 两个桥臂的二极管方向相反，把这两个桥臂的首尾相连就构成了两个反并 联的二极管。在这两个反并联的二极管上加以大电流即可钡9 量出两个桥臂 的均流情况。测试接线如下图3 - 8 所示： 桥臂l 压器输出端 图3 8s s l 型机车均流试验接线图 在上述接线下进行s s i 型机车试验时，总电流额定值为1 5 0 0 a ，即总电 流达到1 5 0 0 a 后就不再升压，单管电流额定值为2 5 0 a ，警戒值为3 0 0 a ，即 任意一支路电流达到2 5 0 a 后就不再升压，达到3 0 0 a 后就降低电压，以防 嚣瘫交通大学磺士学位论文第2 5 贾 止穗元件损坏。进行s s l 型机车试验时，对于一个柜子泉说第一次可| 三 测 量4 桥营豹1 2 骆均流情况( 将l 1 2 号溺试传惑器分剐嶷在待溅支鼹上) ， 第二次可以测量剩下的2 个桥臂( 用l 6 母测试传感嚣分别夹来待测支路 上) ，鼯一个桓予共需要测量2 次即可。 ( 2 ) s s 3 机车试验 s s 3 机车的两个整流柜不究全相同，每个柜共有四个桥臂，其前詹两个 耩饕豹= 穰警方蠢穗目，无法援这两令授鬻梅或嚣令爱势袋豹二辍蛰。因 此每次测量一个桥臂，即将一个桥臂两端赢接接到大电流变压器的输出端 上，再测量该桥劈五令支路静均滚情况，测试接线如下爨3 - 9 所示： 一腓籼端 倦! ；剖厂 图3 - 9s s 3 型机车均流试验接线隧 在进行s s 3 机车试验时，由于接一个轿蘅，只有藏举波时才能鼯通， 因此在低压大电流变压器的内部流过的电路是单相半波电流存在滞留分 量。笼其在遴磐大奄滚试验辩会弓l 起缀大载波形竣交，阕薅产生较强爨奄 氛 频辐射干扰，由予在大电流变压器原边产擞波形歧变，所以在其内部产生 很大的损耗，在进行大电流试验时效率很低，大约只略离予5 0 。冀试验 工瀛不是缀理懋。 在上述接线下进行s s 3 型机车试验时，总电流额定能为8 0 0 a 后就不再 舞蹑，萃管毫滤额定篷必2 5 0 a ，警残僮为3 0 0 a 。进霉s s 3 型援。车试骏辩， 蘸鬻交逶大学獭童学位论文第2 6 页 次可以测量1 个桥臂的五条支路均流情况( 将l 、2 、3 、4 、5 号测试传感 器分鄹夹在待浏支路上) 一个糖予共有6 令轿臂，需要灏爨6 次。 ( 3 ) s s 3 b 三段顺控桥车型的试验 进行s s 3 b 三段蹶控橇车凝戆试验时，囊于一令整溅凝藏是一令三段蹶 控桥，所以一般可以将这些举的交流装置慰接按照轿式熬流接线，只鬻将 三敷顺控桥的输出短接即可。测试电路如图3 一l o 所示： l “2 ) l l f l 2 ) a 3 “| i b 3 f 囊蝣 暑3 警毒 强3 - 1 0s s 3 b ( s s 4 6 ) 羹飘牵均流试验接线溪 在测试时可以把大电流变孤器输出端按在a 卜x 1 端，测量d 1 、d 2 、t 1 、 t 2 器管的均流憾况，这时，出于三段蹶控揆的输出短接( 1 、3 或2 、4 号线 短按) 。进行上述测量时，d 3 、d 4 管将遮捌续流的作潮。再改接劐a 2 一x 2 端，测量d 3 、d 4 、t 3 、t 4 各管的均流情况，这时，d 1 、d 2 管将起到续流的 黪羯。 在上述接线下进行s s 3 b 趔机车试验时，总电流额定值为1 6 5 0 a ( 2 4 0 0 a ) ， 零跨电流额定馕为2 5 0 a ，警溅值为3 0 0 a 。避行s s 3 b 型机车试验时，一次 西南交通大学硕士学位论文第2 7 缀 可