模擬高壓窄脈沖干擾解決一起電力機(jī)車疑難故障

王凱俊

（沈陽鐵路局 吉林機(jī)務(wù)段技術(shù)科，吉林132052）

微電子技術(shù)在機(jī)車上應(yīng)用，在提高機(jī)車自動(dòng)控制性能方面發(fā)揮著越來越多的作用。同時(shí)，由于機(jī)車在運(yùn)行中微電子設(shè)備處于高電壓、大電流、寬頻帶范圍強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境中，往往出現(xiàn)死機(jī)、誤動(dòng)作、甚至燒損等故障，這類故障的形成原因復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的處理故障手段力所不及。

1 疑難故障

唐山機(jī)務(wù)段SS36094機(jī)車在一段時(shí)間內(nèi)，經(jīng)常發(fā)生A、B組調(diào)壓開關(guān)不進(jìn)級(jí)，跳主斷路器和蓄電池不充電故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電子柜A組升位、降位，B組升位、降位共有4個(gè)插件上的5個(gè)集成電路塊的＋15V電源部分對(duì)地?fù)舸?。使用常?guī)的方法檢查，找不到形成故障的原因，形成故障的規(guī)律。初步判斷是機(jī)車DC110V電線路存在對(duì)微電子設(shè)備具有損壞威脅的高壓窄脈沖。

機(jī)務(wù)段查找故障的傳統(tǒng)方法是通過外觀檢查和用新品替換試驗(yàn)來處理故障，還需要通過機(jī)車投入運(yùn)用檢驗(yàn)措施的有效性，措施的針對(duì)性差，工作效率低。這類對(duì)微電子設(shè)備具有損壞威脅的高壓窄脈沖，產(chǎn)生的原因復(fù)雜，發(fā)生的條件很難確定，往往通過長(zhǎng)時(shí)間添乘，來捕捉故障規(guī)律。

唐山機(jī)務(wù)段在使用傳統(tǒng)的各種方法未能解決的情況下，嘗試了一種“模擬高壓窄脈沖干擾”的新方法。

2 模擬高壓窄脈沖干擾

模擬高壓寬頻窄脈沖發(fā)生器的原理如圖1所示。

采用高壓直流沖擊信號(hào)電源，輸出電壓DC1 000V試驗(yàn)，頻數(shù)：1次／s；使用了放電間隙耦合器耦合，通過間隙放電產(chǎn)生寬頻譜窄脈沖加到DC110電線路。

并用FLK示波器監(jiān)測(cè)在模擬高壓窄脈沖干擾條件下的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)機(jī)車DC110回路現(xiàn)有抑制過電壓的性能不好。在高壓脈沖試驗(yàn)條件下，可諧振產(chǎn)生最高達(dá)800V的沖擊脈沖。如圖2所示。

圖1 模擬高壓寬頻窄脈沖發(fā)生器示意圖

圖2 示波表顯示記錄

3 針對(duì)性措施

測(cè)試機(jī)車上電空閥線圈，接觸器線圈等電感性電器按原設(shè)計(jì)的安裝電壓抑制器齊全，抑制參數(shù)均符合技術(shù)要求。但機(jī)車DC110V電線路仍存在對(duì)微電子設(shè)備具有損壞威脅的高壓窄脈沖。分析原因是機(jī)車電線路長(zhǎng)，存在分布電感，在機(jī)車運(yùn)行中，在大電流，高強(qiáng)度磁場(chǎng)突變的工作條件下，現(xiàn)有電壓抑制器安裝布局，不能保證對(duì)微電子設(shè)備的保護(hù)，仍然存在高壓窄脈沖損壞的死角。機(jī)車原設(shè)計(jì)僅僅在電感性電氣裝置附近加裝有電壓抑制器，在電感性電器斷開時(shí)，相應(yīng)的電壓抑制器也隨之?dāng)嚅_了。

因此，在機(jī)車電線路中，有必要分布加裝固定的電壓抑制器。達(dá)到有效消除隨機(jī)發(fā)生的高壓窄脈沖和局部諧振的目的。

具體措施有：在可能受到高壓窄脈沖干擾影響的機(jī)車微電子裝置周圍加裝吸收措施，還根據(jù)機(jī)車導(dǎo)線分布加裝吸收組件，在電子柜210與214間加裝一個(gè)0.47 μF 1 600V的無極電容和一個(gè)240V壓敏電阻。在電子柜207、206線間及在兩端司機(jī)室01JX、02JX的210和300間各加裝一個(gè)0.47μF 1 600V的無極電容。如圖3所示。

圖3 加裝吸收組件示意圖

采取措施以后，再次使用便攜機(jī)車電線路故障測(cè)試儀模擬1 000V高壓直流沖擊限流試驗(yàn)頻數(shù)：1次／s，用FLK示波器反復(fù)試驗(yàn)檢測(cè)，原來800V模擬干擾脈沖減小到40V以下，如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后示波器顯示記錄

經(jīng)機(jī)車投入運(yùn)用驗(yàn)證，SS36094機(jī)車因DC110V電線路存在高壓窄脈沖干擾燒電子插件疑難故障得到了徹底解決。

4 結(jié)束語

模擬高壓窄脈沖干擾采用高壓直流沖擊信號(hào)電源，輸出電壓DC 1 000V試驗(yàn)，1次／s；每分鐘就可模擬高壓窄脈沖干擾60次。由傳統(tǒng)“守株待兔”方法，變?yōu)椤爸鲃?dòng)出擊”測(cè)試，確定故障效率高，措施的針對(duì)性強(qiáng)。

因此，重視機(jī)車車上微電子設(shè)備的電磁兼容性，重視在微電子設(shè)備相關(guān)的電路加裝高壓抑制器的有效性，并探索這類疑難故障處理的新方法具有重要意義。