電力機車主斷路器檢測儀的設計

劉斌

摘 要：介紹了以單片機為核心檢測電力機車主斷路器的分閘時間、合閘時間、延遲時間及動作的風壓值。

關鍵詞：單片機；電力機車；主斷路器；檢測

1 前言

機車作為鐵路運輸的牽引動力，它擔負著客運、貨運及編組站調車工作；機車的安全運行是鐵路運輸的重要保證，影響機車運行安全的因素很多， 主斷路器作為電力機車電源的總開關和機車的總保護電器，當機車主電路和輔助電路發生短路、過載、接地等故障時，故障信號通過相關控制電路使主斷路器自動斷開，主斷路器的斷開時間的長短直接影響機車的安全性能，所以非常有必要對主斷路器的三段時間及動作風壓值進行檢測。

2 主斷路器測試儀的測試要求

主斷路器是利用壓縮空氣來驅動主、輔觸頭動作，實現閉合、斷開任務，同時利用壓縮空氣的冷卻作用對主觸頭進行滅弧，實現主斷路器的可靠斷開；在主電路中它有主觸頭、隔離開關兩部分電聯結。

（1）三段動作時間測試

分閘時間：分閘電磁線圈得電到主斷路器動靜觸頭斷開的時間。

測試要求：≤30ms

合閘時間：合閘電磁線圈得電到隔離開關閉合的時間。

測試要求：≤100ms

延遲時間：主觸頭斷開到隔離開關斷開的時間。

測試要求：35—55ms

（2）動作風壓測試：傳動風缸內工作氣壓。

額定工作風壓：： 700—900KPa

最低動作風壓：400KPa

3 硬件電路設計

3.1各項參數測量方案

（1）三段時間的測量

時間信息的采集點分別取自于主斷路器的主斷動、靜觸頭、隔離開關三點，同時通過信號調理板插座與分、合閘電磁閥相連接，通過數據采集可分別將主斷路器合閘線圈得電、隔離開關閉合、分閘線圈得電、主斷觸頭斷開、隔離開關斷開等時刻信息，進一步轉換成開關量電信號，傳輸到主機中進行集中處理。在信息處理方式上，由單片機采用中斷方式對這些開關量狀態變化的間隔進行準確計時，從而實現三段時間的準確測量。

（2）風壓的測量

采用風壓傳感器測量風缸內風壓，其輸出電纜連接到主機的調理板接口；信號調理板對傳感器送來的微弱電壓模擬信號進行放大，然后送給A/D轉換模塊，轉換后的數字信號送入單片機，在單片機中實現數據處理。

3.2主斷測試儀硬件組成

主機以單片機為核心，包括信號調理板、A/D轉換器、液晶顯示器、按鍵、打印機等。硬件框圖如圖（1）所示。

圖（1）

4 軟件電路設計

4.1合閘時間的測定

主斷路器的主電路中有主觸頭、隔離開關兩部分電聯結。閉合時，只要隔離開關在壓縮空氣的驅動下直接閉合即可，在本設計中，當按下合閘按鈕時，單片機產生中斷并控制合閘線圈得電，使隔離開關閉合。同時在隔離開關處設置一個監測裝置，以檢測隔離開關是否閉合，在閉合后信息反饋給單片機，由單片機計算出合閘時間，合閘時間程序流程圖如圖2所示。

4.2 分閘時間和延遲時間的測定

當按下分閘按鈕時單片機產生中斷并使分閘線圈得電，控制主觸頭分開，此時檢測主觸頭是否斷開，斷開后把信息反饋給單片機，由單片機計算出分閘時間并通過液晶顯示。經過一定的延時后，檢測隔離開關是否斷開，在斷開后把信息反饋給單片機，再由單片機計算出延遲時間和分閘時間，分閘時間、延遲時間程序流程圖如圖3所示。

圖（2） 圖（3）

4.3合閘時間測試程序如下，分閘時間和延遲時間測試程序（略）

#include

//#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit P1_0=P1^0； //合閘開關并控制合閘線圈得電

sbit P1_5=P1^5； //隔離開關檢測

uchar time2 = 0；

uint switchontime[10]； //合閘時間

switch_on_time1（）interrupt 3

{

TH1=（65536-1000）/256； //定時1ms

TL1=（65536-1000）%256；

P0 = time2++；

}

switch_on_time（）

{

uint idata result；

TR1=1； //開中斷

while（P1_5！=0）

result=time2； //賦值

TR1=0 ； //關中斷

switchontime[0]=result/10；

switchontime[1]=result%10； //結果保存

}

void display2（uchar time）

{

uchar temp = 0；

temp = time%10；

temp = （（（time/10）%10）<<4） | temp；

P2 = temp；

}

void main（）

{

TMOD = 0x10；

EA = 1；

ET1 = 1；

While（P1_0 == 0） //等待按鍵

{

switch_on_time（）；

display2（time2）；

while（1）；

}

}

5 結束語

上面主要是對電力機車主斷路器三段時間測量進行了分析闡述，根據上述方法測試電力機車主斷路器的三段時間可判斷主斷路器性能的優劣。

參考文獻

[1]馬忠梅等. 單片機的C語言應用程序設計[M]. 北京： 北京航空航天大學出版社， 2003.11

[2]楊豐萍，李中奇，許智榜. 電器及其控制技術[M]. 南昌： 江西科學出版社， 2007.9