HXN5輔助發(fā)電三項(xiàng)電流不平衡故障原因簡析

趙學(xué)軍 蔣建林 朱永志

摘 要：簡要通過講析HXN5型內(nèi)燃機(jī)車的交流輔助電器系統(tǒng)的工作原理，判斷引起輔助發(fā)電三項(xiàng)不平衡的故障原因。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車；輔助電器系統(tǒng)；交流傳動(dòng)

引言

內(nèi)燃機(jī)車的輔助傳動(dòng)系統(tǒng)一直以來都是機(jī)車方案設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的部分之一，各國設(shè)計(jì)的新型內(nèi)燃機(jī)車大部分都采用了交流輔助傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案。HXN5型機(jī)車以美國GE公司最先進(jìn)的交流傳動(dòng)AC6000型機(jī)車為原型車，通過引進(jìn)GE公司先進(jìn)、成熟的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了6000馬力大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車系統(tǒng)技術(shù)的集成創(chuàng)新和國產(chǎn)化制造，逐步提高國內(nèi)機(jī)車制造企業(yè)的自主研發(fā)能力和生產(chǎn)制造能力，構(gòu)建中國大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)業(yè)技術(shù)平臺。

1 HXN5輔助電傳動(dòng)系統(tǒng)概述

HXN5內(nèi)燃機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)采用跳波控制方案，實(shí)現(xiàn)了交流輔助電機(jī)達(dá)到有級變速，使負(fù)載實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，跳波控制器使系統(tǒng)的沖擊減少，交流負(fù)載電機(jī)制造簡單，同時(shí)可降低輔助功率消耗。HXN5型內(nèi)燃機(jī)車的輔助電器系統(tǒng)是有一臺與牽引交流發(fā)電機(jī)安裝在一起的輔助交流發(fā)電機(jī)來提供輔助用電（如下圖），輔助用電主要用于4個(gè)方面：勵(lì)磁供電系統(tǒng)、輔助電動(dòng)機(jī)供電回路、蓄電池充電系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。

輔助電動(dòng)機(jī)供電繞組為機(jī)車的7臺輔助交流電動(dòng)機(jī)供電，這7臺電動(dòng)機(jī)有2臺是冷卻風(fēng)扇電機(jī)、1臺牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)電機(jī)、1臺交流發(fā)電機(jī)通風(fēng)機(jī)電機(jī)、1臺是用于對柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)和牽引電機(jī)冷卻空氣系統(tǒng)中的除塵器進(jìn)行真空清理的排塵風(fēng)機(jī)電機(jī)、2臺用于機(jī)車用風(fēng)的空壓機(jī)電機(jī)，其中排塵風(fēng)機(jī)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)通風(fēng)機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式為直接驅(qū)動(dòng)，空壓機(jī)電機(jī)為接觸器控制驅(qū)動(dòng)方式，冷卻風(fēng)扇電機(jī)和牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)電機(jī)采用跳波控制器來驅(qū)動(dòng)。

2 HXN5輔助電器系統(tǒng)三相不平衡故障常見原因

在機(jī)車運(yùn)用過程中常發(fā)生輔助發(fā)電機(jī)三項(xiàng)電流不平衡故障，通過分析發(fā)生故障機(jī)車數(shù)據(jù)總結(jié)，引起故障的原因主要集中在空壓機(jī)線路、輔助電機(jī)控制器、輔助發(fā)電機(jī)電流傳感器故障以及數(shù)據(jù)，具體如下：

2.1 空壓機(jī)線路故障

（1）原因分析：在空壓機(jī)控制線路中，兩個(gè)空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是通過與其各自相連的位于CA9區(qū)內(nèi)的3個(gè)空壓機(jī)接觸器（圖一）之間的切換來改變空壓機(jī)電機(jī)極數(shù)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)速，在空壓機(jī)電機(jī)工作過程中常發(fā)生接觸器觸頭燒損粘聯(lián)、卡滯等現(xiàn)象，當(dāng)空壓機(jī)電機(jī)停止工作時(shí)，供電線路不能正常接通、斷開，空壓機(jī)電機(jī)由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)空壓機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，給線路供電，造成輔助發(fā)電機(jī)供電電流不平衡。

（2）故障處理方法：HXN5機(jī)車有6個(gè)空壓機(jī)接觸器自測試功能，通過自測試可以判斷哪個(gè)接觸器動(dòng)作異常，將異常動(dòng)作的接觸器防護(hù)蓋打開可以看到接觸器觸指粘聯(lián)，更換相應(yīng)觸指故障即可消除；并且與接觸器相連的電纜由于電流較大，容易發(fā)熱燒損，打開CA9區(qū)的蓋門即可看到燒損的電纜，更換后故障隨即消除。

2.2 輔助電機(jī)控制器故障

（1）原因分析：輔助電動(dòng)機(jī)供電繞組為機(jī)車的7臺輔助交流電動(dòng)機(jī)供電中，由于交流電動(dòng)機(jī)可靠性較高、故障率較低，所以由于電機(jī)故障引起輔助發(fā)電機(jī)三項(xiàng)電流不平衡的情況較少，但其中有兩臺冷卻風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是通過RFC變頻控制器實(shí)現(xiàn)的，在HXN5機(jī)車運(yùn)用過程，由于位于CA4區(qū)下方的RFC風(fēng)扇控制器內(nèi)部故障造成輸出控制器的三項(xiàng)電流缺陷，引起輔助發(fā)電機(jī)三項(xiàng)電流不平衡，造成輔助發(fā)電機(jī)停止工作的故障時(shí)有發(fā)生。

（2）故障處理方法：HXN5機(jī)車有冷卻風(fēng)扇自測試功能，通過微機(jī)控制兩個(gè)冷卻風(fēng)扇各轉(zhuǎn)速下自測試，觀察各轉(zhuǎn)速下電機(jī)電流，發(fā)生電流不平衡的控制器為故障控制器，更換故障控制器后重新自測試，各轉(zhuǎn)速電流正常即可消除故障。

2.3 電流互感器故障

（1）原因分析：在輔助發(fā)電機(jī)的輔助電動(dòng)機(jī)供電回路繞組輸出回路中，位于CA5區(qū)內(nèi)輸出端上，在每項(xiàng)的輸出端上都安裝有一只電流互感器，用來監(jiān)測繞組輸出電流的大小，當(dāng)電流互感器故障時(shí)，不能將正確的電流值反饋給微機(jī)，造成微機(jī)誤判輔助發(fā)電機(jī)三項(xiàng)電流不平衡而切除輔助發(fā)電機(jī)；

（2）故障處理方法：通過使用鉗形電流表測量輔助電動(dòng)機(jī)供電回路繞組輸出電流，與微機(jī)顯示屏顯示的三項(xiàng)電流值比較，即可判斷故障的電流互感器，更換故障電流互感器后查看微機(jī)顯示的電流正常，故障即可消除。

2.4 集成輸入/輸出控制板CIO故障

（1）原因分析：輔助電動(dòng)機(jī)供電回路繞組輸出端的電流互感器將檢測到的電流傳輸給CIO，由CIO對數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析判斷輔助發(fā)電機(jī)是否工作正常，當(dāng)CIO故障時(shí)會引起微機(jī)判斷錯(cuò)誤，造成微機(jī)誤判輔助發(fā)電機(jī)工作不正常而切除工作，機(jī)車隨即卸載。

（2）故障處理方法：分析處理輔助電動(dòng)機(jī)供電回路繞組輸出端電流的是CIO中的19號板卡，CIO位于司機(jī)室CA1區(qū)內(nèi)，打開CIO箱體，即可看到內(nèi)部的17塊CIO板卡，更換19號槽內(nèi)的板卡插件和后重新啟動(dòng)機(jī)車，在顯示屏界面查看輔助電動(dòng)機(jī)供電回路繞組的輸出電流，電流值平衡故障即消除。

如通過上述4個(gè)方面的檢查仍不能消除故障，可檢查各個(gè)輔助電機(jī)，測量各個(gè)電機(jī)絕緣以及三項(xiàng)電阻來確認(rèn)故障電機(jī)。如果條件不允許，可以通過逐個(gè)甩除輔助電機(jī)的連線后重新啟動(dòng)輔助發(fā)電機(jī)來確認(rèn)故障電機(jī)，確認(rèn)故障電機(jī)后更換即可消除故障。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中車戚墅堰機(jī)車有限公司 客戶服務(wù)部）