HXD1型機車牽引電機溫度傳感器故障分析

蔣勇

摘 要：文章介紹了HXD1型機車牽引電機溫度傳感檢測原理，分析總結了造成該故障的兩種原因，并對貴陽HXD1-1346機車溫度傳感器故障進行了分析驗證，并針對該故障提出了防范措施。

關鍵詞：牽引電機溫度傳感器;檢測原理;分析驗證;防范措施

0 引言

2021年1月6日貴陽段HXD1-1346機車在運行中，微機系統突然連續多次閃報“電機2溫度傳感器故障、電機1溫度傳感器故障”（圖1、2），機車回段在靜止狀態下故障消失。更換相應的牽引電機溫度傳感器和在檢查確認溫度傳感器相關線路狀態良好情況后，機車重新上線運行故障仍然出現。

1 溫度傳感器檢測原理

牽引電機溫度傳感器是基于四線制的Pt100鉑熱電阻原理設計，四線制是避免線電阻干擾的理想測溫方式[1]。Rt是鉑熱電阻，電阻值隨著溫度變化而變化，通過導線L1、L2給鉑熱電阻施加穩定的恒流源電流I，導線L3、L4接入高阻抗的電壓測量儀表，此時電壓測量儀精確的測量了鉑熱電阻的電壓，而TCU控制單元體再其換算成對應的溫度值（圖3）。

2 原因分析

牽引電機采用的是Pt100熱電阻溫度傳感器，當牽引電機溫度變化時，其傳感器電阻值也會隨著溫度變化而變化，溫度越高電阻值越大，反之亦然。

根據HXD1型電力機車微機系統邏輯控制原理[2]，牽引變壓器故障判定條件有兩點，一是溫度值超常規值，高于500度（或低于-500度），則報傳感器故障;二是溫度傳感器檢測值突變過快，1秒內溫度值變化差值大于5度，則報傳感器故障。

2.1 超溫報警故障

（1）溫度傳感器故障。當牽引電機溫度傳感器自身故障，測量儀檢測到傳感器溫度值超常規值，高于500度（或低于-500度），則微機顯示屏報牽引電機溫度傳感器故障。

（2）傳感器線束開路或短路。當牽引電機溫度傳感器線束開路或短路，高阻抗電壓測量儀測量的溫度傳感器電壓值會近似為0，換算成對應的溫度也隨之變成-500℃以下，則微機系統報牽引電機溫度傳感器故障。

2.2 溫度突變報警故障

HXD1型機車單節TCU有兩個TCU控制單元體，分別向牽引電機速度傳感器、牽引電機溫度傳感器、變壓器溫度傳感器、變流器進出口水壓傳感器、輔助變壓器溫度傳感器提供電源。其中速度傳感器采用的恒壓源（穩定的15 V電源），而溫度傳感器采用的是恒流源（電流恒定），電源構成圖詳見圖4。

若機車在運行過程中，恒壓源的電機速度傳感器因偶發瞬時短接故障，則會直接影響恒壓源15 V的電源品質，而恒流源又和恒壓源都是由同一個TCU單元體提供電源，因此若恒流源的電機速度傳感器偶發短路故障，將瞬間分走恒流源的大部分電流，而控制單元體還來不及反應補償，進而造成同一架的溫度傳感器檢測電壓驟降，當1秒內溫度變化差值大于5度，則觸發微機系統顯示同一架的“牽引電機溫度傳感器故障”。

3 分析驗證

測量HXD1-1346機車2軸牽引電機速度傳感器電源線對地絕緣值為0，打開車底連接電機速度傳感器電連接器，發現傳感器正負電源線都已破皮損壞（圖5），將破損線束更換后機車運行狀態良好，故障完全消失。

4 措施及建議

（1）在牽引電機溫度和速度傳感器安裝時，避免電連接器外殼繞著線束連續旋轉，防止外殼將線束摩擦破皮，進而造成接地短路故障。

（2）在和諧機車修程檢修時，測量傳感器線束對電連接器金屬外殼的絕緣電阻值，確保電連接器安裝到位。

5 結語

針對HXD1-1346機車在實際運行中連續閃報牽引電機溫度傳感器報警故障，根據機車控制邏輯分析得出，超溫報警和溫度突變是造成該故障的兩個主要原因，并對分析結果進行了實際驗證，針對該故障提出了機車在修程檢修中的檢查方法，避免類似故障再次出現。

參考文獻：

[1]金偉正.實用四線制PT100測溫電路研究[J].電子測量技術，2000（2）：27-28.

[2]王正君.HX_D1型8軸電力機車網絡控制邏輯初探[J].鐵道機車車輛，2014，34（2）：83-89.