关键词:辅机A插件;原理分析;故障处理
1 问题提出
辅机A插件板安装在TPW5型微机柜内,它的主要的功能:一是为机车提供稳定的110伏电源,二是向蓄电池提供充电电流。辅机A插件板通过检测辅助发电机电压的高低,来确定晶体管导通时间的长短,从而改变辅助发电机励磁电流的大小,使辅发电压维持在110伏。当机车出现故障,辅发电压超过124伏时,能自动切除,机车只能使用固定发电。
近几年来,我公司DF11、DF8B大修车不断增多,在检修的过程中发现,辅机A插件板的故障率逐年升高。由于我公司没有辅机A插件板内部电路原理图以及缺乏必要检修的装备和检修经验,遇到损坏的辅机插件只能更换。每年更换的数量一般在50至60块左右,每块辅机A插件板的价格是2000多元,年修理费用至少需要10多万元。为了降本增效,辅机插件板的修理势在必行。
2 电路原理分析
辅机A插件板由稳压电源、控制部分、功率驱动三大部分组成。
稳压电源由R5、R6、R7、V7、和晶体管V8组成。它主要是给辅机控制部分提供工作电源,电压为12伏。另有R9、V9组成一个高精度的5伏电压为运算放大器提供基准电压。
控制部分由两个四运算放大器组成,型号为LM124,代号为N1和N2。原理图(见图一)N1运算放大器主要控制110伏的辅发电压,反馈电压经V28、R15、R16、R17、和电位器R18分压后送入N1的2脚。N1的3脚基准电位是由12伏电源经R34、R41、R33、R19分压取得。如果2脚的电位比3脚电位低,则1脚输出高电位,,经R21、R20、V15、R3、R4到晶体管栅极使V5、V6导通,提供辅助发电机励磁电流,电压上升。反之1脚输出低电位,晶体管关断。切断辅助发电机励磁电流,电压下降。如此往复循环调整,整个调整过程十分迅速进行,因而辅助发电机的端电压保持恒定。调整电位器R18电阻值,就可以调整辅发110伏电压大小。
辅机的过压保护是由N2运算放大器控制。反馈电压经由V28、R22、及可调电位器R23送入N2的3脚,2脚的电位为5伏,当反馈电压高于124伏时电路发生翻转,N2的1脚输出高电位,在这里信号分成三路,第一路经V30送入N1的9脚,原来9脚电位为5伏,10脚为11伏,N1的8脚输出高电位。现在9脚电位升高到12伏,比10脚电位高,电路发生翻转N1的8脚输出低电位,晶体管V13栅极也变低电位晶体管关断,主接触器失电触头断开,切断励磁电源。第二路送到N2的10脚,高电位从N2的8脚经R42、V27送到N2的3脚形成自锁,即反馈端电压下降到124伏以下,辅机控制不恢复,必须重合电源才能工作。第三路经R27给V18晶体管栅极高电位,晶体管导通K3继电器得电吸合,控制机车过压保护动作,机车只能使用固定发电。
3 故障原因分析与处理
通过对辅机A插件板的多次修理后,经粗略统计,我发现出现故障较高的的地方是功率驱动部分。
首先主要故障现象是合上电源起机后就过压保护动作,根据故障现象查找原因,大部分是功率元件短路所至。易损件为保护二极管V1、场效应晶体管V5、V6击穿短路甚至炸裂。易损原因是工作温度高、电流大、又由于工作在感性电路里,所以往往要承受很高的反向电压。特别要注意的是在更换场效应晶体管时,不要忽视对栅极保护二极管的检测。
其次辅发、过压保护电压波动的故障往往是可调电位器R18、R23接触不良造成的。有时运算放大器N1、N2性能不好也会造成电压波动,但不多见。还有不要忘了检查辅机板的插针有无氧化和变形。
最后故障表现为发电和过压保护都不工作,故障范围基本确定在电源部分。电源部分重点应检查晶体管V8和二极管V7。当V8损坏时,R8电阻极易烧损。主接触器发生故障时,也会造成不发电。另外主接触器线圈由主、副线圈构成,吸合时抖动,必须检查辅助触头。
为了方便检修辅机板,我制作了一个检测装置。
因为辅机A插件板在微机柜的上插箱内,所以对有故障的辅机板关键电压不好测量,这对故障的分析判断极为不利。用检测装置和一台稳压电源配合使用后,调整稳压电源的电压,就可以整定辅机A板的辅发电压和过压保护值,通过观察检测装置的指示灯和测量辅机A板的关键点电位,很容易找到故障点,使排除故障的效率大大提高。
4 结束语
随着公司“双增双节,降本增效”的活动不断深入,仅修理辅机A插件板所取得经济效益,就十分显著。近两年来共修理辅机A板八十多块,节约大修费用约16万元。
参考文献
[1].株洲电力机车研究所。内燃机车控制柜(16位)检修说明。
[2].中华人民共和国铁道部,内燃机车大修规程汇编[M],中国铁道出版社,2011。