电力机车防逆电保护系统课题研发

李思中 武瑞成 刘羽飞 牛 伟 林兴鹏 李宝方

（呼和浩特铁路局包头西机务段 内蒙古 包头 014040）

1 研究的背景

机车运行中，如果乘务员错误的将司机控制器换向手柄置于与机车运行方向相反的位置，这种操作称为逆电操作。对牵引电动机而言，也叫逆电运行。逆电运行对牵引电动机会造成极大的损害，据有关资料显示，每台逆电机车平均直接损失约40万元，而且机车平均修复周期长达10天。可见该故障后果比较严重，影响巨大。

为了确保我局电力机车的运行安全，杜绝“逆电”故障的发生，减少可避免的经济损失。加装“逆电保护器”可以从根本上解决问题。

2 电力机车“逆电”运行产生的原理

机车运行中断电后牵引电机铁心存有剩磁，正常情况下（司机控制器换向手柄位置与机车运行方向一致时），机车高速惰行时牵引电机电枢绕组与主级绕组产生方向相反的电动势而相互抵消。如果此时将司机控制器换向手柄置于与运行方向相反的位置时，转换开关自动转换至相反位置，使牵引电机工作在串励发电机工况下，牵引电机电枢绕组与主级绕组产生方向相同的电动势，从而造成电枢绕组与主级绕组产生的电动势叠加，机车速度低时,叠加的较强电动势导致牵引电机发生环火现象，在机车速度高时,会导致轮对出现滑行状态，牵引电机严重环火、烧损机车转换开关、机车剧烈冲动而无法运行。

3 机车逆电保护器的作用原理

3.1 逆电保护器的作用

在装有“逆电保护器”的机车上，当机车运行时，乘务员进行错误的逆电操作，由于“逆电保护器”在机车运行时断开换向转换开关电空阀的控制电路，使换向转换开关不能转换，有效防止了机车在运行时换向造成的牵引电机产生逆电，杜绝了机车在运行时换向而造成牵引电机和转换开关等部件烧损，确保机车安全运行。

3.2 逆电保护器的控制原理

机车在运行时，机车上光电速度传感器发出方波脉冲。本逆电保护器采集速度传感器的脉冲信号，经过控制模块的判断、处理，逆电保护器内继电器的接点断开，切断了换向转换开关电空阀的控制电路，由于逆电保护器断开换向转换开关电空阀的控制电路，因此机车在运行时不能进行换向（图1）。

图1

机车在静止状态或机车运行速度低于1-2km/h时，逆电保护器经过控制模块的判断、处理，保护器内继电器的接点闭合，接通了换向转换开关电空阀的控制电路。由于逆电保护器接通换向转换开关电空阀的控制电路，因此机车在静止状态或机车运行速度低于1-2km/h时可以进行换向。

为了确保机车安全运行，逆电保护器采集两路机车光电速度传感器的信号。逆电保护器内有两路电源模块和控制模块，而且两路装置同时工作，互不干扰。因此在机车运行时，即使一路速度传感器或电源模块、控制模块发生故障，另一路装置仍能起到换向保护功能。当两路的速度传感器或电源模块、控制模块均发生故障时，可以将转换开关转换至故障位置，此时机车仍能正常换向（注：机车在无换向保护状态时换向）。

4 防逆电关键技术研究

逆电保护器的的工作原理（图2）如下：

图2

逆电保护器将光电速度传感器接收到到的车速信号转换成电信号由插座CT1的2脚和7脚输入到光电耦合器U1和光电耦合器U4，光电耦合器U1将输入的光信号转换成电信号由集成电路U2的11脚输入，光电耦合器U4将输入的信号转换成电信号由集成电路U3的11脚输入，集成电路U2将输入的频率信号转换成电压信号由5脚输出到场效应管T1的栅极，集成电路U3将输入的频率信号转换成电压信号由5脚输出到场效应管T2的栅极，场效应管T1和场效应管T2产生通断电流，控制继电器JI的常闭触点接通或断开由插座CT2输出通断信号。逆电保护器断开换向转换开关电控阀的控制电路时，即司机进行换向误操作换向转换开关也不能换向，只有在逆电保护器接通换向转换开关电控阀的控制电路后，换向转换开关才可以进行换向。

5 系统安装方案

图3

该保护器外部连接采用航空插头连接外部线路，非常可靠和便于装卸。引出线用1平方的机车电缆线和0.5平方屏蔽阻燃线，接头均用线环压接并焊接的方式；本装置安装于2#低压柜左壁外的左上方，安装尺寸为：170mm、2-φ5.5（图3）。保护器内部电源模块和控制模块与主板的连接均用接插件方式，便于安装、维修。继电器具有锁扣机构，抗震动能力较强。

6 应用前景

通过加装“电力机车防逆电保护系统”可以从根本上避免机车发生逆电故障，其社会效益和经济效益非常显著，应用前景广阔。

7 结束语

电力机车防逆电保护系统在包西机务段SS3型0043机车装车试验运行，自装车使用后，机车运行正常，试验效果良好，有效的防止了逆电故障的发生，为运用安全提供了保障。