关于动车组蓄电池接触器增加二极管优化

李思远 李琳 孙丽伟 王涤非 孙渤

【摘  要】“和谐号”在运营之前前需进行列车调试，调试主要由单车调试、静态调试和动态调试三部分组成，其中在调试过程中，需要反复拔取主控，确认各个调试项目顺利完成。当拔取主控手柄时蓄电池接触器线圈产生的高电压反向电动势，高概率击穿105线系统二极管元器件以及车内电气设备件，会对列车后续交接、运营行驶安全造成严重的影响。基于该问题，提出对蓄电池接触器并联电压抑制器，从实际问题、电路设计、型号选择、试验验证四步骤，证明并联BY448GP型号电压抑制器将两端由高阻抗变为低阻抗，有效保护105号线系统二极管元器件和车内设备件，降低列车运行故障率。

【关键词】动车组;105号线系统;蓄电池接触器;电压抑制器

中图分类号 TH 16;TP241.3  文献标识码 A

一、引言

在“和谐号”机车组前期列车调试，以及后期运营过程中，需要直流供电，在列车直流供电情况下。直流通电过程中，蓄电池、接触器Batk1线圈、车上二极管等零部件构成105线系统，由于列车操作控制台需要对其进行断电，当拔取司机室主控钥匙，接触器BatK1线圈失电。

针对Batk1线圈工作情况分析，正常通电时，电能转化为磁场能，电磁铁产生恒定的磁场，继电器工作;突然断电时，对线圈的电能不在供应，电磁铁线圈失电，电流迅速下降，磁场失去能量来源，磁场逐渐消失，根据电磁定律，磁场变化时，附近的导体会产生感应电动势，其方向符合法拉第定律和楞次定律，其电动势方向与原先加在线圈两端的电压方向正好相反，称为反向电动势。由于反向电动势电压较高，能够达到100V±10%，最大值达到110V，能将105线系统的二级管击穿，冲击车内设备件击穿。

基于该问题，本论文主要解决接触器Batk1线圈两端压降，根据电压抑制器的特性，将两端高阻抗变为低阻抗，采用二极管型号为BY448GP，有效将蓄电池接触器Batk1线圈两端变为低阻抗，保护105线系统二极管，使得车上电气设备件安全运行。

二、蓄电池接触工况以及问题

动车组辅助电路电气元部件包括辅助电源、压缩机、通风机、空调、电热器等电气元部件。其中，辅助电源保证其顺利工作主要保证，为各个设备件提供主要能量，蓄电池接触扮演者串联各个设备件的关键一环，假如其出现了故障，对列车行驶安全产生影响，造成经济损失。

“和谐号”动车组蓄电池接触器电气元部件主要由接触器负极接线柱、接触器正极接线柱、主触点、辅助触点、102接线柱、105接线柱组成。结合动车电气原理图，102线和105线都是没有编组贯穿，是以蓄电池为单位贯穿。蓄电池为102线和105线提供电能，对其蓄电池接触保护显得尤为重要。

在对现车“和谐号”调试过程中，在司机室拔取主控，会使得接触器线圈产生100V±10%反向电动势，冲击车内设备件，甚至击穿。将蓄电池接触器两端的高电压变为低电，反复拔取主控对列车电气设备件不会产生影响，使得列车可以安全运营，保证乘务员和旅客生命安全。

三、电气原理以及二极管选型

针对改问题，解决办法采用的方法是在蓄电池接触器Batk1线圈两端并联二极管，将蓄电池接触器线圈两端由高电压变为低电压，保证蓄电池接触电气设备件的正常运行，解决该问题设计的电气原理图如图2所示。

图1 基于BY448GP并联接触器的电气原理图

对“和谐号”进行调试过程中，辅助电源额定电压100V，其中拔取主控时，蓄电池接触器线圈反向电动势由最高值逐渐递减至零电势，对现车多次测量得出最高反向电动势110V，105号线系统的二极管电气元件被击穿，影响到列车安全，出现故障率。

对电压抑制器选型，以最高反向电动势电气特性选取电压抑制器，最终选择型号为BY448GP，反向击穿电压1650V，正向导通最大电流40A，正向压降1.6V。

四、实验以及数据处理

根据上述105线系统所存在的问题，以及将电压抑制器并联在蓄电池接触器两端，直流电工况时，测量电压抑制器两端的正向导通电流和正向压降。通过拔取主控，测量电压抑制器两端的反向电压。上述实验在现场测量分别进行5组进行，多次测量，防止数据出现误差。

在直流电工况时，分别测量电压抑制器两端正向，五次测量数据分别是1.58V、1.62V、1.62V、1.59V、1.61V。分析该数据可以得出，当电压抑制器并联在蓄电池接触器两端后，直流电通电情况时，电压抑制器两端电压正向压降最大值为1.62V、最小值为1.58V，最大偏差为1.25%，说明电压抑制器在直流电正常工作情况下，电压抑制器正向压降满足其电气特性，且正常工作，且不影响105线系统其它电气零部件以及车内其它电气设备件。

同时，在直流电工况情况下，测量通过电压抑制器两端的正向电流，进行五次数据采集，采集得到的电流分别是40.00A、40.92A、39.68A、40.17A、39.44A。分析测量数据可以得出，最大正向电流为40.17A，最小正向电流为39.44，最大偏差为1.4%，说明电压抑制器在直流电正常工作情况下，BY448GP电压抑制器正向电流满足其电气特性，且正常工作，不影响105线系统其它电气零部件以及车内其它电气设备件。

相反，当动车组拔取主控时，车上瞬时切断直流电工作，通过反复5次进行实验，对其进行数据记录分别为：1652V、1651V、1649V、1653V、1648V。分析其中实验数据，得出最大反向电压为1653V，最小反向电压为1648V，最大偏差为0.18%。说明在拔取主控时，反向电压能够满足BY448GP击穿电压，且电压抑制器能正常工作，不会被击穿，将两端高阻抗变为低阻抗，吸收高达數千瓦的浪涌功率，能够保护105线系统其它电气零部件以及车内其它电气设备件。

五、总结

通过采用BY448GP电压抑制器并联在蓄电池接触器两端，进行实验分析得出电压抑制器能够吸收高达数千瓦的浪涌功率，将两端高阻抗变为低阻抗，有效的减少反向电动势的冲击，保护105号系统其它电气零部件以及车内其它电气设备件，得出结论如下：

（1）根据现车问题，提出采用采用BY448GP电压抑制器并联在蓄电池接触器两端，电压抑制器会将两极的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，有效减小反向电动势的反向冲击，保护二极管。

（2）通过实验分析，对BY448GP电压抑制器进行正向导通电流、正向压降、反向电压三种类别实验，最大偏差为1.4%，满足其电气特性，且能正常工作。

参考文献：

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（作者单位：1中车青岛四方机车车辆股份有限公司）