930E矿用自卸卡车励磁故障分析

王忠明 叶子波

摘 要：930E矿用自卸卡车是一款大型运输卡车。电极励磁故障是指励磁系统元件故障引起的各类异常现象，会直接影响到设备的运行性能。所以本次研究也将围绕930E矿用自卸卡车的元件控制和系统控制等故障问题进行针对性探索。

关键词：930E矿用自卸卡车;励磁;故障

引言

930E矿用自卸卡车得到了广泛应用。如果主发电机的励磁出现故障，必然会影响设备整体出动率。考虑到励磁系统本身结构复杂且故障问题较多，需要对系统工作原理进行总体评估，在系统各个元部件功能得到确定之后再采取检修方案才能减少故障維修时间。

1 930E矿用自卸卡车励磁系统

励磁系统的构成包括发电机、整流桥、滤波盘、削波器、电动轮等几个部分，如果按照工作状态划分，就可以划分为休息模式、准备模式、牵引模式和动态制动模式等几种不同的漠视。设备在正式启动之后初始状态为休息模式，之后设备工作人员可以将其调整为准备模式，在这种情况下，蓄电池组开始提供24V励磁电压，主发电机开始发电，在母线电压达到700VDC之后，主发电机完成从他励到自励的转变过程。

在这种情况下，如果将方向设置为前进或后退位置，那么系统将进入牵引模式当众，主发电机发出的三相电流，通过变频器逆变后送往电动轮，最后借助系统的高电压控制完成设备的前进和后退路程。如果设备操作人员此时踩下动态制动踏板之后，电动轮可以将卡车行驶当中的动能转化为交流电，再经变频器组整流后转化为直流电，从而避免电阻栅温度过高，同时还能够降低车速。

2 故障分析

2.1 励磁回路故障分析

通常情况下，930E矿用自卸卡车的励磁系统出现故障之后，车载系统会出现错误代码，其中48-1代码代表的是直流传输线路短路，主发电机的发电产生异常，说明电气故障可能因为励磁回路异常导致，或是主发电机的回路出现故障也有可能会引起此类问题。

在故障点分析和排查工作当中，如果发现电瓶助推卡电位计阻值出现异常，这时候就要先使用万用表表笔测量电瓶助推卡E端，然后调节阻值直到规定范围，如果仍然存在故障问题，这时候就要直接更换电瓶助推卡。

GFM出现故障也会导致主发电机无励磁，当GFM出现故障后，原则上应立即更换GFM。GFM接受来自于PSC防波脉冲并且将交流电整流成直流电后，送往主发电机励磁绕组实现自身的励磁目的。当然在GF接触器和GFR继电器异常状态下，也会导致主发电机无法励磁故障。近年来的研究中，发现大多数异常都与GFR继电器异常存在着密切的关系，因此在设备断电之后，首先应检查GFR继电器的实际工作状态。而GF接触器的故障则是因为触点表面碳化或是接触不良导致的接触器卡死，进一步引起主发电机无励磁故障，在这种情况下可以考虑更换GF接触器的触点并且检查母线板。

励磁回路开路或接地表现为励磁绕组无法形成磁场，且无法维持正常发电过程，这时需要认真检查发电机励磁线束是否有断裂或磨损情况，如果有此类现象，应该及时进行包扎绝缘处理，对某些无法修复的线束予以更换处理。

2.2 可控硅异常

可控硅异常主要有两种，即可控硅SCR3异常与可控硅SCR4短路情况。前者主要是正常关闭状态下SCR3未按照要求断开，导致静态励磁器出现质量问题，同时也会有插头烧毁的风险。而SCR4本身并联在主发电机的磁场两侧保护主发电机的磁场不受到电压的损伤，当主发电机的磁场电压在1200V以下时，则起到保护功能，但SCR4短路之后励磁绕组也会短路并且无法形成旋转磁场，此时主发电机也无法励磁[1]。

2.3 电压故障

例如，24V系统供电在22V以下时，主发电机他励无法顺利地转换为自励，并且电瓶助推卡助推异常主发电机无励磁。当GE系统从休息模式转换为准备模式时，24V的电源可以通过助推电阻，向主发电机提供磁场电流，并且电瓶助推环节当中主发磁场的电流会被限制在某个范围，如果电阻阻值不正确，那么必然会影响到助推过程，引起电压鼓掌。

2.4 主发电机异常

主发电机异常需要以主发电机励磁条件作为判定依据，主发电机励磁条件为发电机周围有旋转磁场，且静态励磁器会将整流后的电流送入发电机转子励磁绕组形成磁场。但如果主发电机滑环表面磨损非常严重，则滑环产生热量较高引起碳刷跳动，压簧疲劳问题会表现得非常显著。另外主发碳刷长短不一也会让某些碳刷的电流密度过大从而加速碳刷的磨损过程。

2.5 主回路故障

当主发电机输出线路分别接入不同的端子排后使用万用表进行测量，可以了解到阻值变化从而判断是否有磨损或主回路线路开路接地问题，采取绝缘包扎处理措施。另外在主整流桥出现异常之后，整流桥会整体失去整流作用，导致主发电机的励磁失败。

3 故障分析与控制系统

3.1 软件系统

可应用WPTU软件来对矿用自卸卡车实际工作数据展开监测和故障查询，并且围绕逻辑关系以及测试功能的差异来判断故障代码对应的内容，如前文提到过的48-1代码代表的就是牵引系统控制器出现异常，可采用笔记本电脑与控制接口进行连接的方式来进入软件系统获取不同界面的数据值，判断是否存在主回路异常、主整流桥元件问题等。整个软件系统的功能函数程序全部采取模块化设计，以增强程序的可读性和移植性特征，其中牵引和制动励磁控制程序采用非线性闭环控制，调节参数并根据车辆运行情况来稳定运行过程中的励磁控制量，无论是启动过程、稳定运行、制动过程，或是其他系统参数出现较大变化时，都能保障车辆运行平稳，让最大电压相对稳定。所以该软件系统可以获得比较良好的励磁调节效果，具有实用价值和社会效益，避免开展大规模的内部计算过程。

3.2 励磁硬件设计

一粒磁控制电路相比原有的控制电路可以做出较大程度的改进，主要分为两个部分，第一部分是主控电路，第二部分是触发电路。主控电路部分主要负责对逻辑量的控制和转速频率信号采集，完成模拟信号输入和励磁控制量输出，而触发电路则负责，产生同步移相触发信号，确定信号零点和触发脉冲串。励磁硬件系统可以确定同步信号零点和触发初始角，并在此基础上展开移相控制[2]。

3.3 电路设计

主控制电路核心芯片仍采取美国TI公司的DSP芯片，可以在大多数环境下保持良好运行性能。主控制电路可根据自卸车的技术要求完成逻辑控制信号采集，模拟信号输入与牵引、励磁控制输出等多个方面的功能。输入电压经过开关量输入电路，起到主控芯片保护作用，并且开关量输出电路在使用高速光耦之后确保良好的抗干扰能力和良好的传输距离。触发电路设计主要包括4个方面，包括同步信号零点、触发角移相管理、窄脉冲转管理和脉冲变压器隔离驱动管理。而电传动微机控制系统也是自卸卡车的关键部件与技术，进行原件控制和工作原理分析时需重点关注。

4 结语

930E矿用自卸卡车的主发电机励磁系统结构复杂，且很多故障需要采取非常严格的维修措施。相关人员需要按照国家标准和技术要求将理论知识和工作实践经验进行系统化结合，对故障现象进行准确分析判断后，采取更加有效的分析处理方案。一方面解决维修时间，另一方面提升维修效率确保设备使用率。

参考文献：

[1]周强.930E矿用自卸卡车励磁故障处理方法[J].神华科技，2019（5）：25-27.

[2]汤玉龙，陈晓可，郭小定，等.154T直流自卸车微机励磁控制系统设计[J].矿业工程研究，2013，28（2）：75-80.

（1.杭州振和实业有限公司，浙江 杭州 310018;2.杭州北秀人力资源服务有限公司，浙江 杭州 310005）