the applications of current and voltage sensors employed on the diesel locomotives
王軍
(中國南車集團資陽機車公司技術中心電氣室 王軍 641300)
摘要： 簡要介紹了資陽機車公司生產的DF8B干線直流傳動機車和DF12大功率直流傳動調車機車上電流電壓傳感器的運用情況。
Abstract: The applications of current and voltage sensors employed on the Type DF8B and Type 12 locomotives which manufactured by Ziyang locomotive co. Ltd. are briefly introduced.
關鍵詞: 機車；電流傳感器；電壓傳感器
1 引言
資陽機車公司是我國主要的內燃機車生產基地之一，經過50年的發展開發了各種功率等級的內燃機車。主要有DF8B干線直流傳動機車和DF12大功率直流傳動調車機車。隨著機車自動化控制程度的提高，作為機車信號檢測的重要組成部份，電流傳感器和電壓傳感器的可靠性、準確性也越來越重要。現對資陽機車公司生產的主要機車上所用電流和電壓傳感器的運用作一介紹。
2 電流和電壓傳感器在DF8B干線直流傳動機車的運用
東風8B 型貨運內燃機車是鐵道部“1995年鐵路科學技術發展計劃”中的重點科技攻關項目，是目前我國功率最大、速度最快、技術最新的繁忙干線貨運提速的主型內燃機車。機車裝用標定功率為3860kW的16V280ZJA型柴油機、JF204D型同步主發電機及ZD109C型牽引電動機，走行部為25t軸重的三軸轉向架。機車設有微機控制系統，行車安全速度監控系統，具有全功率自負荷功能的電阻制動裝置。
為了檢測機車上的各種信號，機車微機系統中采用了多種電流和電壓傳感器，使用情況如表1-1所示。
表1-1
序號
類 型
型 號
檢測部位
1
SCM式電壓
TQG11G或SCM03
主整流柜輸出電壓
2
LEM式電流
TQG4A-1000
1# 牽引電機電樞電流
3
LEM式電流
TQG4A-1000
2# 牽引電機電樞電流
4
LEM式電流
TQG4A-1000
3# 牽引電機電樞電流
5
LEM式電流
TQG4A-1000
4# 牽引電機電樞電流
6
LEM式電流
TQG4A-1000
5# 牽引電機電樞電流
7
LEM式電流
TQG4A-1000
6# 牽引電機電樞電流
8
LEM式電流
TQG4A-1000
牽引電機磁場電流
9
SCM式電流
SCM02
主發電機磁場電流
10
SCM式電流
SCM02
勵磁機磁場電流
11
SCM式電流
SCM02
勵磁機輸出
12
SCM式電流
SCM01
接地漏電流
2.1 LEM式電流傳感器
LEM式傳感器是一種通過霍爾發生器測量磁通密度來實現對各種電壓、電流進行測量的檢測設備，是一種磁平衡式霍爾傳感器。
TQG4A-1000型電流傳感器是一種通過霍爾發生器測磁來實現對各種電流測量的檢測設備。它能對直流、交流、脈動等大電流進行電的隔離測量，而且測量精度高，線性好，過載能力強，不受外界磁電干擾，性能穩定可靠。
2.1.1技術參數
額定電流
1000Arms=In
測量范圍
0～±1800A
過載能力
1800A 2min/h
輸出比例
額定 200mA/1000A 最大360mA/1800A
準確度
±1%In
dI/dt
大于50A/μs
供電電壓
±24V（±10%）
功耗
60mA（空載）+Im（測量輸出電流）
耐壓
一次側回路對二次側回路、地及屏蔽層之間：6kVrms/50Hz/1min
使用溫度
-25～70℃
存放溫度
-40～85℃
重量
3±0.5kg
外形尺寸
230mmX132mmX153.5mm
2.1.2安裝使用
將傳感器的原邊（即母排）串入被測電流回路，并為之提供相應電壓的電源，當原邊有電流通過時，測量輸出端M即輸出電流信號Is。當被測電流為直流，且方向與傳感器上箭頭指示方向一致時，則測量輸出電流的方向是由M到0，M端為正。否則相反，且M端為負。接線方式如圖1-1所示。
圖1-1 TQG4A-1000型電流傳感器接線圖
傳感器輸出插頭與外接信號的對應關系如下：
端子1接+，端子2接-，端子3接M，端子4接E。
其中：+為傳感器電源正極，接電源電壓+24V端；
-為傳感器電源負極，接電源電壓-24V端；
M為傳感器測量輸出端，接用戶電流表或測量取樣電阻Rm后到供電電源電壓的零點0V。
E為傳感器的屏蔽輸出端，接用戶系統地，或無系統地時接供電電源的電壓負極；
Rm為用戶取樣測量電阻，可在其兩端獲取測量信號。
2.2 SCM式傳感器
SCM式傳感器是一種信號變換線路板，其作用是使機車主回路與機車微機系統EXP隔離，并將檢測的機車電流、電壓信號經過變換，產生EXP所需的信號。
機車上此信號變換板共有5塊，其中3塊為SCM02板，1塊為SCM01板，1塊為TQG11G型（或SCM03型）電壓傳感器。按安裝順序定義為SCM1、SCM2、SCM3、SCM4、SCM5。
SCM1、SCM2板分別用來將主發電機勵磁電流、勵磁機勵磁電流轉換為0～10V的直流信號，其輸入信號取自勵磁回路中的分流器。
SCM3板用來將勵磁機在電阻制動工況下的輸出電壓0～18.3V轉換為0～10V的直流信號，其輸入信號取自勵磁機的整流輸出端。當勵磁機在牽引工況下的輸出電壓大于18.3V時，其輸出仍保持為10V。
SCM4板用來檢測機車主回路的接地漏電流。當主回路的接地漏電流為0～1A時，SCM4板的輸出信號為0～10V，兩者成線性關系。
SCM5板用來檢測機車主硅整流柜直流輸出端電壓，其輸入信號取自主硅整流柜的輸出電壓，將主硅整流柜輸出的0～1000V直流電壓轉換為0～4.88V的直流信號。
3 電流和電壓傳感器在DF12大功率直流傳動調車機車運用
東風12型內燃機車是為了滿足我國鐵路主要繁忙干線開行5000 t級重載車的需要而開發設計的大功率電傳動調車機車。機車標稱功率1990kW，柴油機最大運用(裝車)功率為2430kW，機車最大運行速度100km/h，它不僅適用于路內大型編組站和工礦企業5000 t級貨列的調車和小運轉作業，還可用于一般干線的貨運。
為了檢測機車上的各種信號，機車微機系統中采用了多種電流和電壓傳感器，使用情況如表1-2所示。
表1-2
序號
類 型
型 號
檢測部位
1
SCM式電壓
NCV4-1000V
主整流柜輸出電壓
2
LEM式電流
TQG22-1500A
1# 牽引電機電樞電流
3
LEM式電流
TQG22-1500A
2# 牽引電機電樞電流
4
LEM式電流
TQG22-1500A
3# 牽引電機電樞電流
5
LEM式電流
TQG22-1500A
4# 牽引電機電樞電流
6
LEM式電流
TQG22-1500A
5# 牽引電機電樞電流
7
LEM式電流
TQG22-1500A
6# 牽引電機電樞電流
8
SCM式電流
NCA3-10A
主發電機勵磁電流
