緬甸內(nèi)燃機(jī)車新型高壓電器柜設(shè)計(jì)

馬 偉（南車四方車輛有限公司,山東 青島 266000）

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緬甸內(nèi)燃機(jī)車新型高壓電器柜設(shè)計(jì)

馬 偉
（南車四方車輛有限公司,山東 青島 266000）

摘 要：緬甸米軌機(jī)車是公司自主研發(fā)用于出口緬甸，是一種防高溫、耐潮濕的混合客貨機(jī)車，屬于內(nèi)燃型機(jī)車。根據(jù)亞熱帶氣候和客戶要求，機(jī)車采用高、低壓電器柜分開布置，模塊化設(shè)計(jì)充分考慮車體空間狹小和內(nèi)走廊式結(jié)構(gòu)，節(jié)約機(jī)車內(nèi)部空間。通過CATIA三維建模，可靠保證柜內(nèi)電器布置合理，并且根據(jù)GB/T21413.1-2008《鐵路應(yīng)用機(jī)車車輛電氣產(chǎn)品 第1部分：一般使用條件和通用規(guī)則》，使高壓柜電器件布置和檢修可靠。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車；高壓電器柜；模塊化設(shè)計(jì)

0 引言

四方車輛有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的出口緬甸內(nèi)燃機(jī)車，控制主回路的電器設(shè)備、工況開關(guān)和方向開關(guān)等，一般都布置在高壓電器柜內(nèi)部，所以高壓電器柜在總體電器設(shè)計(jì)方面至關(guān)重要。緬甸機(jī)車新型高壓柜是專門為出口緬甸機(jī)車配置，充分考慮緬甸亞熱帶氣候的米軌鐵路車輛設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)的一款高密度布置、交直流隔離、高低壓分開、易檢修維護(hù)的新型高壓柜。

1 高壓柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

根據(jù)總體要求，由于緬甸機(jī)車是米軌車，車上電氣設(shè)備布置緊密，安裝空間緊張，高壓柜內(nèi)部電氣件布置、安裝、走線更是一件繁瑣復(fù)雜的問題。由于高壓柜布置在走廊側(cè)，為人員通過順暢及檢修方便，高壓柜由原先大連廠尺寸940mmx1080mmx1830mm壓縮為現(xiàn)在850mmx1055mmx1650mm。設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于電器件的檢修與接線問題，高壓柜采取模塊設(shè)計(jì)，柜體改造為可拆卸式柜門，進(jìn)出門改為開放式，大大節(jié)省了機(jī)車空間，同時(shí)提高高壓柜的可維護(hù)性，如圖1，2。

圖1　高壓柜三維設(shè)計(jì)

圖2　高壓柜結(jié)構(gòu)

因此解決了安裝空間問題，由于高壓柜底部只有100mm的空間，接線時(shí)考慮180m㎡線纜折彎半徑，接觸器下端需另加跨接過渡銅排，這樣也使接線得到質(zhì)量保證。

2 控制原理說明

緬甸內(nèi)燃機(jī)車由牽引柴油機(jī)提供牽引功率，在柴油機(jī)起機(jī)后，驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)向主傳動(dòng)系統(tǒng)輸出功率。竹筏電機(jī)發(fā)出交流電，經(jīng)整流后向并聯(lián)運(yùn)行的牽引電機(jī)供電。主傳動(dòng)系統(tǒng)采用AC/DC電傳動(dòng)，由主發(fā)電機(jī)、牽引電機(jī)接觸器、工況轉(zhuǎn)換開關(guān)、方向轉(zhuǎn)換開關(guān)、牽引電機(jī)（6臺(tái)）、制動(dòng)電阻、制動(dòng)勵(lì)磁接觸器、自負(fù)荷開關(guān)等組成。

在牽引工況下，主發(fā)電機(jī)在柴油機(jī)的帶動(dòng)下輸出三相交流電，經(jīng)整流后驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

在制動(dòng)工況下，牽引電機(jī)變換為他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將牽引電機(jī)勵(lì)磁繞組與主發(fā)電機(jī)經(jīng)整流后的電源接通，在機(jī)車慣性的帶動(dòng)下，牽引電機(jī)發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并消耗 制動(dòng)電阻上。每個(gè)牽引電機(jī)與一個(gè)固定電阻器連接，強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。

3 高壓柜電器件布置

根據(jù)總體空間及布置需要，高壓電器柜內(nèi)布置器件如表1。

設(shè)計(jì)高壓柜結(jié)構(gòu)初期，計(jì)算高壓柜質(zhì)量約等于650KG，且主要質(zhì)量分布在工況開關(guān)和方向轉(zhuǎn)換開關(guān)上，骨架主要采用50mmX50mm的L型角鋼承重。根據(jù)總體布置，主整流柜到高壓柜之間連接大線走電氣室頂部，牽引電機(jī)接觸器到牽引電機(jī)大線走車體底架下面，所以將接觸器布置與柜體下部，工況開關(guān)和方向轉(zhuǎn)換開關(guān)布置在上部。再考慮走線時(shí)，充分利用大部件與柜體間的空隙，使走線自然下垂，并用玻璃鋼固定夾板固定。自負(fù)荷開關(guān)和接地開關(guān)需布置到人員易操作的進(jìn)出門門口，同時(shí)考慮大部件之間的空隙要允許安裝工人單手操作空間。

圖3　高壓柜內(nèi)主要器件拆解

表1　高壓電器柜裝置明細(xì)

4 高壓柜對(duì)外接口設(shè)計(jì)

高壓電器柜在設(shè)計(jì)初期，不僅要考慮內(nèi)部電器布置，還要核對(duì)與其他相關(guān)部類的接口。高壓柜是機(jī)車電氣控制的核心，與它關(guān)聯(lián)的設(shè)備有主整流柜、制動(dòng)電阻柜、牽引電機(jī)、微機(jī)柜、操縱臺(tái)、制動(dòng)供風(fēng)管、油箱等，其中，在現(xiàn)場(chǎng)制造過程中也出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)工藝問題，對(duì)在以后研發(fā)過程中起到借鑒作用。

4.1 高壓柜—主整流接口

主發(fā)電機(jī)發(fā)出三相電源后，經(jīng)主整流裝置出現(xiàn)銅排，與高壓柜頂部的正極、負(fù)極銅排相連接。頂部有大線搭接，且是在設(shè)備間走廊上方，增加了與車體頂部隔離板和過走廊隔離板，防止觸電危險(xiǎn)。4.2 高壓柜—制動(dòng)電阻柜接口

圖4　頂部整流正、負(fù)端接線防護(hù)板

根據(jù)總體布置和原理圖，高壓柜與制動(dòng)電阻柜之間由12根185 mm2 線纜對(duì)接，在施工過程中，出現(xiàn)大線對(duì)接交叉和端子變形問題，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)整改，用研裝銅排的方式達(dá)到可靠對(duì)接。

圖5　接線問題（左）改為銅排后（右）

5 總結(jié)

緬甸內(nèi)燃機(jī)車是南車四方車輛有限公司基于多年的內(nèi)燃機(jī)車設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，自主設(shè)計(jì)的一種由柴油發(fā)電機(jī)提供牽引動(dòng)力，采用AC-DC交直流傳動(dòng)的內(nèi)燃米軌機(jī)車。其中，高密度的電器設(shè)備布置是其技術(shù)關(guān)鍵，高壓電器柜集中了機(jī)車控制主回路的所有電器件，是執(zhí)行列車運(yùn)行的心臟。此次新型高壓柜的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，給四方有限公司繼續(xù)研發(fā)其他類似內(nèi)燃機(jī)車電器產(chǎn)品提供了更好的借鑒和參考。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.052