客車起動(dòng)機(jī)負(fù)極接線方式研究

金 釗，潘效龍，亓宗磊，霍小臭

(濰柴動(dòng)力股份有限公司，山東 濰坊 261000)

目前，客車的起動(dòng)機(jī)負(fù)極多通過車架與蓄電池負(fù)極連接，即通過與起動(dòng)機(jī)連為一體的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體與車架之間連接導(dǎo)線，車架與蓄電池負(fù)極連接導(dǎo)線，從而行成負(fù)極回路。該連接方式利用車架作為導(dǎo)體，可減少導(dǎo)線使用并減小回路的阻值，但在蓄電池負(fù)極與車架間的導(dǎo)線較細(xì)時(shí),該方式容易造成回路阻值較大，對(duì)起動(dòng)機(jī)的匹配提出了更高的要求[1]。本文以某裝配柴油機(jī)的客運(yùn)車為例，重點(diǎn)研究該車起動(dòng)機(jī)負(fù)極的3種接線方式對(duì)其負(fù)極回路阻值的影響。

1 起動(dòng)機(jī)負(fù)極接線方式分類

客車起動(dòng)機(jī)的負(fù)極接線方式不同，所產(chǎn)生的負(fù)極回路阻值也不同[2]。下面詳細(xì)介紹目前存在的3種負(fù)極接線方式。

1) 接線方式一。通過與起動(dòng)機(jī)外殼相連的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的懸置支架與車架相連，然后車架與蓄電池負(fù)極相連形成負(fù)極回路[3]。該連接方式不需要在起動(dòng)機(jī)與車架間進(jìn)行任何導(dǎo)線連接，具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。但由于連接部位較多，且懸置支架等連接處電阻值較大，極易造成負(fù)極回路阻值過大，嚴(yán)重者可造成車輛無法起動(dòng)。接線示意圖如圖1所示。

圖1 接線方式一

2) 接線方式二。在起動(dòng)機(jī)外殼與車架間連接導(dǎo)線，然后蓄電池負(fù)極與車架相連形成負(fù)極回路。該種接線方式能最大限度地減小負(fù)極回路的電阻值。當(dāng)車架與蓄電池負(fù)極間所連接的導(dǎo)線較長(zhǎng)而導(dǎo)致該段產(chǎn)生的電阻值較大時(shí)，建議采用該種連接方式，以總體減小負(fù)極回路電阻值。但該連接方式在接線時(shí)需要將起動(dòng)機(jī)從發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上拆卸下來后再裝配，操作麻煩，正常情況下采用較少[4]。接線示意圖見圖2。

圖2 接線方式二

3) 接線方式三。由于起動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體相連，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體與車架間利用導(dǎo)線相連，車架與蓄電池負(fù)極用導(dǎo)線連接，從而形成負(fù)極回路。該方式是目前應(yīng)用最多、范圍最廣的，操作簡(jiǎn)單，且負(fù)極回路阻值適中，在貨車、工程機(jī)械領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用[5]。接線示意圖如圖3所示。

圖3 接線方式三

2 3種負(fù)極接線方式阻值對(duì)比測(cè)試

2.1 測(cè)試及結(jié)果

以某裝配柴油機(jī)的12 m客車為例，對(duì)以上3種接線方式進(jìn)行正負(fù)極回路的電阻測(cè)試。

回路電阻測(cè)試原理如圖4所示，其中：Ub為蓄電池電壓；U30為起動(dòng)機(jī)30端與蓄電池負(fù)極的電壓；U31為起動(dòng)機(jī)外殼31端與蓄電池負(fù)極的電壓；I為起動(dòng)機(jī)30端電流；R為蓄電池內(nèi)阻；r+為正極回路電阻值(蓄電池正極到起動(dòng)機(jī)30端線路)；r-為負(fù)極回路阻值(起動(dòng)機(jī)外殼到蓄電池負(fù)極線路)。3種接線方式回路電阻值的測(cè)試邏輯相同，僅導(dǎo)線連接方式不同[6]。

圖4 回路電阻測(cè)試原理圖

測(cè)試方法：整車原地靜止，連接好測(cè)試設(shè)備和儀器，測(cè)量Ub、U30、U31和I；連續(xù)重復(fù)測(cè)試3次，每次測(cè)試間隔時(shí)間不短于1 min，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)[7]。

測(cè)試使用設(shè)備為DeweSoft-43數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電流傳感器采用0～2 000 A日置電流鉗。

測(cè)試時(shí)設(shè)備采用1 000的采樣率，選取啟動(dòng)過程中電流瞬間變化后500組電壓、電流數(shù)據(jù)，通過式(1)、(2)計(jì)算出不同接線方式的起動(dòng)回路相應(yīng)電阻值，見表1。

表1 3種接線方式阻值計(jì)算表 mΩ

R=Ub/I,r+=(Ub-U30) /I

(1)

r-=U31/I,R總=R+ (r+) +(r-)

(2)

2.2 結(jié)果分析

因每次測(cè)試存在誤差，且蓄電池電量等參數(shù)不同，所測(cè)試蓄電池內(nèi)阻及正、負(fù)極回路阻值有差異，所以取3次測(cè)試平均值作評(píng)價(jià)。由表1所得電阻值數(shù)據(jù)可知：3種接線方式的電阻差異主要在負(fù)極回路上。方式一負(fù)極回路阻值均在10 mΩ以上，已經(jīng)嚴(yán)重超出正常情況下回路總電阻值的要求，整車起動(dòng)時(shí)電流小，造成起動(dòng)困難；方式二中起動(dòng)負(fù)極回路阻值較小，當(dāng)蓄電池內(nèi)阻較小時(shí)，易造成回路總阻值過小，整車起動(dòng)電流過大，易燒壞起動(dòng)機(jī)[8]；方式三中起動(dòng)負(fù)極回路阻值相對(duì)適中，但當(dāng)蓄電池阻值和正極回路阻值較大時(shí)，易造成回路總阻值過大，整車啟動(dòng)困難。

3 結(jié) 論

本文以某裝配柴油機(jī)的12 m客車的3種起動(dòng)機(jī)接線方式進(jìn)行電流、電壓測(cè)試對(duì)比分析，得出如下結(jié)論：正常情況下推薦采用方式三進(jìn)行接線布置，但當(dāng)蓄電池和起動(dòng)正極回路阻值過大時(shí)，推薦采用方式二進(jìn)行接線布置，方式一應(yīng)該避免。