HXD1型機(jī)車牽引電機(jī)溫度傳感器故障分析

蔣勇

摘 要：文章介紹了HXD1型機(jī)車牽引電機(jī)溫度傳感檢測原理，分析總結(jié)了造成該故障的兩種原因，并對貴陽HXD1-1346機(jī)車溫度傳感器故障進(jìn)行了分析驗證，并針對該故障提出了防范措施。

關(guān)鍵詞：牽引電機(jī)溫度傳感器;檢測原理;分析驗證;防范措施

0 引言

2021年1月6日貴陽段HXD1-1346機(jī)車在運行中，微機(jī)系統(tǒng)突然連續(xù)多次閃報“電機(jī)2溫度傳感器故障、電機(jī)1溫度傳感器故障”（圖1、2），機(jī)車回段在靜止?fàn)顟B(tài)下故障消失。更換相應(yīng)的牽引電機(jī)溫度傳感器和在檢查確認(rèn)溫度傳感器相關(guān)線路狀態(tài)良好情況后，機(jī)車重新上線運行故障仍然出現(xiàn)。

1 溫度傳感器檢測原理

牽引電機(jī)溫度傳感器是基于四線制的Pt100鉑熱電阻原理設(shè)計，四線制是避免線電阻干擾的理想測溫方式[1]。Rt是鉑熱電阻，電阻值隨著溫度變化而變化，通過導(dǎo)線L1、L2給鉑熱電阻施加穩(wěn)定的恒流源電流I，導(dǎo)線L3、L4接入高阻抗的電壓測量儀表，此時電壓測量儀精確的測量了鉑熱電阻的電壓，而TCU控制單元體再其換算成對應(yīng)的溫度值（圖3）。

2 原因分析

牽引電機(jī)采用的是Pt100熱電阻溫度傳感器，當(dāng)牽引電機(jī)溫度變化時，其傳感器電阻值也會隨著溫度變化而變化，溫度越高電阻值越大，反之亦然。

根據(jù)HXD1型電力機(jī)車微機(jī)系統(tǒng)邏輯控制原理[2]，牽引變壓器故障判定條件有兩點，一是溫度值超常規(guī)值，高于500度（或低于-500度），則報傳感器故障;二是溫度傳感器檢測值突變過快，1秒內(nèi)溫度值變化差值大于5度，則報傳感器故障。

2.1 超溫報警故障

（1）溫度傳感器故障。當(dāng)牽引電機(jī)溫度傳感器自身故障，測量儀檢測到傳感器溫度值超常規(guī)值，高于500度（或低于-500度），則微機(jī)顯示屏報牽引電機(jī)溫度傳感器故障。

（2）傳感器線束開路或短路。當(dāng)牽引電機(jī)溫度傳感器線束開路或短路，高阻抗電壓測量儀測量的溫度傳感器電壓值會近似為0，換算成對應(yīng)的溫度也隨之變成-500℃以下，則微機(jī)系統(tǒng)報牽引電機(jī)溫度傳感器故障。

2.2 溫度突變報警故障

HXD1型機(jī)車單節(jié)TCU有兩個TCU控制單元體，分別向牽引電機(jī)速度傳感器、牽引電機(jī)溫度傳感器、變壓器溫度傳感器、變流器進(jìn)出口水壓傳感器、輔助變壓器溫度傳感器提供電源。其中速度傳感器采用的恒壓源（穩(wěn)定的15 V電源），而溫度傳感器采用的是恒流源（電流恒定），電源構(gòu)成圖詳見圖4。

若機(jī)車在運行過程中，恒壓源的電機(jī)速度傳感器因偶發(fā)瞬時短接故障，則會直接影響恒壓源15 V的電源品質(zhì)，而恒流源又和恒壓源都是由同一個TCU單元體提供電源，因此若恒流源的電機(jī)速度傳感器偶發(fā)短路故障，將瞬間分走恒流源的大部分電流，而控制單元體還來不及反應(yīng)補(bǔ)償，進(jìn)而造成同一架的溫度傳感器檢測電壓驟降，當(dāng)1秒內(nèi)溫度變化差值大于5度，則觸發(fā)微機(jī)系統(tǒng)顯示同一架的“牽引電機(jī)溫度傳感器故障”。

3 分析驗證

測量HXD1-1346機(jī)車2軸牽引電機(jī)速度傳感器電源線對地絕緣值為0，打開車底連接電機(jī)速度傳感器電連接器，發(fā)現(xiàn)傳感器正負(fù)電源線都已破皮損壞（圖5），將破損線束更換后機(jī)車運行狀態(tài)良好，故障完全消失。

4 措施及建議

（1）在牽引電機(jī)溫度和速度傳感器安裝時，避免電連接器外殼繞著線束連續(xù)旋轉(zhuǎn)，防止外殼將線束摩擦破皮，進(jìn)而造成接地短路故障。

（2）在和諧機(jī)車修程檢修時，測量傳感器線束對電連接器金屬外殼的絕緣電阻值，確保電連接器安裝到位。

5 結(jié)語

針對HXD1-1346機(jī)車在實際運行中連續(xù)閃報牽引電機(jī)溫度傳感器報警故障，根據(jù)機(jī)車控制邏輯分析得出，超溫報警和溫度突變是造成該故障的兩個主要原因，并對分析結(jié)果進(jìn)行了實際驗證，針對該故障提出了機(jī)車在修程檢修中的檢查方法，避免類似故障再次出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]金偉正.實用四線制PT100測溫電路研究[J].電子測量技術(shù)，2000（2）：27-28.

[2]王正君.HX_D1型8軸電力機(jī)車網(wǎng)絡(luò)控制邏輯初探[J].鐵道機(jī)車車輛，2014，34（2）：83-89.