风速继电器运用条件研究范文

一、引言

电力机车的牵引变压器、牵引电动机、整流硅机组、平波电抗器、制动电阻等均为强迫冷却的电气设备，机车运行中这些电气设备将产生大量的热量损耗。为了保证电气设备正常工作，必须将这些热量及时散到车外。所以通风系统是机车上不可缺少的一个部分。为了监测通风系统是否正常工作，安装了风速继电器。风速继电器是一种保护继电器，它串接于机车的上载电路中，用于监测风机对整流柜是否正常送风，牵引电机是否良好通风等等。通过监测风压是否存在，可监视通风电路是否正常，达到对以上电器保护的目的。目前，国产553、55;等型电力机车上安装的是机械式风速继电器，其故障率高主要表现在:

1.微动开关质量不过关、行程短、易发生误动作和机械卡滞。

2.机械部分脆弱，有时压不住微动开关的顶杆、滚轮易脱开。

3.整定值不易调整。现在，由于该继电器故障率高，乘务员一般甩掉该继电器，其后果是不能检测风机是否良好工作，达不到保护功能，因而造成牵引电机、硅整流装置等大型设备烧损。所以，采用新型的可靠性能良好的电子电路代替原机械式风速继电器，已成当务之急。基于这些原因，1994年郑州科研所与局机务处、郑州北机务段联合开发，研制了一种新型电力机车风速继电器—《FDJ一1型电力机车风速电子继电器》。该电子继电器是采用全电子电路，集先进的检测与转换技术、电子技术于一体的新一代产品，克服了原机械式继电器的缺点和不足，达到了可靠工作，有效地保护机车设备的作用。该风速电子继电器于1995年5月在郑州通过铁路局技术鉴定。

二、运用条件

1.适用于553、55;等型电力机车。

2.对应于风速5米/秒，7米/秒，继电器可靠动作。

3.工作电源:十nov直流，50MA

4.工作方式:连续

5.工作环境温度:o~+70℃

6.振动加速度:g簇19

7.冲击加速度簇3g

三、工作原理

“风速电子继电器”主要由电源、采样环节、放大、比较、输出控制等电路组成。其原理框图如图(1)所示。压力信号由压力传感器采集输出，经桥式测量电路、二级放大电路、比较电路后，送出一控制信号。

1.电源:韶山3、韶山4等型电力机车的电源是直流十11了。本电子继电器各环节使用的电源分别是+12v、十2.8，。为此，我们设计了两组工作电源。主工作电源取110，直流电压输入，输出+12v，供电路工作用。辅助电源取十12v输入，经变换后，输出+2.8v，供传感器工作用。

2.采样环节:采样环节是本课题的一个关键。据现场调研结果表明:风道中的风速有5米/秒，7米/秒两种。通过检测风压即可达到检测通风系统是否正常工作的目的。为此，我们首先确定以风压作为检测对象。压力传感器是我们首选的采样器件。我们考察了国内众多传感器生产厂家，经过分析、筛选，最后选定应变片式的压力传感器作为我们的采样器件。这种压力传感器的传感元件是半导体应变片。半导体应变片的基本原理是:对一块半导体的某一轴向施加一定的载荷而产生应力时，其电阻率会发生一定的变化，这种现象称为半导体的压阻效应。不同类型的半导体，不同的载荷施加方向，压阻效应也不一样。压阻效应大小用压阻系数来表示。目前，使用最多的是单晶硅半导体。在制造半导体应变片时，沿所需的晶轴方向，在硅锭上切出小条作为应变片的电阻材料。我们使用的应变片即是这种。半导体应变片的突出优点是:灵敏系数高，可测微小应变、机械滞后小、体积小。使用时，’我们将压力传感器，放置于风道中。当有风吹过时，弹性元件磷铜片受到风的压力而产生形变，粘贴在磷铜片上的半导体应变片，由于受到贴片处的弯曲应力而产生压阻效应，电阻发生变化。但是，这种电阻的变化非常小，为了精确地测量出这些微小的变化，我们采用了桥式测量电路。(如图2)桥式测量电路有四个电阻。其中两臂接入应变片(上图R，、RZ)，另外二臂为固定电阻(无电阻变化△R3一。，△R4一0)。电桥的一个对角线接入工作电压诚u一2.8v)，则另一个对角线为输出电压△。:据分析知:RIR。_△R，△R。R。△”一顶萍命乏(贡一可十△斌RJ一△获李)u一R4/-当R，一RZ=R3=R;，△R3一△R;=0时，御坐竞全鱼桥式测量电路在测量前，需先使电桥调零。为此，我们接入了调零电位器，改变电位器上滑动触点的位置，即可使电桥达到平衡。在风道中无风时，电桥处于平衡状态，输出电压△u一。，有风时，电桥即有电压输出。

3.放大、比较、输出环节放大、比较、输出环节主要由运放、电阻、继电器等元件构成。由电桥输出的微弱信号，经两级放大后，送到比较端，和给定信号相比较，比较结果控制继电器的动作。给定信号的选择:据实验结果显示，经放大输出的压力信号，静态时最大为2.29v，动态有风时输出最小为6.09v。因此，我们选择的给定信号为5v，动作允许裕量为l.lv。

四、结构设计

我们进行结构设计的基本思想是:整机便于安装、调试，最大限度地减少机车维护人员的额外负担。因此，“电子风速继电器”在结构上具有以下特点:1.主机采用了活页结构，检测、维修方便。2.安装尺寸与原机械式风速继电器完全相同。3.设计了给定信号调试孔，做到快速、方便地调整给定的比较电压。

五、结束语

经过半年多的运用考核证明，本风速电子继电器设计合理，工作可靠，故障率低。使用本继电器，对提高机车运用效率和行车安全亦具有重要意义。