the applications of current and voltage sensors employed on the diesel locomotives
王军
(中国南车集团资阳机车公司技术中心电气室 王军 641300)
摘要： 简要介绍了资阳机车公司生产的DF8B干线直流传动机车和DF12大功率直流传动调车机车上电流电压传感器的运用情况。
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.
关键词: 机车；电流传感器；电压传感器
1 引言
资阳机车公司是我国主要的内燃机车生产基地之一，经过50年的发展开发了各种功率等级的内燃机车。主要有DF8B干线直流传动机车和DF12大功率直流传动调车机车。随着机车自动化控制程度的提高，作为机车信号检测的重要组成部份，电流传感器和电压传感器的可靠性、准确性也越来越重要。现对资阳机车公司生产的主要机车上所用电流和电压传感器的运用作一介绍。
2 电流和电压传感器在DF8B干线直流传动机车的运用
东风8B 型货运内燃机车是铁道部“1995年铁路科学技术发展计划”中的重点科技攻关项目，是目前我国功率最大、速度最快、技术最新的繁忙干线货运提速的主型内燃机车。机车装用标定功率为3860kW的16V280ZJA型柴油机、JF204D型同步主发电机及ZD109C型牵引电动机，走行部为25t轴重的三轴转向架。机车设有微机控制系统，行车安全速度监控系统，具有全功率自负荷功能的电阻制动装置。
为了检测机车上的各种信号，机车微机系统中采用了多种电流和电压传感器，使用情况如表1-1所示。
表1-1
序号
类 型
型 号
检测部位
1
SCM式电压
TQG11G或SCM03
主整流柜输出电压
2
LEM式电流
TQG4A-1000
1# 牵引电机电枢电流
3
LEM式电流
TQG4A-1000
2# 牵引电机电枢电流
4
LEM式电流
TQG4A-1000
3# 牵引电机电枢电流
5
LEM式电流
TQG4A-1000
4# 牵引电机电枢电流
6
LEM式电流
TQG4A-1000
5# 牵引电机电枢电流
7
LEM式电流
TQG4A-1000
6# 牵引电机电枢电流
8
LEM式电流
TQG4A-1000
牵引电机磁场电流
9
SCM式电流
SCM02
主发电机磁场电流
10
SCM式电流
SCM02
励磁机磁场电流
11
SCM式电流
SCM02
励磁机输出
12
SCM式电流
SCM01
接地漏电流
2.1 LEM式电流传感器
LEM式传感器是一种通过霍尔发生器测量磁通密度来实现对各种电压、电流进行测量的检测设备，是一种磁平衡式霍尔传感器。
TQG4A-1000型电流传感器是一种通过霍尔发生器测磁来实现对各种电流测量的检测设备。它能对直流、交流、脉动等大电流进行电的隔离测量，而且测量精度高，线性好，过载能力强，不受外界磁电干扰，性能稳定可靠。
2.1.1技术参数
额定电流
1000Arms=In
测量范围
0～±1800A
过载能力
1800A 2min/h
输出比例
额定 200mA/1000A 最大360mA/1800A
准确度
±1%In
dI/dt
大于50A/μs
供电电压
±24V（±10%）
功耗
60mA（空载）+Im（测量输出电流）
耐压
一次侧回路对二次侧回路、地及屏蔽层之间：6kVrms/50Hz/1min
使用温度
-25～70℃
存放温度
-40～85℃
重量
3±0.5kg
外形尺寸
230mmX132mmX153.5mm
2.1.2安装使用
将传感器的原边（即母排）串入被测电流回路，并为之提供相应电压的电源，当原边有电流通过时，测量输出端M即输出电流信号Is。当被测电流为直流，且方向与传感器上箭头指示方向一致时，则测量输出电流的方向是由M到0，M端为正。否则相反，且M端为负。接线方式如图1-1所示。
图1-1 TQG4A-1000型电流传感器接线图
传感器输出插头与外接信号的对应关系如下：
端子1接+，端子2接-，端子3接M，端子4接E。
其中：+为传感器电源正极，接电源电压+24V端；
-为传感器电源负极，接电源电压-24V端；
M为传感器测量输出端，接用户电流表或测量取样电阻Rm后到供电电源电压的零点0V。
E为传感器的屏蔽输出端，接用户系统地，或无系统地时接供电电源的电压负极；
Rm为用户取样测量电阻，可在其两端获取测量信号。
2.2 SCM式传感器
SCM式传感器是一种信号变换线路板，其作用是使机车主回路与机车微机系统EXP隔离，并将检测的机车电流、电压信号经过变换，产生EXP所需的信号。
机车上此信号变换板共有5块，其中3块为SCM02板，1块为SCM01板，1块为TQG11G型（或SCM03型）电压传感器。按安装顺序定义为SCM1、SCM2、SCM3、SCM4、SCM5。
SCM1、SCM2板分别用来将主发电机励磁电流、励磁机励磁电流转换为0～10V的直流信号，其输入信号取自励磁回路中的分流器。
SCM3板用来将励磁机在电阻制动工况下的输出电压0～18.3V转换为0～10V的直流信号，其输入信号取自励磁机的整流输出端。当励磁机在牵引工况下的输出电压大于18.3V时，其输出仍保持为10V。
SCM4板用来检测机车主回路的接地漏电流。当主回路的接地漏电流为0～1A时，SCM4板的输出信号为0～10V，两者成线性关系。
SCM5板用来检测机车主硅整流柜直流输出端电压，其输入信号取自主硅整流柜的输出电压，将主硅整流柜输出的0～1000V直流电压转换为0～4.88V的直流信号。
3 电流和电压传感器在DF12大功率直流传动调车机车运用
东风12型内燃机车是为了满足我国铁路主要繁忙干线开行5000 t级重载车的需要而开发设计的大功率电传动调车机车。机车标称功率1990kW，柴油机最大运用(装车)功率为2430kW，机车最大运行速度100km/h，它不仅适用于路内大型编组站和工矿企业5000 t级货列的调车和小运转作业，还可用于一般干线的货运。
为了检测机车上的各种信号，机车微机系统中采用了多种电流和电压传感器，使用情况如表1-2所示。
表1-2
序号
类 型
型 号
检测部位
1
SCM式电压
NCV4-1000V
主整流柜输出电压
2
LEM式电流
TQG22-1500A
1# 牵引电机电枢电流
3
LEM式电流
TQG22-1500A
2# 牵引电机电枢电流
4
LEM式电流
TQG22-1500A
3# 牵引电机电枢电流
5
LEM式电流
TQG22-1500A
4# 牵引电机电枢电流
6
LEM式电流
TQG22-1500A
5# 牵引电机电枢电流
7
LEM式电流
TQG22-1500A
6# 牵引电机电枢电流
8
SCM式电流
NCA3-10A
主发电机励磁电流
