高湿度下机车车辆绝缘性能测试方法研究.docx

? ? 高湿度下机车车辆绝缘性能测试方法研究 ? ? 李康民，苏竹青，张明明 (国能铁路装备有限责任公司沧州机车车辆维修分公司,河北沧州,061113) 1 高湿度下机车车辆绝缘性能测试方法设计 1.2 选取机车车辆绝缘性能测试项目 在进行绝缘性能测试的开始，需要选取机车车辆的绝缘性能测试项目，必须要使用无损检测法进行检测，避免由于检测对机车造成的损害。首先需要进行绕组对地绝缘检测，需要根据机车电机的相应状态，选取需要检测的电机，假设电机在5种状态下的状态不同，此时分别检测五种状态下的电机稳定状态，拟定1为标准稳定状态，检测结果如下表1所示。 表1 电机稳定性状态 由表1可知，此时电机各个状态下多次检测的稳定性数值都高于1，证明电机处于稳定状态，测出此时电机的电阻值，将其与标准的电阻值进行对比，实现绕组检测，电阻值的计算公式如下（1）所示。 公式（1）中，V代表检测电压， 代表标准电阻值，RX代表检测电阻值，为了保证检测效果的准确性，需要预留一定的临界范围，在标准的绝缘测定中，检测到的数值必须比规定数值低一定的范围，如果检测到的数值与标准值过于接近，则证明此时的检测不合格。 在高湿度状态下，机车智能绝缘性能测试更倾向于环境因子的转换测试，因此需要测试机车电机的管理电路性能，电机管理电路内部的组成成分较复杂，包括单片机，储存器，芯片，湿温度测试装置等，其主要组成部分是ICL7660低压直流电源变换器，可实现电源的对称输出转换，因此在测试电机稳定状态后随即可开始检测供电干线的耐压性，判断此时的机车绝缘性能是否符合高湿度下的机车需求。 使用标准的绝缘电阻，与ICL7660低压直流电源进行连接，设计高压直流电源检测模块和充放电模块，经过电源变换后保证测试电压与标准电压呈一致性，使用电源变换器，不断变换机车电机内部的电源输出功率，使用PFM、PWM进行控制，在输出电流与输出电压达到检测标准时即可对低压直流电源变换器进行测试。在电源变换器内部添加MAX639引脚，在检测初期使用VOUT进行电压输出，使用振荡器稳定电源的输出端。接下来使用LBO安检测低电池电压，使用N沟道进行开路输出，接入吸收电流。经过LBI/GND/LX处理后，通过推动PMOS开关来驱动外部电源检测反馈点，进行耐压性检测后使用标准的耐压性数值与检测的耐压性数值进行对比，得到对比结果后再关闭电源控制端。 整个高压电源模块在绝缘性能测试中利用了DC-DC转换升压技术，能保证检测结果的准确定，避免其受到检测装置的影响出现检测误差，因此设计了检测装置的主要技术指标，检测装置的输入电压控制在10V～1000V范围内，且必须时刻可调，在检测过程中需要保证加测效率大于百分之七十，输出电压的调整率小于百分之0.1，整个输出负载率也有额定的标准。 在上述测试完成后还需要测试绝缘检测控制单片机的检测性能，将V5与单片机P3.4相连，输出的高电平使用三极管导通，在双掷继电器RELAY-DPDT启停后，检测接电器1连接2，4连接5，调节检测电阻的电阻值，保证adj与Vref之间的电阻调节性，根据继电器状态，使用输出装置调节电阻值，保证继电器状态，经过上述检测，若此时符合绝缘性能检测需求，即将其作为绝缘性能测试项目进行测试。 1.2 绘制绝缘极化曲线 在绕组检测后，需要进行极化检测，绘制相应的极化曲线，保证性能测试的准确性。在检测前，首先需要选取极化指数，极化指数往往根据检测机车的电极状态选取，必须选用与电机拟合度高的极化指数，避免产生检测误差，此时绘制的极化曲线如下图1所示。 图1 极化曲线 由图1可知，在一定的时间内，极化曲线会随着电压的时间变化而变化，L1代表标准的极化曲线，L2、L3代表加压后的极化变化曲线。在上述极化曲线的基础上进行加压检测，可以检测此时绝缘值差异对绝缘检测的影响，还需要排除外界干扰因素，避免由于干扰因素带来的检测异常。 极化曲线的实际变化幅度与绝缘性能检测中的极化指数密切相关，随着电压增加时间的提高，极化曲线的曲率也在逐渐转化，证明电压的改变与实际极化电流的变化有关，常规状态下，随着时间的增加电流呈下降的趋势，极化曲线的极化数值也在逐渐改变后慢慢变稳定，最后的极化数值相差较小。 在极化曲线绘制后，为了验证各个阶段极化曲线的极化效果需要选取LA、LB、LC、LD、LE几条曲线，检测不同曲线的极化效果，极化效果满分数值为10，利用公式（2）可以计算几条曲线的极化效果数值，数值越高证明极化效果越好。 公式（2）中，U代表电机稳定性数值，G代表极化系数，此时带入上表1的电机稳定性数据，计算的极化数值如下表2所示。 表2 极化数值 由表2可知，LA的极化数值较高，证明应用LA绘制的极化曲线的极化效果最佳。机车的极化曲线往往对机车的绝缘检测结果有重要影响，因此在进行绝缘性能