CN106597080A - 铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铁路机车领域，提供了一种可以对铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流检测装置和方法，该装置包括电流传感器、电流信号采集器、单片机、存储器和语音电路，电流传感器安装在牵引电机固定分路电阻的连接导线上，用于采集固定分路电阻导线上的电流值；电流信号采集器的输入端与所述电流传感器的信号输出端连接，输出端与单片机的信号输入端连接，用于将所述电流传感器传输的电流值转化为数字信号并发送给单片机；单片机用于比较所述固定分路电阻的实时电流值与额定电流值，并根据比较结果输出控制信号，控制语音电路工作。本发明可以实现分路电阻电流值的有效监控，提高了铁路机车运行的安全性，可以广泛应用于铁路机车领域。
Description
技术领域
本发明涉及铁路机车领域，具体涉及一种铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置和方法。
背景技术
在铁路机车设备中，固定分路电阻并联在电机主机绕组上，其作用是将电枢电流中的交流分量分流，使电机基座及主极中因交变磁通的涡流损耗减小，改善电动机的换向和主极温升。铁路机车在运行时，由于变压器励磁绕组虚焊或断路、平波电抗器故障以及变流装置半波输出，使得通过固定分路电阻电流增大，并最终烧损固定分路电阻引起主接地故障造成机破事故，严重时会引起火灾。因此，对铁路机车的电机运行情况进行实时监测时显得格外重要。由于固定分路电阻的电流大小往往与铁路机车安全运行息息相关，因此，急需发明一种可以对固定分路电阻电流进行监测的装置。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种可以对铁路机车用牵引电机固定分路电阻进行电流监测的装置和方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，包括：
电流传感器：安装在牵引电机固定分路电阻的连接导线上，用于采集固定分路电阻导线上的电流值；
电流信号采集器：输入端与所述电流传感器的信号输出端连接，输出端与单片机的信号输入端连接，用于将所述电流传感器1传输的电流值转化为数字信号并发送给单片机；
单片机：用于比较所述固定分路电阻的实时电流值与预警电流值和故障电流值的大小，并根据比较结果延时输出或者直接输出控制信号，控制语音电路工作；
存储器：与所述单片机连接，用于实时记录固定分路电阻的电流值、以及报警情况；
语音电路：包括语音芯片和扬声器，所述语音芯片用于根据所述单片机输出的控制信号，控制所述扬声器发声。
当所述电流信号采集器2发送的实时电流值Ic大于预警电流值Ia且小于等于故障电流值Ib时，所述单片机开始计时，当持续时间超过5s时，所述单片机输出控制信号，控制所述语音电路工作；当所述电流信号采集器发送的电流值Ic大于故障电流值Ib时，所述单片机即时输出控制信号，控制所述语音电路工作，所述Ia为牵引电机固定分路电阻的预警电流值，所述Ib为牵引电机固定分路电阻的故障电流值。
所述牵引电机固定分路电阻的预警电流值Ia被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.3倍，所述为牵引电机固定分路电阻的故障电流值Ib被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.8倍。
所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏与所述单片机的信号输出端连接，用于实时显示固定分路电阻的电流值，故障位置以及查询存储器存储的历史数据。
所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，还包括电源插件，所述电源插件的输入端与110V直流电源连接，所述电源插件的输出端分别与电流传感器、电流信号采集器、单片机、存储器和语音电路连接，用于分别给电流传感器、电流信号采集器、单片机、存储器和语音电路供电。
所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，还包括报警灯，所述报警灯的电流输入端与所述单片机的信号输出端连接，单片机还用于在实时电流值超过预警值时，控制报警灯进行发光报警。
本发明还提供了一种铁路机车用牵引电机固定分路电阻检测装置进行电流监测的方法，包括以下步骤：
步骤一：将固定分路电阻的额定电流值Id输入单片机；
步骤二：通过电流传感器1测量牵引电机固定分路电阻的实时电流值Ic，并通过电流信号采集器将电流值转换为数字信号后输送给单片机；
步骤三：单片机对实时电流值Ic与预警电流值Ia和故障电流值Ib进行比较，当实时电流值Ic满足条件Ic ≤Ia时，单片机不动作；当实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，单片机开始计时，当持续时间超过5s时，单片机1输出控制信号，控制语音电路工作，发出语音提示；当实时电流值Ic满足条件Ic＞Ib时，单片机3即时输出控制信号，控制所述语音电路5工作。
所述步骤三中，当实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，且持续时间超过5s时，单片机1还输出控制信号控制报警灯8发光报警；当实时电流值Ic满足条件Ic＞Ic＞Ib时，单片机还即时输出控制信号控制报警灯8发光报警。
所述牵引电机固定分路电阻的预警电流值Ia被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.3倍，所述为牵引电机固定分路电阻的故障电流值Ib被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.8倍。
所述步骤三还包括：单片机将实时电流值IC通过存储器进行存储，通过触摸显示屏进行显示。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明中，电流检测装置包括电流传感器、电流信号采集器、单片机、存储器和语音电路，电路传感器检测到牵引电机固定分路电阻的实时电流，通过电流信号采集器转化为数字信号后传输给单片机，单片机对该实时电流进行监测，并比较实时电流与额定电流的差异，当达到报警条件时，控制语音电路发出报警提示。因此，本发明的电流检测装置可以实现牵引电机固定分路电阻的电流值进行实时监测，避免发生牵引电机固定分路电阻烧损引起火灾的事故，对铁路机车的潜在故障及时进行有效预警，提高了铁路机车运行的安全性；
2、本发明的电流检测装置中，当监测到实时电流值超过额定电流值的1.3倍且持续了一定时间后，单片机控制语音电路发出报警提示，提示司乘人员检查固定分路电阻故障位置，进行故障检修，当监测到实时电流值超过额定电流值的1.8倍时，单片机立即控制语音电路发出报警提示，提示司乘人员切除故障电路，检查固定分路电阻故障位置。因此，该装置的实用性强，可以实现固定分路电阻电流的多层次监测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，包括：电流传感器1、电流信号采集器2、单片机3、存储器4、语音电路、触摸显示屏6和电源插件7，其中，电流传感器1安装在牵引电机固定分路电阻的连接导线上，用于采集固定分路电阻导线上的电流值；电流传感器1的信号输出端与电流信号采集器2的输入端连接，电流传感器1的输出端与单片机3的信号输入端连接，电流信号采集器2用于将所述电流传感器1传输的电流值转化为数字信号并发送给单片机3；单片机3用于比较所述固定分路电阻的实时电流值与额定电流值，并根据比较结果输出控制信号，控制语音电路工作；具体地，当所述电流信号采集器2发送的实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，单片机3开始计时，当持续时间超过5s时，单片机3输出控制信号，控制所述语音电路5工作，当所述电流信号采集器2发送的电流值Ic满足条件Ic＞Ib时，所述单片机3即时输出控制信号控制所述语音电路即时工作，Ia为固定分路电阻的预警电流值，Ib为固定分路电阻的故障电流值。
进一步地，所述预警电流值Ia可设定为牵引电机固定分路电阻的额定电流的1.3倍，所述故障电流值Ib可设定为牵引电机固定分路电阻的额定电流的1.8倍。
其中，当实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，单片机3也可以延迟更长或更短的时间值后输出控制信号，控制所述语音电路工作，具体延迟输出控制信号的时间可以根据电路具体情况来决定。
其中，存储器4与单片机3连接，用于实时记录固定分路电阻的电流值、以及报警情况；语音电路5包括语音芯片51和扬声器52，所述语音芯片52用于根据所述单片机输出的控制信号，控制所述扬声器发声。所述触摸显示屏6与所述单片机3的信号输出端连接，用于实时显示固定分路电阻的电流值，故障位置以及查询存储器4存储的历史数据。
进一步地，本发明实施例提供的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，还包括电源插件7，所述电源插件7的输入端与110V直流电源连接，所述电源插件7的输出端输出±24V，±15V，±12V，±5V，其输出端分别与电流传感器1、电流信号采集器2、单片机3、存储器4和语音电路5连接，用于分别给电流传感器1、电流信号采集器2、单片机3、存储器4和语音电路5供电。电源插件7设有输入/输出过流及输入/输出过压或欠压保护功能，能够对装置本身和机车引入电源实施保护。
进一步地，本发明实施例提供的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，还可以包括报警灯8，所述报警灯8的电流输入端与所述单片机3的信号输出端连接，单片机3还用于在实时电流值超过预警值时，控制报警灯8进行发光报警。
本发明实施例还提供了一种铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测方法，包括以下步骤：
步骤一：设定单片机中的预警电流值Ia和故障电流值Ib；
步骤二：通过电流传感器1测量牵引电机固定分路电阻的实时电流值Ic，并通过电流信号采集器2将电流值转换为数字信号后输送给单片机3；
步骤三：单片机3对实时电流值Ic与预警电流值Ia和故障电流值Ib进行比较，当实时电流值Ic满足条件Ic ≤Ia时，单片机3不动作；当实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，单片机1开始计时，当持续时间超过5s时，单片机1输出控制信号，控制语音电路工作，发出语音提示；当实时电流值Ic满足条件Ic＞Ib时，单片机3即时输出控制信号，控制所述语音电路5工作。
进一步地，所述步骤三中，当实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，且持续时间超过5s时，单片机1还输出控制信号，控制报警灯8发光报警；当实时电流值Ic满足条件Ic＞Ic＞Ib时，单片机还即时输出控制信号，控制报警灯8发光报警。
进一步地，所述牵引电机固定分路电阻的预警电流值Ia被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.3倍，所述为牵引电机固定分路电阻的故障电流值Ib被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.8倍。可以使得电阻的电流监控更加可靠稳定。
进一步地，所述步骤三还包括：单片机将实时电流值IC通过存储器4进行存储，通过触摸显示屏6进行显示。
本发明提供了铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，包括电流传感器、电流信号采集器、单片机、存储器和语音电路，电路传感器检测到牵引电机固定分路电阻的实时电流，通过电流信号采集器转化为数字信号后传输给单片机，单片机对该实时电流进行监测，并比较实时电流与额定电流的差异，当达到报警条件时，控制语音电路发出报警提示。因此，本发明的电流检测装置可以实现牵引电机固定分路电阻的电流值进行实时监测，避免发生牵引电机固定分路电阻烧损引起火灾的事故，对铁路机车的潜在故障及时进行有效预警，提高了铁路机车运行的安全性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，其特征在于，包括：
电流传感器（1）：安装在牵引电机固定分路电阻的连接导线上，用于采集固定分路电阻导线上的电流值；
电流信号采集器（2）：输入端与所述电流传感器（1）的信号输出端连接，输出端与单片机（3）的信号输入端连接，用于将所述电流传感器（1）传输的电流值转化为数字信号并发送给单片机（3）；
单片机（3）：用于比较所述固定分路电阻的实时电流值与预警电流值和故障电流值的大小，并根据比较结果延时输出或者直接输出控制信号，控制语音电路工作；
存储器（4）：与所述单片机（3）连接，用于实时记录固定分路电阻的电流值、以及报警情况；
语音电路：包括语音芯片（5）和扬声器，所述语音芯片（5）用于根据所述单片机输出的控制信号，控制所述扬声器发声。
2.根据权利要求1所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，其特征在于，当所述电流信号采集器（2）发送的实时电流值Ic大于预警电流值Ia且小于等于故障电流值Ib时，所述单片机（3）开始计时，当持续时间超过5s时，所述单片机（3）输出控制信号，控制所述语音电路工作；当所述电流信号采集器（2）发送的电流值Ic大于故障电流值Ib时，所述单片机（3）即时输出控制信号，控制所述语音电路工作，所述Ia为牵引电机固定分路电阻的预警电流值，所述Ib为牵引电机固定分路电阻的故障电流值。
3.根据权利要求1所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，其特征在于， 所述牵引电机固定分路电阻的预警电流值Ia被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.3倍，所述为牵引电机固定分路电阻的故障电流值Ib被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.8倍。
4.根据权利要求1所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，其特征在于，还包括触摸显示屏（6），所述触摸显示屏（6）与所述单片机（3）的信号输出端连接，用于实时显示固定分路电阻的电流值，故障位置以及查询存储器（4）存储的历史数据。
5.根据权利要求1所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，其特征在于，还包括电源插件（7），所述电源插件（7）的输入端与110V直流电源连接，所述电源插件（7）的输出端分别与电流传感器（1）、电流信号采集器（2）、单片机（3）、存储器（4）和语音电路（5）连接，用于分别给电流传感器（1）、电流信号采集器（2）、单片机（3）、存储器（4）和语音电路（5）供电。
6.根据权利要求1所述的铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测装置，其特征在于，还包括报警灯（8），所述报警灯（8）的电流输入端与所述单片机（3）的信号输出端连接，单片机（3）还用于在实时电流值超过预警值时，控制报警灯（8）进行发光报警。
7.一种铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将固定分路电阻的额定电流值Id输入单片机；
步骤二：通过电流传感器（1）测量牵引电机固定分路电阻的实时电流值Ic，并通过电流信号采集器（2）将电流值转换为数字信号后输送给单片机（3）；
步骤三：单片机（3）对实时电流值Ic与预警电流值Ia和故障电流值Ib进行比较，当实时电流值Ic满足条件Ic ≤Ia时，单片机（3）不动作；当实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，单片机（3）开始计时，当持续时间超过5s时，单片机（3）输出控制信号，控制语音电路工作，发出语音提示；当实时电流值Ic满足条件Ic＞Ib时，单片机（3）即时输出控制信号，控制所述语音电路（5）工作。
8.根据权利要求7所述的一种铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测方法，其特征在于，所述步骤三中，当实时电流值Ic满足条件Ia＜Ic≤Ib时，且持续时间超过5s时，单片机（3）还输出控制信号控制报警灯（8）发光报警；当实时电流值Ic满足条件Ic＞Ic＞Ib时，单片机还即时输出控制信号控制报警灯（8）发光报警。
9.根据权利要求7所述的一种铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测方法，其特征在于，所述牵引电机固定分路电阻的预警电流值Ia被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.3倍，所述为牵引电机固定分路电阻的故障电流值Ib被设置为所述固定分路电阻的额定电流的1.8倍。
10.根据权利要求1所述的一种铁路机车用牵引电机固定分路电阻电流监测方法，其特征在于，所述步骤三还包括：单片机将实时电流值IC通过存储器（4）进行存储，通过触摸显示屏（6）进行显示。
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