CN2115928U

CN2115928U - 钢轨不平衡牵引电流测试仪

Info

Publication number: CN2115928U
Application number: CN 92206138
Authority: CN
Inventors: 刘世安; 石振武; 刘玉文
Original assignee: ZHENGZHOU INST OF SCIENCE AND TECHNOLOGY ZHENGZHOU RAILWAY ADMINITRATION
Current assignee: ZHENGZHOU INST OF SCIENCE AND TECHNOLOGY ZHENGZHOU RAILWAY ADMINITRATION
Priority date: 1992-04-11
Filing date: 1992-04-11
Publication date: 1992-09-16

Abstract

本实用新型提供一种适用于检测电气化铁路钢轨牵引电流的测试仪表。现有的钳形电流表，不能同时准确地测试两根钢轨的电流，读数中包括有流经钢轨的牵引电流和信号电流，误差大。本实用新型由传感装置、测量选择和极性转换、分压和防护、高阻输入、三级50Hz压电式带通滤波器、电压放大、输出指示构成，所测结果仅含有50Hz牵引电流，可同时测试两根钢轨的电流直接进行比较，测试准确，利于查找因牵引电流不平衡造成的轨道电路故障。

Description

本实用新型钢轨不平衡牵引电流测试仪，适用于电气化铁路钢轨牵引电流的测试，属于电流测试仪表范畴。

目前，在我国电气化铁路上测试钢轨牵引电流多采用MG41－VAW型钳形电流表，主要由电流表头、带开口的硅钢环及绕在硅钢环上的线圈构成，当通电导体穿过硅钢环时，在线圈内将产生感应电压，由表头显示其数值。采用钳形电流表测试钢轨牵引电流有如下缺点：（1）用一个钳形表不能同时测出两根钢轨的牵引电流，所以不能直接进行比较；（2）如果同时用两个钳形表测量时，由于两个仪表本身误差，造成测试不准确；（3）由于钳形表的开口小卡不住钢轨，以及测量的数值内包含有牵引电流和信号电流，不便于准确查找故障。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种使用方便、读数准确、能同时测量两根钢轨的牵引电流数值直接进行比较、也可单独测量一根钢轨电流的仪表，在该电流测试仪表的读数中只反映频率为50HZ的牵引电流的数值，不包括轨道中的信号电流。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：该钢轨不平衡牵引电流测试仪由传感装置和测试主机构成。将硅钢带制成环型，开口处用尼龙插接件连接成闭环，在硅钢环上绕有线圈，线圈的输出端並联负载电阻，线圈两端的引出线分别连接在两芯插头上，将两芯插头插入测试主机的插孔，使传感装置与测试主机相连接，形成主机的输入端，上述同样结构的传感装置有两套。拔开硅钢环的尼龙插头，将硅钢环套在被测钢轨（或钢丝绳）上，将尼龙插头插接紧，当钢轨中有交变电流流过时，硅钢环中将产生交变磁场，则绕在其上的线圈两端产生感应电压，该电压即为所采集的信息，其大小随钢轨中电流的变化而变化。

测试主机由测量选择和极性转换电路、分压和防护电路、高阻输入电路、三级50HZ压电式带通滤波器、电压放大电路、输出指示表头组成。测量选择开关BK₁的开关臂O₂与极性转换开关ZK的14接点连接，O₁与主机X₁线连接，BK₁的上接点a₁与输入端A₂连接，a₂与输入端B₁连接，BK₁的下接点C₂与输入端B₂连接，C₁与输入端A₁连接，BK₁的中接点b₁与上接点a₁有连线，b₂与下接点C₂有连线；极性转换开关ZK的11接点与输入端A₁连接，12接点与主机X₂线连接，13接点与开关BK₁的上接点a₂连接，16接点与13接点有连线，15接点与14接点有连线。当开关BK₁置于上位时，只将传感线圈L₁与主机电路连接，可单测A轨内的电流；BK₁置于下位时，只将传感线圈L₂与主机电路连接，可单测B轨内的电流；当开关BK₁置于中间位置、开关ZK置于“加”方向时，将两个传感线圈L₁、L₂顺向连接后接入主机电路，可测A轨与B轨内的电流之和；当BK₁置于中间位置、ZK置于“减”方向时，将线圈L₁、L₂反向连接，可测出A轨与B轨内的电流之差。

量程开关BK₂顺次与分压电阻r₁～r₄连接时，表头

的量程依次由小变大，即由5A档逐次变化为25A、100A、250A档；稳压管D₁、D₂反向串联，构成稳压电路，将两端电压控制在不超过12V的范围内，以防止输入高电压时，量程开关BK₂误置于低量程而烧坏运算放大器。

运算放大器Ⅰ与电阻R₁～R₅组成高阻输入电路，对于前级的分压和防护电路来说相当于开路状态，以保证输入信号正确分压。

运算放大器Ⅱ与电阻R₆～R₁₁、电容C₁～C₂组成第1级50HZ压电式带通滤波器，其后由运算放大器Ⅲ与电阻R₁₂～R₁₇、电容C₃～C₄，运算放大器Ⅳ与电阻R₁₈～R₂₃、电容C₅～C₆分别组成第二、三级50HZ压电式带通滤波器，单级该带通滤波器只有50±1.5HZ频率的输出信号幅值能满足测量精度要求，频带较窄，三级带通滤波器联用可展宽通带，达到50±2HZ频率的信号幅值与50HZ信号幅值的相对误差小于0.02，並满足信噪比大于30。

运算放大器Ⅴ与电阻R₂₄～R₂₇、电位器W、及隔直流电容C₇组成可变增益放大器，调节电位器可改变放大器的增益，使表针各量程的上限均指在满刻度；表头

並联在可变增益放大电路的输出端，指示所测电流的数值。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：分压电阻r₁，r₂，r₃，r₄的阻值配比为75：20：4：1；稳压管D₁、D₂采用2CW54型；运算放大器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ为集成电路F007D型；三级滤波器均为50HZ压电式带通滤波器，第一级滤波器的通带中心频率为47HZ，第二、三级滤波器的通带中心频率分别为50HZ、53HZ。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：（1）由于采用了50HZ压电式带通滤波器将轨道中的信号电流滤掉，而且滤波器是三级联用，信噪比较高，所以表头指示的仅是牵引电流的数值，准确度较高；（2）采用了测量选择和极性转换开关电路，可以单独测量一根钢轨的电流，也可测量流过两根钢轨的电流之和或差，直接进行比较，便于分析牵引电流不平衡的故障及查找故障点；（3）采用尼龙插接件连接硅钢环套住钢轨，结构简单、测量准确、使用方便、实用性强。

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明。

附图的图面说明如下：

图1为本实用新型钢轨不平衡牵引电流测试仪主机的外观图；

图2为本实用新型钢轨不平衡牵引电流测试仪传感装置的外观图；

图3为本实用新型总体框图；

图4为本实用新型传感装置结构示意图；

图5为本实用新型的电路线路图。

图2中G为硅钢环，Z为尼龙插接件，L₁、L₂为感应线圈，A₁、A₂，B₁、B₂分别为接在两芯插头上的线圈输出端。

图4中G为硅钢环，Z为尼龙插头插座，L₁、L₂为绕在硅钢环上的感应线圈，r为线圈负载电阻；虚线所示A轨、B轨为两根套在硅钢环内的被测钢轨。

图5中虚线框所示1为测量选择开关BK₁和极性转换开关ZK，2为分压电阻r₁～r₄、量程开关BK₂和稳压管D₁、D₂组成的分压、防护电路，3为由电阻R₁～R₅与运算放大器Ⅰ组成的高阻输入电路，4为由电阻R₆～R₂₃、电容C₁～C₆分别与运算放大器Ⅱ～Ⅳ组成的三级带通滤波器，5为由电阻R₂₄～R₂₇、电位器W、运算放大器Ⅴ组成的电压放大电路，6为输出指示表。

现通过实施例详细说明本实用新型的技术特征。

该钢轨不平衡牵引电流测试仪传感装置的结构如下：两组用Q151－35型硅钢片迭成宽25mm、厚10mm的硅钢带G制成闭环型，其接口处用尼龙棒制成的插接件Z连接，在每个硅钢环G上分别用标称直径0.15mm的漆包线绕成3000匝的线圈L₁、L₂，负载电阻r （均为5W、1000Ω）分别与线圈L₁、L₂並联，线圈的输出端A₁、A₂，B₁、B₂各连接到直径为6mm的两芯插头上，两芯插头插入测试主机的插孔轨A、轨B中，则传感装置与测试主机连接。拔开尼龙插接件Z，将硅钢环G套在钢轨（或钢丝绳上），插接件插紧，当50HZ交流牵引电流及信号电流通过钢轨时，在硅钢环G内产生交变磁场，则在线圈L₁（或L₂）两端会产生感应电压，该电压即为所采集的信息，经输出端A₁、A₂（或B₁、B₂）输入测试主机。

测试主机由测量选择和极性转换电路1、分压和防护电路2、高阻输入电路3、三级50HZ压电式带通滤波器4、电压放大电路5、输出指示表头6逐级连接组成（参见附图5）。测量选择开关BK₁采用三位波段开关，极性转换开关ZK采用双掷双刀开关，分压电阻r₁、r₂、r₃、r₄分别选用75KΩ、20KΩ、4KΩ、1KΩ，稳压管D₁、D₂选用2CW54型，稳压电路两端的电压不超过12V，量程开关BK₂选用5位波段开关，高阻输入电路的视入阻抗大于1MΩ，三级通带滤波器联用后，其通道特性是频率为50±2HZ与频率为50HZ的信号输出幅值之差小于2％；其阻带特性为，在小于25HZ和大于75HZ的频带内各种正弦、矩形波信号与50HZ信号的输出幅值之比小于1／30。可变增益放大电路中，电位器W为WS－2型，隔直流电容C₇为100μf，运算放大器Ⅰ～Ⅴ选用F007D型。

当传感装置所采集的信息经A₁、A₂（B₁、B₂）端输入主机后，首先由测量选择开关BK₁对输入的信号进行检测，具体过程如下，假设同时测量两根钢轨的电流，开关BK₁置于中间位置（即附图5所示的位置），开关ZK扳向“减”方向，此时构成了线圈L₁与L₂极性反向连接后向主机输入信息的电路，其电经路为：主机X₁线连接BK₁的开关臂O₁，经O₁接中接点b₁、上接点a₁，通过主机插孔、传感装置的插头接A₂端，至线圈L₁的f₁端经过线圈L₁至其e₁端再接A₁端，由A₁端连接开关ZK的11接点，由于ZK是扳向“减”的方向，则11接点与13接点接通，由13接点连接到开关BK₁的上接点a₂，经主机、传感装置的另一插孔、插头接线圈L₂的B₁端至e₂端，经过线圈L₂至其f₂端再接B₂端，由B₂端至开关BK₁的下接点C₂、中接点b₂至开关臂O₂，由O₂接开关ZK的14接点至12接点连到主机X₂线，设L₁、L₂线圈的同名端为e₁、e₂（带※端），由上述经路可知，加在X₁、X₂两端的输入信息的电压是L₁、L₂两线圈感应电压之差。该电压经过量程选择、稳压、滤波后，择出50HZ牵引电流的信息经过放大输入表头

，指示测出的两钢轨电流之差的数值。同样，当开关BK₁置于中间位置、开关ZK扳向“加”方向可实现L₁、L₂线圈正向连接，测量两根钢轨电流之和；当开关BK₁置于上位或下位时，只把一个线圈连接进主机电路，则可测量一根钢轨的电流。

Claims

1、一种钢轨不平衡牵引电流测试仪，由电流表头、带开口的硅钢环及绕在硅钢环上的线圈构成；本实用新型的特征在于，由传感装置和测试主机组成；将硅钢带制成闭环状，开口处用尼龙插接件连接，在硅钢环上绕有线圈，线圈的输出端并联负载电阻，线圈两端的引出线分别连接在两芯插头上，将两芯插头插入测试主机的插孔，使传感装置与测试主机相连接，形成主机的输入端，上述同样结构的传感装置有两套；测试主机由测量选择和极性转换电路、分压和防护电路、高阻输入电路、三级带通滤波器、电压放大电路、输出指示表头组成；测量选择开关BK₁的开关臂O₂与极性转换开关ZK的14接点连接、C₁与主机X₁线连接，BK₁的上接点a₁与输入端A₂连接、a₂与输入端B₁连接，BK₁的下接点C₂与输入端B₂连接、C₁与输入端A₁连接，BK₁的中接点b₁与上接点a₁有连线、b₂与下接点C₂有连线，极性转换开关ZK的11接点与输入端A₁连接，12接点与主机X₂线连接，13接点与开关BK₁的上接点a₂连接，16接点与13接点有连线，15接点与14接点有连线；当开关BK₁置于上位时，只将传感线圈L₁与主机电路连接，BK₁置于下位时，只将传感线圈L₂与主机电路连接，当开关BK₁置于中间位置、开关ZK置于“加”方向时，将两个传感线圈L₁、L₂顺向连接后接入主机电路，当开关BK₁置于中间位置、开关ZK置于“减”方向时，将两个传感线圈反向连接后接入主机电路；量程开关BK₂顺次与分压电阻r₁～r₄连接时，表头

的量程依次由小变大；稳压管D₁、D₂构成稳压电路；运算器I与电阻R₁～R₅组成高阻输入电路；运算放大器Ⅱ与电阻R₆～R₁₁、电容C₁～C₂组成第一级带通滤波器，运算放大器Ⅲ与电阻R₁₂～R₁₇、电容C₃～C₄，运算放大器Ⅳ与电阻R₁₈～R₂₃、电容C₅～C₆分别组成第二、三级带通滤波器；运算放大器V与电阻R₂₄～R₂₇、电位器W、电容C₇组成可变增益放大器；表头

并联在可变增益放大器的输出端。

2、根据权利要求1所述的钢轨不平衡牵引电流测试仪，其特征在于：分压电阻r₁、r₂、r₃、r₄的阻值配比为75：20：4：1；高阻输入电路的视入阻抗大于1MΩ。

3、根据权利要求1所述的钢轨不平衡牵引电流测试仪，其特征在于：运算放大器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ为集成电路F007D型；一、二、三级滤波器均为50HZ压电式带通滤波器，第一级滤波器的通带中心频率为47HZ，第二、三级滤波器的通带中心频率分别为50HZ、53HZ。