輔助發電機

輔助交流發電機是機車電傳動重要的電氣部件，是將柴油機部分機械能轉換為三相交流電，並供給機車主發電機、蓄電池、輔助電動機等設備。

基本介紹

• 中文名：輔助發電機
• 外文名：auxiliary generator

HXN5輔助發電機的特點

HXN5機車的輔助發電機與牽引主發電機同軸，型號為5GMG201E1，採用星型連線，其電路簡圖（如圖1所示）。

其中，輔助發電機的容量為490kVA，柴油機正常啟動後，輔助發電機勵磁繞組通有勵磁電流的情況下，輔助發電機3套繞組輸出3個不同等級的三相交流電並分別供給不同的電路。3個繞組按供電對象不同可分為：交流發電機勵磁供電繞組、蓄電池充電供電繞組、輔助電動機供電繞組。

HXN5型機車輔助發電機啟動的條件

輔助發電機的啟動由機車控制系統控制，啟動過程須滿足如下3個條件方能進行：

（1）柴油機轉速在400～1050r/min，並至少保持20s；

（2）所有輔助櫃的櫃門關閉並鎖好，DIS1－DIS4觸點閉合；

（3）智慧型顯示屏的第二級開關顯示屏上的AA輸入/輸出（in/out）開關必須打到In位置。機車的集中控制系統可檢測以上3個條件是否滿足並做出相應反應。

輔助發電機的啟動過程

當控制系統檢測到3個條件均滿足後，控制系統便開始啟動輔助發電機的程式。輔助發電機的啟動過程主要有蓄電池的勵磁階段、蓄電和輔助發電機勵磁控制（簡稱AAC）階段、AAC勵磁控制階段。

1、蓄電池的勵磁階段

機車控制系統使勵磁上繼電器觸頭FFR吸合（如圖2所示），蓄電池中的電流便開始給輔助發電機勵磁，此時，輔助發電機的各輸出繞組開始輸出電壓。

2、蓄電和AAC勵磁階段

輔助發電機輸出端直接接有交流發電機、通風機、電動機、輔助櫃通風和過濾用的排風機電動機。輔助發電機控制系統檢測供電線圈上的電壓/頻率（V/Hz）以便做出勵磁的調整。當輔助發電機控制系統檢測到輔助發電機供電線圈輸出電壓/頻率約為0.38時，輔助發電機控制系統便觸發內置的SCR整流橋整流，並和蓄電池一起給輔助發電機勵磁，輔助發電機供電線圈輸出的電壓/頻率也在增大。

3、AAC勵磁及調節

隨著輔助發電機供電線圈輸出電壓/頻率的增大，輔助發電機勵磁電流也在增大，相應的輔助發電機供電線圈輸出的電壓/頻率也在增大，當輔助發電機控制系統檢測到輔助發電機供電線圈輸出電壓/頻率約為3.0時FFR斷開，蓄電池不再給輔助發電機勵磁，而僅由輔助發電機控制系統內置的整流橋SCR整流後給輔助發電機勵磁。輔助發電機控制系統控制整流橋SCR整流後的電流大小來控制輔助發電機供電線圈輸出的電壓/頻率的大小，當這個值達到3.83時，輔助發電機有能力為機車上的其他輔助系統提供所需的電源，此時輔助發電機啟動完成，這個過程輔助發電機的程式大概需要2s。

故障原因分析

通過分析HXN5機車發生此類故障的情況，結合輔助發電機啟動控制電路的原理，推斷大復位後輔助發電機不發電的原因可能有以下幾種原因。

1、輔助發電機啟動的基本條件不滿足

當機車發生控制系統斷開，牽引、電阻制動、自負荷無效等故障時，此時需要大復位處理，而大復位需要機車停車並使柴油機停機後並斷開相應的斷路器，如果此時故障發生在區間，因列車調度員催促機車乘務員儘快開車，加之機車乘務員操作不熟練等因素造成輔助發電機啟動條件不滿足（如柴油機轉速在400～1050r/min未保持20s以上等），便強行啟動輔助發電機動車，最終因為輔助發電機不發電導致機故，不得不請求救援。

2、空氣壓縮機接觸器觸頭粘連

HXN5機車空壓機電機的三相電由輔助發電機提供，空壓機電機根據供氣系統及柴油機的工作狀態等有低速和高速2種工作模式。低速和高速的調速是通過控制空壓機電機上的3個接觸器的依次吸合來實現變級調速的，在實際工作中，因為接觸器吸合和斷開瞬間都可產生很大的電流，故容易導致接觸器觸頭粘連，導致輔助發電機發生保護而不發電。

3、輔助發電機啟動負載過大

由輔助發電機的啟動過程可知，當機車發生故障司機大復位處理後，輔助發電機啟動時，隨著供電線圈上的電壓/頻率的增大，直接接在輔助發電機供電繞組上的交流發電機通風機電機和排風機電機首先投入工作，但此時輔助發電機還未完成啟動，2個電機同時投入會造成輔助發電機啟動負載過大，最終造成輔助發電機啟動失敗。

解決措施

1、日常運用方面

（1）加強機車乘務員業務培訓，熟悉大復位後機車操作流程，當發生輔助發電機不發電時，應該首先確認輔助發電機啟動的基本條件是否滿足。

（2）確認空壓機的接觸器觸頭是否有粘連，若不能處理時候，及時請求救援。

（3）當採用大復位後起機輔助不發電故障時，將排風機斷路器EMB斷開，待輔助發電恢復後重新閉合排風機電機斷路器EMB。

2、檢修方面

（1）方案1。①建議修改空壓機控制軟體，減小空壓機啟動機變極數調速時瞬間電流。②因輔助發電機（AA）與排風電機間沒有設定延時保護，輔助電機偶爾帶有較大負載啟動困難導致不發電，建議修改輔助發電機啟動控制程式。

（2）方案2。①在空壓機供電電路中加入斷路器，進行過流保護。②在輔助發電與除塵風機間設定延時閉合保護電路，即在輔助發電機勵磁與調節電路，直接驅動電源電路蓄電池勵磁控制電路中串入延時延繼電器K（如圖所示），延時2s，其常閉觸頭串接在輔助發電機供電繞組與排風電機間。

當機車控制系統開始啟動輔助發電機時，繼電器FFR和K同時蓄電池開始勵磁，此時，圖中的觸頭K跳開，排風機不得電，避免了輔助發電機啟動負載過大而啟動失敗。

當輔助發電機控制系統檢測到輔助發電機供電線圈輸出電壓/頻率約為3.0時，繼電器FFR和K同時失電，蓄電池停止勵磁，2s後繼電器觸頭K閉合，輔助發電機啟動完成。