智能型電動機控製器在某鐵路的應用

趙斌

（安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定  214405）

摘要：suizhewoguotieluyunshuliangderiyizengchang，huochetongguodaochasududebuduantigao
，midubuduanjiada，daochazhuanhuanshebeiderenheguzhang，doujiangyingxiangtieluyunshudezhengchangzhixu，geishengmingcaichandailaiyanzhongsunshi，tieluzhuanzhedianjiweitieluxitongzhongjiaoweizhongyaodedianqishebei
，duizhuanzhedianjijinxingbaohukongzhi，duitigaotieluyunshuxiaolvhebaozhenghuocheanquanyunxingqizhezhiguanzhongyaodezuoyong，benwenyiankeruiARD3電動機控製器在某鐵路的應用為例進行介紹，鐵路係統使用電機控製器實現對轉轍電機保護、控製，有效保障了鐵路運輸效率及火車的安全運行，根據對ARD3電動機控製器功能要求及典型工程應用作簡單介紹，為今後該控製器在鐵路實踐應用提供了一定的理論基礎。

關鍵詞：鐵路、轉轍電機、電動機控製器、工程應用

1、引言

    在zai推tui進jin社she會hui進jin步bu和he經jing濟ji發fa展zhan過guo程cheng中zhong，鐵tie路lu一yi直zhi處chu於yu重zhong要yao位wei置zhi，自zi鐵tie路lu運yun行xing以yi來lai，我wo國guo鐵tie路lu係xi統tong中zhong重zhong要yao部bu分fen主zhu要yao體ti現xian在zai道dao岔cha轉zhuan換huan設she備bei上shang，因yin此ci對dui鐵tie路lu道dao岔cha轉zhuan轍zhe電dian機ji的de可ke靠kao性xing提ti出chu了le更geng高gao的de要yao求qiu，進jin而er對dui轉zhuan轍zhe電dian機ji實shi現xian控kong製zhi保bao護hu顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。

    同(tong)時(shi)，隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)鐵(tie)路(lu)運(yun)輸(shu)量(liang)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)，火(huo)車(che)通(tong)過(guo)岔(cha)道(dao)的(de)速(su)度(du)逐(zhu)步(bu)提(ti)高(gao)，加(jia)之(zhi)開(kai)通(tong)了(le)重(zhong)載(zai)火(huo)車(che)及(ji)采(cai)用(yong)了(le)重(zhong)型(xing)鋼(gang)軌(gui)道(dao)岔(cha)

，使(shi)得(de)道(dao)岔(cha)轉(zhuan)換(huan)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)況(kuang)發(fa)生(sheng)了(le)顯(xian)著(zhu)變(bian)化(hua)，轉(zhuan)轍(zhe)電(dian)機(ji)由(you)小(xiao)功(gong)率(lv)逐(zhu)漸(jian)向(xiang)大(da)功(gong)率(lv)發(fa)展(zhan)，因(yin)而(er)轉(zhuan)轍(zhe)電(dian)機(ji)的(de)任(ren)何(he)故(gu)障(zhang)
，都(dou)將(jiang)影(ying)響(xiang)鐵(tie)路(lu)運(yun)行(xing)的(de)正(zheng)常(chang)秩(zhi)序(xu)，給(gei)生(sheng)命(ming)、財產帶來嚴重損失^[1]，weilejinkenengdebimianshigudechansheng
，duitieluzhuanzhedianjicaiyongzhinengxingdiandongjikongzhiqikongzhi，liyongxianjindejisuanjiwangluojishuhetongxunjishu，nenggouwanchengduizhuanzhedianjisuoxudegexiangkongzhi、監視和記錄功能，可以通過編程將投入的保護和控製功能分配至輸出繼電器上
，利用控製器麵板上的LED指示燈、液晶顯示屏或鍵盤，獲取鐵路轉轍電機各序電流
、發熱狀態
、運行時間等各種數據，並可通過按鍵來控製電動機起動、停車
、複位
、設置參數等，連接控製器的RS485通訊端子，遠方運行人員也可以通過人機界麵實現存儲在保護裝置中數據的讀取、分配給各個輸出繼電器不同的功能、數據的設置和修改、事件記錄及故障波形顯示，本文主要對安科瑞ARD3控製器的功能及其在某鐵路的典型工程應用進行具體介紹。

2
、鐵路對電動機控製器功能要求

    鐵(tie)路(lu)係(xi)統(tong)轉(zhuan)轍(zhe)電(dian)機(ji)是(shi)鐵(tie)路(lu)運(yun)行(xing)中(zhong)一(yi)種(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)，它(ta)對(dui)提(ti)高(gao)鐵(tie)路(lu)運(yun)輸(shu)效(xiao)率(lv)和(he)保(bao)證(zheng)火(huo)車(che)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)起(qi)著(zhe)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)，因(yin)而(er)對(dui)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)、穩定性及功能要求極高
，某鐵路係統轉轍電機對ARD3控製器具體功能要求為：

    (1) 控製功能：實現對鐵路轉轍電機過載、斷相
、不平衡、剩餘電流、堵轉
、阻塞、欠載、欠壓、起動超時
、相序、溫度等現象控製
、保護；

    (2) 故障判斷及記錄功能：當ARD3檢測到外部故障輸入信號，外部故障開關量閉合，保護器在脫扣設定時間內脫扣
，即按照設定要求保護，確保轉轍電機設備安全運行；

    (3) 顯示功能：通過顯示模塊對鐵路轉轍電機運行過程中三相電流、電壓
、有功功率、視在功率
、功率因數等參數進行實時顯示
；

    (4) 通訊功能：具有標準的RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU
、Profibus-DP通訊協議，

控製室操作人員通過控製器通訊

，在後台人機界麵上完成鐵路轉轍電機控製器各種參數讀取、設置
，同時在線監測電機運行故障，為保證工藝係統安全生產
、減少事故停車
，提供了可靠依據。

3、智能型電動機控製器概述

    安科瑞ARD3 智能型電動機控製器，適用於額定電壓至AC 690V
、額定電流至AC 800A、額定頻率50/60Hz的電動機，產品體積小，結構緊湊
，安裝方便，在低壓控製終端櫃和1/4模數及以上各種抽屜櫃中可直接安裝使用
，提高了控製回路的可靠性和自動化水平。

    ARD3采用模塊化的產品結構形式

，包括主體控製模塊、互感器模塊和遠程顯示模塊，並可根據需要選配ARD3的其他功能模塊或附件
，與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控製保護單元，有遠程自動控製
、現場直接控製、麵板指示
、信號報警、現場總線通信等功能，同時具有過載、堵轉、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩餘電流（接地/漏電）、溫度
、外部故障、相序、過壓
、欠壓、欠功率、tE時間等全麵的電動機綜合保護功能^[2]
，滿足鐵路係統對電動機控製器的需求。

圖1  250A、800A的ARD3產品組成框圖

    主體控製模塊：完成測量
、保護和控製等功能，通過增加溫度、電壓
、剩餘電流
、模擬量輸出等功能來完成整個測量與保護功能；

    互感器模塊：當電動機額定電流在 100A 及以下時
，保護器配用小型專用電流互感器檢測模塊，小型專用電流互感器檢測模塊可以檢測 10 倍以內的過載電流
，對輸入電流信號進行檢測，二次側信號接入主體控製模塊；當電動機額定電流大於250A時，配用外置電流互感器；

    顯示模塊：通過顯示模塊，實時的顯示當前鐵路道岔轉轍電機的運行情況和三相電流
、電壓、功率、電動機的電能等參數，實現了實時監控功能；一旦電機發生故障

，保護裝置延時後控製主接觸器線圈失電
，控製電動機準確停車。
4、工程應用典型案例

    電動機控製器是鐵路運行係統的重要器件

，廣泛的采用電機控製器，不但可以提高工藝控製的準確性、科學性

，降低事故率，而且對於提高鐵路電氣控製係統的自動化水平和發展國民經濟起著積極的推動作用，下麵以安科瑞ARD3智能型電動機控製器在某鐵路運行係統及轉轍電機控製回路應用為例進行具體分析、介紹。

     圖2是ARD3控製器在某鐵路係統改造項目中的典型電氣原理圖

，圖中轉換開關SA2實現鐵路係統的就地/遠程控製，通過ARD3的14
、15開關量輸入端子實現
，ARD3的19
、20端子控製按鈕1SB、1SBS，實現對鐵路係統就地起動
、停止控製，麵板控製回路實現遠程起動
、停止控製，當電機處於正常狀態，KM線圈與ARD3的7
、8串聯，合上斷路器QM

，控製器的7、8起動輸出端子閉合，電機啟動運行，ARD3的95

、96及97
、98實現對電機故障指示
、控製

，當電機出現故障，95

、96端子斷開，KM線圈失電

，電機停止，同時97、98端子閉合，故障指示燈亮，ARD3的17、22端子實現斷路器、接觸器狀態控製，整個係統對電機進行控製，同時對故障進行報警指示，保證了鐵路係統的正常運行。

圖2  ARD3在某鐵路係統的應用

    圖3是ARD3電動機控製器在某鐵路轉轍電機控製係統中的典型電氣原理圖
，圖中接觸器KM的線圈串聯在ARD3繼電器輸出7、8及95
、96端子上，按下啟動按鈕SS1，線圈得電時，對應主電路常開觸點閉合
，控製電動機起動運行，如果電動機出現故障，ARD3的保護繼電器端子95、96斷開，接觸器線圈斷電，控製電動機停止，進行故障輸出指示^[3]
，同時可以按下停止按鈕SF1停止電機，實現對鐵路轉轍電機控製。

圖3  ARD3在某鐵路轉轍電機的應用

    圖4是ARD3控製器在某鐵路配電控製係統中的典型電氣原理圖，圖中合上開關QF，按下起動按鈕SB1，接觸器KM線圈得電並通過輔助觸點自鎖
，接觸器觸點動作
，主回路接通，同時HR1和現場HR2亮，電機控製器顯示運行狀態
，電機起動，如果電機出現故障，ARD3電機控製器繼電器輸出觸點95、96動作，使接觸器KM失電

，常閉觸點斷開
，同時HG1和現場HG2亮，ARD3的97、98動作
，發出故障報警信號，故障指示燈HY亮，電機控製器通過判斷與記憶，自保持並顯示故障狀態，通過通訊接口25、26將信號傳送到人機界麵顯示以便對故障及時處理。

圖4  ARD3控製器在某鐵路配電控製係統應用

5、ARD3智能型電動機控製器應用的必要性

    ARD3zhinengxingdiandongjikongzhiqiyunyongyumoutieluzhuanzhedianjikongzhixitongzhong
，jinengtigaotieludeyunshuxiaolvyounengbaozhanghuochedeanquanyunxing
，geitieludeyunxingguochengdailaijutiyoushiruxia：

    (1) 用戶可通過通訊模塊實現在後台實時監測係統中鐵路電機的運行狀況
，隨時查詢設備的運行參數，如：電動機電流、電壓
、電動機運行狀況、電動機電能等，通過觀察采集到的 信息，用戶可以對鐵路轉轍電機運行情況進行實時分析處理、集中監控^[4]
；

    (2) 當(dang)鐵(tie)路(lu)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)轉(zhuan)轍(zhe)電(dian)機(ji)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)後(hou)，及(ji)時(shi)將(jiang)備(bei)用(yong)電(dian)動(dong)機(ji)投(tou)上(shang)而(er)不(bu)影(ying)響(xiang)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)
，對(dui)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)的(de)電(dian)機(ji)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)及(ji)時(shi)處(chu)理(li)以(yi)確(que)保(bao)鐵(tie)路(lu)係(xi)統(tong)連(lian)續(xu)運(yun)行(xing)，早(zao)期(qi)的(de)處(chu)理(li)方(fang)法(fa)需(xu)要(yao)花(hua)大(da)量(liang)的(de)人(ren)力(li)、物力
、時間才能分析出來
，不便於應用，而ARD3智能型電動機控製器強大的故障記錄、運行管理信息為維護人員節省了大量的時間，便於現場問題分析，提高了排除故障的效率，進一步提高了控製回路的性能；

    (3) 係統中使用ARD3智能型電動機控製器後，如果電動機出現過載


、缺相、超(chao)溫(wen)等(deng)現(xian)象(xiang)時(shi)，控(kong)製(zhi)器(qi)將(jiang)及(ji)時(shi)控(kong)製(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)停(ting)車(che)，並(bing)對(dui)各(ge)種(zhong)故(gu)障(zhang)信(xin)號(hao)作(zuo)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)指(zhi)示(shi)
，在(zai)電(dian)網(wang)故(gu)障(zhang)造(zao)成(cheng)電(dian)壓(ya)瞬(shun)間(jian)較(jiao)大(da)幅(fu)度(du)的(de)波(bo)動(dong)或(huo)者(zhe)短(duan)時(shi)斷(duan)電(dian)又(you)恢(hui)複(fu)，帶(dai)抗(kang)晃(huang)電(dian)功(gong)能(neng)時(shi)可(ke)使(shi)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)重(zhong)新(xin)起(qi)動(dong)，實(shi)現(xian)了(le)智(zhi)能(neng)化(hua)自(zi)控(kong)保(bao)護(hu)。

6、結束語

    ARD3智能型電動機控製器具有控製精度高、節能、保護動作靈敏度高、工(gong)作(zuo)可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao)等(deng)優(you)點(dian)，使(shi)得(de)鐵(tie)路(lu)轉(zhuan)轍(zhe)電(dian)機(ji)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)，又(you)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)損(sun)壞(huai)電(dian)動(dong)機(ji)，不(bu)僅(jin)提(ti)高(gao)了(le)電(dian)力(li)拖(tuo)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，也(ye)使(shi)得(de)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)得(de)到(dao)大(da)大(da)的(de)提(ti)高(gao)，做(zuo)到(dao)了(le)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)的(de)統(tong)一(yi)。

參考文獻：

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[4].劉毅. 金豔. 基於TL494的鐵路電機控製器控製裝置設計[J]. 遼寧工學院學報. 2007.4

作者簡介：

趙斌

，男
，本科
，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為醫療供配電設計
，手機：
，座機：，QQ:2880157852,E-mail: