专利名称：干阻功耗电阻箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机车测试设备的试验负载，特别是涉及一种测试机车性能的干阻功耗电阻箱。
目前国内广泛使用的机车的水阻试验装置，因水槽容积所限，如果没有相应的水循环冷却系统，在做机车负载试验时，会因水温变化快，电阻值不稳定而造成测试不准确。如加大水槽并设置冷却水循环系统则要增加投资，而且占地面积太大，消耗大量水源。这对北方缺水地区，有着很大的影响。水阻试验还因电阻值受物理与化学因素影响，变化大，不稳定。测量精度差，测试速度慢，效率低，在高电压小电流时容易产生汽泡与飞狐。为做大电流有时又要加盐。这样无形中又对水阻箱和极板加大了损失，如果长时间做大功率的试验，水阻试验就难以实现。
本实用新型的目的是提供一种移动式干阻功耗电阻箱，采用干电阻负载做机车试验负载，从而克服了水阻试验装置的缺陷。
本实用新型的原理是以干电阻负载试验装置(以下称干电阻)代替水电阻进行机车模拟负载试验，将机车柴油发电机组输出的电功率消耗在强迫风冷却的耗功电阻上。试验时负载电阻阻值的调节是通过若干个接触器的通断闭合，根据测试机车的不同工况要求逐步改变诸多个电阻元件的串，并联来实现。负载的变化是连续有级的，是在机车负载输出不断开的情况下进行的。
本实用新型采用干阻作为机车试验负载，因而彻底改变了水阻耗费大量水源和加大电力的矛盾。对北方缺水地区，以及对大中城市，地区等对环境条件要求严格的机务段和机车研究试验部门有广泛的使用价值。此外，利用干电阻热稳定性好、便于计算机检测与控制的特点，来因而有利于对机车柴油机发电机组输出特性快速、精确测试。
本实用新型的功耗电阻箱包括六组串联连接的电阻串，每一组电阻串由相互串联的第一至第六电阻和相应的第一至第七接触开关组成，其中第一、第四接触开关的一端共同连接第一电阻的前端，第二接触开关的一端连接第二与第三电阻的结点，第三、第六接触开关的一端连接第三电阻与第四电阻的结点，第五接触开关的一端连接第四电阻与第五电阻的结点，第七接触开关的一端连接第一电阻与第二电阻的结点，第一、第二、第三、第五接触开关的另一端共同经一个过流线圈连接一个输入端，第四、第六、第七接触开关的另一端分别连接另一个输入端。
根据控制关系，第一电阻串和第二电阻串的接触开关为联动开关，第三电阻串和第四电阻串的接触开关为联动开关，第五电阻串和第六电阻串的接触开关为联动开关。
以下结合附图对本实用新型进行详细描述。
图1是显示功耗电阻箱结构的电路图。
图2是显示对功耗电阻箱进行控制的机车工况点改变对应接触器闭合表。
参见图1，功耗电阻箱经输入端(-)、(+)与被测试机车负载的柴油机的牵引发电机的功率输出端连接。功耗电阻箱包括六组串联连接的电阻串，其中，第一电阻串由相互串联的电阻1R11、1R12、1R21、1R22、1R31、1R32和相应的接触开关1ZC1、1ZC2、1ZC3、1ZC4、1ZC5、1ZC6、1ZC7组成，第二电阻串由相互串联的电阻2R11、2R12、2R21、2R22、2R31、2R32和相应的接触开关2ZC1、2ZC2、2ZC3、2ZC4、2ZC5、2ZC6、2ZC7组成，第三电阻串由相互串联的电阻3R11、3R12、3R21、3R22、3R31、3R32和相应的接触开关3ZC1、3ZC2、3ZC3、3ZC4、3ZC5、3ZC6、3ZC7组成，第四电阻串由相互串联的电阻4R11、4R12、4R21、4R22、4R31、4R32和相应的接触开关4ZC1、4ZC2、4ZC3、4ZC4、4ZC5、4ZC6、4ZC7组成，第五电阻串由相互串联的电阻5R11、5R12、5R21、5R22、5R31、5R32和相应的接触开关5ZC1、5ZC2、5ZC3、5ZC4、5ZC5、5ZC6、5ZC7组成，第六电阻串由相互串联的电阻6R11、6R12、6R21、6R22、6R31、6R32和相应的接触开关6ZC1、6ZC2、6ZC3、6ZC4、6ZC5、6ZC6、6ZC7组成。这六组电阻串分别经各自的一个接触开关，例如第一组的开关1ZC1、第二组的开关2ZC1、第三组的开关3ZC1、第四组的开关4ZC1、第五组的开关5ZC1、第六组的开关6ZC1相互并联，以形成被试验机车柴油机的牵引发电机的负载电阻。每个电阻串的结构都是相同的，因此，在这里主要分析第一电阻串的结构。如上所述，第一电阻串由六个依次串接的第一电阻1R11、第二电阻1R12、第三电阻1R21、第四电阻1R22、第五电阻1R31、第六电阻1R32和相应的第一接触开关1ZC1、第二接触开关1ZC2、第三接触开关1ZC3、第四接触开关1ZC4、第五接触开关1ZC5、第六接触开关1ZC6、第七接触开关1ZC7组成。第一开关1ZC1、第二开关1ZC2、第三开关1ZC3、第五开关1ZC5的一端相互相连，并经过分流器FL1连接输入端(-)；第一开关1ZC1的另一端连接第一电阻1R11的前端(即，电阻串的一个端口)，第二开关1ZC2的另一端连接第二电阻1R12与第三电阻1R21的结点，第三开关1ZC3的另一端连接第三电阻1R21与第四电阻1R22的结点，第五开关1ZC5的另一端连接第四电阻1R22与第五电阻1R31的结点。第四开关1ZC4、第六开关1ZC6、第七开关1ZC7的一端分别经过一个熔断器连接输入端(+)；第四开关1ZC4的另一端连接第一电阻1R11的前端，第六开关1ZC6的另一端连接第三电阻1R21与第四电阻1R22的结点，第七开关1ZC7的另一端连接第一电阻1R11与第二电阻1R12的结点。此外，根据控制关系，第一电阻串与第二电阻串形成第一同步调节电阻单元，第三电阻串与第四电阻串形成第二同步调节电阻单元，第五电阻串与第六电阻串形成第三同步调节电阻单元。这里所述的同步调节电阻单元是由两个电阻串组成的，并且这两个电阻串的对应接触开关同时闭合或断开，比如接触开关1ZC1与2ZC1同时闭合或断开，1ZC2与2ZC2同时闭合或断开，…1ZC7与2ZC7同时闭合或断开。
下面结合图1和图2说明功耗电阻箱在各工况点的阻值变化。
在图2所示的表中，“对钩”标记为接触开关闭合，“空白”为断开。从该表中可以看出第一电阻串与第二电阻串的接触开关是同时闭合或断开的，第三电阻串与第四电阻串的接触开关是同时闭合或断开的，第一电阻串与第二电阻串的接触开关是同时闭合或断开的，因此第一电阻串与第二电阻串形成第一同步调节电阻单元，第三电阻串与第四电阻串形成第二同步调节电阻单元，第五电阻串与第六电阻串形成第三同步调节电阻单元。在工况点1，只有第一电阻串的第一开关1ZC1和第二电阻串的第一开关2ZC1(下面称为第一同步调节电阻单元第一同步开关1ZC1-2ZC1，以下类推)闭合，因此功耗电阻箱的阻值是第一和第二电阻串的并联值(两个电阻串的并联值，约0.95欧姆)3R(R是一个电阻的阻值，在该电阻箱中所有电阻的阻值均相等)。在工况点2，第一同步调节电阻单元第一同步开关1ZC1-2ZC1与第二同步调节电阻单元第一同步开关3ZC1-4ZC1同时闭合，因此阻值是四个电阻串的并联值3R/2，约为0.48欧姆。在工况点3，第一同步调节电阻单元第一同步开关1ZC1-2ZC1和第二同步调节电阻单元第一同步开关3ZC1-4ZC1与第二同步调节电阻单元的第一同步开关5ZC1-6ZC1同时闭合，因此阻值是六个电阻串的并联值R，约为0.32欧姆。在工况点4，同步开关1ZC2-2ZC2闭合，同步开关1ZC1-2ZC1、3ZC1-4ZC1、5ZC1-6ZC1保持闭合，此时，第一同步调节电阻单元变成第一电阻串的第三至第六电阻与第二电阻串的第三至第六电阻的并联，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为6R/7，约为0.27欧姆。在工况点5，同步开关3ZC2-4ZC2闭合，同步开关1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、3ZC1-4ZC1、5ZC1-6ZC1保持闭合，此时，第一至第四电阻串分别为的第三至第六电阻的串联(阻值分别为4R)，第五至第六电阻串为第一至第六电阻的串联(阻值分别为6R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/4，约为0.24欧姆。在工况点6，同步开关1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、3ZC1-4ZC1、3ZC2-4ZC2、5ZC1-6ZC1保持闭合，同步开关5ZC2-6ZC2闭合，此时，第一至第六电阻串分别为第四至第六电阻的串联(阻值分别为4R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为2R/3，约为0.21欧姆。在第七工况点，1ZC2-2ZC2、3ZC2-4ZC2、5ZC2-6ZC2保持闭合，1ZC3-2ZC3、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3闭合，使第一至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值为3R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/2，约为0.16欧姆。在第八工况点，开关1ZC3-2ZC3、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3保持闭合，1ZC4-2ZC4闭合，使第一第二电阻串分别为第一至第三串联电阻与第四至第六串联电阻的并联(阻值分别为3R/2)，第三至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值分别为3R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/8，约为0.12欧姆。在第九工况点，开关1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、5ZC3-6ZC3保持闭合，3ZC4-4ZC4闭合，使第一至第四电阻串分别为第一至第三串联电阻与第四至第六串联电阻的并联(阻值分别为3R/2)，第五至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值分别为3R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/10，约为0.095欧姆。在第十工况点，开关1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、3ZC4-4ZC4、5ZC3-6ZC3保持闭合，5ZC4-6ZC4闭合，使第一至第六电阻串分别为第一至第三串联电阻与第四至第六串联电阻的并联(阻值分别为3R/2)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/4，约为0.079欧姆。在第十一工况点，开关1ZC3-2ZC3、1ZC4-2ZC4、3ZC3-4ZC3、3ZC4-4ZC4、5ZC3-6ZC3、5ZC4-6ZC4保持闭合，1ZC5-2ZC5、3ZC5-4ZC5闭合，使第一至第四电阻串分别为第一至第三串联电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为6R/5)，第五至第六电阻串分别为第三至第六电阻的串联(阻值分别为3R/2)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为3R/14，约为0.064欧姆。在第十二工况点，开关1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC4-6ZC4保持闭合，1ZC2-2ZC2、3ZC2-4ZC2、5ZC2-6ZC2、5ZC5-6ZC5闭合，使第一至第六电阻串分别为第一至第二串联电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/6，约为0.053欧姆。在第十三工况点，开关1ZC2-2ZC2、1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、3ZC2-4ZC2、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC2-6ZC2、5ZC4-6ZC4、5ZC5-6ZC5保持闭合，1ZC6-2ZC6闭合，使第一和第二电阻串分别为第一至第二串联电阻、第三电阻、第四电阻与第五至第六串联电阻的并联(四个电阻支路的并联)(阻值分别为R/3)，第三至第六电阻串分别为第一至第二串联电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为R)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/10，约为0.032欧姆。在第十四工况点，开关1ZC2-2ZC2、1ZC4-2ZC4、1ZC5-2ZC5、1ZC6-2ZC6、3ZC2-4ZC2、3ZC4-4ZC4、3ZC5-4ZC5、5ZC2-6ZC2、5ZC4-6ZC4、5ZC5-6ZC5保持闭合，3ZC6-4ZC6、5ZC6-6ZC6闭合，使第一和第六电阻串分别为第一至第二串联电阻、第三电阻、第四电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为R/3)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/18，约为0.018欧姆。在第十五工况点，接触开关变成1ZC1-2ZC1、1ZC2-2ZC2、1ZC5-2ZC5、1ZC6-2ZC6、1ZC7-2ZC7、3ZC1-4ZC1、3ZC2-4ZC2、3ZC5-4ZC5、3ZC6-4ZC6、3ZC7-4ZC7、5ZC1-6ZC1、5ZC2-6ZC2、5ZC5-6ZC5、5ZC6-6ZC6、5ZC7-6ZC7闭合，使第一和第六电阻串分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻与第五至第六串联电阻的并联(阻值分别为2R/9)，因此第一、第二、第三同步调节电阻单元的组合(并联)电阻值为R/27，约为0.013欧姆。
由此可见，控制装置通过改变功耗电阻箱中的接触开关可以得到与十五个工况点相对应的负载电阻值，而且接触开关在每个工况点切换时至少要保持上一个工况点的一组接触开关的闭合，因此就实现了利用干电阻(而不是水电阻)连续对机车的特性试验。
此外在图1中，功耗电阻箱的功耗值分别由电压表VF、电流表AF测量。对电阻强迫冷却的风冷系统由风扇电机1D至6D及差动继电器CJ1至CJ3组成，其中差动继电器CJ1是第一同步调节电阻单元(即，第一、第二电阻串)的风扇保护部分，差动继电器CJ2是第二同步调节电阻单元(即，第三、第四电阻串)的风扇保护部分，差动继电器CJ3是第三同步调节电阻单元(即，第五、第六电阻串)的风扇保护部分，当某个同步调节电阻单元的风扇电机(例如D1、D2)异常时，流过差动继电器CJ1两个线圈(S1-S2、S2-S1)的电流不平衡，使该继电器的接点动作，由外部电路提供风扇电机保护。功耗电阻箱的过流保护是由串接在各个电阻串中的过流继电器GL1至GL6完成的，当某个电阻串的工作电流超过上限值时，过流继电器工作，由外部电路提供过流保护。
权利要求1．一种功耗电阻箱，其特征在于包括六组串联连接的电阻串，每一组电阻串由相互串联的第一至第六电阻和相应的第一至第七接触开关组成，其中第一、第四接触开关的一端共同连接第一电阻的前端，第二接触开关的一端连接第二与第三电阻的结点，第三、第六接触开关的一端连接第三电阻与第四电阻的结点，第五接触开关的一端连接第四电阻与第五电阻的结点，第七接触开关的一端连接第一电阻与第二电阻的结点，第一、第二、第三、第五接触开关的另一端共同经一个过流线圈连接一个输入端，第四、第六、第七接触开关的另一端分别连接另一个输入端。
2．根据权利要求1所述的功耗电阻箱，其特征在于第一电阻串和第二电阻串的接触开关为联动开关，第三电阻串和第四电阻串的接触开关为联动开关，第五电阻串和第六电阻串的接触开关为联动开关。
专利摘要本实用新型涉及一种作为被测试铁路机车负载电阻的功耗电阻箱,它包括六组串联连接的电阻串,每一组电阻串由相互串联的第一至第六电阻和相应的第一至第七接触开关组成。通过改变改变接触开关的闭合状态来改变电阻箱的负载阻值。由于本实用新型采用干阻作为机车试验负载,因而彻底改变了水阻耗费大量水源和加大电力的矛盾。对北方缺水地区,以及对大中城市,地区等对环境条件要求严格的机务段和机车研究试验部门有广泛的使用价值。
文档编号H01C13/02GK2457708SQ0026771
公开日2001年10月31日 申请日期2000年12月26日 优先权日2000年12月26日
发明者洪晓涵, 崔卫 申请人:北京铁路分局丰台机务段