Nghiên cứu Xây dựng hệ thống chẩn đoán kỹ thuật
cho động cơ điện kéo trên đầu máy D12E

TS. đỗ việt dũng
Bộ môn Đầu máy - Toa xe
Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT

Tóm tắt: Sau khi sửa chữa các cấp tại nh máy v đặc biệt l khi phát sinh h hỏng trong
quá trình khai thác, việc chẩn đoán kỹ thuật cho các động cơ điện kéo trên các đầu máy diesel
truyền động điện nói chung v đầu máy D12E nói riêng hiện nay còn cha đợc giải quyết đầy
đủ bằng phơng pháp đánh giá khách quan, chính xác. Nội dung bi báo ny trình by phơng
pháp xây dựng hệ thống chẩn đoán kỹ thuật cho động cơ điện kéo trên đầu máy D12E trong
quá trình khai thác v các kết quả đã đạt đợc khi thử nghiệm tại hiện trờng.
Summary: After having failures in operation and being repaired in factories, traction
motors used in electrically transmitted diesel locomotives, especially in D12E ones, are not
diagnosed by an accurate method. This paper presents a method of establishing a diagnostic
system for traction motors of the D12E locomotives. The research results are obtained in the
field.

i. hệ thống truyền động điện v
động cơ điện kéo đầu máy d12e
Đầu máy D12E là đầu máy diesel truyền
động điện (TĐĐ) một chiều công suất trung
bình, dùng để kéo tầu khách, hàng và dồn với
tốc độ cấu tạo là 80 km/h. Bộ phận chạy đầu
máy gồm 4 giá chuyển hớng với 4 trục chủ
động dẫn động từ 4 động cơ điện kéo (ĐCĐK)
một chiều kích từ nối tiếp loại TEO 15B. Các
ĐCĐK đợc cấp năng lợng điện một chiều từ
tổ động cơ diesel K6S23 CDR - máy phát điện

thuật (CĐKT) cho ĐCĐK trên đầu
máy d12e
2.1. Xây dựng mô hình CĐKT cho
ĐCĐK TEO 15B
Một hệ thống CĐKT bất kỳ bao gồm
những phần tử có quan hệ tơng hỗ với nhau
(hình 1), bao gồm: đối tợng chẩn đoán
(ĐTCĐ), các thông số chẩn đoán (TSCĐ), các
tiêu chuẩn chẩn đoán, các thiết bị và phơng
tiện chẩn đoán (PTCĐ), quy trình chẩn đoán,
thuật toán và chơng trình chẩn đoán (CTCĐ),
các bộ phận tiếp nhận và xử lí các thông tin
(TNCĐ), con ngời thao tác [1], [2], [3].
Từ các công trình đã công bố [1], [2], ta
đã có mô hình CĐKT tổng quát cho
ĐCĐK trên đầu máy diesel. Với các
TSCĐ và các tiêu chuẩn chẩn đoán của
ĐCĐK TEO 15B [3], ta xác định đợc tập
hợp tối thiểu các TSCĐ Zmin (1) và Grap
chẩn đoán cho ĐCĐK đầu máy D12E
(hình 2), đáp ứng đợc yêu cầu chẩn
đoán, phù hợp với các điều kiện thực tế
tại Xí nghiệp Đầu máy [3].
Zmin = {Rcf, IFĐ, UFĐ, R, Ak,
UKT, IPM, c, PFĐ, MK, Rcc, Rtx, ta,
UƯ, nK (VK), tct, Pc, tk, Uk}
(1)
Hàm chuẩn hội logic của mô hình 2
có dạng:
FĐ = (PFĐ) (PFĐ UFĐ K1) (UFĐ

ộ
n
g
nhân t
ạ
o
Tác đ
ộ
n
g
của v
ậ
n hành
Đ
TCĐ
Hình 1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống chẩn đoán kỹ thuật
K
6
P
FĐ
U
FD
I
FĐ
U

R
CC
U
K

C
A
k
t
K
t
a
K
8
U
KT
I
PM
R
Ư
K
14
M
K
t
ct
n
K
K
15
K
16
Hình 2. Grap chẩn đoán TTKT tối u của
ĐCĐK TEO 15B


và đánh giá theo mô
hình chẩn đoán đã lựa chọn.
Thuật toán thử nghiệm riêng
ĐCĐK bao gồm [3]:
- Phần thuật toán chơng
trình phục vụ cho việc đọc dữ liệu
qua cổng COM của máy tính, lu
giữ hiển thị số liệu và kết quả
chẩn đoán.
- Các phần thuật toán
chơng trình chẩn đoán:
+ Phần chơng trình thử
nghiệm công suất
+ Chẩn đoán ĐCĐK
trong quá trình vận dụng
- Từ sơ đồ khối, tiến hành thiết lập các
chơng trình chẩn đoán chung và chẩn đoán
riêng ĐCĐK khi vận dụng bằng ngôn ngữ lập
trình hớng đối tợng Microsof Visual Basic
6.0 [3].
Kiểm tra ĐCĐK
Bắt đầu
Nh
ậ
p các tiêu chuẩn
T
i
(i = 1-17)
Đọc các TSCĐ R
j

Đúng
T
i
& R
ik
Đúng
T
17
& n
K

Đúng
Đúng
Kết luận tổng

át
In báo cáo Kết thúc
Kết luận 17

Sai
Kết luận i
Sai
Kết luận 3

Sai
Kết luận 2

Sai
Kết luận 1
Sai

Clock

DIN
Clock
A
DC
Bộ nối
ghép trung
gian
.
.
Đầu ra cảm biến
Đầu ra cảm biến

Đầu KT CR

Đầu KT CR

Hình 4. Sơ đồ khối thiết bị đo, trợ giúp chẩn đoán đầu máy D12E
2.3. Phơng án thiết kế, lựa chọn hệ
thống đo [3]
Trên hình 4 là sơ đồ khối thiết bị đo hiện
đã đợc trang bị tại Xí nghiệp Đầu máy Hà nội
để chẩn đoán MFĐK, đầu ra số của thiết bị
đợc nối ghép vào cổng COM (RS 232) của
máy tính, đầu vào tơng tự của thiết bị đợc
đấu nối tuỳ theo bớc kiểm tra cụ thể [2], [3].
Để thực hiện chẩn đoán ĐCĐK, nh đã
trình bày, cần đo đợc điện áp, dòng điện kéo
ở trạng thái các ĐCĐK đầu máy đang vận

G

Hình 5. Sơ đồ khối bộ chuyển đổi cách ly GA33
Để tận dụng vật t sẵn có tại Xí nghiệp,
ta sử dụng thiết bị chuyển đổi cách ly GA33
trong mạch điện đầu máy D12E để lắp đặt bộ
chuyển đổi tín hiệu và cách ly điện áp cho hệ
thống cần thiết kế. Bộ GA33 (hình 5) có các
chức năng: Biến đổi điện áp từ (0 ữ 1000)V về
điện áp (0 ữ 10)V, dòng điện từ (0 ữ 1500)A
về điện áp (0 ữ 10)V. Cách ly giữa đầu vào và
ra theo nguyên lý biến áp xung [3].
Bằng cách ghép nối các đầu vào 1000V
và 0/I của các bộ GA33 với các đầu A1, B2
tơng ứng của các phần ứng ĐCĐK (hình 6),
sao cho điện áp phần ứng của chúng đợc đặt
trên các cổng vào cao áp của GA33. Các đầu
ra của các bộ GA33 đợc nối chung điểm 0
và trùng với điểm 0 của nguồn cấp 15V,
nguồn này đợc lấy trực tiếp từ nguồn 15V
của đầu máy. Đầu ra tín hiệu chuyển đổi V
của các bộ GA33 chính là các điện áp tơngtự có giá trị bằng 1% giá trị điện áp vào. Các
đầu ra này sẽ đợc kết nối với các đầu vào
tơng ứng của thiết bị chẩn đoán tổng hợp.
Toàn bộ các bộ GA33 đợc lắp đặt trong một
hộp kim loại, nhỏ gọn và đợc kết nối với
mạch động lực, nguồn và thiết bị đo kiểm qua

thống nhất với các kết quả kiểm tra có đợc từ
việc đo đạc trực tiếp, tuy nhiên tính khách
quan, trực quan và độ chính xác cao hơn. Khi
sử dụng thiết bị, có thể nhận biết chính xác sự
biến đổi liên tục của các thông số đo, từ đó có
những kết luận về bộ phận và mức độ h
hỏng, TTKT cũng nh chất lợng kỹ thuật của
M1
M2
M3
M4
Tới kích t
ừ

Giá 2
Tới MFĐK

Tới kích t

A
A
1
ừ

Giá 1
A
1
A
1
B2

GA33-3
GA33 - 4
GA33-1 từng ĐCĐK trên đầu máy đợc kiểm tra. Vì vậy,
tháng 10/2003, thiết bị đã đợc chuyển giao cho
Xí nghiệp Đầu máy Hà nội quản lý và khai thác,
phục vụ cho công tác sửa chữa đầu máy.
iv. Kết luận
Cùng với mô hình grap chẩn đoán các
máy điện kéo đã đợc thiết lập [1], [2], mô
hình chẩn đoán kỹ thuật cho ĐCĐK TEO 15B
trên đầu máy D12E và các thiết bị chuyển đổi
cách ly đợc thiết kế, chế tạo trong nghiên
cứu này để phục vụ đo đạc các TSCĐ của
chúng, có thể ứng dụng ở các cơ sở sản xuất
của ngành đờng sắt. Việc tiến hành nghiên
cứu phơng pháp chẩn đoán TTKT cho toàn
bộ hệ thống TĐĐ và ĐCTĐ trên đầu máy
trong điều kiện khai thác đòi hỏi các chi phí về
thời gian và thiết bị rất lớn và cần đợc đầu t
từng bớc. Với các ĐCĐK đầu máy, ngoài các
thông số, phơng pháp và phơng tiện đo đạc
đợc trình bày ở trên, để chẩn đoán đợc
chính xác chất lợng làm việc của chúng, còn
cần tiếp tục hoàn thiện, bổ xung thêm các
thiết bị đo lờng để đánh giá chất lợng cách
điện, độ đánh lửa, độ rung, nhiệt độ các bộ
phận của ĐCĐK trong quá trình vận hành.